生产实习报告—对硬盘的调查报告

1、生产实习报告 对硬盘的调查报告磁头技术硬盘读取数据是通过磁头来完成的。 最早的传统磁头是电磁感应式磁 头，这些磁头是读写合一的，由于硬盘读、写操作的不同，这种二合 一磁头就必须要同时兼顾到读 /写两种特性，对硬盘的设计造成了不 便。后来的硬盘开始采用 MR（ 磁阻磁头技术 ）磁头这种分离式的磁头 结构：写入磁头仍采用磁感应磁头， 而 MR 磁头则作为读取磁头磁阻。 这样便可以得到更好的读/写性能。MR磁头是通过阻值变化来感应信 号幅度，对信号变化相当敏感，准确性也较高 ,而且由于读取的信号 幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度， 扩大了盘片的容量。然而，随着单碟容量的不断

2、增加，终于到了 MR 磁头的读取极限，于是 GMR（巨磁阻磁头技术）磁头诞生了，现在单 碟容量超过 5G 的型号都采用了 GMR 磁头。进入 XXXX 年后，几乎 全部硬盘均采用 GMR， GMR 磁头技术是在 MR 的基础上开发的， 它 比 MR 具有更高的灵敏性。 正在基于越来越先进的磁头技术， 才使硬 盘单碟容量越做越大成为可能， 目前最新的磁头是基于第三代巨磁阻 磁头技术。接口硬盘的接口方式可以说是硬盘另一个非常重要的技术指标，这点从SCSI 硬盘和 IDE 硬盘的巨大差价就能体现出来，接口方式直接决定 硬盘的性能。现在最常见的接口有IDE(ATA)和SCSI两种，此外还有 一些移动硬

3、盘采用了 PCMCIA或USB接口。(1) IDE(IntegratedDriveElectronics)：IDE接口最初由CDC、康柏和西部数据联合开发，由美国国家标准 协会(ATA)制定标准，所以又称ATA接口。我们普通用户家里的硬盘 几乎全是 IDE 接口的。 IDE 接口的硬盘可细分为 ATA-1(IDE)、 ATA-2(EIDE)、ATA-3(FastATA-2)、ATA-4(包括 UltraATA、UltraATA/33、 UltraATA/66)与 SerialATA(包括 UltraATA/100 及其它后续的接口类 型)。基本IDE接口数据传输率为4.1MB/秒，传输方式有P

4、IO和DMA 两种，支持总线为ISA和EISA。后来为提高数据传输率、增加接口 上能连接的设备数量、突破 528M 限制以及连接光驱的需要，又陆续 开发了 ATA-2、 ATAPI 和针对 PCI 总线的 FAST-ATA、 FAST-ATA2 等 标准，数据传输率达到了 16.67MB/秒。1996年昆腾和英特尔合作开 发了 UltraDMA/33 接口，严格说来，这已经不能算 IDE 接口，而应 称为EIDE接口，它采用PIO模式5,数据传输率达到33MB/秒。1999 年昆腾又推出了 UltraDMA/66 接口，传输率为 UltraDMA/33 的两倍， 采用CRC(循环冗余循环校验)

5、技术以保证数据传输的安全性，并且使 用了 80 线的专用连接电缆,现在市场上主流的硬盘接口类型即为 UltraATA/66。不过，在进入新世纪后，最有前景的硬盘接口类型则 该是 UltraATA/100 了,它的理论最大外部数据传输率可以高达 100MB/s。(2) SCSI(小型计算机系统接口， SmallComputerSysteml nteface)SCSI 并不是专为硬盘设计的，实际上它是一种总线型接口。由于独 立于系统总线工作， 所以它的最大优势在于其系统占用率极低， 但由 于其昂贵的价格，这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。容量 容量可以说是用户对硬盘认识最多的一个技术指标

