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硬盤進化史:尺寸微縮,容量飛躍

作者: 佚名  日期:2024-07-26 08:45:56   來源: 本站整理

 當代,硬盤作為人類文明的存儲介質,已歷經數十載的飛速發展,從龐然大物演變為如今小巧的SSD顆粒,其背后推動力量在于日益增長的數據存儲需求、技術創新的不斷涌現、成本控制的持續優化以及數據安全與可靠性的不斷提升。

 

 

硬盤進化史

 

那硬盤這數十年是如何演變的呢?下面就一起來看看吧!


機械硬盤

 

1956年-第一塊硬盤 IBM 350 Disk Storage Unit

 

IBM 350 Disk Storage Unit,作為IBM 305 RAMAC系統的存儲核心,是世界上首個商用硬盤驅動器,它采用磁性存儲原理實現數據的隨機存取,雖體積龐大且容量有限(約5MB),但在當時使用流行的8bit編碼系統而言,已經可以存儲大量文本與記錄,并通過并行接口實現高效數據傳輸(約合8.59kbps/s),對數據處理效率的提升具有重大意義。

 

1956年-第一塊硬盤 IBM 350 Disk Storage Unit

 

1961年-第一個采用“懸浮磁頭”技術的硬盤IBM 1301 Disk Storage Unit

 

作為IBM 350的繼任者,引入了最為重要的懸浮飛行磁頭技術,不僅減少了磁頭與磁盤的摩擦,還提高了存儲密度。雖然體積依舊龐大,但容量提高到50MB,是前代的10倍,數據傳輸速率也大幅提升至156Kbps/s,數據存儲與處理的效率得到了明顯提升。

 

1961年-第一個采用“懸浮磁頭”技術的硬盤IBM 1301 Disk Storage Unit

 

1980年-第一款為個人電腦市場設計的硬盤希捷ST-506


希捷的ST-506作為第一個為個人電腦市場設計的硬盤,其采用了5.25英寸的格式,數據傳輸速度大約為625kbps,存儲容量最初為5MB。但后來推出改進版的ST-412,容量提升至10MB。ST-506使用了MFM編碼方法,并通過ST-506接口與計算機連接。這個接口后來成了早期PC硬盤的標準接口。憑借兩條電纜連接硬盤與控制器,成功推動了個人電腦存儲技術的發展

 

1980年-第一款為個人電腦市場設計的硬盤希捷ST-506


在此之前,個人電腦還是依賴于軟盤驅動器進行數據的存儲,ST-506推出后,使得個人電腦用戶第一次能夠在自己的機器上使用硬盤驅動器,不僅解決容量限制和訪問速度的問題,還極大地擴展了個人電腦的功能和應用范圍,為個人電腦的普及奠定了基礎。

 

1980年-第一個1GB硬盤產品IBM 3380

 

同年,IBM推出了3380硬盤驅動器,通過多個硬盤堆疊在一起的設計,讓IBM 3380驅動器實現了1GB存儲容量,通過專用的并行通道接口連接到主機系統,傳輸速度也來到了3MB/s。

 

1980年-第一個1GB硬盤產品IBM 3380

 

雖然IBM 3380還是采用了多機柜的模式,體積大且售價昂貴,但“巨大的容量”和“超快的速度”還是顯著提高了數據處理的效率。使得大型企業能夠處理和存儲更多的數據,推動了數據庫、在線事務處理和其他大型應用程序的發展。也標志著人類電子信息存儲時代來到了“GB”時代。

 

1983年-第一塊3.5英寸(現今主流通用標準)硬盤產品Rodime RO352

Rodime RO352是世界上首個采用3.5英寸標準制式的硬盤,設計容量為10MB,傳輸速度受限于IDE接口。體積和尺寸上的減少使它們更適合于筆記本電腦和緊湊的臺式機設計。

 

1983年-第一塊3.5英寸(現今主流通用標準)硬盤產品Rodime RO352

 

早期的3.5英寸硬盤通常使用IDE接口,也稱為ATA。這種接口后來也成為個人電腦中硬盤的常用連接方式。隨后,SATA接口取代了IDE,成為新的標準,提供更高的傳輸速率和更好的性能。這一發展推動了硬盤技術的進步,滿足了日益增長的數據存儲需求。

 

3.5英寸硬盤的推出,對個人電腦和便攜式電子設備都產生了巨大的影響。體積小、容量大、成本低的特點,為個人電腦的普及和移動計算的發展起到了關鍵作用。現今,3.5英寸硬盤仍是臺式機和服務器的標準硬盤尺寸之一。


