时间：2022-04-07 12:57:10
如果用各自的历史来论资排辈，CPU和磁盘这对PC系统中的兄弟要差一个辈分。1956年，正好在50年前，IBM推出了全球首款基于磁盘的存储系统RAMAC 305；而直到1971年，早期的英特尔公司才推出世界上第一颗微处理器4004。
10月底，IBM在北京畅观楼举行了主题为“五十年创新经典，新世纪再筑辉煌”的新闻会，庆祝磁盘存储诞生50周年。虽然由一个公司引领一个产品领域的时代已经一去不返，但翻阅磁盘系统发展的历史(祥见《磁盘驱动器编年史》)，我们还是不得不由衷钦佩IBM对于IT产业、存储领域的贡献。我们固执地抵触在IT某一个领域只写一个公司的名字，但出于某种尊重，我们还是在“IBM存储”与“磁盘存储”之间划了等号。
尊重一家公司就意味着尊重他的历史。50年前，IBM高层的一句“makesomething COOl”，号召一批“有为青年”发明了世界上第一个磁盘系统RAMAC305。之后的50年，IBM实验室里陆续诞生了多项存储技术的创新和发明，其中包括第一个薄膜磁头技术、第一个温氏硬盘、第一个软磁盘、第一个RAID(集成冗余独立磁盘阵列)存储设备原型、第一个微驱动器产品、第一个iSCSI、第一个虚拟存储产品和第一个4Gb磁盘产品等。IBM一直在引领整个存储行业乃至计算机产业向前发展。
在参与IBM磁盘存储50年庆典的过程中，我会偶尔思绪漂移，回想起儿时曾看过的一部电影《神鞭》。片中的主人公傻二将自己头上的鞭子练就成了一条神鞭。影片结尾，因为参与义和团抵抗八国联军，傻二的鞭子被洋枪打断了，失去了武器的傻二被仇人逼迫，不得不背井离乡。多年以后，当傻二又一次出现时，他练就了一手双抢绝活。在旧日仇人的惊叹声中，傻二说：“祖宗的东西再好，到了该割的时候也得割，辫剪了，神留着，一变还得是绝活”。2002年，IBM选择将严重亏损的硬盘部门出售给日立，这又何尝不是一次忍痛“割辨”。幸运的是，有着50年磁盘开发经验的IBM没有把“神”丢了，SCM(Storage-Class Memory,储存级内存)、IceCube(下一代冰立方存储系统)、虚拟化存储和面向管理的存储就是IBM系统存储克敌制胜的绝活，这些绝活将帮助IBM在存储领域再创辉煌。
磁盘驱动器的宿命与未来
今天，磁盘驱动器随处可见，从我们每天都在使用的PC到MP3播放器和存储钥匙(memory key)，这些东西如此小巧，您完全可以将它们放在自己的衣袋里，而不会意识到自己随身携带着一个磁盘驱动器。但是，当1956年9月13日首个磁盘驱动器露面时，这种产品需要占据巨大的空间，其50个24英寸盘片所能存储的数据相当于今天最大容量1英寸磁盘驱动器的1／2400。
那时，IBM San Iose实验室的一个小型团队正在寻求通过一种能够支持更高效数据随机访问的存储机制来取代磁带。当时的问题是，如何将随机访问存储用于商业计算?
