Planificación del clima espacial
En septiembre de 1956, un equipo de ingenieros de IBM demostró al mundo el primer sistema de almacenamiento en disco, el IBM 350 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), cuyos cabezales magnéticos podían moverse directamente al disco. Cualquier área de almacenamiento, logrando así con éxito el almacenamiento aleatorio. La capacidad total de este sistema es de sólo 5 MB, * * * utilizando 50 discos de 24 pulgadas de diámetro. Los discos están recubiertos con una sustancia magnética, apilados y giran alrededor del mismo eje. En aquel momento, este tipo de RAMAC se utilizaba principalmente en los campos de reserva de aviones, banca automática, diagnóstico médico y aeroespacial.
En 1968, IBM propuso por primera vez la tecnología "Winchester/Winchester" y discutió la posibilidad de cambios importantes en la tecnología del disco duro. La esencia de la tecnología "Winchester" es: "un disco plateado giratorio fijo, sellado y de alta velocidad, el cabezal magnético se mueve a lo largo de la dirección radial del disco y el cabezal magnético está suspendido sobre el disco giratorio de alta velocidad sin contacto directo con el disco." Este también es el prototipo de la mayoría de los discos duros modernos.
En 1973, IBM utilizó la tecnología Winchester para fabricar el primer disco duro. Desde entonces, el desarrollo de la tecnología de discos duros ha tenido una correcta base estructural.
En 1979, IBM inventó el cabezal magnético de película delgada, que permitía reducir aún más el tamaño de los discos duros, aumentar la capacidad y aumentar las velocidades de lectura y escritura.
A finales de los años 80, otra contribución importante de IBM al desarrollo de los discos duros fue la invención de la resistencia magnética MR (Magneto resistente). Este tipo de cabezal es muy sensible a los cambios de señal al leer datos, lo que hace que la densidad de almacenamiento del disco sea decenas de veces mayor que los 20 MB por pulgada anteriores.
En 1991, el disco duro de 3,5 pulgadas producido por IBM utilizaba cabezales MR, lo que hizo que la capacidad del disco duro alcanzara por primera vez 1 GB. A partir de entonces, la capacidad del disco duro entró en el nivel de GB.
El 7 de septiembre de 1999, Maxtor anunció el primer disco duro ATA con una capacidad de 10,2 GB/almacenamiento en disco, llevando la capacidad del disco duro a un nuevo hito.
El 23 de febrero de 2000, Seagate lanzó la serie de discos duros Cheetah X15 con una velocidad de hasta 15.000 rpm. Con un tiempo de búsqueda promedio de sólo 3,9 ms, actualmente es el disco duro más rápido del mundo y el disco duro más rápido hasta la fecha. Su ejecución equivale a leer un Shakespeare completo en tan solo 15 segundos. Esta serie de productos tiene una velocidad de transferencia de datos interna de hasta 48 MB/s, una caché de datos de 4 ~ 16 MB, admite Ultra160/m SCSI y Fibre Channel (Fibre Channel) y aumenta la velocidad de transferencia de datos externos del disco duro a 160 MB ~ 200 MB/s. En general, hablando de eso, la serie Cheetah X15 de Seagate ha elevado el rendimiento de los discos duros a un nuevo hito.
El 16 de marzo de 2000, se produjo un nuevo avance en el campo de los discos duros: se lanzaron los primeros "discos duros de vidrio", a saber, el Deskstar 75GXP y el Deskstar 40GV lanzados por IBM. Ambos discos duros utilizan vidrio en lugar del aluminio tradicional como material de la superficie del disco, lo que puede aportar mayor suavidad y robustez al disco duro. Además, el material de vidrio tiene mayor estabilidad a altas velocidades. Además, la serie Deskstar 75GXP tiene una capacidad máxima de 75 GB, que era el disco duro más grande en ese momento, mientras que el Deskstar 40GV tiene una densidad de almacenamiento de datos de hasta 143 mil millones de bits de datos por pulgada cuadrada, batiendo una vez más el récord mundial. para la densidad de almacenamiento de datos. (NetEase)
Una revisión del desarrollo histórico de los discos duros
El disco duro IDE actual tiene una capacidad de 20 GB, una velocidad de rotación de 7200 RPM y un caché de datos de 2 MB. que es el estándar para los discos duros IDE convencionales. ¿Sabes cómo eran antes los discos duros? La mayoría de los discos duros que ves ahora son de 3,5 pulgadas, pero ¿cómo eran los discos duros en el pasado? ¿Cuánto desarrollo ha experimentado el disco duro hasta ahora? Con estas preguntas en mente, echemos un vistazo al desarrollo histórico de los discos duros.
