1加1大于2——混合硬盘改变你的生活
技术空间
前言
自从PC诞生以来，各种硬件都在以极高的速度更新换代。回望过去的十多年，2D显卡被3D显卡取代，CD-ROM光驱被DVD刻录机淘汰，软驱被USB闪存消灭……绝大部分硬件在PC发展过程中都经历了彻底变革。不过制约PC性能的硬盘，其工作原理却长期没有任何变化，与此同时，硬盘也成了整个PC中最后一个机械操作最多的部件。
硬盘，可靠性与速度的尴尬
权威机构的调查显示，在所有硬件故障送修的电脑中由硬盘损坏引发的故障占了所有故障的三分之一。在对CPU、主板芯片组、内存、甚至各类外部接口进行复杂的节能改进之后，人们对硬盘能耗却束手无策。
在硬盘中，盘片通过高速旋转带来的气流使硬盘磁头“漂浮”在盘片上方，同时读取数据。在这个过程中，硬盘只要稍微受到震动或者撞击就会让磁头与盘片发生碰撞，导致磁头/盘片的划伤和损坏。更麻烦的是，硬盘内部是密封的，碰撞和划伤产生的金属碎屑还会在硬盘内部不断与其他元件发生碰撞，引发更多故障。
由于硬盘的机械工作原理，硬盘只能通过暂时关闭来达到降低能耗的目的。但硬盘不同于闪存设备，一旦关闭之后，再度唤醒硬盘时要耗费10多秒的时间才能启动。这对用户来说是不可忍受的。与此同时，要在硬盘唤醒之后还能准确无误地快速读出数据，也相当困难。而且读取/存储数据绝大部分过程都会有机械运动，这也限制了读取的速度——就算是SCSI组建的RAID 0阵列，其读取速度也仅在100MB/s～130 MB/s之间，普通非RAID的读取速度就更不用提了。
闪存，容量与成本的无奈
如今我们使用的基于闪存的CF卡已经可以达到32GB甚至更高容量，读写速度也可轻松达30MB/s以上。由于没有任何机械部件，在经过特殊密封填充处理之后，闪存还可以实现防水、防摔落等特性。除此以外，闪存没有磁头的寻道动作，所以在响应速度方面可以轻松达到1ms以下。由于闪存的这些优异特性，在众多高端领域和对可靠性要求极高的地方已经开始采用完全由闪存制造的固态硬盘。
小知识
固态硬盘（Solid State Disk）由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单说它就是由固态电子存储芯片阵列制作而成的硬盘。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质,因而抗震性极佳，可在-45℃～+85℃内工作。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空导航设备等领域。
以SanDisk近期针对移动用户推出的32GB硬盘SSD UATA 5000为例，该产品的数据读取速度可达62MB/s，每秒可执行7000次512字节的I/O处理。该公司的测试显示，这款固态硬盘可以在35秒内启动Windows Vista操作系统，相较于传统磁盘驱动器的55秒快了20秒。寻址速度也达到了0.12ms，传统的1.8英寸硬盘则为19ms。另外，SSD的平均无故障时间（MTBF）也达到了100万小时。
闪存尽管有着众多诱人的特性，但是容量和成本依然是其无法在短期内克服的缺点。除此以外，闪存高昂的成本也使得闪存难以实现替代硬盘的目标。
混合硬盘的取胜之道
在我们大致了解过两种存储设备截然不同的特性之后，我们不难发现闪存和硬盘两者在当今市场上更多的是一种相互替代的关系。在强调容量的存储领域，硬盘是绝对的霸主，而一旦用户需要存储设备兼顾稳定性和体积，那闪存将会是不二的选择。
既然两者都有着各自的优缺点，那有没有什么办法可以同时融合两者之长呢？混合硬盘技术因此应运而生。所谓的混合硬盘，实际上就是为硬盘增加大容量闪存从而获得快速随机存储性能、降低能耗的解决方案。在混合硬盘中闪存用于存储需要频繁访问的随机文件，硬盘仍然作为用户数据的主要载体，这样一来，就兼顾了闪存和硬盘各自的优势。
当闪存和硬盘同时存在于一个系统中时，在技术方面就不像原来仅使用单一存储设备那样简单。在具体实现方式上，到目前为止，已产生两种基本的技术方向：一种是以Intel为首的Robson技术，将闪存芯片放置于主板或者通过一块Flash卡来执行启动任务；另一种是以微软和众多硬盘厂商为代表的在硬盘上集成大容量闪存的Hybrid Hard Disk方案。
