盤點硬盤領(lǐng)域的九大基礎技術(shù)
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總的來說，目前硬盤技術(shù)的發(fā)展主要集中在速度、容量及可靠性三方面。Ultra-ATA100/133接口、GMR巨磁阻技術(shù)和S.M.A.R.T自我監(jiān)測分析和報告技術(shù)等各項技術(shù)已普遍為各大硬盤制造商所采用，這使得硬盤在傳輸率、單片存儲容量和監(jiān)測預告技術(shù)上較以往有了很大提高。
1、更高的主軸電機轉(zhuǎn)速
目前大多數(shù)硬盤技術(shù)的主軸電機轉(zhuǎn)速一般都在5400轉(zhuǎn)以上。理論上來說,轉(zhuǎn)速越快,硬盤的速度越快,但提高轉(zhuǎn)速受到散熱、穩(wěn)定性等多方面的制約,因此硬盤轉(zhuǎn)速的提高是有限度的。E-IDE接口硬盤大約會以10000轉(zhuǎn)/分為限。隨著硬盤技術(shù)轉(zhuǎn)速的提高,平均等待時間和平均尋道時間隨之下降,平均尋道時間縮短到9ms以下。而SCSI接口的硬盤技術(shù)轉(zhuǎn)速已提高到15000轉(zhuǎn)/分以上。
2、ULTRADSP(超級數(shù)字信號處理器)的應用
DSP每秒可以處理數(shù)以千萬條指令,處理數(shù)學運算時較一般CPU快10～50倍,MAXTOR在硬盤技術(shù)廠商中率先引入了此項技術(shù),用于縮短硬盤的平均尋道時間,采用ULTTRADSP技術(shù),其單一的DSP芯片可同時提供處理器及驅(qū)動接口的雙重功能,減少了其它電子零件的使用,可大幅度提高硬盤技術(shù)的速度可靠性。
3、高速緩存技術(shù)
目前在硬盤技術(shù)上廣泛采用了多段先行讀出式超高速緩存器,多段先行讀出式超高速緩存器可在讀出和先行讀出作業(yè)中,數(shù)據(jù)被存入超高速緩存器中,主機不必通過磁盤驅(qū)動器便可以直接使用這些數(shù)據(jù),由于每一段都可以用作一個獨立的緩沖器,可以在多任務環(huán)境中大大提高系統(tǒng)的吞吐性能。因此即使是E-IDE接口的硬盤,為了提高性能,最好也要擁有256KB的高速緩存。由于高速緩存可以提高硬盤性能,所以隨著硬盤容量的加大,高速緩存就顯得越來越重要。目前一些硬盤上已經(jīng)采用了高達8M的高速緩存。
4、硬盤技術(shù)內(nèi)多盤片封裝技術(shù)
當平均存取時間和記錄密度一定時,盤片數(shù)加倍則單位區(qū)域內(nèi)的容量加倍,移動磁頭尋道的可能性將減小,性能將提高。一般E-IDE接口的硬盤最多為四片盤。
5、OAW技術(shù)
在傳統(tǒng)磁盤技術(shù)發(fā)展的上存在一個“超順磁極限”。傳統(tǒng)磁記錄驅(qū)動器的面記錄密度越來越大，當它達到20～40Gb/平方英寸時，磁盤上的磁介質(zhì)就無法保持穩(wěn)定的磁疇，這就是傳統(tǒng)磁盤技術(shù)發(fā)展的理論極限。但信息技術(shù)發(fā)展對信息存儲的要求卻沒有極限。OAW技術(shù)達到的面記錄密度遠高于今天的硬盤技術(shù)驅(qū)動器，最終將突破超順磁極限即傳統(tǒng)磁技術(shù)的面記錄密度的理論極限。OAW技術(shù)在驅(qū)動器業(yè)界首次把光技術(shù)、磁技術(shù)和通信技術(shù)集成在一起，構(gòu)成新一類的經(jīng)濟實惠的高容量驅(qū)動器產(chǎn)品。OAW技術(shù)能突破超順磁級所限制的驅(qū)動器性能。OAW系統(tǒng)由：先進的光輸送系統(tǒng)、獨特的磁頭設計、全新的伺服系統(tǒng)、等新一代記錄介質(zhì)子系統(tǒng)組成。
6、“濕盤”(wetdisk)技術(shù)