6、， 它的单位是兆字 节(MB)或千兆字节(GB)。影响容量的两个因素是单碟容量和碟片数 量。顾名思义，单碟容量也就是在单张盘片上所能存储的信息容量， 单盘容量越大， 实现大容量硬盘也就越容易， 寻找数据所需的时间也 相对减少。现在硬盘的单碟容量是越做越大了，一般都可以达到 XXXX 年里有了较大幅度的提升， 但究其根源，硬盘在技术上的突破 只可能是以下几个方面： 采用更先进的技术使硬盘的单碟容量更高以能存储更多的数据(此项技术也就是在上面所说的盘片及磁头上下功夫 )； 改进硬盘的主轴电机以使其转速更高， 从而减小硬盘的平均寻道时 间；采用更先进的硬盘附加技术， 以使硬盘的工作稳定性及数据完整性

7、 与安全性提高到一个新的高度。正是这样一个思路， 如今的硬盘采用了一系列新技术， 并将在新世纪 里继续得以广泛的应用：1、RAID(RedundentArrayoflnexpensiveDisks)磁盘阵列技术RAID 实际上可以理解成一种使用磁盘驱动器的方法，它将一组磁盘 驱动器用某种逻辑方式联系起来， 作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使 用。这种技术的优点是成本低、功耗小、传输速率高，可以提供容错 功能、安全性更高以及比起传统的大直径磁盘驱动器来， 在同样的容 量下，价格要低许多。 RAID 现在主要应用在服务器硬盘上，但就像 任何高端技术一样，RAID也在向PC机上转移。也许所有的PC机都

8、用上了 SCSI磁盘驱动器的RAID的那一天，才是PC机真正的 出头 之日”。2、PRML（PartialResponseMaximumLikelyhood，部分响应完全匹配） 读取通道技术PRML 技术简单的讲就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。 PRML 技术的普通采用， 使硬盘的容量

9、、速度、可靠性都有了不同程度的提高。3、S.M.A.R.T.（Self-Monitoring，AnalysisandReportingTechnology技术 由于硬盘的容量越来越大， 为了保证数据的安全性， 硬盘厂商都在努 力寻求一种硬盘安全监测机制，S.M.A.R.T.技术便应运而生。 S.M.A.R.T.即自我监测、分析及报告技术”。它可以监控磁头、磁盘、 电机、电路等部件， 由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监对 象的运行情况与历史记录和预设的安全值进行分析、 比较，一旦出现 安全值范围以外的情况， 它就会自动向用户发出警告。 而更先进的技 术还可以自动降低硬盘的运行速度， 把重要

10、数据文件转存到其它安全 扇区，通过S.M.A.R.T.技术可以对硬盘潜在故障进行有效预测，提高 数据的安全性。4、ATA/100 技术对于 IDE 市场，世纪末可以说是 UltraATA/66 的天下，它支持最大的硬盘外部数据传输率为66.7MB/S。到了 XXXX年昆腾公司联合英特 尔等芯片组巨头共同推出了 ATA/100 标准，在理论上它支持的最大硬 盘外部数据传输率为100MB/S，同时在处理器厂商、芯片组厂商、主 板厂商及硬盘厂商的努力下， ATA/100 成了硬盘新技术的主角。但是 硬盘的内部传输率就是影响硬盘性能大幅提高的瓶颈所在， 尽管硬盘 的内部传输率也正在不断的提高，可目前最

11、高也只能达到 45MB/S， 这就影响了硬盘整体速度的发挥。需要指出的是，ATA/100虽然需要相应主板的支持，还使用了单独的 80 芯接口线缆， 但是它可以完全向下兼容， 能在 ATA/33、 ATA/66 等 不同模式下使用。而且接口同样包含 CRC（CyclicRedundancyCheck， 循环冗余校正 ）特性，这能增加传输数据的完整性和可靠性，同时它 能检测到数据传送中的错误。5、数据保护与震动保护技术硬盘非常怕震动， 不管电源是否已经启动， 只要硬盘受到了撞击或震 动，或多或少总有数据受到一定程度的损伤， 如果处于运转状态的硬 盘受到震动或撞击， 所造成的伤害会更大。 在这方面，

