|
Internet的高速发展把爆炸性增长的各种数据塞给了每一个PC用户，当然我们还能想到的是这些信息的提供者方面，承载这些数据的硬盘被提到的最多的需求就是增大容量，对更多空间的渴望让使用者似乎暂时忘记了硬盘系统一直都是PC/Server系统最严重的性能瓶颈，在这一年度，硬盘速度的发展步伐远没有系统内的其他部分来的快。在技术层面分析，硬盘规格不如早年提升的那般迅速也能够被理解，典型的提高硬盘性能的两个手段：提高磁记录密度和提高主轴电机转速都已经相当困难，因此本年度内硬盘领域的闪亮点大多在其他方面，诸如微型硬盘的流行，ATA硬盘引入CQ技术和广泛的RAID技术应用，其它能够吸引人的还包括磁记录技术方面的垂直磁纪录技术以及桌面平台、企业平台两方面的新接口制定进程--SATA2及SAS，就让我们来一起回顾下即将过去的2004年。
亮点在哪里？
磁记录技术
容量指标主要受限于磁盘的存储密度，更高的存储密度同样会让硬盘的持续传输速率得到提升。目前在市场上竞争的多家硬盘制造商均是借助IBM开发的AFC技术实现高容量，但该技术目前也开始遇到瓶颈。幸好，Seagate（希捷）带来的“垂直记录”技术通过对磁层、磁头的优化设计解决了问题，一举将硬盘的存储密度提高到每平方英寸1Tb的水平，相当于单碟1.2TB的超高存储容量，满足未来5年的实际需求不成问题。
关于AFC：AFC是IBM在2001年就提出并应用的技术，它的主要目的就是克服“超级顺磁”现象所导致硬盘存储密度难达到每平方英寸100Gb的困扰，它通过一层三个原子厚的金属钌元素层，将两个磁层隔绝不会相互影响，这样就可以在硬盘盘片的一个单面上实现两个存储磁层，再借助其他的优化措施，可以将硬盘的存储密度提高到每平方英寸100Gb水平，相当于单碟120GB的容量。
PMR（Perpendicular Magnetic Recording）：垂直磁记录技术。目前硬盘所使用的记录技术都是纵向或称水平磁记录（LMR，Longitudinal
Magnetic Recording），每个存储位的磁极粒子平辅在一个平面上。虽然磁记录材料的不断进步，支撑着硬盘存储密度的前进，但极限已经越来越近，在相同的面积上加入更多的磁极粒子虽然有助于提高存储密度，但也加大了平面排列的磁粒子之间的互斥干扰。因此到最近，即使容量可以进一步提高，但记录的质量则不能得到有效的保证。而采用PMR技术时，粒子的磁化方向是垂直（相对于记录层）的，通过一个新增的软磁底层以加大相邻粒子的磁耦合，从而有助于在保证记录质量的同时进一步提高存储密度。
垂直磁记录技术改良了磁记录的整体结构。首先，不再采用环状磁头，而是将其改造为“Π”型的单开头式样，磁头的N极与S极不再是直接发生作用，而是借助一个额外的“软磁底层”进行。该软磁层位于磁盘磁介质层的下方，起到中介辅助的作用，这样磁头的两个磁极和软磁层就构成了闭合的磁回路。此时，磁力线从先前的水平分布变为垂直分布，与之对应，磁层磁颗粒的方向也必须朝垂直的方向旋转90度，好比是将长方体的磁颗粒“竖立”在盘片表面上。这样，一个磁极位于磁盘表面，与磁头起读写作用的磁极交互。另一个磁极则位于磁层的深处，与软磁底层交互。从结构上不难看出，磁颗粒的磁体部分实际上都被埋藏起来了，这种结构产生了三个方向的增益。首先，裸露在表面的磁极占据的面积非常小，无形之中磁颗粒密度将大大提高，存储密度自然随之水涨船高；其次，因磁体位于深处，表面热量很难影响整个磁体，受热升温速度大大减缓，进一步缩小磁颗粒尺寸在技术上就成为可能；第三，磁颗粒分布的改变也将使磁道的距离缩小。现有纵向记录技术的磁道间距一般为500纳米，改用垂直记录技术后可将其缩小到100纳米的水平。无论哪个方向的增益都可大大提高存储密度，更何况这三者是同时发挥效用的。
