6.1.3外部存儲器
1.硬盤
更快、更大、更安全是廣大電腦用戶對硬盤的期望。隨著科技的發展,硬盤也正向著這個方向邁進。
硬盤作為一種磁表麵存儲器,是在非磁性的合金材料表麵塗上一層很薄的磁性材料,通過磁層的磁化來存儲信息。硬盤主要由磁盤、磁頭及控製電路組成,信息存儲在磁盤上,由磁頭負責讀出或寫入。硬盤在開機狀況下,磁盤就開始高速旋轉(5400轉或7200轉就是指盤片的轉動速度)。磁頭可以采用輕質薄膜部件,盤片在高轉速下產生的氣流浮力迫使磁頭離開盤麵懸浮在盤片上方,浮力與磁頭座架上彈簧的反向彈力使得磁頭保持平衡。
這樣的非接觸式磁頭可以有效地減少磨損以及由摩擦產生的熱量及阻力。
當硬盤接到一個係統讀取數據指令後,磁頭根據給出的地址,首先按磁道號產生驅動信號進行定位,然後再通過盤片的轉動找到具體的扇區(所耗費的總時間即為尋道時間),最後由磁頭讀取指定位置的信息並傳送到硬盤自帶的Cache中(此過程的數據量傳輸速度即為硬盤的內部傳輸速度)。在Cache中的數據可以通過硬盤接口與外界進行數據交換。
(1)硬盤接口
硬盤接口用於與CPU進行數據交換,是影響硬盤性能的重要因素。硬盤在計算機數據存取領域扮演著至關重要的角色,越來越多的新技術應用對硬盤的性能提出了更高的要求,主要的改進著眼點在於硬盤設備的數據傳輸速率、數據完整性和可管理性,這就對硬盤的接口提出了挑戰。
(2)硬盤技術參數
1)提高電機轉速,降低平均尋道時間
要增強硬盤的效能,提高硬盤主軸電機的轉速是最常規且有效的方法。7200轉的硬盤已經普及,Seagate的捷豹係列突破了10000轉大關,性能有明顯的提升。在IDE市場上處於5400轉向7200轉過渡的階段。
2)GMR(Giant magneto resistive)磁頭的應用,提高單碟容量
1997年IBM推出了第一款使用GMR磁頭的硬盤產品Deskstra 16GP,現在IBM和富士通的硬盤多數都已采用GMR磁頭,昆騰也推出了多款使用GMR磁頭的火球硬盤。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據,但是GMR磁頭使用了磁效應更好的材料和多層薄膜結構,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,從而可以實現更高的存儲密度。GMR磁頭已經處於成熟推廣期,在今後的數年中,它將會逐步取代MR磁頭,成為最流行的磁頭技術。
3)OAW(Optically Assisted Winchester)光學輔助溫氏技術
這是Seagate開發的一種新型磁頭技術,它把傳統的磁讀寫頭和低強度激光束結合在一起,激光束通過光纖進入磁頭,再通過一個微電機驅動的鏡子反射到磁盤表麵,從而實現磁頭的精確定位。Seagate認為0AW技術能夠在1英寸寬的範圍內寫入105000個以上的磁道,硬盤容量可達36GB以上。
4)PRML令硬盤可靠
局部響應(PR)和最大相似(ML)技術在各類硬盤中得到了廣泛的應用,有時被合稱為PRML(Partial Response/Maximum Likelihood)。在理論上,PR可在很大程度上改善因信號過於密集而產生的誤碼,有效的降低了由於硬盤密度提高和高速轉速引起的誤碼。ML技術原理上采用多點采樣,將磁頭讀取的信號與標準信號對比,得出最匹配的信號,從而提高高速讀取數據的準確性。兩者結合成為提高磁盤密度和改善磁頭性能的有力保障,對於提高數據讀取速度和內部數據傳輸效率都有益處。
(3)液態軸承馬達
目前絕大部分硬盤都采用傳統的金屬滾珠軸承馬達,隨著轉速的提高和摩擦的加劇,馬達也成了發熱大戶。液態軸承馬達利用一種類似於油類的黏性物質代替傳統的金屬滾珠。理論上,液態軸承馬達可以大大減少摩擦係數,對於增加主軸電機的轉速、控製馬達的噪聲和減少摩擦引起的發熱都有很大好處。希捷(Seagate)公司最早將這種技術運用在7200轉大灰熊硬盤上。