當我們要把磁盤密度進一步增大，目前以金屬薄膜盤片以及玻璃基片的“溫盤技術(shù)”便無能為力了。我們知道，當磁盤密度達到一定程度時，信號便會變得更加微弱，并且相鄰信號之間的干擾也更為嚴重。要解決只能把磁頭進一步貼近盤片，但目前的磁頭飛高已不到0.08微米，要進一步令磁頭靠近盤片非常困難，因為這要克服磁頭抖動及盤片細微凹凸等引起問題。為此，有人提出干脆把磁頭緊貼磁盤(Contactrecording)，就象錄音機那樣。但對盤片及磁頭而言，這種接觸是致命的，磁頭與盤片會兩敗俱傷。于是，一種全新的盤片--“濕盤”(wetdisk)被提上的研發(fā)日程，“濕盤”可以最大限度地減少磁頭與盤片的磨擦，但其中還有不少技術(shù)上與工藝上的問題有待解決。
7.PRML讀取通道技術(shù)
PRML技術(shù)最初只用在通信方面,用以解決誤碼率問題,該技術(shù)引入硬盤中后可有效提高數(shù)據(jù)讀取及傳輸效率,可使硬盤容量提高30%以上,據(jù)稱第三代PRML讀取通道可提供高達900MBPS的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。PRML技術(shù)可使盤片存儲更多的數(shù)據(jù),因此既可提高單片硬盤的容量,又可加快數(shù)據(jù)傳輸率。PRML技術(shù)應用于硬盤技術(shù)信號讀取時，能避免因磁道過窄造成的信號干擾，大幅度地提高盤片的密度。同時由于磁盤密度的增大，磁頭在相同時間內(nèi)可以讀取到更多的信號，使得讀取速度得以提高。而通過最大相似原理的多點采樣可以把磁頭讀取到的信號與標準信號進行對比，以得出最匹配的信號再傳送出去，從而大大地提高了數(shù)據(jù)讀取的準確性。PRML技術(shù)的普遍采用，使硬盤的容量、速度、可靠性都有了不同程度的提高。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201706/353317.htm 8.GMR(巨磁阻)磁頭技術(shù)
磁阻磁頭的工作原理是基于磁阻效應來工作的,其核心是一小片金屬材料,其電阻隨磁場變化而變化,雖然其變化率不足2%,但因為磁阻元件連著一個非常靈敏的放大器,所以可測出該微小的電阻變化。巨磁阻磁頭GMR磁頭與MR磁頭一樣，是利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數(shù)據(jù)，但是GMR磁頭使用了磁阻效應更好的材料和多層薄膜結(jié)構(gòu)，比MR磁頭更為敏感，相同的磁場變化能引起更大的電阻值變化，從而可以實現(xiàn)更高的存儲密度，現(xiàn)有的MR磁頭能夠達到的盤片密度為3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸)，而GMR磁頭可以達到10Gbit-40Gbit/in2以上。目前GMR磁頭已經(jīng)成為最流行的磁頭技術(shù)。
TDK公司日前成功地試制了采用TMR薄膜的TMR(tunnelingmagnetoresisitive)磁頭，并制造出硬盤技術(shù)設備。據(jù)悉，該TMR磁頭的再生輸出以及面密度均與GMR磁頭相同。磁頭結(jié)構(gòu)與GRM磁頭不同，但是詳細信息尚未公開。
9、數(shù)據(jù)保護技術(shù)
(1)S.M.A.R.T(自動檢測、分析及報告)技術(shù)
使用S.M.A.R.T技術(shù)，可有效保護你的硬盤技術(shù)。硬盤技術(shù)出現(xiàn)故障，是一件十分令人懊惱的事情，為此，你將冒丟失重要數(shù)據(jù)的危險。不過，現(xiàn)在有一種對硬驅(qū)故障發(fā)出報警的方法，它就是自我監(jiān)視、分析和報告技術(shù)S.M.A.R.T.。
