硬盘的进化论（下）
硬派学堂
从最初5.25英寸的个人电脑的硬盘，到目前主流的3.5英寸／2.5英寸硬盘，硬盘的体积越变越小，而容量却从开始的5MB发展到现在的2TB，硬盘这个方方正正、呆头呆脑的玩意儿“身体”越来越纤细，“肚量”却越来越大。今天我们就来看看怎样的进化才能让硬盘在容量持续变大的基础上逐步缩小体积。
“天择”推动进化
自上世纪80年代初5.25英寸的个人电脑硬盘发布以来，硬盘伴人们走过了近30年。电脑技术的发展，让电脑用户对娱乐和游戏的真实性和清晰度要求越来越高。为了满足这种要求，应用程序和视频文件的体积都变得越来越大。这样的需求迫使硬盘的容量不得不持续增大，否则就只能被淘汰。
与此同时，传统硬盘也受到来自新技术硬盘的威胁，如固态硬盘、混合硬盘等。它们性能更高，数据也更安全，不过这类新技术硬盘现在价格还比较高，容量相对较小。为了在存储领域巩固自己的地位，传统硬盘不得不一次次地扩容，让存储的成本远低于其他硬盘。
小贴士：混合硬盘
混合硬盘和传统硬盘在外形上差异不大，不同的是混合硬盘将闪存模块直接整合到硬盘上，通过增加高速闪存来进行资料预读取（Prefetch），系统调用数据时，会先到闪存中读取，闪存中没有再到硬盘盘片中读取。减少了从硬盘读取资料的次数，从而提高性能，同时也能够使硬盘耗电量降低。
“变异”促成进化
20世纪80年代末，IBM公司推出MR（Magneto Resistive磁阻）技术令磁头灵敏度大大提升，使硬盘盘片的存储密度提高了数十倍。接着IBM又开发出了GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）技术，它使磁头灵敏度进一步提升，硬盘的容量也随之不断增大。2005年日立与希捷宣布将开始大量采用磁盘垂直记录技术（perpendicular recording），将平行于盘片的磁场方向改变为垂直，更充分地利用存储空间，进一步推动了硬盘容量的进化。
得益于技术的进步，从1970年到1991年，硬盘盘片的储存密度以每年25%~30%的速度增长，进入1991年后，硬盘盘片的储存密度以每年60%~200%的速度增长，硬盘的容量也由最开始的5MB发展到现在市场上流行的500GB、1TB。每一次的技术革命都给硬盘的发展带来了十足的动力，也不断地满足了电脑用户的需求。
进化的三板斧
1.增大面积行不通
就像停车场越大，可以停的车就越多一样，增大盘片面积是最简单的提升硬盘容量的办法。上周我们学习了3.5英寸硬盘、2.5英寸硬盘和1.8英寸硬盘都是以硬盘盘片的直径来命名的，由于盘片直径越大，盘片的面积就越大，容量也就越大。目前3.5英寸的台式机硬盘容量大多在500GB以上，甚至还有2TB的3.5英寸硬盘，而2.5英寸的笔记本硬盘最大容量只有500GB。
不过增大盘片面积会带来很多问题，相关的规范也要求硬盘的规格不能无限制扩大，因此目前的台式机硬盘只能控制在3.5英寸，而无法做到更大。因此，以增大盘片面积来扩容的方法是行不通的。
2.添加盘片最常见
增加硬盘容量最常见也最容易实现的方式就是增加硬盘内的盘片数量。如果硬盘的单碟容量为500GB，那么将硬盘内的盘片数量从1片增加到4片，则硬盘的容量便可轻松提高到2TB。
但是，由于硬盘的体积总是有限的，硬盘能够放入的盘片数量也是有限的，基本上4张盘片就到了3.5英寸硬盘的极限，2张盘片就到了2.5英寸硬盘的极限，再往硬盘内添加盘片很难保证其可用性。原来市场上出现过5张盘片的大容量硬盘，如3.5英寸的日立E7K1000系列。不过由于散热问题不好解决，大部分厂商还是更倾向于4张盘片的3.5英寸硬盘和2张盘片的2.5英寸硬盘。
多年以前，同品牌的硬盘采用单碟时，厂商会给它专门弄一个薄一些的硬盘外壳，普通用户很容易从厚度上区分硬盘。后来，硬盘厂商干脆就统一硬盘尺寸，都采用可以容纳多张盘片的硬盘壳。不过到了最近两年，由于单碟容量的上升，单碟硬盘已经可以把容量做到500GB，厂商也就做出了更薄的硬盘。
3.提高磁密度最关键
不管是增加盘片面积还是添加盘片，都会带来很多无法解决的问题。于是厂商就开发出了一系列新技术以提高磁密度，这样就可以多储存一些内容。
2000年以后，由于水平记录技术的磁密度达到了极限，硬盘容量的进化陷入瓶颈。2005年日立和希捷宣布将开始大量采用垂直记录技术，突破了这个瓶颈。
原来硬盘盘片上的磁颗粒都是“躺”着的，但磁颗粒“躺”着很占地方，按照这样的排列方式，同样面积的盘片能够“躺”的磁颗粒并不是特别多。
垂直记录技术与水平记录技术最大的不同就在于磁颗粒“站”了起来。这样，对于面积一定的硬盘盘片来说，厂商可以多“放”一些磁颗粒在盘片上，硬盘盘片的磁密度大幅度提升，硬盘的容量也就迅速突破了1TB大关。而且，由于磁密度大幅度提升，磁头“路过”某段距离，读、写出的数据也就更多，硬盘速度也得到了提升。
就这样，硬盘从5.25英寸一步一步变得更纤细，同时容量也从5MB发展到了2TB。尽管垂直记录技术不能无限制地扩大磁密度，但毕竟让硬盘容量突破了2TB，我们也相信在垂直记录技术发展到尽头的时候会有其他的技术来取代它，让硬盘容量变得更大。毕竟，硬盘的进化是不会停止的。
