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ibm键盘技术

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笔记本硬盘,这一看似传统的存储设备实则充满了变革。应用于追求移动性的笔记本电脑,苛刻要求决定了它必将集该领域的领先技术于一身。目前该领域主流技术发展到何种程度?未来又将沿着怎样的轨迹前行?让我们一同翻开笔记本硬盘的技术路线图。
追本溯源
时间回放到1985年,东芝推出了一款整合了主机和显示器的产品T1100,它被认为是世界上第一台笔记本电脑。虽然那一年距台式机硬盘出现已有30多年,但这台笔记本电脑并没有配置硬盘,仅内置了256KB内存。当时运行DOS已是非常“奢侈”的选择,还没有人奢望使用笔记本硬盘。
成型:史前大战
进入90年代后,IBM推出的286笔记本电脑第一次采用了硬盘,容量只有42MB,转速只有2400rpm(注:rpm为硬盘内电机主轴每分钟的旋转次数,转速越高内部传输速率越大),传输总线也是特别定制的。我们从现有资料中已很难考证其性能表现,这款笔记本硬盘的产量非常小,并不能算是真正意义上的民用产品。有观点认为,1992年AST推出的386笔记本中所配备的270MB硬盘是第一款笔记本电脑硬盘。它采用PIO-0传输模式,转速提高到了3900rpm,和现在仍在使用的4200rpm产品差距不大。PIO-0传输模式可以提供3.3MB/s带宽,这对于270MB的硬盘来说已是相当富裕。
386笔记本电脑的技术之战远比现在激烈得多。当年,IBM东芝等厂商推出的产品通过配备EIDE适配卡,将PIO传输模式提高到16MB/s。更重要的是,此时硬盘容量突破了固有的504MB限制,主流笔记本硬盘容量为270MB~800MB,3900rpm转速以及256KB缓存成为绝对标配,这被业界公认为第一代笔记本电脑硬盘的正式成型。在1997年到2000年这段时间内,笔记本硬盘进入了容量飞跃的高速发展期,10GB容量为这一时代画上了圆满的句号。
表观:轻薄之变:
在硬盘规格中,厚度和体积是直接影响笔记本电脑能否更轻薄的重要因素。笔记本硬盘尺寸规格主要是2.5英寸和1.8英寸,四种规格分别为17.5mm(2.5英寸)、12.5mm(2.5英寸)、9.5mm(2.5英寸)和5mm左右的1.8英寸硬盘。第一代笔记本硬盘的17.5mm(2.5英寸)笔记本硬盘不仅体积大,而且发热量和噪音控制也不理想;几乎同时出现的12.5mm产品尽管降低了厚度,并提高了转速,但也与17.5mm产品一样,在2002年基本被淘汰,各大硬盘厂商彻底主攻9.5mm的2.5英寸硬盘和1.8英寸笔记本硬盘。