12、原昆腾公司 （已 被迈拓公司并购）的DPS（DataProtectionSysten,数据保护系统）与 SPS（ShockProtectio nSysteml技术、西部数据公司的 DataSafeGuard数 据卫士）技术、IBM 公司的DFT（DiskFitnessTest）、迈拓公司的 MaxSafe 与ShockBlock以及希捷公司的SeaShield技术使得硬盘可以承受较高 g数的冲击，这种技术可以把硬盘因冲击而造成的损害降到最低的程 度，能够对硬盘中的数据有一个很好的保障， 大大提高了数据的完整 性与可靠性。厂商独特技术为了增强自己产品的市场竞争力， 很多厂商在自己的硬盘中增加了独

13、 特的技术来提升硬盘的质量：（1）西部数据公司的数据卫士 （DataLifeguard）技术西部数据的硬盘里多了一个“ DataLifeguard技术，它实际上运用了S.M.A.R.T.技术。简单地说，DiskLifeguard在硬盘持续开机八小时后， 硬盘本身就自动地扫描侦测硬盘内部， 如果遇到可能快要产生坏磁区 的部分时， 就赶快把些磁区上的数据转移到状况良好的磁区上面， 并 且做好数据在硬盘上所需的连接。独特之处在于 DataLifeguard 的所 有工作都是硬盘本身就可以启动和执行的， 不需要主板或其它工具程 序配合，所以用户不需要安装额外的工具软件， 只要硬盘的电源开着， 每隔八个

14、小时 DataLifeguard 就会做一次扫描、分析与修复的动作。并且DataLifeguard会在硬盘处于Idle（硬盘15秒钟没有任何动作）状 态下才会工作，一旦 DataLifeguard 准备开始扫描、分析与修复的动 作时，如果硬盘还有其他的工作需要完成时， DataLifeguard 就会往后 延长 15 分钟再开始工作，所以外面不必担心这个功能会影响到硬盘 的工作效率。(2) 原昆腾公司的 DPS 技术DPS(DataProtectio nSydtem是原昆腾公司提出的另一项新技术，它可 以让用户确定自己的硬盘是否真正发生了问题。 如果你觉得硬盘有些 奇怪的表现，比如不正常的声音

15、、速度突然变慢的时候，就可以用软 盘开机并运行 DPS 程序，让它帮你测试一下硬盘有没有问题。这时 它会检查硬盘的S.M.A.R.T.数据缓冲区，以及其它基本的随机检查测 试，而最重要的是所有的测试绝对不影响到硬盘里面所储存的数据。 有了这个工具，我们就可以判定硬盘是否真的需要送去修理了。(3) 迈拓公司的MaxSafe和ShockBlock技术MaxSafe 是迈拓公司的独特技术之一，该技术提供了 ECC 错误修正 码(ErrorCorrectionCode)功能。所谓的ECC是指以一种复杂的编码算 法，当传输一个数据时， 额外采用几个位元来当成错误修正的判别码， 一旦数据在传输的过程当中出

16、现了错误， 就可以通过一个错误修正码 来修复不正确的数据，确保数据的正确性。以前在PC-100的SDRAM 内存、Pentiumll350MHz以上的CPU有ECC的功能，现在硬盘也有 这个功能了！ShockBlock 是迈拓新一代硬盘所采用的另一项新技术， 它强化了连接 读写磁头的钢板的刚性， 并且读写磁头比原来的读写磁头轻 40%，这 两种新设计的目的就是在于尽量降低读写磁头弹离碟片的可能性， 如 果读写磁头没有弹离碟片， 就不会有碟片被读写磁头敲击而产生屑片 的情况发生，从而延长了硬盘的使用寿命。 在国内的硬盘市场中，由于硬盘厂商的激烈竞争， 硬盘技术不断提升， 品种更加多样， 而价格也

