這么多年，存儲(chǔ)設(shè)備為何就不可或缺 - 全文

自計(jì)算機(jī)誕生的那一刻起，存儲(chǔ)設(shè)備就扮演著不可或缺的角色。從某種程度上來講，電腦性能的好壞只是影響運(yùn)算數(shù)據(jù)的速度，而存儲(chǔ)設(shè)備的使命則是保證大家的研究所得以及運(yùn)算數(shù)據(jù)得以延續(xù)。不夸張地說，現(xiàn)代文明很大程度上都是存在硬盤里面……

目前硬盤大體上分為三種，分別有固態(tài)硬盤（SSD 盤，新式硬盤）、機(jī)械硬盤（HDD 傳統(tǒng)硬盤）、混合硬盤（HHD 一塊基于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤誕生出來的新硬盤）。

這幾年來，隨著NAND閃存技術(shù)的不斷發(fā)展，基于閃存存儲(chǔ)的SSD已然成為市場的新寵兒，性能、體積、噪音、震動(dòng)等方面都優(yōu)于HDD。雖然在容量、價(jià)格和數(shù)據(jù)安全性等方面比機(jī)械硬盤差了那么點(diǎn)，但SSD取代HDD，將是不可阻擋。

從1956年機(jī)械硬盤誕生至今，歷經(jīng)輝煌，如今卻正值生死存亡之際，在探究這個(gè)問題的背后，我們有必要對機(jī)械硬盤的發(fā)展史做一個(gè)全面的梳理。

機(jī)械硬盤的發(fā)展史：

1、1956年，世界上第一塊硬盤誕生：

IBM 350，內(nèi)含50個(gè)盤片，總?cè)萘繛?MB。

世界上第一塊硬盤出生在1956年，至今已有61年半個(gè)多世紀(jì)的歷史。它由IBM公司制造，世界上第一塊硬盤：350RAMAC。盤片直徑為24英寸，盤片數(shù)為50片，重量則是上百公斤，相當(dāng)于兩個(gè)冰箱的體積。不過其儲(chǔ)存容量只有5MB。

在那個(gè)時(shí)代，RAMAC是令人吃驚的計(jì)算機(jī)設(shè)備，被用于銀行，醫(yī)療領(lǐng)域。雖然350RAMAC還不能稱之為嚴(yán)格意義上的硬盤，但卻為計(jì)算機(jī)發(fā)展史掀起了新一頁。

2、1973年，溫徹斯特（Winchester）硬盤誕生

溫徹斯特硬盤

由于RAMAC體積過于龐大，性能低效等缺點(diǎn)，IBM提出了“溫切斯特/Winchester”技術(shù)，并于1973年研制成功了一種新型的硬盤IBM 3340。這種硬盤擁有幾個(gè)同軸的金屬盤片，盤片上涂著磁性材料。它們與能夠移動(dòng)的磁頭共同密封在一個(gè)盒子里面，磁頭從旋轉(zhuǎn)的盤片上讀出磁信號的變化。

這就是我們今天使用的硬盤的祖先——IBM把它叫做溫徹斯特（Winchester）硬盤，也稱溫盤。

這個(gè)綽號，來源于他兩個(gè)30MB的儲(chǔ)存單元，恰是當(dāng)時(shí)出名的“溫徹斯特來福槍”的口徑和填彈量。至此，硬盤的基本架構(gòu)就被確立。

在1979年IBM發(fā)明了薄膜磁頭技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能顯著減少磁頭和磁片的距離，增加數(shù)據(jù)密度。令硬盤體積可以進(jìn)一步減小，讀寫速度可以更快，容量更大。同時(shí)期IBM推出了是第一款采用薄膜磁頭技術(shù)的硬盤 IBM 3370。IBM 3370最初能存儲(chǔ)571MB的數(shù)據(jù)，最高可擴(kuò)展到4個(gè)單元并能和IBM System/30中型電腦搭配。

3、1980年，第一款GB級容量硬盤+第一款家用硬盤誕生

上圖為IBM 3380

真正的第一款GB級容量硬盤是由IBM 于1980年推出的IBM 3380，容量達(dá)2.5GB。跟現(xiàn)在的輕量級硬盤不同，IBM 3380的重量超過500磅。

希捷ST 506 5.25英寸硬盤

同年，兩位前IBM員工創(chuàng)立的公司開發(fā)推出第一款5.25英寸的硬盤ST-506，硬盤初始容量為5MB，這是首款面向個(gè)人用戶的硬盤產(chǎn)品。而該公司正是希捷（SEAGATE）公司。這款硬盤也是存儲(chǔ)行業(yè)第一次引入了計(jì)算系統(tǒng)中獨(dú)立磁盤控制器的概念。