进入RAMAC，1956年
IBM解决这一问题的答案是所谓的统计控制随机存取法，简称为RAMAC。该设备的名称直接体现了企业对存储功能的需求。在项目负责人Rey Iohnson的领导下，IBM的San Iose实验室向市场推出了RAMAC 305。
Al Shugart先生在加入RAMAC项目之前是IBM的现场工程师，他后来创建了希捷技术(seagate Technology)公司。A1Shugart先生回忆说：“当时在实验室中完全是从头开始。RAMAC不仅仅是一个磁盘驱动器，它是一个完整的系统，此前从未有人制造过磁盘驱动器。”
IBM工程师们所采用的方法是一种纯粹的随机数据访问方法，Shugart先生这样评论说：“整个磁盘驱动器的概念就是随机访问。”为实现随机访问，这台设备必须能够将读／写磁头移动到不同的数据轨道上。他说：“实现这一目标的最简单方法是使用一组层叠的磁盘片。”
这台集成RAMAC设备有两个冰箱宽，重约1吨。50个24英寸盘片以层叠的方式安装在设备内部的一个每分钟旋转1200周的装置上。这台设备使用两个磁记录磁头。RAMAC可存储5MB的数据，相当于一首使用每秒钟128Kb的编码速度的5分钟的MP3歌曲。
为读写数据，RAMAC的磁头需要在每一盘片表面的一系列圆形轨道上移动。Albert Holland先生曾参与制造了第一个驱动器，目前担任磁盘遗产中心的执行总监，致力于保护磁盘技术发展的历史，他详细阐述了当时的情况：“一个旋转轴穿过层叠在一起的盘片，水平的机械臂移进移出，这一重3磅的机械臂必须能够在不到一秒钟的时间内转移到另一条轨道。”
日立公司(于2003年购买了IBM的存储子公司)高级副总裁Bill Healy先生说：“盘片表面覆盖了一层磁性涂层，该涂层与金门大桥使用的涂层非常类似。它们需要具有磁性的盘片，这样才能够通过磁感应记录下数字1和0；另外，它们还需要一个磁盘磁头这样的读部件，以便检测和读写数据。”
Shugart先生回忆说，最初的原型“是一台继电器，甚至连真空管计算机都算不上。他们最终制造了12台这样的机器。我们在此基础上设计了包括―个磁盘驱动器的生产系统。生产版本是一台真空管机器，我当时负责为这种真空管机器设计计算机系统。”
虽然RAMAC与今天的磁盘驱动器共同点已经不多，但正是这种驱动器催生了整个行业。Healy先生表示：“随着基于磁盘驱动器的应用发生了改变，整个技术行业也开始了自身的彻底改造。在上世纪50年代和60年代，这些设备是为包括大公司和政府在内的企业制造的。随着时间的推移，24英寸直径的盘片开始缩小，而且随着设备的体积越来越小，开始将主要目标定位于企业环境。”磁盘存储容量每两年增加1倍，年均增长率达到40％。
Coughlin Associates公司存储行业分析员Tom Coughlin先生补充说：“很多公司开始为计算机制造磁盘驱动器，因为这在当时是一种相对较为便宜的高性能大规模存储制造方法。”
从上世纪50年代末到70年代初，磁盘驱动器主要用于大型机计算机系统，而且只有在大公司和政府机构才能看到这样的系统。上世纪70年代末和80年代初个人计算机的兴起为磁盘驱动器打开了机会的大门，同时反过来极大地影响了计算机技术可能的发展方向。Coughlin先生评论说：“随着磁盘驱动器的出现，你可以永久将大量的存储连接到计算机上，正是这一点令个人计算机能够取得如此巨大的成功。磁盘驱动器允许您创造出拥有更多功能的高性能计算机，因为你可以在磁盘驱动器上 运行一个功能日益丰富的操作系统。”
磁盘驱动器自推出以来发生了惊人的变化，希捷技术公司首席执行官DaveWickersham先生表示：“今天2．5英寸盘片的存储容量达到了最早IBM RAMAC的1．5万倍。”
Wickersham指出，这种进步与其他行业相比是惊人的，他说：“在汽车行业，如果要保持这样的速度，就相当于1956年可运载5个人的汽车到目前应该可以容纳16万人，或者每加仑汽油的行驶历程应该从25英里增加到6．25万英里。”
今天，我们的驱动器有很多不同的容量(最小的是东芝的0．85英寸驱动器，刚推出时的容量为2GB和4GB)和特性。厂商们推出了专为在服务器、桌面机、笔记本电脑、数字录像机和音乐播放器等产品中使用而进行优化的驱动器；另外，您还可以在汽车、飞机和大量其他商业及军事应用中见到磁盘驱动器的身影。
除此之外，磁盘驱动器的价格也大幅下跌。当时RAMAC 305的每MB成本约为10000美元――相当于今天的70000美元；现在，典型桌面磁盘驱动器的每MB价格为0．03美分。