笔记本硬盘的体积缩小需要厂商付出极大努力,这对磁头技术以及盘片存储密度提出了苛刻要求。在东芝在2002年初推出1.8英寸笔记本硬盘并普及之后,超薄笔记本电脑的发展之路才被铺平。2005年,日立推出了1英寸微硬盘Microdrive,更是让超轻薄笔记本电脑如鱼得水。
如同台式机硬盘一样,笔记本硬盘的接口发展也非常平稳。最初的笔记本硬盘就采用ATA局部总线,只不过接口形式和现在的44pin IDE有些区别,当时的笔记本电脑并不讲究统一设计,笔记本厂商多是根据自己的接口定义来设计。到了386时代之后,44pin IDE接口逐渐被接受,并沿用数年。
直到东芝在2002年推出1.8英寸的笔记本硬盘,其接口才有了首次改变,但也仅仅停留在外表之上。东芝的1.8英寸笔记本硬盘采用母头接口,实际总线依然是ATA,和以前的44pin IDE没有本质区别;随后日立推出的1.8英寸笔记本硬盘还是改用传统44pin IDE接口,并因更好的通用性很受笔记本厂商欢迎。
虽说在接口形式上鲜有改变,但笔记本接口的带宽还是逐年提高。从PIO-0到ATA100。接口带宽的增长显而易见,足足提高了30倍。进入2004年之后,串行传输潮流终于带领笔记本硬盘全面投入SATA接口的怀抱,此时和台式机硬盘的接口彻底统一。
技术:破茧成蝶
磁头技术在笔记本硬盘更新换代中有着至关重要的地位。磁头技术越先进,硬盘的单碟容量就可以做得越高。1994年,IBM将MR磁阻磁头技术应用于2.5英寸的笔记本硬盘中,这项技术很快得到了普及,这令笔记本硬盘容量轻松突破1GB,随后便是一路高歌猛进。如今,笔记本硬盘使用的已是GMR巨磁阻磁头,能实现更高的存储密度,最大实现了250GB容量。
电机及基本结构改进也是值得关注的重点。硬盘无法实现高转速就意味着读写速度大受影响,从前的低转速主要是受到电机技术的限制。1996年推出的FDB流体动态轴承电机就是在笔记本硬盘发展史中抹下浓重一笔的一项技术,现在发展到了第三代FDBⅢ,它是轴承电机使用黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠,对于降低噪音和功耗,提高抗震能力都有很大贡献。这项技术直接影响的就是硬盘主轴的转速提高,进而决定了更短的硬盘寻道时间。笔记本硬盘转速由最初的2400rpm发展到如今的7200rpm,性能跃升显而易见。
不可忽视的是,当笔记本硬盘转速提高之后,其磁头安装位置也开始悄然改变。在800MB容量为主流的时代,笔记本硬盘的损坏率较高,最根本的原因便是没有起落架供磁头停靠。在传统台式机硬盘中,磁头不工作时有专供停靠区,可笔记本硬盘因空间狭小简化了这一设计,造成高转速刚刚启动时容易出现偏差而划伤盘片。
1997年,这一问题被几大硬盘厂商同时发现,并从技术上进行解决,硬盘不工作时,磁头远离盘片,不会出现由于震动而划伤盘片的现象。现在,笔记本硬盘的磁头起落架已经设计得非常精巧,这也是目前其稳定性明显优于旧有产品的主要原因之一。
全面进阶