1988年-第一塊2.5英寸(現今主流通用標準)硬盤產品PrairieTek公司 型號不詳

 

PrairieTek為了追求更小的硬盤體積與更加適用性的應用場景,研發了一款2.5英寸的硬盤,也是采用傳統的磁頭讀寫技術,流行的IDE接口,通過技術壓縮實現了更小的體積,相比3.5英寸更小、更輕。

 

1988年-第一塊2.5英寸(現今主流通用標準)硬盤產品PrairieTek公司 型號不詳

 

 

1997年-第一款采用GMR巨磁阻頭的硬盤IBM Deskstar 16GP Titan

 

GMR硬盤頭是利用巨磁阻效應來檢測磁盤上的數據位。通過薄膜多層結構,使得硬盤可以有更高的存儲密度以及能夠被準確地讀取。

 

IBM Deskstar 16GP Titan系列硬盤引入GMR技術后,顯著提高了硬盤的性能和存儲容量。在3.5英寸標準的尺寸下,擁有了最大16.8GB的容量,連接方式采用IDE接口。

 

1997年-第一款采用GMR巨磁阻頭的硬盤IBM Deskstar 16GP Titan


GMR技術的加入,硬盤的存儲密度有了極大地提升,硬盤容量也得到了快速地增長,這對個人電腦和服務器等設備的數據處理能力進一步提高,同時也推動了硬盤技術的革新。

 

2003年-第一款采用SATA協議的硬盤 希捷Barracuda 7200.7

 

隨著GMR和TMR等關鍵技術的出現,傳統PATA標準已經不能滿足人們日益增長的數據讀寫需求。此時,SATA接口應運而生,采用串行通信機制,實現了更高速的數據傳輸,初代標準最高實現了150MB/s的數據傳輸速度。同時,SATA優化了線纜設計,支持熱插拔,增加了使用靈活性。隨后,希捷推出了支持SATA協議的Barracuda 7200.7硬盤,3.5英寸尺寸,容量范圍40GB至200GB,滿足了市場對高效存儲的需求。

 

2003年-第一款采用SATA協議的硬盤 希捷Barracuda 7200.7

 

2007年-第一款容量達到1TB的硬盤產品 希捷Barracuda 7200.11 ST31000340AS

 

希捷推出Barracuda 7200.11系列中的ST31000340AS型號,采用了SATA接口,支持SATA 2標準,實現了最大持續數據傳輸率為105MB/s,并配備了32MB的緩存用于提升傳輸性能。同時該硬盤突破到單位的容量,達到了1TB的容量。

 

2007年-第一款容量達到1TB的硬盤產品 希捷Barracuda 7200.11 ST31000340AS


隨著1TB硬盤的推出,大大擴展了個人電腦用戶和企業的數據存儲能力。在此之前,用戶們還需要使用多個硬盤來存儲大量數據,而1TB硬盤的出現使得存儲解決方案更加簡潔和經濟。

 

2007年后,機械硬盤發展放緩,主要原因是固態硬盤(SSD)的快速發展及廣泛應用。SSD憑借超快讀寫速度,成為新一代電腦主盤首選。盡管面臨競爭,機械硬盤因其成本效益在某些場景中仍具獨特地位,主要作為數據庫、備份和副盤使用,提供1TB至6TB的存儲容量。

 

固態硬盤

 

SSD硬盤是使用閃存來存儲數據,不同于機械硬盤的旋轉磁盤。采用的是非易失性NAND閃存作為存儲介質,能在斷電后保持數據不丟失。

 

NAND閃存由數百萬個存儲單元組成,每個單元可存儲不同位數據,讀寫操作通過電信號快速切換數據狀態。

 

SSD中還有主控,這是一個嵌入式處理器,負責數據的管理和檢索,包括錯誤校正、寫入平衡、壞塊管理、數據存儲優化及數據加密等重要功能。

 

硬盤進化史

 

1991年-第一款大規模使用的固態硬盤SanDisk研發 具體型號未知

 

在1991年,SanDisk公司推出了第一個商用SSD固態硬盤,采用2.5/3.5英寸的硬盤規格,容量只有20MB左右,體積較大,主要面對的還是以軍事與工業、實驗的市場為主。通常都作用于機械硬盤的緩存盤或者前序盤。

 

1991年-第一款大規模使用的固態硬盤SanDisk研發 具體型號未知

 

由于使用了IDE或SCSI的傳統接口,使得傳輸速度受到了接口帶寬一定的限制。由于SSD沒有移動部件,減少了尋道時間和旋轉延遲,因此它們的速度也比當時的機械硬盤快。