17、越来越低。 这带给消费者的利益就是选择的 余地越来越大。目前，国内常见的硬盘厂家有迈拓、希捷、 IBM 、西 部数据、富士通等，另外，著名的昆腾公司已被迈拓公司收购，但品 牌的影响还在。下面将就各个厂家的特点、 代表产品等方面介绍一下。1、IBM说到 IBM ，不仅仅是因为它生产出了世界上第一块硬盘， 还因为它对 硬盘技术的发展做出的贡献实在太大了， 除了前边提到的温彻斯特技 术外， IBM 的磁头技术一直走在其他厂商前面， 其 GMR 磁头技术已 经成为新世纪硬盘事实上的标准。IBM 硬盘在国内的产品可分为 Deskstar、Ultrastar 和 Travelstar 三个系 列。 Tra

18、velstar 主要用于笔记本电脑的 2.5 英寸硬盘， Deskstar 与 Ultrastar 都是 3.5 英寸硬盘， Deskstar 用于台式机，而 Ultrastar 则是 SCSI 接口的，多用于服务器或工作站。在家用市场上，提到 IBM ， 恐怕大家最先想到的是它的硬盘容量，当其他厂家还在销售 10.2GB 硬盘时， IBM 的桌面硬盘的最小容量就是 XXXX 年，简直有非昆腾 硬盘不买的架势。的确，昆腾的技术优势使其一直走在其他厂商前面， 它的新产品研发能力最强是其最大的优势。在被并入迈拓公司以后， 虽然昆腾的品牌不再保留， 但其尖端的研发技术仍然将极大的促进硬 盘的发展。再

19、看迈拓公司本身， 其并购昆腾的大手笔无疑就是其实力的证明。 现 在的迈拓， 除了整合了昆腾硬盘的产品优势外， 还继续保留着它传统 的技术优势。由于迈拓公司是诸多硬盘厂商中最专一于桌面级 IDE 产品的公司， 这使得它在桌面级产品的竞争中优势突出。 不仅率先推 出了单碟容量高达 10.2GB 的 DiamondMAX 系列产品，还形成了 DiamondVL 系列、 DiamondMAX 系列和 DiamondMaxPlus 三条线， 分别对应低端、主流及高端三种不同的用户需求。另外，星钻和金钻 系列向来具有较高的性能价格比， 在家用市场上仍然是最受欢迎的硬 盘。3、希捷 (Seagate) 近几

20、年希捷产品在中国用户中口碑不佳， 主要原因是其某个系列的产 品性能不佳， 被视为低档产品的代名词， 而其另一个系列的产品虽是 业界最先推出的 7XXXX 年中，硬盘的技术也发生了翻天覆地的变化， 在新世纪里， 这些变化同样会相应地表现在硬盘的容量、 缓存、速度、 接口、附加技术和价格上。1、容量在过去的 XXXX 年中，硬盘的容量以超乎想像的速度增长，不断创 造着奇迹。 先进技术不断地被应用到硬盘的研发和制造当中， 硬盘容 量在几个月之中就能翻一番。仅仅在 XXXX 年，家用市场的最大硬 盘容量就达到了惊人的 80GB(MaxtorDiamondMax80) ，40GB 左右容 量的硬盘已经变

21、得相当普遍。现在市场上最热销的 IDE 大硬盘就是 IBM公司的Deskstar75GXP,它已经拥有高达 75GB的庞大容量。 硬盘容量的提高要归功于单碟容量的提高，回顾一下 XXXX 年的产 品，那时的单碟容量达到了 XXXX 年左右的时间里。硬盘容量的提 高，还要归功于主要硬盘制造商在研究和开发上投注的努力， 是他们 使得涂有磁性材料的金属盘片可以存储更多的数据。 存储业界一直无 休止地探索如何提高面密度和降低 MB 的价格，其成果就是面密度每 年约提高 50%。另外， IBM 公司新采用的玻璃盘片技术还改写了硬 盘制造的历史。 IBM 在 7XXXX 年的成果将推动 XXXX 年的硬盘