El primer disco duro data de 1956. En septiembre, un equipo de ingenieros de IBM mostró al mundo el primer sistema de almacenamiento en disco IBM 350 RAMAC (Método de acceso aleatorio de contabilidad y control).
Su cabezal magnético puede moverse directamente a cualquier área de almacenamiento del disco, logrando así un almacenamiento aleatorio. La capacidad total de este sistema es de sólo 5 MB, * * * utilizando 50 discos de 24 pulgadas de diámetro. Los discos están recubiertos con una sustancia magnética, apilados y giran alrededor del mismo eje. En aquel momento, este tipo de RAMAC se utilizaba principalmente en los campos de reserva de aviones, banca automatizada, diagnóstico médico y aeroespacial. Es imposible que los usuarios normales lo utilicen. Por supuesto, no había muchas computadoras en ese momento y no existía la llamada PC.
Debido a su gran tamaño y bajo rendimiento, RAMAC es muy incómodo de usar o fabricar. Por lo tanto, en 1968, IBM propuso la tecnología "Winchester/Winchester" para explorar la posibilidad de cambios importantes en la tecnología del disco duro. La esencia de la tecnología "Winchester" es: "un disco plateado giratorio fijo, sellado y de alta velocidad, el cabezal magnético se mueve a lo largo de la dirección radial del disco y el cabezal magnético está suspendido sobre el disco giratorio de alta velocidad sin contacto directo con el disco." Este también es el prototipo de la mayoría de los discos duros modernos. Cinco años después de que se propusiera la tecnología Winchester, en 1973, IBM fabricó el primer disco duro utilizando la tecnología Winchester. A partir de entonces, el desarrollo de la tecnología de discos duros tuvo una base estructural correcta. La mayoría de los discos duros que se utilizan hoy en día son extensiones de esta tecnología.
La siguiente es una introducción bloque por bloque a la historia y el desarrollo de la tecnología de discos duros.
Primero, la tecnología de cabezal magnético
Una de las tecnologías más importantes en la actualización de la tecnología del disco duro es la tecnología de cabezal magnético. En la actualidad, el almacenamiento en un solo disco del disco duro es generalmente de más de 10 GB y el almacenamiento máximo en un solo disco alcanza los 20 GB. En el futuro, la capacidad de almacenamiento de discos duros por disco seguirá aumentando. Para el almacenamiento en un solo disco, la tecnología directamente relacionada es la tecnología de cabezal magnético. Cuanto más avanzada sea la tecnología del cabezal magnético, mayor podrá ser la capacidad de almacenamiento por disco del disco duro.
Los primeros cabezales magnéticos estaban hechos de materiales ferromagnéticos, que no eran ideales para la sensibilidad o precisión de los cabezales magnéticos. Por lo tanto, la capacidad de almacenamiento de un solo disco de los primeros discos duros es muy baja. Dado que la cantidad de discos empaquetados en un disco duro es muy limitada (actualmente, la cantidad de discos empaquetados en un disco duro general es de 3 a 5). La capacidad total del disco duro es muy limitada. Al mismo tiempo, los cabezales magnéticos utilizados en los primeros días también eran más pequeños, lo que hacía que los primeros discos duros fueran relativamente voluminosos y causaban grandes inconvenientes a los usuarios.
Maxtor Diamond 11ª Generación
En 1979, IBM inventó el cabezal magnético de película delgada, que permitió reducir aún más el tamaño del disco duro, aumentar la capacidad y aumentar la velocidad de lectura y escritura. Luego, a finales de los años 1980, IBM hizo una contribución muy importante al desarrollo de los discos duros, que fue el desarrollo de cabezales MR (magnetoresistivos), que eran muy sensibles a los cambios de señal al leer datos, haciendo que la densidad de almacenamiento de los discos fuera mayor que la Antes, 20 MB por pulgada ha aumentado docenas de veces. La densidad de almacenamiento de los discos ha aumentado, por lo que la capacidad de almacenamiento de cada disco ha aumentado naturalmente. El aumento de un solo disco ha provocado un aumento en la capacidad de todo el disco duro.
