傳統(tǒng)磁片硬盤即將讓位于固態(tài)硬盤

時(shí)間:2010-06-11

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語(yǔ):固態(tài)硬盤核心技術(shù)已經(jīng)從磁盤/磁頭讀寫技術(shù)轉(zhuǎn)向晶體管存儲(chǔ)技術(shù)了。按照這種趨勢(shì),固態(tài)硬盤成為電腦中的標(biāo)配為期不遠(yuǎn)。

  正如當(dāng)年U盤(USB Stick)取代傳統(tǒng)軟盤一樣,固態(tài)硬盤(SSD)正在逐漸取代傳統(tǒng)的磁片硬盤,這種趨勢(shì)正在從后端的服務(wù)器中拓展到前端的臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦中。


其主要原因是傳統(tǒng)的磁片硬盤有如下的不足:


  1.數(shù)據(jù)存取速度慢,其速度跟不上電腦其他核心部件的發(fā)展,雖然容量不斷增大,但是在過去十多年(以1996年為基數(shù)),速度才提高的30%多,而在其期間以太網(wǎng)從10Mbps發(fā)展到1000Mbps,提高了100倍,處理器速度提高了175倍。
  2.功耗大,噪音大。
  3.尺寸受限制,重量大,
  4.抗震和防摔性差。
      第2到4點(diǎn)的不足尤其不適合移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)。筆記本和各種移動(dòng)設(shè)備大行其道的今天,傳統(tǒng)的硬盤就變成制約這些設(shè)備創(chuàng)新使用模式的短板。
      固態(tài)硬盤和磁片硬盤在數(shù)據(jù)讀寫上的本質(zhì)差別造成了功能特性上的差別。


首先:用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的介質(zhì)不相同


  傳統(tǒng)的磁片硬盤(溫氏硬盤)是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁性介質(zhì)上,這些磁介質(zhì)都附著在圓形的磁片上,這也是它被稱為磁盤的原因。而固態(tài)硬盤是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在被稱為靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)的集成電路中,也就是具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的芯片中,所以固態(tài)硬盤也叫電子硬盤。和U盤中Flash Memory(閃存)數(shù)據(jù)存取原理基本相同。


其次:數(shù)據(jù)讀寫的原理不同。


  傳統(tǒng)的磁片硬盤也稱為機(jī)械硬盤,因?yàn)楦街沤橘|(zhì)的圓形磁片都固定在穿過它們 同心圓的旋轉(zhuǎn)軸上,旋轉(zhuǎn)軸和圓形磁片相垂直。在每個(gè)圓磁片的上方都有用于讀寫的磁頭,它們固定于可以在磁片平面水平方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂上。當(dāng)圓磁片高速旋轉(zhuǎn)式,橫向運(yùn)動(dòng)的磁頭就可以在磁片的磁道上進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫——磁場(chǎng)極性的變化。因?yàn)樾枰蕾嚧蓬^機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng),所以這樣的讀寫速度只能限定在毫秒(ms,千分之一秒)的數(shù)量級(jí),而且讀寫速度提升的空間基本上挖掘盡了——讀寫的速度受制于”機(jī)械運(yùn)動(dòng)”。
  固態(tài)硬盤則是另外一種情形,數(shù)據(jù)讀寫都是電子的無(wú)需機(jī)械運(yùn)動(dòng),速度是電路開關(guān)級(jí)的,所以讀寫速度目前是微秒級(jí)的(μs,千分之一毫秒),隨著晶體管技術(shù)的進(jìn)步速度提升的空間還非常大。
  上述兩個(gè)主要的不同點(diǎn)除了造成數(shù)據(jù)讀寫速度上的差異,還帶來(lái)以下的顯著差異。
  機(jī)械運(yùn)動(dòng)需要的能耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于晶體管的開關(guān)能耗,同時(shí)噪音也無(wú)法消除,而固態(tài)硬盤幾乎是零噪音。
  震動(dòng)和跌落也是傳統(tǒng)磁片硬盤的致命傷,抗震抗跌落的級(jí)別遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固態(tài)硬盤。帶機(jī)械部件的磁片硬盤和磁頭是特別怕摔的,如機(jī)械臂受損,磁道被磁頭劃傷或者毀壞。固態(tài)硬盤沒有機(jī)械系統(tǒng)部分,只要沒有傷及芯片和電路,它們 的工作則”一如既往”。
  體積/尺寸:磁片硬盤受制于磁盤面和機(jī)械臂/磁頭,所以在體積/尺寸上靈活性受到限制,所以要做到iPad這樣的設(shè)備中就是癡人說(shuō)夢(mèng)。固態(tài)硬盤并不一定要采用傳統(tǒng)硬盤的尺寸規(guī)格,而可以做成各種形態(tài)。


