硬盘技术大荟萃 王寒晖 2001年 18期 #1保护技术 　　1.S.M.A.R.T.自动检测分析及报告技术 　　现在出厂的硬盘基本上都支持S.M.A.R.T.（Self Monitoring Analysis and Reporting Technology）自动检测分析及报告技术。S.M.A.R.T.技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面介质材料等进行监测，当S.M.A.R.T.监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警以避免计算机数据受损失。S.M.A.R.T.技术必须在主板支持的前提下才能发生作用，而且S.M.A.R.T.技术也不能保证能预报所有可能发生的硬盘故障。 　　2.IBM DFT硬盘稳固技术 　　IBM的DFT（Drive Fitness Technology）硬盘稳固技术，同时拥有三项相关技术。分别是使用者可自行侦测诊断硬盘状态的硬盘稳固测试（DFT；Drive Fitness Test）、硬盘可自动进行侦测诊断并发出预警信号的 S.M.A.R.T.自我测试、可协助制造商记录硬盘所有状态的错误记录（Error-Logging）。通过DFT硬盘稳固测试，当计算机发生故障，使用者不用担心资料会丧失。而S.M.A.R.T.则是硬盘内建的两种诊断测试：一种是时间较短的两分钟测试，另一个则是时间较长、并会扫描整块硬盘的深入测试。通过S.M.A.R.T.测试将可判断硬盘的工作是否正常，或是其 已成为系统问题的来源。至于错误记录，又被称为读写错误的追踪，可与DFT硬盘稳固测试或是S.M.A.R.T.自我测试搭配使用，让使用者更加确定硬盘工作的正常性。当厂商在系统中使用IBM硬盘时，不但可以直接激活硬盘稳固技术的三项功能，也可选择单独激活自我测试或是硬盘稳固测试。（^18080501a^） 　　3.希捷3D防护系统 　　希捷3D防护系统（3D Defense System），主要是磁盘防护系统（Drive Defense）、资料防护系统（Data Defense）以及诊断防护软件（Diagnostic Defense）3个D开头的防护技术。 　　磁盘防护系统（Drive Defense）中包含GForce Protection（G力防护系统）系统和SeaShell包装技术两种。GForce Protection是用黑色的橡胶皮套将整个硬盘覆盖起来，同时采用系统化的方法来设计硬盘主要零组件，包括马达、磁头、磁头臂、夹板、盘片等，确保这些零组件不会因震动而损毁。而在防静电与外部撞击方面，则通过名为SeaShell的耐震透明包装，以避免硬盘受到静电影响和外部震动、压力。据测试，采用SeaShell包装的希捷硬盘从50公分高度落到地面时，其承受的撞击和传统ESD包装相比强很多。 　　资料防护系统（Data Defense），包含希捷专属的先进多重磁盘驱动器系统（Advanced Multidrive System，SAMS）、错误更正码（ECC）、安全备品（Safe Sparing）和End-to-End资料路径保护（Data Path Protection）等功能，能有效确保资料的完整性，避免在运行系统应用程序时发生资料丢失问题。 　　诊断防护软件（Diagnostic Defense），包含SeaTools、Web-based Tools与磁盘驱动器自我测试（Drive Self Test）等工具软件，能够自行分析系统事件，以协助诊断或预测潜在的问题。 　　4.希捷RVPS旋转震动保护系统 　　希捷RVPS（Rotational Vibration Protection System）旋转震动保护系统技术，可以通过硬盘的服务系统，来监督硬盘、机箱与挂载系统之间的相对运动，硬盘在运转时所产生的旋转震动，不会导致太大的定位错误。 　　5.迈拓MaxSafe数据保护技术 　　迈拓MaxSafe数据保护技术，内含了ECC（Error Correction Code）错误纠正代码的功能。从金钻二代硬盘起，它在数据传输过程中加入了特殊的编码算法，并在硬盘上存有ECC校正位代码，当此数据重新读出或写入时，能通过校正位代码来判断是否在数据传输过程中发生错误，如果错误发生，将重新读写数据，以保护数据的完整性。 　　6.迈拓ShockBlock技术 　　迈拓ShockBlock机械设备的设计功能是减少因震动而传送到磁头上的力量，并将磁头弹离盘片的可能抑制在最低限度以内。ShockBlock可以尽量把不当的撞击与震动所造成的伤害降到最低。最新的ShockBlock II技术可使硬盘承受高达1000G的撞击力。（^18080501b^） 　　7.