一架波音747,正以4马赫的速度飞行,它与地面的距离——只有2.5厘米!
这可能吗?这就是现实!
只不过,它发生在机械硬盘里!
大家好我是火箭叔,今天继续带你拆解100个改变世界的瞬间,看硬盘如何从占满机房,变为藏进指间。
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还记得这个东西吗?磁带。
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当你想听某首特定的歌,你得快进或者快退,才能找到它储存的地方。因为磁带,是按顺序记录的。
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那时间回到1950年代,计算机存取资料,用的也是它,所以就有同样的缺点——当你要查某一条记录时,必须得按顺序翻找——既慢又笨,改变迫在眉睫。
于是IBM找来了一个人,此人名叫雷诺兹约翰逊,曾发明过自动阅卷机,非常善于把复杂的机械问题,变为一套可复制的工程方案。IBM给了他一支精英团队,希望收获一个全新的“随机存取”数据系统。他们当然不负众望,在尝试了磁鼓、磁板、甚至磁线和磁棒后,最终把注意力放在一叠旋转的磁碟上——这就是后来著名的磁盘储存装置。
它的原理,是在一层可以磁化的金属薄膜上,用磁头改变局部的磁极方向来代表“0”和“1”,从而实现数据的记录与读取。
为了把氧化铁涂成均匀的磁层,工程师们把碟片高速旋转,把涂料倒在中心,让涂料借离心力均匀铺开;为了让读写头在旋转的盘上稳稳“飞行”,团队发明了将空气喷嘴做在磁头上的办法,产生稳定的气垫。1956,这台名为 RAMAC 305 的系统问世。它有 50 张直径近 61 厘米的碟片,储存容量约 4.4MB,价值25万美元,差不多是今天的300万,体积像两台冰箱,但它能在不到一秒的时间里随机检索数据——在当时,这就是奇迹。
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RAMAC 把“磁盘”变成了电脑的标准部件,也催生了一个新产业:其他电脑厂商要么自制硬盘,要么买第三方供应,像 Bryant、Data Products 那样的独立供应商开始出现。
但带来下一个关键转折的,还是IBM。
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1973年,IBM推出了 Winchester 设计——过去的磁碟是可拆卸的磁碟包,便利但容易进尘。而 Winchester 则把盘片、磁头与马达密封在一个防尘腔里,允许磁头与盘面之间的距离大幅缩小,数据密度随之飙升,成本也下降了三成。Winchester 的成功把行业标准定了下来,大家连“硬盘”都叫“Winchester 机”。
接着,另一个我们今天非常熟悉的老朋友出现了——希捷。它由原IBM工程师艾伦舒加特创办,是Winchester系统的重要人物。而他创办希捷的目的,就是要把 Winchester 的技术做成适用于新兴的微型电脑中、更小更便宜的硬盘。1980 年希捷的 ST-506 诞生:它5.25 寸、5MB,看起来微不足道,但它把硬盘带进了 PC 世界,销量和营收暴涨,创投开始蜂拥而至,硬盘被迅速商品化。
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与此同时,其技术也日趋成熟,甚至变成了一种不可思议的“机械奇迹”:磁盘转速提升到每分钟7200转,边缘速度接近每小时200公里。读写磁头悬浮在盘面上,距离还不到头发丝的千分之一!而巨磁阻效应GMR的应用,则让信号灵敏度暴涨,让每一比特都能被清晰读出。垂直磁记录技术的诞生,又让比特从横向排列变成竖向堆叠,进一步把容量推上了一个数量级。正是这一连串的突破,让机械硬盘在短短几十年时间里,从5MB一路狂飙到20TB!
但再完美的机械,也有极限。因为磁头再轻、盘片再快,它们都仍然“在动”。于是,当闪存出现后,人类终于造出了不再需要机械运动的存储器——SSD固态硬盘。那机械硬盘,就像一台呼啸了半个世纪的涡轮发动机,在固态时代,慢慢变成了历史的回声。不过好消息是,它并不会彻底消失:在云存储、冷数据、海量备份领域,机械硬盘以更低的成本,仍然留在舞台上。
那么最后,是一个留给你的问题——你的机箱里,还有机械硬盘吗?你觉得它,还能陪我们走多远?
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