随着时间的推移，核心记录技术(纵向磁记录技术)仍然没有变化，但驱动器的设计和制造方法已经发生了改变。coughlin先生说：“磁头从最初的金属内核转变为更加坚硬的铁氧内核，而后变为薄片电感头、磁阻头，最后发展为大型磁阻头。现在，我们正迈向隧道磁阻头。人们现在正在将复杂的纳米技术应用于磁记录磁头。”
另外，存储介质也发生了变化。Coughlin接着说：“开始时使用的是分布在塑料板上的铁氧颗粒；然后在上世纪80年代初转向开发最初的薄片磁盘；到上世纪90年代，薄片磁盘已经成为当时的标准并此后变得更为复杂，通过使用多个不同的薄片层来执行不同的功能。与此同时，磁头悬浮的距离离磁盘表面越来越近。”磁头离磁盘越近，单位面积上可存储的数据就越多；除此之外，驱动器的速度和精度都变得越来越高。他说“多年来电子集成度的增加大大改进了磁头的定位，不仅提高了对极小信号进行检测和解码的能力，而且提高了纠错能力。”
在经过50年依赖纵向磁记录技术的历史之后，业界目前正在转向垂直磁记录技术。这种技术最早开发于数十年前，但只在现在才用于驱动器制造。东芝在2005年推出1．8英寸的40GB移动磁盘驱动器，成为第一家冲破藩篱的公司。第二家实现突破的公司是希捷，希捷在今年早些时候推出了第一个2．5英寸的160GB笔记本电脑磁盘驱动器和3．5英寸的750GB磁盘驱动器。
Wickersham详细解释说“从面存储密度的角度看，垂直记录技术已经改变了整个行业。面存储密度的年增长速度一度接近100％，随后下降到每年100／o到20％，证明纵向记录技术已经增长乏力。垂直记录技术帮助我们再次实现了每年40％的面存储密度增长，利用这种技术，您每4年就可以将自己的存储容量增加到原来的4倍。”
在这个因数字下载和数字照片的繁荣而需要大量存储的世界上，存储容量的增加当然是一件好事。Wickersham继续说：“在未来的5年中，存储需求的年增长率最高可达60％。存储需求的增长速度高于面存储密度的增长能力。”
磁盘驱动器：展望未来
在过去的大约20年中，磁盘驱动器是我们在使用计算机时不可或缺的工具。今天，磁盘驱动器已经通过很多其他途径表现出自己不可或缺的特性。希捷公司的Wickersham先生表示：“人们的整个生活方式已经改变，内容为王的时代已经来临，我们无论到哪里都会将数据带在身边。正是磁盘驱动器实现了这一切。我们的家中会有20个磁盘驱动器，我们的身上还有4个。”
磁盘驱动器存在于从移动电话和数字音频播放器到机顶盒视频录像机的各种产品。行业专家认为，这一趋势将继续加强，为高容量磁盘驱动器存储的扩散提供了一个极佳的新机会。
日立公司的Healy先生表示，他所认为的“磁盘驱动器的消费者时代”始于1998年推出的1英寸IBMMicrodrive。当时，这种产品可在比一块标准CompactFlash卡稍厚的空间中存储340MB的数据。
按照Coughlin先生的估计，“在2002年到2010年间，一个了解技术的家庭可轻易积累5TB的数据。”他详细解释说：“其中的一半将是个人内容，另一半是商业内容。我预测到下一个10年，随着消费者成为内容的创建者――您手机上的摄像头还仅仅是开始，对存储的需求将会迅速增长，而且商业内容和个人内容之间的界限将会变得模糊。对于那些喜欢技术的人，特别是年轻一代来说，个人内容将远远超过商业内容。”
业界专家普遍认为，每GB存储的成本将继续下降，而存储容量将会继续变得更大。根据市场调查公司Gartner Research副总裁Iohn Monroe先生的预测，您将会在2006年年底看到售价不到50美元的80GB到160GB 3．5英寸驱动器。到2010年，Monroe预测您将能够用同样的价格买到750GB到1TB的驱动器。他说，面存储密度的增加不会像过去10年中那么快，但仍会继续。
Wickersham简单描述了他所预期的3．5英寸驱动器：“在2005年，3盘片驱动器的标准容量是500GB。到2009年，它将发展为2TB的驱动器。如果我们继续预测到2013年，通过使用热辅助磁记录技术，我们将会拥有8TB的驱动器。”Wickersham对1英寸驱动器给出了类似的预测：从2005年的8GB标准容量，分别增长到2009年的30GB和2013年的100GB。
另外，我们预期还会看到集成快闪内存以利用未来Microsoft Windows Vista操作系统的混合磁盘驱动器。除此之外，转速更快和设计更坚固的服务器(磁盘驱动器)技术也将进入标准桌面驱动器。Wickersham认为这一过程“将在2007年到2013年之间发生，而且我认为会比任何人想象的要更早一些。”
从近期看，可能会发生的技术调整是转向使用所谓的长数据块。在长数据块中，数据块的长度将从512个字节增加到4KB――这一改变需要得到操作系统的支持，可以增加驱动器的容量和播放视频流的效率。
