垂直磁记录技术介绍和产品技术规格
● 垂直记录技术突破容量限制
硬盘容量指标的提升主要受限于磁盘的存储密度,更高的存储密度同样会让硬盘的持续传输速率得到提升。目前在市场上竞争的多家硬盘制造商均是借助IBM开发的AFC技术实现高容量,但该技术目前也开始遇到瓶颈。幸好,Seagate在桌面硬盘领域率先带来的“垂直记录”技术通过对磁层、磁头的优化设计解决了问题,一举将硬盘的存储密度提高到每平方英寸1Tb的水平,相当于单碟1.2TB的超高存储容量,满足未来5年的实际需求不成问题。
以前硬盘所使用的记录技术都是纵向或称水平磁记录(LMR,Longitudinal Magnetic Recording),每个存储位的磁极粒子平辅在一个平面上。虽然磁记录材料的不断进步,但极限已到,在相同的面积上加入更多的磁极粒子虽然有助于提高存储密度,但也加大了平面排列的磁粒子之间的互斥干扰,即使容量可以进一步提高,但记录的质量则不能得到有效的保证。
PMR(Perpendicular Magnetic Recording)垂直磁记录技术时,粒子的磁化方向是垂直(相对于记录层)的,通过一个新增的软磁底层以加大相邻粒子的磁耦合,从而有助于在保证记录质量的同时进一步提高存储密度。
垂直磁记录图解
垂直磁记录技术改良了磁记录的整体结构。首先,不再采用环状磁头,而是将其改造为“Π”型的单开头式样,磁头的N极与S极不再是直接发生作用,而是借助一个额外的“软磁底层”进行。该软磁层位于磁盘磁介质层的下方,起到中介辅助的作用,这样磁头的两个磁极和软磁层就构成了闭合的磁回路。此时,磁力线从先前的水平分布变为垂直分布,一个磁极位于磁盘表面,与磁头起读写作用的磁极交互。另一个磁极则位于磁层的深处,与软磁底层交互。
这种结构产生了三个方向的增益。首先,裸露在表面的磁极占据的面积非常小,无形之中磁颗粒密度将大大提高,存储密度自然随之水涨船高;其次,因磁体位于深处,表面热量很难影响整个磁体,受热升温速度大大减缓,进一步缩小磁颗粒尺寸在技术上就成为可能;第三,磁颗粒分布的改变也将使磁道的距离缩小。这三者是同时发挥效用的。
● 纸面规格详细
除了容量,硬盘驱动器本身还有相当多的部分值得我们去认识和重视,其中主要的要素包括速度、可靠性和运行状态等,这些其实是本次测试的主要内容,三款产品都能提供相同的数据存储能力,但在这种能力之外,它们的特性其实各有千秋,这里先用一张规格表来明示数据:
三 款 1TB 硬 盘 规 格 汇 总 | |||
厂商 | HITACHI | Seagate | WesternDigital |
品牌系列 | Deskstar 7K1000 | Barracuda 7200.11 | Caviar GP SE16 |
型号 | HDS721010KLA330 | ST31000340AS | WD10EACS |
驱动器配置 | |||
接口类型 | SATA 3Gb/s | SATA 3Gb/s | SATA 3Gb/s |
容量(TB) | 1 | 1 | 1 |
缓存容量(MB) | 32 | 32 | 16 |
每扇区字节数 | 512 | 512 | 512 |
单碟容量(GB) | 200 | 250 | 250 |
碟片数/磁头数 | 5/10 | 4/8 | 4/8 |
性能 | |||
数据传输率buffer to host(Mbytes/sec) | 300 | 300 | 300 |
数据传输率buffer to disk(Mbytes/sec) | 133.8 | 105 | 144.5 |
寻道时间(msec) Read/Write |
8.5 / 9.2 |
-- / -- |
8.9 / -- |
平均潜伏时间(msec) | 4.17 | 4.16 | 5.60 |
主轴转速(RPM) | 7200 | 7200 | <7200 |
可靠性 | |||
启动/关闭循环 | 50000 | 50000 | 50000 |
功率需求 | |||
供电电压(VDC) | +5V(±5%) +12V(+10% / -8%) | +5V(±5%) +12V(±10%) | +5V(±5%) +12V(±10%) |
读写平均功率(W) | 13.6 | 12.0 | 7.5 |
空闲功率(W) | 9.0 | 7.50 | 4.0 |
待机功率(W) | 6.9 | 1.80 | 0.3 |
噪音相关 | |||
空闲(dBA) | 29 | 32 | 25 |
随机读写(dBA) | 32 | 36 | 27 |
工作环境 | |||
运行温度(℃) | 5-60 | 0-60 | -- |
存放温度(℃) | -40-70 | -40-70 | -- |
工作抗冲击性能(Gs) 2msec | 70 | 63 | 65 |
非工作抗冲击性能(Gs) 2msec | 300 | 300 | 250 |
物理尺寸 | |||
高(mm) | 26.1 | 26.11 | 26.1 |
宽(mm) | 101.6 | 101.6 | 101.6 |
深(mm) | 147.0 | 146.99 | 147.0 |
重量(Kg) | 0.7 | 0.64 | 0.73 |
从规格表显示的数据可以看到,Deskstar 7K1000拥有最快的寻道速度、Barracuda 7200.11在数据传输率上实力惊人,Caviar GP SE16则侧重改善硬盘的运行状态。因为众所周知的1000/1024不同进制换算方法,硬盘的真实容量总是比它的标称来的小, 三款硬盘的真正可用容量为931.5 GB,稍低于标称1TB容量。
决定硬盘速度的主要因素包括主轴转速和单碟容量和碟片尺寸,其中碟片尺寸是非公开数据。通常越高主轴转速配合越小的碟片能够实现更低的寻道时间,而越高主轴转速配合单碟容量越高尺寸越大的碟片能够实现更高的外延传输速率。低寻道时间意味着硬盘响应速度快,连续访问大量小文件占据优势,而读写大尺寸文件高外延传输速率的强项。
接下来我们进入三款硬盘的的介绍,上表中的干枯数字都将在鲜活产品的技术特色中加以强调。