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【论坛采风】笔记本硬盘的综合知识

    3、缓存大小和单碟容量 

    由于硬盘的功耗与转速高低密切相关,因此对功耗十分敏感的笔记本硬盘就不能简单地依靠提高转速来获得更好的性能,同时在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段时,缓存的大小是直接关系到硬盘性能的重要因素。在这种情况下,配置较大容量(2M以上)缓存就成为保证硬盘性能的有效手段。笔记本硬盘的数据缓存也随着硬盘的不断发展而不断增大,早期硬盘的数据缓存只有128KB甚至更小,而目前笔记本电脑硬盘的缓存大多为2M,高端产品一般使用8M,而有个别“优异”产品的缓存容量则达到了惊人的16M。 

    根据写入方式的不同,笔记本缓存有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时,系统先检查请求指令,看看所要的数据是否在缓存中,如果在的话,就由缓存送出响应的数据,这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据,由于SDRAM的速度比磁介质快很多,因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找,如果找到,就由缓存中数据写入盘中,现在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘,这样就大大提高了性能。 

    除了缓存容量外、单碟容量也是衡量笔记本电脑硬盘性能好选的重要指标,高的硬盘单碟容量可以为我们带来两大好处:一是使硬盘可以拥有更大的存储容量。我们知道,2.5英寸的硬盘目前最多只能装四张碟片,如果要增加硬盘的存储空间,唯一的方法是提高单碟容量。提高单碟容量后,用同样数目的碟片可以生产出容量更大的硬盘,能进一步控制硬盘的成本。二是可以有效地提高硬盘的内部转输率。在磁盘转速和磁头的操作速度不变的情况下,相同的时间内磁头所能访问到磁盘的区域是一定的。而单碟容量提高后,碟片上的数据密度更高,单位面积上所记载的数据量也得以提高,相应的在单位时间内磁头能够存取到的数据信息也更多。目前笔记本电脑硬盘单堞容量在20GB左右,最高为40G,较台式机硬盘还有很大的差距。 

    目前主流笔记本硬盘产品的平均寻道为12ms左右,而内部峰值传输率在260Mbits/s左右,这两项参数基本上由硬盘转速和单碟容量决定 。

    4、磁头和电机

    我们知道,硬盘技术的飞速发展乃至更新换代主要取决于不断扩容的单碟容量,而与这项参数直接挂钩的就是硬盘磁头。先进的磁头技术除了能够提供更高的单碟容量,还可有效提升盘片的数据密度。在此方面IBM始终占据着领先位置,其第四代GMR巨磁阻磁头近年来已得到最大程度的推广,并已作为成熟技术顺利从服务器/台式机转入移动系统。它是在早期MR技术的基础上研发成功的新一代磁头技术,由传感层、非导电中介层、磁性材料薄膜和交换层构成,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。由于使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,因此信噪比较MR磁头更高,相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化,从而能够轻松实现高达40Gb以上的存储密度。而同为宗亲的AFC技术,更将该指标提高到了前所未有的100Gb。效应巨大巨磁电阻能轻易实现磁头的小型化和廉价化,多种先进科技并存,造就了当前市场上为数众多的海量型笔记本硬盘,虽说在最大容量方面还不能与桌面系统一较高低,但作为体重不足百克的小家伙们来说已实属不易了。而随着纳米技术的发展,GMR的性能及应用层面将得到最大程度的发掘,尚在实验室中的纳米磁记录材料将是现有磁介质存储器密度的一万倍左右,信噪比等指标也能获得大幅提高。 

    在硬盘中,作为直接关系到其性能的高低的重要参数,电机一直是各大制造商关注的焦点,而转速又成为被摆到了重中之重的显要位置。无论是稍显过时的4200,或是主流当道的5400,还是意识超前的7200Rpm产品(如图),都从侧面反映出其重要性。与台式机相比,笔记本硬盘内部过小的空间成为转速提升的最大敌人,此外还需考虑到纵向离心力,这个问题需要配合盘片共同解决。在面对高转速下所引起温升过快过高的问题时,即便能够顺利加工出足够精密的滚珠轴承,却仍难以避免由于机械摩擦所带来的热量和损耗,也正因如此,才有了FDB(Fluid Dynamic Bearing)液态轴承电机的出现和流行。该型电机以稠密的油膜代替机械滚珠,避免金属表面的直接磨擦,将工作噪音及盘体温度降到了一个较低的数值。作为柔性连接的重要得益方式,油膜更可有效吸收盘体在加、减速中产生的大部分震动,使产品抗震能力得到有效提高。此外耐磨性能较好的新型陶瓷也已成为下一代高速硬盘主轴电机轴承的理想材料,搭配与FDB相同原理的柔性传动技术,在为将来相关新品提供极高的转速的同时也使其更具经久耐用,安全的数据换来的无非是用户的放心了。目前7200Rpm硬盘在设计和制造工艺方面或多或少均存在一些问题,近期两大厂商宣布召回相关产品的举措似乎正在提醒喜好尝鲜的朋友们尚需稍加耐心、慢慢等待。

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