4、1991年，硬盤技術(shù)取得巨大突破

在20世紀(jì)80年代末，IBM公司推出MR（Magneto Resistive磁阻）技術(shù)，這種新型磁頭采取磁感應(yīng)寫入、磁阻讀取的方式，令磁頭靈敏度大大提升，大幅度提高硬盤的工作效率，與此同時(shí)盤片的儲(chǔ)存密度較之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提高了數(shù)十倍，為硬盤容量的巨大提升奠定了基礎(chǔ)。

在1991年IBM應(yīng)用該技術(shù)推出首款3.5英寸的1GB硬盤0663-E12。雖然在此之前1983年已經(jīng)出現(xiàn)了第一款3.5英寸硬盤，1988年出現(xiàn)了第一款2.5英寸硬盤，但容量方面都沒有突破GB，可以說0663-E12是開創(chuàng)了民用級GB硬盤的先河，從此硬盤容量開始進(jìn)入了GB數(shù)量級，3.5英寸的硬盤規(guī)格也由此成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬盤的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

5、1997年，劃時(shí)代技術(shù)“GMR巨磁阻效應(yīng)磁頭”誕生

上圖為GMR巨磁阻效應(yīng)磁頭

在1997年時(shí)，另一項(xiàng)劃時(shí)代的技術(shù)誕生了，那就是GMR巨磁阻效應(yīng)磁頭。新磁頭相比MR磁頭而言更加敏感，如果說用MR磁頭能夠達(dá)到3～5 Gb/inch2的存儲(chǔ)密度，那么使用GMR之后，存儲(chǔ)密度可以達(dá)到10～40Gb/inch2，相對于以前提高了8倍之多，這使硬盤的存儲(chǔ)密度又上了一個(gè)臺(tái)階。

不過，由于現(xiàn)有的硬盤區(qū)域密度達(dá)到了相當(dāng)高的水平，進(jìn)一步的發(fā)展受到了超順磁效應(yīng)限制，要繼續(xù)推動(dòng)硬盤技術(shù)的發(fā)展，需要引入新的技術(shù)。

6、2007年，硬盤突破TB級別容量

水平與垂直存儲(chǔ)技術(shù)

于是垂直存儲(chǔ)技術(shù)出現(xiàn)了。它再一次提高了硬盤的存儲(chǔ)密度。在2007年，日立推出的第一款突破TB級容量的硬盤。到2012年，有了第一款4TB硬盤的現(xiàn)身。

7、2012-2017年，SSD的時(shí)代HDD幾乎是停滯的

受限于機(jī)械硬盤的瓶頸難以突破，性能上升空間極為有限，又加上SSD這個(gè)大敵崛起。從2012年開始，機(jī)械硬盤技術(shù)的發(fā)展幾乎是停滯的。以希捷、西數(shù)為代表的機(jī)械硬盤廠商，新品沒發(fā)布幾款，如今電商在售的桌面機(jī)械硬盤還是5、6年的老產(chǎn)品，令人吹噓。

無奈的是，希捷與西數(shù)兩家廠商也開始轉(zhuǎn)戰(zhàn)SSD市場，可見傳統(tǒng)機(jī)械硬盤行業(yè)的落沒！

60年發(fā)展史被短短6年顛覆？

硬盤出現(xiàn)在50年代初，從70年代開始，硬盤的容量不斷的增大，從最早的幾十兆，到現(xiàn)在的TB級別 。同時(shí)，硬盤體積則是不斷的縮小，直到我們今天常見2.5/3.5英寸體積硬盤，還有一些微硬盤（1.8英寸以下的硬盤，包括1.8英寸）。機(jī)械硬盤花費(fèi)了超過60年苦心經(jīng)營，卻被2011-2012前后才進(jìn)入消費(fèi)市場的SSD，僅用短短6年時(shí)間，就顛覆機(jī)械硬盤這個(gè)存儲(chǔ)帝國。

機(jī)械硬盤會(huì)被淘汰嗎？未來之路怎么走？

機(jī)械硬盤體積，磁頭和容量的變化，向我們展示了HDD的發(fā)展史中技術(shù)不斷的迭代更新。如今，磁盤的碟片技術(shù)、磁頭技術(shù)方面沒有突破性進(jìn)展，更多的只是在靠堆碟片來發(fā)展容量而已。想要突破創(chuàng)新，難。

反之SSD則在體積上，性能上還有容量上不斷突破，相信在不遠(yuǎn)的未來，將全面代替HDD。未來，HDD會(huì)像磁帶，軟盤一樣逐漸的消失在人們的視線中。

但是……它所抒寫的歷史，對于存儲(chǔ)意義，是無法磨滅……