昆腾SPS震动保护技术 　　昆腾SPS（Shock Protection System）震动保护技术，简单的说就是一个防震系统，可以对硬盘做一个保护，尽量保持磁头不受震动，使其停留在盘片上，而不与盘片发生撞击，以避免磁头或盘片的损坏，可以增加可靠性及保护资料。 　　8.昆腾 DPS数据保护技术 　　昆腾 DPS（Data protection System）数据保护技术是昆腾发布的另一项新技术，以保证存储系统数据的可靠性及完整性。相信大家都遇到过死机的情况，通常的解决办法就是重新启动计算机了，但在重新启动计算机进入操作系统后，往往会使上一次未保存的资料来不及存入硬盘。DPS技术就是让使用者可以用简单的方法来检测硬盘并最大程度恢复系统数据。 　　9.西部数据的数据卫士技术 　　西部数据的数据卫士（Data Lefeguard）技术，是在硬盘持续工作八个小时后，就会自动扫描检测硬盘内部。如果遇到可能快要产生坏扇区的部分时，就会把这些扇区上的资料移到状况良好的扇区上，并且做好储存资料在硬盘上所需要的连接。而数据卫士这项技术，无需主板或其他工具程序的配合，也就是说，这项功能是完全包含在硬盘本身Firmware内。 　　10.富士通CSS技术 　　每当硬盘停止工作时，硬盘的读取头一定会降落到盘片上，与盘片有一个直接的接触动作，而当硬盘开始工作时，盘片一开始转动硬盘的读写磁头就会呈现飞行、漂浮的状态，然后当硬盘又停止工作时，硬盘的读写磁头又会再降落到盘片上，与盘片再做一次直接的接触。这样的动作就称为CSS（Contact Start Stop）。目前绝大多数的硬盘都采用CSS技术，但是读写头会呈现一个不稳定的漂浮、滑行状态，而且每一次与盘片表面的接触都会造成盘片的磨损。而富士通硬盘的CSS技术就是在硬盘里特别设计一块CSS区域，专门用来读写磁头运行CSS模式时使用的，而这一块CSS区域与储存资料的区域是完全分开的，因此这么做就可以预防CSS造成资料储存区域的磨损，从而延长硬盘寿命。 　　#1磁头技术 　　1.MR磁阻式磁头技术 　　MR（Magneto Resistive Head）磁阻式磁头技术的工作原理是基于磁阻效应来工作的，其核心是一小片金属材料，其电阻随磁场变化而变化虽然其变化率不足2%，但因为磁阻组件连着一个非常灵敏的放大器，所以可测出该电阻微小的变化。现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit～5Gbit/平方英寸。 　　2.GMR巨磁阻式磁头技术 　　IBM公司率先采用GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻式磁头技术，磁头可管理的单碟容量更高，充分利用盘面的每寸空间。GMR磁头与MR磁头一样，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，从而可以实现高达10Gbit～40Gbit/平方英寸的存储密度。 　　3.TMR隧道形磁阻磁头技术 　　TMR（Tunneling Magneto Resistive）磁头技术是新一代磁头技术，与最新开发的垂直磁性记录方式混用后，可以实现100Gbit/平方英寸的存储密度。 　　#1接口技术 　　1.Ultra DMA接口 　　Ultra DMA接口它除已拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC（Cyclic Redundancy Check）冗余循环校验纠错技术，加强了资料在传送过程中，侦错及除错方面的性能。目前常见的有Ultra DMA 33、Ultra DMA 66、Ultra DMA 100，外部传输速度分别为33.3MB/s、66.6MB/s、100MB/s。而且Ultra DMA接口还有向下兼容在旧式Ultra DMA接口的特性。（^18080501c^） 　　2.SCSI接口 　　要注意的是，外部设备的种类必须要和所使用的适配卡相匹配，这些SCSI设备才能正常的工作。有些主板厂商，已在一些主板上内建SCSI接口芯片，但是如果要使用的SCSI装置太多，则要添购一张SCSI接口卡。 　　3.IEEE1394接口 　　IEEE1394又称为Firewire（火线）接口技术是一种高速的串行接口标准。IEEE 1394最初的标准称为1394-1995，它的数据传输速度为100/200/400MB/s，1998年推出的“a”版本，在技术上做了进一步的改进，在保持与已有产品兼容的同时，使IEEE 1394的互操作性和控制性能得到较大的提高。最近，1394标准的“b”版本已经问世。这一版本承诺将把数据传输速度提高到800Mbps和1.6Gbps，这种体系结构的底层数据速率能达到3.2Gbps，甚至更快。 　　4.USB接口 　　USB 1.1接口技术拥有速度快（达10M/s以上的数据传输率），支持热插拔，安装非常方便的优点。