En 1991, IBM aplicó esta tecnología de cabezal MR a discos duros de 3,5 pulgadas, haciendo que la capacidad del disco duro utilizada por los usuarios normales de ordenadores alcanzara por primera vez 1 GB. Desde entonces, la capacidad del disco duro que utilizamos ha aumentado. entró en el nivel GB. Algunos usuarios ahora usan DiamondMax 80, que puede proporcionar una capacidad máxima de 80 GB. Todo comenzó con la tecnología MR Head en ese momento. Por supuesto, una capacidad tan alta se debe en última instancia a la tecnología de cabezal GMR (magnetorresistivo gigante). GMR es una nueva generación de tecnología de cabezal magnético desarrollada con éxito por IBM basada en tecnología MR. Es la última tecnología de cabezal magnético. Todos los discos duros producidos ahora utilizan la tecnología de cabezal magnético GMR. GMR es más sensible a los cambios de señal que MR, por lo que se puede aumentar la capacidad de almacenamiento de cada disco duro. La última tecnología de cabezal magnético es la tecnología de cabezal magnético GMR de cuarta generación.
2. Tecnología del motor
En los discos duros, otra tecnología tan importante como la tecnología del cabezal es la tecnología del motor, que afecta directamente a la velocidad del disco duro. Actualmente, el disco duro con la velocidad de husillo más rápida es el Cheetah X15 (serie Jaguar X15) lanzado por Seagate, cuya velocidad del motor del husillo llega a 15.000 rpm. La velocidad actual de los discos duros IDE convencionales es de 7200 RPM, mientras que la velocidad de los discos duros SCSI convencionales es de 10000 rpm.
La velocidad de los primeros discos duros era generalmente de sólo 4000 rpm o incluso menos. La razón principal de la baja velocidad se debe a las limitaciones de la tecnología del motor. Con la innovación tecnológica, la velocidad de rotación aumentó a 4400 rpm, 4900 rpm y luego 5400 rpm.
Aún existen bastantes discos duros IDE con una velocidad de rotación de sólo 5400 rpm.
Estos productos se posicionan en el mercado de computadoras de bajo precio, como el DiamondMax 80 mencionado anteriormente. Si bien ofrece una capacidad máxima de 80 GB, solo gira a 5400 rpm. Después de 5400 rpm, se introdujeron 7200 rpm, que actualmente es la velocidad más alta del disco duro IDE.
[Seagate Barracuda ATA][Seagate Cheetah X15]
Una excelente tecnología de motor que se menciona aquí es el exclusivo motor con cojinete dinámico de fluidos (FDB) de Seagate. Lanzado por primera vez en 1996, ahora se ha convertido en la tecnología de tercera generación. El último Barracuda ATA III de 7200 RPM (Seagate Barracuda III) utiliza tecnología de motor FDB III, que puede reducir eficazmente el ruido, reducir la vibración, prolongar la vida útil y mejorar la resistencia a la vibración. El desarrollo de la tecnología de motores afecta directamente el aumento de la velocidad del eje del disco duro, y la velocidad determina el tiempo de búsqueda del disco duro. Por supuesto, al aumentar la velocidad del eje del disco duro, debemos considerar el calor y la vibración del disco duro, así como el ruido de funcionamiento del disco duro. Por lo tanto, la tecnología del motor determina directamente la velocidad de rotación, la temperatura de funcionamiento y el ruido de funcionamiento del disco duro.
En tercer lugar, la tecnología de interfaz
La interfaz del disco duro siempre ha sido una tecnología que ha atraído mucha atención. Con la rápida mejora del rendimiento de otros accesorios de la computadora (como CPU, memoria, pantalla y otros subsistemas), la velocidad de transmisión de la interfaz del disco duro ha reflejado cada vez más su papel de cuello de botella en todo el sistema informático, y la interfaz del disco duro ha atraído más y más atención.
1. La primera interfaz de disco duro es la interfaz ST-506/412, que es una interfaz de disco duro desarrollada por Seagate. Los primeros discos duros que utilizaron esta interfaz fueron Seagate ST-506 y ST-412. La interfaz ST-506 es bastante sencilla de utilizar. No requiere cables ni conectores especiales, pero las velocidades de transferencia que admite son bajas. Por lo tanto, esta interfaz se eliminó básicamente alrededor de 1987, y la capacidad de la mayoría de los discos duros antiguos que utilizan esta interfaz está dentro de los 200 MB. Los discos duros utilizados por las primeras máquinas IBM PC/XT y PC/AT eran discos duros ST-506/412 o discos duros MFM (modulación de frecuencia modificada) se refiere a un esquema de codificación.