这项技术由Seagate主导，但首先将其应用在产品上的是东芝（Toshiba）年底发布的两款最新1.8英寸硬盘，分别为MK4007GAL（40GB）与MK8007GAH（80GB），它们的单碟容量达到了40GB，磁记录密度达133Gb/平方英寸；此外东芝还计划在0.85英寸硬盘上采用PMR技术，从而将单碟容量提升到6GB至8GB。
桌面领域
除了进行物理接口形式的缓慢转换之外，ATA硬盘在04年里面表现并不活跃，单碟容量80GB的产品已经销售了超过18个月，而直到年底，单碟100GB的幸好才开始能够买到，虽然Seagate早早发布了单碟容量133GB的Barracuda
7200.8，但显然全面上市是2005年度的事情了。能够刺激消费者的信息有两个，万转ATA硬盘和引入了CQ技术的ATA硬盘。
10000RPM。WestDigital（西部数据公司）在桌面级硬盘领域做出了极富意义的探索，其Raptor系列两款硬盘WD360GD和WD740GD在盘体部分更多的借鉴了高速SCSI产品的设计，但接口及控制部分仍然基于ATA，实现了在桌面领域最快速的硬盘产品，可惜其他厂商并没有跟进这一领域，自03年底WD740GD问世之后，WD至今也没有推出Raptor系列的后续产品。
NCQ（Native Command Queuing）：原生命令排序，指可以排列硬盘所接收到的指令以改进性能。具体来说是将所接收的指令以某种顺序进行重新排序，排序的目的在于让磁头能集中寻址，减少磁头不必要的来回寻址以缩短整体用时，当遇到大量随时寻址的操作时，就会体现出优势。同时NCQ和硬盘监控，热插拨，300Mb/s传输带宽一样为串行ATA
II主要的技术特性，而NCQ的出现对桌面用户提升系统性能起到较大的影响。在并行ATA时代，NCQ技术的前身CQ（Command
Queuing）已开始研发，但限于实际情况，技术并未得到怎样的实物应用，而在SCSI界面上CQ的分支技术TCQ（Tagged
Command Queuing）则得到较多的应用，NCQ作为民用技术对比TCQ可以说是其一个简化版本，两者最主要的区别，NCQ支持最多储存32条指令，TCQ支持255条，而NCQ支持一个命令序列集，TCQ支持三个。TCQ最早应用于SCSI-2代标准的硬盘上，其可允许硬盘执行从PC同时发来的多重命令。当命令在硬盘的缓存里时，通过硬盘的微处理器，他们会被标记然后重新排序。这样是为了减少硬盘寻找数据头时的时间。举例来说，一个命令正在硬盘的一个扇区上寻找数据，随之而来的另外一个命令正在寻找上一个命令相邻的数据，SCSI控制卡可重新对命令排序，从而使这2个命令的执行动作连续发生。这是SCSI-2与SCSI-1和ATA不同的地方。
NCQ是主机与硬盘的综合特性，它使硬盘有能力处理多个命令。目前支持NCQ的SATA控制器有Intel
ICH6R/RW、VIA VT8251、nVIDIA nForce4等最新主板芯片组以及一些非主板芯片组的第三方控制器。在硬盘方面最先上市的是Seagate
Barracuda 7200.7 NCQ，最新发布的其他厂商3.5英寸硬盘也都加入了对这个特性的支持，Fujitsu（富士通）还在不久前发布了2.5英寸的支持NCQ的硬盘产品。
另一方面ATA版本的TCQ虽然比NCQ更为强大，但因为并没有成为业界的标准，仅被WD
WD740GD硬盘和极少数几种非主板芯片组的第三方控制器支持。
SATAII。SATA II应当具有如下5个主要特点：300MB/s接口速率、NCQ支持、Enclosure
Management、端口复用（Port Multiplier）、可升级到SAS。从规格上来看，目前没有任何控制器可以完全满足这些标准，尤其在SAS兼容方面还需要等待SAS标准的真正落实。
企业产品