2008年-第一款標志著SSD消費市場正式拉開的產品Intel X25-M

2008年,SSD市場終于克服了生產技術良率與成本平衡的問題,推出了固態硬盤(SSD)Intel X25-M,采用了MLC NAND閃存技術,這使得SSD可以提供更大的存儲容量同時保持成本相對較低,提供了80GB和160GB兩種容量的選擇,其2.5英寸標準尺寸,SATA II接口,在當時可以輕松地安裝個人臺式電腦或者筆記本中。

 

此時的Intel X25-M,順序讀取速度可達到250 MB/s,順序寫入速度可達到100 MB/s,比當時的機械硬盤快得多,也為SSD硬盤在性能方面上樹立了新的標準。

 

2008年-第一款標志著SSD消費市場正式拉開的產品Intel X25-M

 

2013年-第一款采用TLC NAND閃存的固態硬盤三星 840 EVO

TurboWrite技術通過為寫入操作提供更大的高速緩沖區,顯著提升了寫入性能。雖然TLC NAND存儲通過提高存儲密度降低了成本,但其寫入速度和耐用度通常不及MLC或SLC NAND。

 

三星840 EVO SSD首次在TLC NAND閃存基礎上引入了TurboWrite技術,采用了2.5英寸的標準尺寸,提供了多種存儲容量的選項,包括120GB到1TB的規格,并使用了SATA 3接口,順序讀取速度可以達到540 MB/s,順序寫入速度則根據不同容量從410 MB/s到520 MB/s不等。此外,還引入了名為RAPID的緩存加速技術,通過利用系統內存作為緩存來提高性能。

 

2013年-第一款采用TLC NAND閃存的固態硬盤三星 840 EVO

 

2014年-第一款采用NVMe協議的商用硬盤Intel SSD 750系列

 

NVMe是一種建立在M.2接口上的協議,專門為閃存類存儲設計,特別是針對固態硬盤(SSD)和其他非易失性存儲器設備(NVM)。它的主要目標是實現高速、低延遲、低功耗和高可擴展性的存儲器訪問,以滿足現代計算機系統對高性能存儲器的需求。

 

2014年,采用NVME協議的商用硬盤Intel SSD 750系列正式發布,其讀取速度達到2,500 MB/s,寫入速度達到1,200 MB/s,大幅高于當時的SATA SSD。擁有兩種形態,一種是2.5英寸的驅動器,使用U.2連接器連接電腦;另一種是半高半長的PCIe擴展卡,提供400GB和1.2TB兩種容量選項。

 

2014年-第一款采用NVMe協議的商用硬盤Intel SSD 750系列

優勢:

 

通過高效利用PCIe通道、直接連接CPU、優化數據傳輸路徑以及結合高度并發和多隊列技術,實現了遠超SATA協議硬盤的高速數據傳輸。

 

2015年-最早采用NVMe協議M.2接口的商用硬盤之一三星SM951

 

三星SM951硬盤,是市場上最早采用NVMe協議及M.2接口的商用產品之一。采用了常見的22 x 80毫米,即M.2 2280規格,這也成了當前市場上最流行的SSD尺寸之一。且SM951在推出時提供了多種容量選項,其讀取速度高達2150 MB/s,寫入速度則可達1500 MB/s,性能上與同期的Intel SSD 750產品相媲美。

 

2015年-最早采用NVMe協議M.2接口的商用硬盤之一三星SM951


M.2 NVMe SSD硬盤的推出,對個人電腦、迷你主機和筆記本電腦的存儲方案產生了深遠的影響。由于硬盤可以直接插入到主板上的M.2插槽,并不需要外接電源或數據線,從而簡化了安裝流程,拓寬了SSD的用戶群體。緊湊的尺寸設計使其特別適用于筆記本電腦和迷你電腦,為這些設備帶來了高速而可靠的存儲解決方案。

2019年-第一款支持PCIe 4.0 x4通道的SSD發布 Corsair MP600

2017年,PCIe 4.0 x4標準誕生,PCIe 4.0標準相對于前一代PCIe 3.0標準,每個通道的數據傳輸速率翻了一番,從理論上講,PCIe 3.0每個通道的速率為8GT/s,而PCIe 4.0則達到了16GT/s。

 

2019年,首款支持PCIe 4.0 x4標準的SSD硬盤——Corsair MP600發布,規格上采用了M.2 2280的規格標準,使用NVMe協議通過PCIe 4.0 x4總線連接到主板,提供了高達4950MB/s的順序讀取速度和高達4250MB/s的順序寫入速度,遠遠超過了基于PCIe 3.0 x4接口的SSD速度,此時已經非常接近我們當下使用的主流級SSD的速度。

 