2. Siguiendo la interfaz ST-506/412, se lanzó la interfaz ESD (Enhanced Small Driver Interface), desarrollada por Maxtor en 1983. Su característica es que el códec se coloca en el propio disco duro en lugar de en la tarjeta de control. La velocidad de transmisión teórica es de 2 a 4 veces mayor que la del ST-506 mencionado anteriormente, y generalmente puede alcanzar los 10Mbps. Sin embargo, su costo era alto y no tenía ventajas en comparación con las interfaces IDE posteriores, por lo que fue eliminado después de la década de 1990.
3. La interfaz entre IDE y EIDE. El significado original de IDE (Integrated Drive Electronics) en realidad se refiere a un disco duro que integra un controlador y un cuerpo de disco. La interfaz IDE a la que a menudo nos referimos también se llama interfaz ATA (Advanced Technology Attachment). La mayoría de los discos duros utilizados en las PC hoy en día son compatibles con IDE y se pueden conectar a la placa base o a la tarjeta de interfaz con un solo cable. La integración del cuerpo del disco y el controlador reduce la cantidad y la longitud de los cables en la interfaz del disco duro, mejora la confiabilidad de la transmisión de datos y hace que el disco duro sea más fácil de fabricar, porque los fabricantes ya no necesitan preocuparse por si su disco duro es compatible. con otros fabricantes. El controlador producido por el fabricante también es más conveniente de instalar para los usuarios.
4.Interfaz ATA-1 (IDE). ATA es el nombre oficial del primer estándar IDE. IDE en realidad se refiere al disco duro conectado a la interfaz del disco duro. ATA tiene un zócalo en la placa base que admite un dispositivo maestro y un dispositivo esclavo. La capacidad máxima por dispositivo es de 504 MB. El PIO-0 EIDE (Programmed I/O-0) inicialmente admitido por ATA era de solo 3,3 MB/s, mientras que ATA-1 * * * especificaba tres modos PIO y cuatro modos DMA (no utilizados en la práctica).
5. La interfaz ATA-2 (IDE mejorada EIDE/ATA rápida) es una extensión de ATA-1. Se agregaron dos modos PIO y dos DMA, la velocidad de transferencia máxima se incrementó a 16,7 MB/s y se introdujo el modo de traducción de direcciones LBA, rompiendo el límite inherente de 504 MB en el BIOS antiguo y admitiendo hasta 8.1. GB. Si su computadora admite ATA-2, puede encontrar la configuración para (LBA, dirección de bloque lógico) o (CHS, cilindro, cabeza, sector) en la configuración de CMOS.
Sus dos enchufes se pueden conectar a un dispositivo maestro y un dispositivo esclavo respectivamente, admitiendo así cuatro dispositivos. Los dos enchufes también se dividen en enchufes maestros y enchufes esclavos. Por lo general, los discos duros y las unidades ópticas más rápidos se pueden colocar en el zócalo maestro y los dispositivos menos importantes se pueden colocar en el zócalo esclavo. Esta ubicación era necesaria con las computadoras 486 y las primeras Pentium para que el zócalo maestro pudiera conectarse al bus PCI rápido y los zócalos esclavos pudieran conectarse al bus ISA más lento.
6.Interfaz ATA-3 (fasta-2). Esta versión es compatible con PIO-4 y no agrega un modo de trabajo de mayor velocidad (es decir, sigue siendo 16,7 MB/s), pero introduce un esquema de seguridad de protección con contraseña simple, modifica el esquema de administración de energía e introduce S.M.A.R.T (autocontrol). escucha).