全面更新换代。从04年下半年开始，企业及硬盘俱乐部开始了新一轮的活跃期，产品线全面更新换代。和桌面级硬盘发展速度变得缓慢不同，企业级3.5英寸硬盘仍在按部就班的出现新一代产品，按照惯例，最新的SCSI硬盘比它们的上一代有着翻倍的单碟容量并带来翻倍的最大容量，体现在速度方面就是可以预见的磁盘内部传输速率的大幅度提升。包括Fujitsu、HGST以及Maxtor，这些企业级硬盘有着近乎相当的性能和雷同的定位策略：顶级的15K型号和单碟容量更大的经济型10K型号。新一轮的15000RPM主轴转速产品单碟容量提升到36GB、最大容量146GB，10000RPM的型号单碟容量则是73GB、最大容量300GB！从已经放出的测试观察，这些最新的产品在响应时间、吞吐率指标方面和尚一代产品持平，而持续传输速率方面有15%左右的增长，其中最强的15K型号硬盘外延传输速率已经接近100MB/s。
2.5英寸的激进。小型化的硬盘驱动器被广泛认为是硬盘行业未来几年最有发展空间的领域，这来自于笔记本电脑市场份额的扩张以及手持式、便携式数字设备的暴发性增长。没错，笔记本电脑、MP3播放器甚至还有将被塞入硬盘的手机们都需要越轻巧越好，善于压缩电子元器件体积的设计师也在不断的给硬盘驱动器提出更高的要求，继1英寸产品之后，纤巧的0.85英寸硬盘也将要投产，能够想象我们在五、六年前还在使用5.25英寸硬盘么？跟新兴产业相比，传统的企业级硬盘产品在外部尺寸的修改极少，直到产品线出奇齐全的希捷在年初发布了2.5英寸SCSI硬盘Savvio，存储设备的管理和采购人员才发现，原来缩小尺寸同样是企业级应用需要的特性，关于这款产品，我们在下一章会加以详细阐述。
SAS（Serial Attached SCSI）将取代并行SCSI，它是面向OEM和系统制造商的企业级借口新型标准。SAS是在20年来可靠的SCSI技术的基础上构件的。SAS适合于直连存储器及其增强产品，可用于入门级和中档网络存储系统中的存储器I/O。在一个机箱内，SAS可用一块公用底板安装----用于在线存储的15K
SAS硬盘和用于近线存储的应用的7200RPM SATA硬盘，从而连通了企业的存储体系。SAS将企业存储管理和SCSI硬盘管理的应用软件中目前所用的设备级固件集成在一起。因此，SAS产品保护IT在存储管理及企业应用软件上的投资。SAS还使用了被称为“扩展器”的高速转接器，获得远高于SCSI的无缝可伸缩性。SAS通过验证数据传输的端对端检查来确保基本的数据完整性，而双端口能够提供最高标准的故障保护。SAS的全双工、点对点架构的数据速率为3.0Gb/s，并有升级到12Gb/s的明确途径，从而加速了终端用户对数据的访问，可理想地配合2.5英寸企业级硬盘（如Savvio）过渡到更经济实惠并节省空间的存储器阵列平台。
微型硬盘
2.5英寸硬盘高速化。移动设备硬盘要求低功耗、低振动、低噪音运行而这显然与增加转速是一对矛盾。为此，小型硬盘的速度一直停滞不前，4200转长期占据主流地位。不过，随着时间的推移情况慢慢起了变化，首先，5400转的产品逐步被认可并成为主流，4200转虽然还有市场但已明显萎缩，而在高端领域，HGST（Hitachi
Global Storage Technologies 日立）在去年5月份发布了7200转的高速笔记本硬盘7K60，一举刷新了该领域的速度记录，同时也大大缩小了台式机与笔记本电脑的性能差距。更值得称道的是，这款速度大幅度攀升的硬盘并没有消耗更多的电能，运行噪音也控制得相当不错。其技术诀窍在于使用毫微微米级滑行读写磁头（Femto Slider）技术代替代替Pico
Slider，磁头的体积更小、重量更轻，在寻道移动时耗费的电量更小，在总体功耗不变的前提下实现更高的转速就，并有效提升硬盘的可靠性。Femto Slider也被用于HGST品牌的微型硬盘产品中，富士通和东芝也随后在笔记本硬盘中采用这项技术。
