硬式磁盘驱动器(Hard Disk Drive)

硬式磁盘驱动器(HardDiskDrive)

硬盘是计算机上使用坚硬的旋转盘片为基础的存

储设备。它在平整的磁性表面存储和检索数字数

据。信息通过离磁性表面很近的写头，由电磁流来

改变极性方式被电磁流写到磁盘上。信息可以通过

相反的方式回读，例如磁场导致线圈中电力的改变

或读头经过它的上方。

一、界面

硬盘按数据接口不同，大致分为ATA和SATA以及SCSI和SAS。

ATA全称AdvancedTechnologyAttachment,是用传统的40-pin并口数据线连接

主板与硬盘的，外部接口速度最大为133MB/S,因为并口线的抗干扰性太差，且排

线占空间，不利计算机散热，将逐渐被SATA所取代。

1.SATA,全称SerialATA,也就是使用串口的ATA接口，因抗干扰性强，且对

数据线的长度要求比ATA低很多，支持热插拔等功能，已越来越为人所接受。

SATA-I的外部接口速度已达到150MB/S,SATA-II更将升至300MB/S,SATA

的前景很广阔。而SATA的传输线比ATA

的细得多，有利于机箱内的空气流通。

2.SCSI,全称为SmallComputerSystem

Interface,历经多世代的发展，从早期的

SCSI-II,到目前的Ultra320SCSI以及

Fiber-Channel(光纤信道)，接头型式也有多种。SCSI硬盘广为工作站级

个人计算机以及服务器所使用,因为它的转速快，可达15000rpm,且数据

传输时占用CPU运算资源较低，但是单价也比同样容量的ATA及SATA

硬盘昂贵。

3.SAS(SerialAttachedSCSI)是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都

是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到3Gb/s。此外也透过缩小连

接线改善系统内部空间等。

此外，由于SAS硬盘可以与SATA硬盘共享同样的背板，因此在同一个SAS存储

系统中，可以用SATA硬盘来取代部分昂贵的SCSI硬盘，节省整体的存储成本。

二、尺寸

硬盘机的尺寸和用途可分为：

.1英寸(MICRODRIVE),用于数位相机。

・1.8英寸，多用于笔记型计算机及外置硬盘盒中。

・2.5英寸，多用于笔记型计算机及外置硬盘盒中。

・3.5英寸，多用于桌上型计算机及外置硬盘盒中。

・5.25英寸，已被淘汰。

三、发展史

2

1.1956年旧M的EM350RAMAC是现代硬盘的雏形，它相当于两个冰箱的体

积，不过其储存容量只有5MB。1973年旧M3340问世，他拥有「温切斯

特」这个绰号，来源于他两个30MB的储存单元，恰是当时出名的「温切斯

特来复枪」的口径和填弹量。至此，硬盘的基本机构被确立。

2.1980年,两位前旧M员工创立的公司开发出5.25英寸规格的5MB硬盘，这

是首款面向台式机的产品，而该公司正是先进的希捷(SEAGATE)公司。

3.80年代末，旧M公司推出MR(MagnetoResistive磁阻)技术令磁头灵敏度

大大提升，使盘片的储存密度较之前的20Mbpsi(bit/每平方英寸)提高了数

十倍，该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。1991年，旧M应用该技

术推出了首款3.5英寸的1GB硬盘

41995年,为了配合Intel的LX晶元组,昆腾(Quantum)与Intel携手发布

UDMA33接口——EIDE标准将原来接口数据传输率从16.6MB/S提升到了

33MB/S同年，希捷开发出液态轴承(FDB,FiluidDynamicBearing)马达。

所谓的FDB就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中，用厚度相当于头发

丝直径十分之一的油膜取代金属轴承，减轻了硬盘噪音与发热量

5.1970年到1991年,硬盘盘片的储存密度以每年25%〜30%的速度增长;从1991

年开始增长到60%〜80%；至今，速度提升到100%甚至是200%从1997年

开始的惊人速度提升得益于旧M的GMR(GiantMagnetoResistive,巨磁

阻)技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高了储存密度

6.1996年,希捷收购ConnerPeripherals

7.1998年2月,UDMA66规格面世

3

8.2000年10月,Maxtor收购昆腾

9.2003年1月,日立(HITACHI)宣布完成20.5亿美元的收购IBM硬盘事业部

计划，并成立日立环球储存科技公司(HitachiGlobalStorageTechnologies,

HitachiGST)

10.空更空日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直记录

(perpendicularrecording)技术，该原理是将平行于盘片的磁场方向改变

为垂直(90度)，更充分地利用的储存空间

11,2005年12月21日，硬盘制造商希捷宣布收购对手Maxtor

四、外部连结

硬盘制造商

1.SeagateTechnology提供桌上型之IDE及SCSI硬盘。

2.WesternDigital(简称WD)提供桌上型及笔记本IDE接口硬盘。

3.FUJITSU提供桌上型SCSI接口及笔记本IDE接口硬盘。

4.HITACHI提供桌上型SCSI及IDE接口硬盘，以及笔记本IDE接口硬

盘；之前收购旧M硬盘部门。

5.Maxtor提供桌上型IDE接口硬盘。

6.SAMSUNG提供桌上型及笔记本IDE接口硬盘。

7.Seagate-MaxtorSeagate收购了Maxtor后新公司的网址。

4

8.Toshiba提供笔记本IDE接口硬盘。

取自微基百基'/wiki/%E7%A1%AC%E7%9B%98"