22、发 展。在 XXXX 年初硬盘市场将流行容量在 30-40GB 左右的硬盘，下 半年就会成为绝对的主流，并出现大量 40GB、60GB 的产品。2、缓存与硬盘容量相似， XXXX 年还没有完全普及的 2MBCache，XXXX 年 将完全进入家用市场。由于 IBM 和迈拓的部分硬盘 Cache 容量早已 经达到了 2MB ，这将会促使其他硬盘厂商向着更高缓存容量的方向 发展。另外，伴随着硬盘Cache容量的不断增加，硬盘的寻道时间也 会慢慢的缩短。 大家可能已经留意到了， XXXX 年硬盘的寻道时间已 经发展到了 8ms 左右，并且不久就会超越。这也是明年硬盘技术发 展的又一大趋势。3、速度随

23、着时间的推移，在 XXXX 年 7XXXX 年5400转硬盘的主流地位已 经被 7XXXX 年中电脑的配置将再上一个层次， 在商用配置的电脑系 统中，速度对于硬盘性能是很重要的。例如两个硬盘，他们分别是 5400 转的硬盘和 7XXXX 年将是 7XXXX 年中 UltraATA/100 将完全 取代现在正在流行的 UltraATA/66 的地位，成为用户装机的首选。从 理论上来说， ATA/100 可以提供 1.5 倍于 ATA/66 的速度，并且使用 与 ATA/66 一样的数据电缆。接口速度的提高，为厂商带来了新的机 会，也为 IDE 硬盘的市场带来活力。实现 UltraATA/100

24、不仅需要硬 盘的支持，还需要芯片的支持。虽然现在 UltraATA/100 技术还不是 很完善，不过到 XXXX 年此技术将大有发展前途。在 XXXX 年中支 持此技术的主板将大量出现和完善。所以我们完全有理由相信，到 XXXX 年时支持 UltraATA/100 技术的主板流行起来时，此硬盘将完 全取代现在正在流行的 UltraATA/66 的地位，成为几乎所有的 IDE 硬 盘驱动器的标准接口，这是不容质疑的。除了下一代的 IDE 接口标准 UltraATA/100 ，还有一些即将应用在硬盘 上的接口也值得我们在新世纪里注意。USB2.0和IEEE1394技术就有 可能应用在外置式硬盘驱动

25、器上， 用来增加存储容量或与如机顶盒这 样的数字消费电子设备相结合。 虽然目前还处在小规模应用阶段， 但 笔者预测在 XXXX 年中就应该可以大量上市了。在 XXXX 年，这些 新型硬盘一定会成为我们硬盘选购的一个新方向。5、附加技术早在 1998年，各大硬盘厂商就大力发展其产品的附加功能。 在 XXXX 年，硬盘的各种附加技术同样也会成为一个大买点。 各大厂商为突出 自己产品的特色， 会极力通过自己产品的各种附加功能大做宣传， 这 主要表现在加强硬盘稳定性及可靠性方面和降低硬盘噪音方面。 (1)加强硬盘稳定性及可靠性XXXX 年的主流硬盘应该来说会有更稳定可靠的性能， 这当然要感谢 各大硬盘

26、厂商为加强硬盘稳定性及可靠性而采用的各种技术。除了XXXX年硬盘所共有的S.M.A.R.T.以外，各大硬盘厂商也都会力推自 己 的 一 套 先 进 的 数 据 保 护 技 术 。 主 要 有 富 士 通 公 司 的 CSS(ContactStartStop) 、 迈 拓 公 司 的 MaxSafe 和 DPS(DataprotectionSystem) IBM 公司的 DFT(DriveFitnessTest)、希捷 公司的 EDST(Exte ndedDriveSelfTest)以及西 部数据公司的 DataLifeguard 等等。数据保护技术能够自动地进行硬盘诊断， 并且更 快更准确，

27、这对于保存在硬盘中数据的安全性有着重要意义。 新世纪 里，这些硬盘安全性将会成为各大硬盘厂商关注的焦点。另外 ， 在防震动技术上， 昆腾品牌原应用 的 震动防护系统 (ShockProtectionSystem，SPS)和迈拓原应用的 ShockBlock 技术仍来 是迈拓公司的两个有分量的砝码， 由于它们的原理都是通过分散冲击 能量，尽量避免磁头和盘片的撞击， 所以能有效减少硬盘在运输和使 用中的损坏。与之不同，希捷则在硬盘的外部大做文章，它很可能继 续使用SeaShield外壳和SeaShell包装占领市场(SeaShield可以保护硬 盘的电路板，SeaShell是取代ESD包装袋的可回