大家都来分蛋糕。被便携式计算机广泛使用的2.5英寸硬盘逐渐得到了制造商方面更多的关注，原因主要来自两个方面：一是占据硬盘领域主导地位的3.5英寸ATA接口产品价格竞争过于惨烈；二是便携型计算机、数字娱乐以及移动存储设备销量的不断攀升。利润更高的2.5英寸以及更小尺寸的硬盘驱动器显然开始逐渐占据更为重要的位置。显然，快速成长的笔记本电脑以及移动数字设备市场是微型硬盘稳定获利的前提，而这个增长的势头仍然强劲（年增长率22.2%），目前在销售2.5英寸硬盘产品的厂商已经包括：HGST、Toshiba、Fujitsu、Seagate、Samsung和WestDigital。
更小！更大！这里说的是体积更小，容量更大。近年来，微型硬盘的确得到了长足发展。在数字录影机、数字音乐播放器，以及便携式视频播放器等产品中均可以找到它的身影。IBM在1999年发布了容量为340MB的首个1英寸微型硬盘，到2000年容量增加到1GB，到目前为止，产品化的1英寸微型硬盘已经可以提供超过4GB的存储空间，而其盘体仅有5分钱人民币硬币大小，足以在各种小巧玲珑的消费电子产品上安家落户。与此同时，目前已经基本成为移动硬盘标准配置的2.5英寸笔记本硬盘的最大容量也达到了100GB，几乎等同于目前主流台式机硬盘的容量。1.8英寸硬盘虽然进入移动存储市场的时间较晚，但却完美地调和了体积与容量之间的矛盾。1.8英寸硬盘的容量约为2.5英寸硬盘的50%～75%，但是与2.5英寸硬盘相比，厚度更薄、体积更小、重量更轻。
优秀的硬盘产品
Hitachi Travelstar 7K60
日立延续着由IBM创造的Travelstar系列在2.5英寸硬盘领域的领导地位。从发布日期看，7K60已经不算新品了，但这种硬盘仍然是移动平台最快的磁盘解决方案，并且极富实际意义的是它一直被持续供货，很容易买到。Travelstar
7K60是PATA接口硬盘，单碟容量30GB，最多可以双碟配置；它带有8MB容量的缓存，主轴转速7200RPM，硬盘最大外延传输速率接近40MB/s，平均寻道时间10ms。
Hitachi Deskstar 7K250 / 7K400
Deskstar 7K250是单碟80GB 3.5英寸ATA硬盘中最晚发布的型号，在寻道时间和外延传输率两项性能指标方面都较同档次产品更好些，其主轴转速7200RPM，分别有2MB/8MB缓存的型号，硬盘最大外延传输速率60MB/s，平均寻道时间8.5ms。 7K250最大可以三碟配置实现250GB容量；7K400作为7K250的增容衍生型号多达5碟配置！实现目前硬盘单盘最高容量的400GB；能在3.5英寸标准厚度硬盘中使用5碟配置的方案目前只有日立一家，它们的ATA和SCSI都有这样的产品在销售。
Maxtor Atlas 15KII
和其上代Atlas 15K一样都是同级别SCSI 15000RPM主轴转速中最晚发布的产品，也一样拿到的最强的性能！Atlas
15KII直到2004年底才被国外的媒体拿到，单碟36GB、最高3碟配置、8MB缓存等指标都和其他品牌的最新15K产品如出一辙，但Atlas
15KII的性能极为强劲，storagereview.com的测试显示，Atlas 15KII外延传输速率超过97MB/s，内延传输速率破纪录的达到了74MB/s！平均寻道时间也是目前最快的5.5ms。而在实际应用测试的中，Atlas
15KII无论在桌品性能还是在服务器性能上都体现出了No.1的实力。
Seagate Barracuda 7200.7 NCQ
作为市场上销量最大的ATA硬盘型号，Seagate Barracuda 7200.7系列性能中庸，并无更多的可圈可点之处，但它作为第一种原生SATA硬盘还是吸引了相当多的用户购买。在接近年底的时候，市场上能够买到加入了NCQ特性支持的Barracuda 7200.7了，Seagate仍然在标准推行方面走在前列。Barracuda 7200.7是ATA硬盘，7200RPM主轴转速，早期产品单碟容量80GB，后期大容量产品也有单碟100GB容量的型号。
Seagate Savvio 10K.1