Hybrid Hard Disk技术
Hybrid Hard Disk从本质上来看是硬盘和闪存的融合产品。与普通硬盘不同的是，Hybrid Hard Disk集成了1Gbit（即128MB）的闪存芯片，该闪存芯片使Hybrid Hard Disk在工作的时候不需要长时间保持磁盘盘片的快速旋转。在开机的时候，系统也可以直接从闪存中读出数据从而实现快速启动。
在微软的规划中，Hybrid Hard Disk除了保持普通硬盘所必备的控制芯片、盘体、缓存外，还将加入NV RAM区域。这个NV RAM区域将由64MB～512MB容量的高速闪存构成，由于闪存在断电后并不会丢失数据，因此有着和硬盘一样的非易失性。在系统发出存储请求之后，Hybrid Hard Disk将会启动盘片然后找到数据，最后把数据写入大容量闪存中，而系统则通过SATA、PATA接口访问闪存中的存储数据。由于在绝大部分应用中需要连续存储的数据都很少超过128MB，因此Hybrid Hard Disk的机械部分在完成对闪存部分的数据填充之后便会停止旋转，直到收到下一次存储请求。微软当前的最新操作系统Windows Vista将会提供对Hybrid Hard Disk的支持。
把闪存直接与硬盘融合，尽管免除了驱动等问题困扰，但在硬盘本身有限的空间内，难以集成更大容量的闪存，这也正是Hybrid Hard Disk方案的不足之处。与此同时，闪存与硬盘共用1个SATA接口，也将会造成接口带宽方面的压力。
Intel Robson技术
Intel Robson技术的原理一点都不复杂，说穿了不过是把DOS时代就有的虚拟磁盘（Virtual Disk）技术改成Flash版，断电后数据仍可保留，并在存取上比真实硬盘快。笔记本电脑采用了这样的技术之后，一些需要频繁读取的数据将会存储在Robson技术提供的NAND闪存中，只有不常用和海量的数据才会放在硬盘中。这样一来，Windows下的绝大部分操作就将会由NAND闪存代劳，硬盘在更多的时候将会处于休眠状态，因而能节省更多的电能。
采用Robson技术之后，运行中的程序需要调用的数据将会先被写入NAND闪存中，随后硬盘将会进入休眠模式。由于读写操作由NAND闪存完成，在装载了Robson技术的电脑上，用户可以像开关家电那样迅速打开、关闭笔记本电脑，因为一切数据在断电之后也将会“毫发无损”地保存在闪存中以供用户使用。
另一方面，NAND闪存的读写特性是不用寻道，因此整体系统性能还将会有明显提升。Intel Robson技术完美地融合了硬盘的低成本、海量存储特性，并且将NAND的快速、可靠引入到了PC系统中。Intel Robson技术将会采用MiniPCIe接口模块的方式出现在移动系统中，问世初期Robson将能支持最大4GB容量的闪存芯片。在用户将Robson模组插入电脑中后，Windows Vista会自动将它作为Ready Booster设备进行管理，从而显著加快系统的运行速度。
混合硬盘的前进步伐
早在2005年，微软和三星就已经在当年的WinHEC会议上展出过混合硬盘。随着支持混合硬盘技术的Windows Vista全面普及的日子慢慢逼近，混合硬盘这个当初的概念产品，现在也大步向普通消费者走来。
2007年1月，力推混合硬盘方案的几大笔记本硬盘制造商——希捷、富士通、东芝和三星公司共同宣布了Hybrid Storage Alliance（HSA，混合存储联盟）的成立。HSA创建的目的主要有两个：一是指导业界如何在笔记本电脑上通过这一技术提高性能，二是希望可以通过一个产业联盟加快Hybrid HDD的市场普及并且构建统一业界标准。
希捷最近已经推出了基于混合硬盘技术的Momentus 5400 PSD 笔记本硬盘，这款2.5英寸混合硬盘支持ATA100或SATA接口，搭载了256MB闪存以实现性能的提升和功耗降低。除此以外，该硬盘还采用了垂直记录技术。
结语
作为硬盘发展的全新契机，混合硬盘技术可以在很大程度上弥补硬盘机械运动带来的不足，优势十分明显。目前已经有部分厂商正式推出了混合硬盘产品，预计在2008年初，混合硬盘将会得到普及。随着闪存成本的降低和硬盘技术的不断进步，未来混合硬盘必将逐步取代普通硬盘，成为众多消费者的首选。到时混合硬盘的价格也将比较适合普通消费者，与目前同容量的硬盘价格相差无几。