28、收透明蚌壳式包装 盒，可以防静电并抵御非震动撞击 )。(2)降低硬盘噪音 为了满足用户在降低硬盘噪音上的要求， 在新世纪里各硬盘厂商也会 加大力度继续使用各种技术。 从马达上降低噪音显然还是最直接的方 法，液态轴承马达可以有效的解决这一问题，它使用黏膜液油轴承， 以油膜代替滚珠，有效地降低因金属磨擦而产生的噪声和发热问题。 同时液油轴承也可有效的吸收震动， 增强硬盘的抗震能力， 由此硬盘 的寿命与可靠性也可以得到提高。 这项技术无疑极具应用价值， 虽然 XXXX 年市场上的普通硬盘还没能应用这一技术， 但我们相信 XXXX 年一些高品质的家用硬盘就会开始应用。 此外，迈拓公司还在原昆腾 产品上

29、通过把转速降到 4400rpm 来实现更低的噪音，而希捷也将大力 推广声音屏蔽技术(SoundBarrierTechnology, SBT)，它可在制造时配 置或由用户设置。6、价格 与硬盘性能和容量大幅度提升形成鲜明对比的是硬盘价格将在 XXXX 年持续下降,如今容量为 XXXX 年,这样的价格只能购买一 块 8.4GB 的硬盘,而在 XXXX 年下半年,这样的价格将能购买一块 7XXXX 年的容量并且速度更快的硬盘。硬盘价格直接引动了购买需 求,主流硬盘的容量迅速攀升, 甚至已经有人在考虑买一块硬盘来作 移动存储设备。早在 xxxx 年大家可能就已经发现了,现在硬盘产品的更新换代越来 越快

30、了。我们经常看到一家公司刚刚发布了一款最新型号的产品, 此 产品用了某些新技术, 但过不了多久, 几乎每家硬盘公司都会推出性 能差不多的产品出来竞争。 同时各公司又会在几个月后推出同价格的 更新产品,面对 XXXX 年如此发展的硬盘市场,我们可以大胆的预 测,到了暂新的世纪,硬盘及其市场将以无比迅速的速度飞快发展。 认识硬盘的大小、外观与型号硬盘正面贴有标签，上面有产品的品牌、产地、批号、序列号、以及 代理商的防伪标签等信息，一些产品还提供了接口电压、连接与跳线 方法等说明。我们在选购时最值得注意的是硬盘的编号，它包含了产品型，容量与性能等基本信息。有必要通过编号识别硬盘，杜绝商家 以次充好的

31、不良企图。Ziff DavisWi nbe nch992.0Win be nch99恐怕是硬盘测试中最常用，也普遍认为是最权威的测 试软件了。其实Winbench99的测试范围包括整机、CPU、图形等多 个方面，磁盘性能测试只是其中一个主要功能。蘇紹我们测试的是硬盘，所以可以直接选择 DisklnspectionTests （包 括硬盘寻道时间、CPU占用率和数据传输率测试）或 DiskWinMarks（包括 BusinessDiskWinMark 和 High EndDiskWinMark ）。当然最好 用的还是它的“Selected :”用户可以自己定制测试项目。磁盘测试项目就这几个，选好之后按 “Rur”（注意需要关闭其他无 关软件，并将任务栏设置为自动隐藏模式），一盏清茶之后，测试结 果就出来了。.其中包括我们最关心的数据传输率，平均寻道时间和CPU占用率等参数，当然还有分别针对商用领域和高端领域的两个综合得分， 比较全面的反映了磁盘的总体性能。Win be nch还提供了强大的测试结果数据库，如果同时进行多款硬盘的测试，那么数据比较将十