SSD固态硬盘在2007年发展突然加速
笔记本硬盘的技术发展史绝不仅仅是容量上的变迁,而是集合了体积、速度、容量、耗电量、稳定性、安全性等多方面全面演进的生动过程。如今,笔记本电脑硬盘的技术发展速度已经领先于台式机硬盘,驶入了发展的高速路。
颠覆硬盘传统结构: 固态笔记本硬盘
传统硬盘存在盘片、电机和磁头等组件,这种被称为“Winchester”结构的设备免不了大量机械部分,无论是耗电量还是稳定性都难以令人完全满意。为此,闪存早就酝酿成为传统硬盘的替代品,在NAND型闪存成熟之后,闪存向传统硬盘发起了冲击。
从不可能到实现:闪存技术的飞跃
存储设备的重要技术指标就是速度、容量、成本、稳定性等。目前已有多个种类的产品做出了各种努力,但始终只能偏重于单一方面,很难面面俱到。随着闪存产品在容量上达到GB数量级且价格大幅度下调,越来越多的用户惊呼这将是取代硬盘的最佳方式:没有噪音、携带方便、功耗极小,似乎这就是完美的存储方案。在下结论之前,我们不妨理性地在各种存储技术之间作做一个对比(参见表1)。
从表中对比可以看到,在这些存储设备中,内存以及EPROM显然不可能取代硬盘的地位,它们在容量上的难题很难解决,这不符合用户的应用本源。相对而言,拥有非易失性的MRAM有着不错的潜力,但当前的技术还不足以支撑足够容量的产品,因此MRAM威胁到硬盘的地位还需要时日。
闪存在与硬盘之间的较量结果又如何呢?可以看到,容量依旧是闪存弱项。如今主流硬盘容量在160GB左右,这对于闪存而言显然并不怎么现实。更深入一步来看,闪存技术还存在写入速度过慢以及成本偏高的弊病。当然,闪存技术存在的这些缺陷并不意味着它将无法威胁到硬盘的地位,因为闪存技术本身也在不断进步之中。现在闪存类型已经分化为NOR和NAND两种,其中后者才是真正被用于取代现有硬盘的闪存技术。
NOR闪存技术虽然容量不大,但稳定性非常出色,被广泛应用于智能手机与PDA中,也就是俗称的FlashROM。而NAND闪存技术主要应用在各种数码存储卡与U盘中,也可以用在智能手机和PDA,接触过的用户就更多了。NOR与NAND之间并不冲突,两者定位有着本质区别(参见表2)。
简而言之,NOR型闪存容量小而速度快,NAND型闪存容量大但稳定性较差。NAND型闪存采用单晶体管结构,这与NOR型闪存是一致的。但是,NAND型闪存不是对每个单晶体管进行直接操作,而是对存储单元操作。此外,NAND型闪存的晶体管采用串联形式,再结合EDC/ECC纠错,因此速度表现非常理想,也很容易将容量做大。相反,NOR型闪存强调稳定性而直接对单晶体管操作,并且不存在纠错过程。从这一层面来看,只有NAND型闪存才有可能取代硬盘的地位。
划时代的变革:固态硬盘浮出水面
固态硬盘(solid-state disk,SSD)无疑是近期的热点之一,三星则是这股潮流的推动者。三星公布的技术资料显示,与现行硬盘相比,SSD产品功耗减少5%,延长电池寿命逾10%。此外,在重量方面,SSD固态硬盘仅有目前硬盘产品的一半。三星认为,SSD固态硬盘是相当可靠性的储存装置,可以适应极端温度或湿度下,适合工业用或军事用途。
固态硬盘优势明显,但价格是它被普遍采用的最大障碍,储存容量为 32GB 固态硬盘的成本大约为960美元,这一价格高于其他任何储存设备。对价格不敏感的一些军事和工业用户有望成为从固态硬盘的优势中受益的先行者。
预期闪存芯片的价格将逐步下降,这对固态硬盘是一个利好消息。去年5月,当三星电子首次发布固态硬盘原型时,每GB闪存芯片的成本为55美元,而目前每 GB闪存芯片的成本大约为25美元,随着时间推移,固态硬盘的价格将被大众接受,该产品大规模投放市场只是时间问题。
现阶段,在SSD技术上一直是三星独领风骚,前不久三星曾发布了采用60nm技术制作出最高速度及最高容量的“OneNAND”记忆体晶片,让SSD在存储速度上又有了新突破。
就硬盘行业而言,我们并不希望看到只有只有一家公司独享尖端技术,这样不利于新技术普及。在存储领域,不单只有三星对这种新型存储技术感兴趣,最近TDK也推出了旗下的SSD硬盘,正式与三星展开技术、价格上的竞争。TDK推出容量为32GB 的SSD硬盘工程样本,采用标准IDE传输端口,体积为普通2.5英寸笔记本硬盘的80%。与三星同类产品一样,这款SSD也拥有高速读写、防震、加速开机、延长电池使用时间以及更轻薄的优势。
进入2007年后,笔记本SSD固态硬盘的发展突然加速起来。继Sandisk宣布加入SSD阵营以及铼德发布低价格的笔记本固态硬盘之后,固态硬盘又迎来了一个首次:世界首款笔记本用SATA接口的SSD硬盘新品发布。来自PQI的这款2.5英寸64GB固态硬盘采用了SATA接口,SATA接口能让硬盘保持更低功耗的同时,还能使笔记本系统获得更快的数据传输速度。PQI刚刚推出64GB容量固态磁不到一星期,同样来自台湾的A-Data就将这一数字再次翻番,达到了128GB,不过还只是处于原型阶段,尚未正式发布。

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回复 1# 的帖子

磁盘技术,误撞为键盘技术

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呵呵 IBM的技术还是非常好的
我是水军我怕谁,咋地,不服单挑……
官职:副司令


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谢谢更正
呵呵

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