可預測的硬驅(qū)故障是由硬驅(qū)性能逐漸惡化引起的。實際上，硬驅(qū)故障的60%都是機械性質(zhì)的，對此類故障，S.M.A.R.T.可一顯身手。S.M.A.R.T.可以對數(shù)據(jù)提供有效的廉價保護，使用S.M.A.R.T.可行的驅(qū)動器有助于減少數(shù)據(jù)丟失的風險，亦即避免了金錢和時間的損失，并且預先報警能讓你安排更換驅(qū)動器所需的停工時間。盡管S.M.A.R.T.能有這樣的幫助，但保護數(shù)據(jù)最好的方法仍是不斷地定期備份，實際上，將二者結(jié)合是最好的保護方案。S.M.A.R.T技術(shù)是硬盤廠商提供的一個規(guī)范,主要目的是預防某些設備失敗。提高硬盤可靠性和確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性,已成為工業(yè)標準,因此,大多數(shù)的硬盤生產(chǎn)商已在向支持S.M.A.R.T技術(shù)看齊。
(2)SPS和DPS技術(shù)
SPS(ShockProtectionSystem)震動保護系統(tǒng)。是由昆騰公司開發(fā)，使硬盤在受到撞擊時，保持磁頭不受震動，磁頭和磁頭臂停泊在盤片上，沖擊能量被硬盤其他部分吸收，這樣能有效地提高硬盤技術(shù)的抗震性能，使硬盤在運輸、使用及安裝的過程中最大限度地免受震動的損壞。目前第二代保護系統(tǒng)(SPSII)也推出，可以更有效的防止由于外界的震動所引起的硬盤損壞
DPS(DataProtectionSystem)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)。DPS可快速自動檢測硬盤的每一個扇區(qū)，并在硬盤的前300M空間定位存放操作系統(tǒng)或其他應用系統(tǒng)的重要部分。當系統(tǒng)發(fā)生問題時，DPS可以在90秒內(nèi)自動檢測并恢復系統(tǒng)數(shù)據(jù)，即使系統(tǒng)無法自舉，也可以用包含DPS的系統(tǒng)軟盤啟動系統(tǒng)，再通過DPS自動檢測并分析故障原因，盡可能保證數(shù)據(jù)不被丟失。DPS，配合QDPS測試軟件，可以方便，正確的檢測你的硬盤是否有損壞。當系統(tǒng)發(fā)生故障后，如果硬盤能通過QDPS軟件的測試，則可以排除是硬盤技術(shù)的問題：反之，則可以肯定是硬盤發(fā)生了故障，在質(zhì)保期內(nèi)可要求經(jīng)銷商退換。
(3)ShockBlock和MaxSafe技術(shù)
ShockBlock是邁拓公司在其金鉆二代硬盤技術(shù)上使用的防震技術(shù)，它的設計思想和昆騰的SPS相似，采用先進的設計制造工藝，在意外碰撞發(fā)生時，盡可能避免磁頭和磁盤表面發(fā)生撞擊，減少因此而引起的磁盤表面損壞。
MaxSafe同樣也是金鉆二代擁有的獨特數(shù)據(jù)保護技術(shù)，它可以自動偵測、診斷和修正硬盤技術(shù)發(fā)生的問題，提供更高的數(shù)據(jù)完整性和可靠度。Maxsafe技術(shù)的核心是ECC(ErrorCorrectionCode錯誤糾正代碼)功能，它在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用特殊的編碼算法，加入附加的ECC檢驗位代碼并保存在硬盤上，當數(shù)據(jù)重新讀出或?qū)懭霑r，通過解碼方式去除額外的檢驗位和原來保存的數(shù)據(jù)對照，如果編碼和解碼過程中發(fā)生錯誤，將重新讀出數(shù)據(jù)并保持數(shù)據(jù)的完整性。
(4)Seashield和DST技術(shù)
Seashield是希捷公司推出的新防震保護技術(shù)。Seashield提供了由減震彈性材料制成保護軟罩，配合磁頭臂及盤片間的加強防震設計，為硬盤提供了高達300G的非操作防震能力。另一方面它也提供了印刷電路底板靜電放電硬罩及其他防損害措施，保證硬盤的可靠性。