目前最新的USB 2.0可以保证向下兼容现有的USB1.X，实现了480MB/s的数据传输率。 　　#1其他技术 　　1.Ultra DSP超级数字信号处理器技术 　　应用Ultra DSP进行数学运算，其速度较一般CPU快10到50倍。采用Ultra DSP技术，单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能，以减少其它电子组件的使用，可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率，最大的益处在于可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源，提高系统性能。 　　2.迈拓DualWave双处理器技术 　　Maxtor金钻三代以后的硬盘，吸取了SCSI设备的优点，结合了一颗高速Texas Instruments DSP数字讯号处理器，用以控制硬盘的实际工作（服务、读、写、ECC等），并特别针对储存I/O最佳化设计的50 MIPs RISC处理器，专门用来处理电脑命令，从而设计出其独有的DualWave双处理器系统。在这个双处理器系统中，由主处理器负责信号的传送，而协处理器则负责控制磁头的动作。它把数据传送和磁头控制分别由专门的器件负责，降低了磁头动作对数据传送的影响，从而也达了到提高硬盘内部传输率的目的。（^18080501d^） 　　3.昆腾PRML技术 　　昆腾PRML（Partial Response Maximum Likelihood，部分响应完全匹配）技术能使盘片存储更多的信息，同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。PRML技术是将硬盘数据读取电路分成两段“操作流水线”，流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理然后只选取部分“标准”信号移交第二段继续处理，第二段将所接收的信号与PRML芯片预置信号模型进行对比，然后选取差异最小的信号进行组合后输出，以完成数据的读取过程。PRML技术可以降低硬盘读取数据的错误率，因此可以进一步提高磁盘数据密集度。 　　4.液态轴承马达技术 　　液态轴承马达跟传统钢珠型轴承主轴马达不同之处在于它所使用的轴承不同。Seagate称这种马达为Hydro-Dynamic Bearing，IBM及Fujitsu称它为Fluid Dynamic。不论它们的名称是什么，它们事实上都是指同样的一个马达。液态轴承与钢珠轴承的最大不同，在于它使用油膜取代传统的钢珠，也就是说它在转动的时候并未出现金属接触，理论上就不会有磨损的问题。由于液态轴承马达使用油膜代替钢珠，使得轴承能够有效吸收外来的震动，保护轴承表面。使得它所能承受的撞击力，由钢珠轴承最高的150G提高到1200G。没有金属表面接触，它所产生的噪音、热（温升）、磨损，也就没有传统钢珠轴承的那么严重。从理论上来说，液态轴承的寿命是无限长（无磨损）。虽然在其它机电应用上，已经有20000RPM的钢珠轴承马达出现，不过目前应用于硬盘上的10000RPM主轴马达，已经接近极限了。主轴马达转速、储存容量要进一步地再往上发展，必须借助于液态轴承马达。（^18080501e^） 　　随着硬盘容量的不断增大，硬盘的转速也在不断提高。然而，转速的提高也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。于是，应用在精密机械工业上的液态轴承马达（Fluid Dynamic Bearing）便被引入到硬盘技术中。最新推出的希捷Barracuda ATA Ⅲ采用第三代液态轴承马达取代传统钢珠马达。希捷独有的FDB液态轴承马达的特点在于可以降低马达旋转中的磨损率、增加硬盘稳定度，进而延长硬盘寿命。另一方面，而对于一般消费者来说，液态轴承马达最明显可见的特点是可以降低硬盘运转中的噪音，钢珠马达的噪音多在30分贝以上，可是采用液态轴承却可以将噪音值减少近1/3，约23分贝左右。 　　5.IBM玻璃盘片技术 　　BM公司最新推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是采用玻璃材料作为硬盘盘片基质，以取代传统的铝盘片。采用玻璃材料能使硬盘具有更多的平滑性及更高的坚固性，此外玻璃材料在硬盘高转速时具有更高的稳定性。 　　6.IBM平滑磁头载入/载出技术 　　IBM研制的平滑磁头载入/载出技术（Load/Unload），该技术通过在盘片旁设一个固定的磁头支架，当硬盘没有访问动作或停止工作时，磁头就从盘片上空滑回到支架上，被牢牢固定，此时即便从一定高度跌落也不会使硬盘受到损坏，大大加强了抗震性。