展望未来，其他技术也将帮助面存储密度继续增加，包括模式化磁介质以及被称为HAM R(Heat Assisted MagneticRecording)的热辅助磁记录技术。
模式化磁介质是一种随机访问特性较少而结构化特性更强的记录过程，在这一过程中，记录信息的同类数据位被存储在磁性材料的“小岛”上。
在HAMR中，驱动器中将安装一个加 热组件(甚至可能是一个激光器)，用于在写入数据时加热微小的信息数据位和改变材料的状态；改变后的状态将允许数据被写入。Wickersham先生说：“这是一个巨大的集成挑战，目标是将激光器集成到磁盘驱动器之中。”
正像这些未来技术所显示的那样，磁盘记录技术未来可以实现大量的创新。日立公司的Healy先生充满激情地表示：“这一技术至少在未来的20年中可以继续得到重新设计、改造和扩展。”设计路线图将再向前延伸20年，目前即使是最敏锐的工程师也不能完全预测未来的存储发展。毕竟，1956年时的一位存储科学家再怎么想象也无法预见到我们今天认为理所当然的存储进步。一Melissa J．Perenson．PC World Melissa J．Perenson先生是PC World[美国]的高级助理编辑，为纪念磁盘存储出现50年撰写了上文。
磁盘驱动器编年史
在过去的50年中，磁盘驱动器走过了很长的一段路。请跟随我们走过这段历史，回首我们按年度列出的磁盘驱动器发展史上50件具有里程碑意义的事件―-从最早推出的产品到各种新技术以及在这中间的一切。
1956年：IBM向客户交付第一台磁盘驱动器RAMAC 305，可存储5MB数据，每MB成本为10000美元。它有2个冰箱那样大，使用50个24英寸盘片。
1961年：IBM发明在空气垫上或“空气支撑物”上“悬浮”的磁盘驱动器磁头。
1963年：IBM推出第一个活动磁盘驱动器1311，拥有6个14英寸盘片，可存储2．6MB数据。
1966年：IBM推出第一个使用缠绕线圈铁氧记录磁头的驱动器。
1970年：通用数据公司(1971年更名为西部数据公司)在加州成立。
1973年：IBM宣布推出第一个现代“温彻斯特”磁盘驱动器3340，使用了密封组件、主轴和小质量磁头。
1978年：第一个RAID(冗余阵列)驱动器诞生。
1979年：磁盘制造商希捷科技公司于1979年由Al Shugart挑头创立。
1979年：IBM的3370使用了7个直径为14英寸的盘片，存储容量可达571MB。3370也是首款使用薄胶片磁头的磁盘。
1979年：IBM的“Piccolo”电脑磁盘使用了6个直径为8英寸的盘片，存储容量可达64MB。
1979年：希捷科技公司研发出最早的磁盘接H
ST-506，之后便广泛用于微型计算机中。
1980年：IBM了当时首个存储容量以GB为单位的磁盘，其大小和一台电冰箱大小差不多，重量为250kg，出售价格为40000美元。
1980年：希捷科技公司首个大小为5．25英寸的磁盘。
1981年：Shugart Associates联手NCR共同研发出一个智能磁盘接口，命名为Shugart Associates Systems Interface(sASI)，该接口是SCSI(small Computer System Interface，小型计算机系统接口)的前辈。
1982年：Western Digital宣布推出了首个单芯片“温彻斯特”磁盘控制器――――WDl010。
1983年：Rodime宣布推出了当时首个3．5英寸的磁盘――R0352，它包括有两个盘片，存储容量可达10MB。
1984年：Western Digiml为IBM PC／AT制造出首个“温彻斯特”磁盘控制卡，并成为了当时的一种工业标准。
1985年：Control Data、Compaq，Computer和Western Digital共同合作，并研发出40・pin的I D E接口。I D E是Intelligent Drive Electronics(智慧电子驱动器)的缩写。
1985年：磁盘控制器首次整合到磁盘驱动当中。
1985年：Quantum(昆腾)了Plus Hardcard磁盘，在无需可用插槽或单独控制卡的情况下，可再多配置一个磁盘。
1985年：Western Digital宣布推出了首款ESDI(Enhanced Small DeviceInterface，增强型小型设备接口)控制板，它允许容量更大、速度更快的磁盘用于电脑当中。
1986年：官方的SCSI规格，而苹果电脑公司的Mac Plus也是首台使用该规格的电脑之一。