7.Interfaz ATA-4 (UltraATA, UltraDMA, UltraDMA/33, UltraDMA/66). Este nuevo estándar duplica la velocidad máxima de transferencia de datos según PIO-4 a 33 MB/s o 66 MB/s. También introduce una nueva tecnología de ocupación de bus y utiliza el canal DMA de la PC para reducir la carga de procesamiento de la CPU. Para utilizar Ultra-ATA, se requiere una ranura de expansión PCI libre. Si se inserta una tarjeta de disco duro UltraATA en una ranura de expansión ISA, el dispositivo no puede alcanzar su velocidad de transferencia máxima porque la velocidad de transferencia de datos máxima del bus ISA es de sólo 8 MB/s. Entre ellos, Ultra ATA/66 (es decir, Ultra DMA). /66) es actualmente la corriente principal. El tipo de interfaz utilizado por los discos duros de escritorio tiene una velocidad máxima de transferencia de datos externos de 66,7 MB/s.
8. IDF (Intel El tipo de interfaz que se utilizará en la próxima generación de productos periféricos lanzados en el Foro de desarrolladores). Como sugiere el nombre, transmite datos en serie continua y solo se transmitirán 65,438+0 bits de datos al mismo tiempo. Este método puede reducir la cantidad de pines en la interfaz y todo el trabajo se completa con 4 pines (1 pin para envío, 2 pines para recepción, 3 pines para alimentación y 4 pines para conexión a tierra).
Esto reduce el consumo de energía y la generación de calor. El último tipo de interfaz de disco duro ATA-100 es Serial ATA, que es la especificación original. La velocidad máxima de transferencia de datos externos que admite es 100 MB/s. Los dos IBM Deskstar 75GXP y Deskstar 40GV presentados anteriormente son los primeros en adoptar este ATA. -100 productos tipo interfaz. El producto estándar Serial ATA 1x se lanzará en el segundo trimestre de 2001, lo que puede aumentar la velocidad de transmisión de datos a 150 MB/s. Para la interfaz Serial ATA, una computadora con dos discos duros al mismo tiempo no puede distinguir el disco principal y. El disco esclavo. Cada dispositivo es el control principal del host de la computadora, por lo que podemos ahorrar mucho tiempo de puente.
Cuarto, tecnología de discos ópticos
En el proceso de actualización constante de los cabezales, motores e interfaces de los discos duros, también se actualizan los discos que almacenan datos. En términos generales, la superficie del disco de los primeros discos duros utilizaba materiales plásticos como base de la superficie del disco y luego se recubría con materiales magnéticos para formar la superficie del disco duro.
En segundo lugar, tras el sustrato plástico, se introdujo el aluminio como sustrato del disco duro. Los discos duros IDE del mercado ahora generalmente utilizan aluminio como sustrato del disco duro. Sin embargo, los platos de disco duro más recientes utilizan vidrio como sustrato, lo que puede hacer que el disco duro sea más suave y resistente. Además, el material de vidrio tiene mayor estabilidad cuando el disco duro gira a alta velocidad. Los últimos Deskstar 75GXP y Deskstar 40GV de IBM utilizan vidrio como sustrato del disco duro.
Verbo (abreviatura de verbo) otras tecnologías
Para el desarrollo histórico de los discos duros, además de los cuatro puntos mencionados anteriormente, también existen varias tecnologías de discos duros adicionales, como discos duros La tecnología de protección de datos y la tecnología antichoque se actualizan constantemente con el desarrollo de los discos duros, pero en términos generales, los diferentes fabricantes de discos duros tienen su propio conjunto de tecnologías de protección de discos duros, como el sistema cuántico de protección de datos DPS y el sistema antichoque. SPS; sistemas de protección de datos MaxSafe y ShockBlock, sistema de protección de datos de Western Digital, guía de seguridad de datos y más. Estas tecnologías de protección se basan en la tecnología original e introducen tecnologías de segunda generación, tercera generación… y otras.
Además, con el desarrollo continuo de los discos duros, la caché de datos de los discos duros también está aumentando.
El caché de datos de los primeros discos duros IDE era de solo 128 KB o menos, pero en ese momento solo se podían ver 2 MB de datos en discos duros SCSI de alta gama. Por supuesto, a medida que disminuyeron los precios de la tecnología de almacenamiento y la memoria de alta velocidad, la caché de datos de los discos duros IDE aumentó a 256 KB y luego a 512 KB. La caché de datos actual de los discos duros IDE convencionales es de 2 MB.
A partir del desarrollo histórico de los discos duros anterior, podemos ver que los discos duros siempre están evolucionando hacia una mayor capacidad, mayor velocidad y un funcionamiento más estable. Era así antes, es así ahora y será así en el futuro.