2019年-第一款支持PCIe 4.0 x4通道的SSD發布 Corsair MP600


隨著PCIe 4.0 x4標準的SSD廣泛普及,消費級存儲設備邁入了更高速度的時代。對消費者而言,這預示著系統啟動、應用程序加載及數據傳輸都將迎來顯著提升,特別是在視頻編輯、游戲和大數據分析等高帶寬需求領域,將帶來前所未有的流暢體驗。


2023年-第一款支持PCIe 5.0 x4通道的SSD發布宇瞻AS2280F5

 

PCIe 5.0標準是接續PCIe 4.0之后的下一代PCI Express接口規格,進一步提高帶寬和性能。PCIe 5.0 x4接口將提供比PCIe 4.0 x4更高的傳輸速率。理論上,PCIe 5.0的每個通道帶寬是PCIe 4.0的兩倍,即從16GT/s增加到32GT/s。這意味著PCIe 5.0 x4接口的總帶寬將達到128GB/s

 

2023年1月,宇瞻科技發布了全球首款PCIe 5.0固態硬盤,型號為AS2280F5。該硬盤依舊是M.2 2280規格,容量為1TB,PCIe 5.0 x4通道,采用了慧榮SM2267XT主控芯片,擁有8通道NAND閃存顆粒,還帶有獨立的DRAM緩存,最大限度地提升讀寫性能。理論讀取速度可達14GB/s,寫入速度可達12GB/s,是目前為止速度最快的固態硬盤之一。

 

2023年-第一款支持PCIe 5.0 x4通道的SSD發布宇瞻AS2280F5


PCIe 5.0 x4 SSD的推出,進一步推動了高性能計算、大數據分析、AI、深度學習等領域的發展。對于消費者而言,它將提供更快的游戲加載時間和系統響應速度,對于專業用戶來說,它將極大地縮短工作流程中的數據處理時間。

 

電腦日常使用中,C盤空間滿了導致卡頓,該怎么辦?

 

閃克C盤清理是一款支持Windows桌面和PE環境下使用的專業電腦清理軟件,旨在幫助用戶輕松清理C盤上的垃圾文件、保護隱私信息、管理大文件以及解決文件占用和粉碎文件等問題。


閃克C盤清理工具與其他清理工具不同的是,它能在PE系統環境下運行使用,要知道在PE系統下運行,能夠獨立于常規操作系統環境進行深度清理,有效去除頑固的垃圾文件和無效注冊表項,從而確保系統更加干凈、穩定。此外,還能避免因常規操作系統中可能存在的干擾因素導致的清理不徹底或誤刪重要文件的問題,提供更為安全和可靠的清理體驗。

 

相對硬盤而言,U盤體積小,便于攜帶,更適合用于辦公和電腦裝機


U盤魔術師裝機啟動U盤,采用了慧榮sm3267芯片帶寫保護防病毒主控,高性能MLC顆粒,具有讀寫高速(實樣測試,讀取速度可達157MB/s,寫入速度可達99MB/s),穩定可靠,高耐久性,使用壽命長等優點。支持硬件寫保護,防止病毒入侵,保護盤內數據。

 

未來,可能將會踏入到AI時代,巨量的數據需要被存儲、處理和分析,這無疑是對電腦硬盤的發展又提出了新的要求

 

容量:AI和大數據分析都需要處理和存儲海量數據,這將推動更高容量硬盤的需求。未來將會有更大容量的固態和機械硬盤產品,通過改進存儲介質和存儲架構來實現。

 

速度:為了滿足AI應用的實時處理需求,存儲設備將采用更快的緩存技術,例如利用更新的NVMe協議和下一代PCIe接口,將數據傳輸速率提到更高,同時,為了進一步提高數據處理速度,未來的存儲設備可能還會集成更多的并行處理能力,以便同時處理多個數據請求。

 

AI人工智能和鼠標結合后會怎樣呢?

AI鼠標不僅僅是鼠標,還是一個能聊天,寫作,做表格,做PPT,設計繪畫,精通天文地理的智能機器人。有了AI鼠標再不用為寫不出文案,做不出PPT而發愁了。工作之余還能陪你聊天。

 

硬盤進化史

 

隨著網絡帶寬的持續增長,云存儲有望成為更多消費者的首選。云存儲技術將不斷發展,通過分布式存儲架構提升數據冗余和恢復能力,確保數據的高可用性。個人用戶將利用云存儲上傳海量信息資料,交由AI或數據處理中心進行分類、處理與實時交互。而企業為追求更大的靈活性和成本效益,可能會采取多云或混合云策略,以適應不斷變化的市場需求。



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