1988年：Prairie Tek宣布推出了220磁盘，这是首个2．5英寸的磁盘，主要是针对初生的笔记本电脑市场推出的。220磁盘使用了2个盘片，存储容量可达20MB。
1988年：Connor了首个高为1英寸的3．5英寸磁盘，目前还有磁盘沿袭了这种设计。
1988年：Western Digital成功收购Tsndon公司，转型为专业的磁盘制造商。
1990年：Western Digffal了其首个3．5英寸的Ca~ar(鱼子酱)IDE磁盘。
1991年：IBM向外界宣布推出了0663 Corsair，这是首款采用感应式薄胶片磁阻(MR)磁头的磁盘。它设计有8个直径为3．5英寸的盘片，存储容量可达1GB。(MR磁头早在1984年就用于IBM的磁盘驱动器。)
1991年：Integral Peripherals推出了使用1个直径为1．8英寸的盘片，存储容量可达21MB的1820 Mustang磁盘。
1992年：希捷科技公司首次向外界展示了其2．5英寸的磁盘，在当时给了人们极大的震撼。
1992年希捷科技公司成功地推出了存储容量为2．1GB的Barracuda(酷鱼)，这是首个采用7200r／rain转速马达的磁盘。
1992年：惠普推出了C3013A KittyHawk磁盘，使用了2个直径为1．3英寸的盘片，存储容量可达2．1GB。
1994年：Western Digital成功研发出Enhanced IDE，这是一个改良版的磁盘接口，并打破了当时528MB存储容量上限的束缚。EIDE同样也允许配置光驱和磁盘驱动器。
1996年；IBM成功研发出在1个盘片上可存储100亿比特／英寸的磁盘技术。
1996年：希捷科技公司宣布推出了其Cheetah(捷豹)系列磁盘，这是首个采用10000r／rain转速马达的磁盘。
1997年：IBM宣布推出了首个采用巨磁阻磁头(GMR)的磁盘――Deskstar16GPTitan，在3个直径为3．5英寸的盘片上可装配16．8GB的存储容量。
1998年：IBM宣布推出了 Microdrive(微磁盘)，这是当时世界上最小的磁盘，1个单一的1英寸盘片的容量可达340MB。
2000年：Maxtor(迈拓)成功收购了其竞争对手Quantum的磁盘业务。就当时的情况而言，Quantum是世界上第二大磁盘制造商，仅仅位于希捷技术公司之后。而成功收购了Quantum以后，Maxtor便一举成为世界上最大的磁盘制造商。
2000年：希捷科技公司了‘首款采用15000r／min转速马达的磁盘――Cheetah X15。
2002年：希捷科技公司在磁盘历史又获得了一个第一的称号，这都是因为它了Barracuda ATA V Serial ATA磁盘。
2OO2年：希捷科技公司向外界演示了垂直磁性记录技术，每英寸的密度可达IOOGB。
2OO2年：其实，在2002年有很多技术值得我们去记住，但希捷科技公司成功演示的Heat-Assisted Magnetic Recording(热辅助磁记录，HAMR)技术却格外耀眼，HAMR磁性记录技术采用了激光热辅助设计。
2003年：IBM宣布把其数据存储部门出售给日立，IBM由此也结束了在磁盘领域的辉煌历程。
2003年：Western Digital推出了首个10000r／min的SATA磁盘――Raptor(猛禽)，存储容量为37GB。该款产品主要是为企业设计的，但是游戏玩家很快就发现，其实把该磁盘用于双磁盘RAID配置中，使得台式电脑的性能会有很大的提升。
2004年：东芝宣布推出了世界上首款0．85英寸的磁盘――MK2001MTN，在一个单一的盘片上，存储容量可达2GB。
2005年：东芝宣布推出了MK4007GAL，该磁盘采用了直径为1．8英寸的盘片设计，存储容量为4 OG B。同时，MK4007 GAL也是首款采用垂直磁性记录设计的磁盘。
2006年：希捷科技公司成功收购了Maxtor，使得其在磁盘制造工业的竞争对手再度缩小。
2006年：希捷科技公司宣布推出了Momentus 5400．3笔记本电脑磁盘，这是首款采用垂直磁性记录设计的2．5英寸磁盘型号，其存储容量也达到160GB。
2006年：希捷科技公司了当今世界上存储容量最大的磁盘――Barracuda 7200．10，存储容量达到了750GB。
2006年：Western Digital宣布推出了10000r／min Raptor X SATA磁盘，其存储容量达到了150GB。不仅如此，Raptorx还采用了透明的外观设计，用户可以看到它运作时内部的情况。
2006年Cornice和希捷技术这两家公司都在2006年宣布推出了1英寸磁盘一存储容量为12GB。