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[原创] ICMAX盘点固态硬盘SDD和机械硬盘HDD的前世今生

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发表于 2019-8-3 13:39:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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硬盘想必看这篇文章的童鞋都不会陌生,包括大家手中的手机,内部也有NAND闪存的存在,NAND和主控被封装在手机闪存的内部,俗称eMMC。宏旺半导体ICMAX专注于嵌入式存储内存15载,今天给大家讲下下机械硬盘和固态硬盘的前世今生。


                               
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(ICMAX固态硬盘,图片来源宏旺半导体官网)

前世

机械硬盘:

由于机械硬盘技术早于固态硬盘诞生,因此第一块机械硬盘同时也就是世界上第一块硬盘。世界上第一块硬盘诞生于1956年,由IBM设计和制造,其名为IBM 350 RAMAC,早期的机械硬盘体积庞大,其机械结构在我们现在看来是比较落后和粗糙的。经过近30年的发展,最终到80年代末期,我们熟知的2.5英寸的HDD诞生了。

固态硬盘:

相较于机械硬盘,固态硬盘的出现就晚了许多。世界上第一块固态硬盘诞生于1976年,由Dataram公司设计,名称为Bulk Core的SSD,容量为2MB,在今天不值一提的容量,在当时已经是相当大,90年代末,终于有一些厂商开始尝试使用Flash制造SSD,进行艰难的市场探索。1997年,Altec Computer Systeme推出了一款并行SCSI Flash SSD,接着1999年BiTMICRO推出了18GB的Flash SSD,从此,Flash SSD逐渐取代RAM SSD,成为了SSD市场的主流,现代固态硬盘初具成型。


                               
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(三星SATA固态硬盘,图片来源三星官网)

2006年9月,三星推出了PRAM SSD,另一种SSD技术,采用了PRAM作为载体,三星希望能取代NOR Flash。11月,微软的Windows Vista来到了市场上,是第一款支持SSD特殊功能的PC操作系统。后来的事情我们都知道了。SSD在笔记本上应用,在2009年的时候SSD的容量开始赶上HDD,并在这十年内逐渐蚕食了很大一部分的HDD市场。


                               
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(宏旺半导体固态硬盘,图片来源ICMAX官网)

原理

机械硬盘:

机械硬盘即是传统普通硬盘,主要由:盘片,磁头,盘片转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。

磁头可沿盘片的半径方向运动,加上盘片每分钟几千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头,由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上,信息可以通过相反的方式读取。硬盘作为精密设备,尘埃是其大敌,所以进入硬盘的空气必须过滤。


                               
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(机械硬盘内部结构图,图片来源百度)

固态硬盘:

固态硬盘其内部构造十分简单,固态硬盘内主体其实就是一块PCB板,组成部件分为:主控芯片、闪存芯片、固件算法。固态硬盘的读写原理,在主控的指挥下,通过电学信号的传输完成对闪存芯片(如下图是NAND闪存的基本单元)的读写操作。所以,固态硬盘的读写过程依靠的是电学信号。相比之下电学信号比物理机械的运作快多了,因此固态硬盘的运行速度远超机械硬盘。


                               
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(固态硬盘的内部结构图,图片来源百度)

三、今生—应用方向

很大程度上,固态硬盘和机械硬盘不一样之处可以等同于固态硬盘的优势。比如:固态硬盘启动快、读取的速度快、体积小、重量轻、方便携带,这些都决定了SSD与HDD的应用领域的不同。

固态硬盘:

由于固态硬盘为电子器件结构,抗震性远超机械硬盘,而宽温的固态硬盘的工作温度可达到惊人的-40~85°C。因此目前在军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域均具有相当广泛的应用。举例说,文中的三星和宏旺半导体的产品,都有涉及军工和工业的产品线。


                               
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(机械硬盘和M.2固态、mSATA固态硬盘,图片来源百度)

机械硬盘:

机械硬盘的使用寿命要长于固态硬盘。由于固态硬盘采用电子结构,机械硬盘采用物理结构,因此一旦数据出现毁灭性的损坏,固态硬盘是无法挽回的,因此在保密性上来说也不如机械硬盘。所以现阶段机械硬盘在完全处于性能劣势的情况下依旧在某些细分领域无法替代。如数据存储,军工等。而由于机械硬盘单GB的价格依旧对比固态硬盘有一定优势,因此消费者可以考虑将机械硬盘作为文件和媒体存储盘。

结语:

宏旺半导体为大家讲解一下固态硬盘和机械硬盘的前世今生,以及它们的现状。ICAMX预测在未来一段时间内,固态硬盘完全代替机械硬盘的可能性依旧不大,但是长远来看,由于成本下降技术革新,如QLC闪存技术和3D TLC技术导致的固态硬盘成本下降,在可见的未来固态硬盘最终是否会代替机械硬盘,还有待检验。


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