DriveSelfTest(DST，驅(qū)動器自我測試)功能是希捷新增的數(shù)據(jù)保護技術(shù)，它內(nèi)建在硬盤技術(shù)的固件中，提供數(shù)據(jù)的自我檢測和診斷功能，在用戶卸下硬盤時先進行測試診斷，避免數(shù)據(jù)無謂的丟失。
(5)DFT技術(shù)
DFT(DriveFitnessTest，驅(qū)動器健康檢測)技術(shù)是IBM公司為其PC硬盤技術(shù)開發(fā)的數(shù)據(jù)保護技術(shù)，它通過使用DFT程序訪問IBM硬盤里的DFT微代碼對硬盤進行檢測，可以讓用戶方便快捷地檢測硬盤的運轉(zhuǎn)狀況。
DFT微代碼可以自動對錯誤事件進行登記，并將登記數(shù)據(jù)保存到硬盤上的保留區(qū)域中。DFT微代碼還可以實時對硬盤進行物理分析，如通過讀取伺服位置錯誤信號來計算出盤片交換、伺服穩(wěn)定性、重復移動等參數(shù)，并給出圖形供用戶或技術(shù)人員參考。這是一個全新的觀念，硬盤子系統(tǒng)的控制信號可以被用來分析硬盤本身的機械狀況。
(6)“熱拔插”技術(shù)。
熱拔插SCSI連接/斷接功能深受市場的歡迎。在開啟或關(guān)閉電源時，硬盤在活躍的SCSI總線上不會造成電源瞬變或數(shù)據(jù)失誤的情況，因此熱拔插功能特別適用于陣列應用程式，在拆機安裝硬盤技術(shù)時，陣列仍可照常運作而不會中斷。目前IBM、Compaq、HP等品牌服務器都采用了80針熱拔插硬盤，并配有專用的硬盤技術(shù)架和電源。
(7)磁盤陣列技術(shù)
它起源于集中式大、中、小型計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中，專門為主計算機存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)。隨著計算機網(wǎng)絡、Internet和Intranet網(wǎng)的普及，磁盤陣列已向我們走來。為確保網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠地保存數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)正常運行，磁盤陣列已成為高可靠性網(wǎng)絡系統(tǒng)解決方案中不可缺少的存儲設備。磁盤陣列由磁盤陣列控制器及若干性能近似的、按一定要求排列的硬盤技術(shù)組成。該類設備具有高速度、大容量、安全可靠等特點，通過冗余糾錯技術(shù)保證設備可靠。RAID是由幾組磁盤驅(qū)動器組成，并由一個控制器統(tǒng)一管理，通過在磁盤之間使用鏡像數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)分割及奇偶校驗來實現(xiàn)容錯要求，是一種具有較高容錯能力的智能化磁盤集合，具有較高的安全性和可靠性。RAID在現(xiàn)代網(wǎng)絡系統(tǒng)中作為海量存儲器，廣泛用于磁盤服務器中。用磁盤陣列作為存儲設備，可以將單個硬盤技術(shù)的30萬小時的平均無故障工作時間(MTBF)提高到80萬小時。磁盤陣列一般通過SCSI接口與主機相連接，目前最快的UltraWideSCSI接口的通道傳輸速率達到80Mbps。磁盤陣列通常需要配備冗余設備。磁盤陣列都提供了電源和風扇作為冗余設備，以保證磁盤陣列機箱內(nèi)的散熱和系統(tǒng)的可靠性。為使存儲數(shù)據(jù)更加完整可靠，有些磁盤陣列還配置了電池。在陣列雙電源同時掉電時，對磁盤陣列緩存進行保護，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。
發(fā)布者：博子
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