英特爾的固態(tài)硬盤產(chǎn)品和方向


  經(jīng)過幾年研發(fā)和投資,英特爾已經(jīng)推出了完整系列的固態(tài)硬盤產(chǎn)品。用于服務(wù)器/工作站和存儲(chǔ)設(shè)備的SLC(單層式存儲(chǔ)單元)的高速固態(tài)硬盤;用于筆記本/臺(tái)式機(jī)以及以讀取為主的服務(wù)器的MLC(多層式存儲(chǔ)單元)的固態(tài)硬盤。
  目前英特爾和美光公司合作,以摩爾定律的速度來(lái)發(fā)展固態(tài)硬盤,大約每18個(gè)月將基本存儲(chǔ)單元的密度提升一倍,從而每次新一代的固態(tài)硬盤比前一代的固態(tài)硬盤的尺寸更小、成本效益更高、容量更大。從2006年采用50納米制程技術(shù)開始,在2008年推出34納米制程技術(shù),到今年的25納米制程技術(shù),英特爾和美光合作推出了業(yè)內(nèi)最小的半導(dǎo)體光刻技術(shù),并將它用于固態(tài)硬盤,目前已歷經(jīng)了三代。
  在25納米技術(shù)用于固態(tài)硬盤之后,256GB,512GB甚至1TB的固態(tài)硬盤成為基本型號(hào)就只是時(shí)間的問題,當(dāng)大容量的固態(tài)硬盤成為主流之后,傳統(tǒng)的磁片硬盤退居四線最后從電腦系統(tǒng)內(nèi)部中”退出”就不可逆轉(zhuǎn)了——成為外部存儲(chǔ)或者備份存儲(chǔ)可能是最好的歸宿。目前阻礙這種趨勢(shì)唯一的障礙就是成本,英特爾加入固態(tài)硬盤的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)使這種趨勢(shì)更加明朗,因?yàn)楣虘B(tài)硬盤的發(fā)展現(xiàn)在遵循摩爾定律了,因?yàn)樗暮诵募夹g(shù)已經(jīng)從磁盤/磁頭讀寫技術(shù)轉(zhuǎn)向晶體管存儲(chǔ)技術(shù)了。按照這種趨勢(shì),固態(tài)硬盤成為電腦中的標(biāo)配就不遙遠(yuǎn)了。
  因?yàn)椤苯畼桥_(tái)先得月”,我的筆記本電腦早在2009年初就更換了80GB的英特爾固態(tài)硬盤,用了將近一年半。開始用還不習(xí)慣聽不到硬盤的”嘎嘎”聲——老以為文件沒有拷貝成功。其他的優(yōu)勢(shì)都體會(huì)到了,筆記本輕了,電池的續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)了,系統(tǒng)啟動(dòng)和關(guān)閉的速度快了,文件的打開/存取都快了。最重要的是,筆記本電腦是到什么地方出差都帶著的,磕磕碰碰是難免的,再也不用擔(dān)心”顛簸流離”的硬盤罷工了。

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