全球第一种SCSI 2,5英寸硬盘Savvio的单体性能和传统3.5英寸SCSI硬盘之间的对比并不像它们外观对比一样差异明显。和其发布期在市场上销售的主流3.5英寸硬盘相比，Savvio一样快速！Savvio拥有10000RPM的主轴转速、36.7GB的单碟容量、4.1ms的平均读寻道时间和320MB/s的外部接口速率，和其他企业级硬盘驱动器一样，Savvio的设计需求是面对全年每天24小时100％负荷运转的企业级工作环境的。
处在所在领域先锋位置的希捷带来了全新的企业级硬盘Savvio，它确实是一个让人激动的产品。单个磁盘的性能并非Savvio的长处，IOPS/U（每单位机架空间内提供的IOPS）才是这种2.5英寸硬盘的亮点，在相同空间占用的前提下，Savvio能够提供高得多的IOPS，这就是希捷将Savvio提供给业界的切入点，在这个方面，它的表现非常出色。
WestDigital Raptor 740GD
西部数据公司的革命性产品，将10000RPM主轴转速引进到桌面领域。Raptor 740GD在发布一年之后仍然性能最高的ATA硬盘，即使根同样主轴转速、同样单碟容量的SCSI产品相比，它的速度也是最快的！虽然并非原生SATA硬盘，但Raptor 740GD只供应SATA接口的型号，它有两张36GB容量的碟片和8MB缓存。Raptor 740GD的外延传输速率高达72MB/s，平均寻道时间7.8ms，并加入了TCQ功能。Raptor 740GD是顶级PC和入门级工作站非常好的选择，即使在硬盘价格方面它并不比SCSI便宜很多，但总体构建成本还是很低，它只需要主板自带的SATA控制器就可以很好的运作了。
WestDigital Scorpio
Scorpio主轴电机使用5400RPM转速设计，单碟容量40GB，分为40GB、60GB和80GB三种型号，每个容量又细分为配置2MB或者8MB容量cache的产品。西部数据用5400RPM的中档转速保证产品在速度方面的竞争力，但Scorpio能够提供比经竞争对手4200RPM主轴转速产品还要优秀的运行状态，这包括运行功耗、噪音和发热，可靠性设计方面值得一提的是，Scorpio的磁头停泊区特殊设计了阻止机构，在能够非使用状态标称抗震范围内保证磁头不会滑向盘片造成损伤。这个停泊区还特别的使用全新的材料制造，让硬盘的最多磁头启动/降落次数指标提高了一倍，Scorpio的标称值达到了惊人的60万次。Scorpio和其他品牌2.5英寸硬盘在外部构造上有个很大的不同，它使用不锈钢材料制造上表面的外壳，改善硬盘外壳的抗压能力。实际测试显示Scorpio运行温度非常低，寻道时间快速，极为优秀的运行状况以及对于较慢的2.5英寸硬盘难得的快速寻道能力使WD Scorpio非常适合在笔记本电脑中配置。
未来的应用趋势
ATA？SCSI?
传统意义上的桌面级硬盘产品和企业级硬盘产品将在未来不再泾渭分明，高成本的SCSI设计以及ATA产品的快速成长已经让很多决策者专项使用更为灵活的存储方案：在线存储使用高速、高吞吐率、低资源占用的SCSI，近线存储使用廉价大容量的ATA硬盘。而随着SATAII和SAS标准的成熟，这种配置将更为方便，同一背板支持下的多种硬盘驱动器完全可以混合应用，大多数场合的综合存储方案将非常简便易行并非常合理。
桌面平台的硬盘毫无疑问的将继续使用ATA产品，但可以看到从10000RPM到CQ等技术的引用，越拉越多在SCSI产品中广泛使用的先进技术将为ATA产品带来有益的性能提升。但从长期的趋势看，提升容量仍然是桌面产品最迫切的设计需求。
微型硬盘是存储行业新的春天？
桌面级硬盘利润率不断下降、企业级市场的慢速增长让硬盘厂商们都把希望与资源更多的放在微型硬盘领域，更小体积更大容量的营盘不断被研发出来，而考虑到这个领域的真实需求--诸如在更小，更轻量级的手持设备内配置硬盘，现在的硬盘产品还远远不能满足；继续技术革命是每家厂商的生存之道，而从微型硬盘领域看，这条路还相当长并会越来越宽。
|