5

硬盘简介

硬盘(HardDiskDriver简称HDD)是计算机最重要数据储存的地方。硬盘从

主机外观是看不到的。硬盘的功用是用来储存大量数据，计算机中的数据绝大部分

都是储存在硬盘中，执行时需要的数据，大部分也是从硬盘读取。一旦硬盘损坏,

计算机就无法使用任何数据了，所以硬盘是最重要的储存数据装置。而硬盘的容量

愈大，当然计算机能够储存的数据也就愈多。

硬盘性能指针：

1.主轴转速：转速是影响硬盘性能最重要的因素之一，目前市场上流行的是

7200rpm(每分钟7200转)的硬盘。转速愈高，代表读取数据速度愈快，操

作系统在执行上的速度也相对提升。

2.平均搜寻时间：平均搜寻时间是指磁头从得到指令到寻找到数据所在磁道的

时间，它描述硬盘读取数据的能力，这一定位时间被称为「平均搜寻时间」，

目前主流硬盘一般在8.5〜9ms。

3.数据传输率：外部传输率指的是从硬盘暂存内存中向外输出数据的速度，单

位为MB/S。目前主流硬盘采用的是ATA/100,它的最大外部数据传输率即

为100MB/S。内部传输率指的是硬盘从盘片上读写数据的速度，现在硬盘的

内部传输率一般都在20MB/S到50MB/S之间。由于硬盘的内部数据传输率

要小于外部数据传输率，因此内部数据传输率的高低才是衡量一块硬盘整体

性能的决定性因素。一般说来，在硬盘的转速相同的情况下，单碟容量越大

则其内部数据传输率也就越高；在单碟容量相同时，转速越高的硬盘其内部

数据传输率也就越高。

4.传输接口：现在常用的硬盘基本都采用的是IDE或SCSI的接口方式。个人

PC的硬盘接口一般均为IDE接口，根据速度的不同分为ATA/33/66/100,

6

最新的硬盘接口是ATA/133。目前SCSI硬盘接口有三种，分别是50针、

68针和80针。SCSI接口在计算机中资源占用率低，转速高(目前SCSI硬

盘主轴转速均为10000转以上)读写稳定，几乎不会坏轨，但是成本高，通

常只安装在伺服主机上。

5,高速暂存内存：硬盘暂存内存的作用类似于CPU中的数据缓冲存储器，主

要用来缓解速度差和实现数据预存取等作用，它的大小与命中率密切相关。

目前市面上的主流IDE硬盘一般分为512KB和2MB两种，7200rpm硬盘无

一例外地采用了2MB以上的暂存内存。

6.单碟容量：即每张盘片的最大容量。这是反映硬盘综合性能指针的一个重要

的因素。一方面，较大的单碟容量有着更大的数据存储密度，这样的话，在

磁盘转速和磁头的操作速度不变的情况下，在单位的时间内能够存取到更多

的数据量，一句话来说，就是能够提高磁盘的内部数据传输率。而另一方面,

因为目前3.5英口寸硬盘受到空间等因素的限制，最大也只能同时容纳5张盘

片，单碟容量的增加能够使硬盘具有更大的容量，同时，也能够进•步控制

成本。单碟容量如此重要，使得它已经成为了一个硬盘先进与否的标志。

7.坏轨的原因：硬盘的盘片是由大多由金属薄膜材质制成，读写头从距离盘片

0.1〜0.3um的高度读取数据，这个高度容不下一粒灰尘的存在，因此硬盘都

得在无尘室制造或维修，当您切断电源时，读写头会回到固定位置被固定住

(LOCK),避免您在移动硬盘时，造成读写头撞击盘片，如果您在计算机运作

时搬移计算机，或硬盘没有正确的固定在计算机外壳上，很容易发生以上情

形，就像彗星撞地球般地在盘片上敲出一个凹痕，我们称为"坏轨"，坏轨的

区域会造成读写头反复搜寻却无法读取写入数据，以致硬盘执行速度变慢，

所以我们在平时就要养成断电后才搬动计算机的好习惯，安装和拿取时也要

额外小心。硬盘的盘片大多由金属薄膜材质制成，读写头由距离盘片0.1〜

0.3um的高度读取数据，这个高度容不下一粒灰尘的存在，因此硬盘都得在

7

无尘室制造或维修，当你切断电源时，读写头会回到固定位置被固定住

（Lock）,避免你在移动硬盘时，造成读写头撞击盘片，如果你在计算机运作

时搬移计算机或硬盘没有正确的固定在计算机外壳上，很容易发生以上情形,

就会在盘片上敲出一个凹痕，我们称为「坏轨」，坏轨的区域会造成读写头

反复搜寻却无法读取写入数据，以致硬盘执行速度变慢，所以我们在平时就

要养成断电后才搬动计算机的好习惯，安装和取出时也要格外小心.

8.滚珠、液态和陶瓷轴承的硬盘差别：硬盘需要高速的旋转，因此轴承的耐摩

耗就非常的重要了，而摩耗的速度取决于，接触面积、材料硬度、润滑效果、

温度，以接触面积而言：滚珠轴承的接触面积为点接触，液态轴承无接触面

积，陶瓷轴承为面或线接触；以使用的材料硬度而言：陶瓷〉液态珠；以润

滑效果而言：液态〉陶瓷〉滚珠；以工作时所产生的温度而言：三者很难界

定谁一定比较热（因为三者因摩差所产生热