Festplatte
![]() Teilweise zerlegtes IBM 350 (RAMAC) | |
Datum erfunden | 24. Dezember 1954[a] |
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Erfunden von | IBM Team geführt von Rey Johnson |


A Festplatte (HDD), Festplatte, Festplatte, oder Festplatte fest[b] ist ein elektromechanisches Datenspeichergerät das speichert und holt sich Digitale Daten Verwendung magnetischer Speicher mit einem oder mehreren starren schnell drehen Platten mit magnetischem Material beschichtet. Die Platten werden mit gepaart magnetische Köpfe, normalerweise an einem beweglichen Anordnen angeordnet Aktuator Arm, der Daten auf die Plattenoberflächen liest und schreibt.[2] Daten werden in a zugegriffen Zufallszugriff Art, was bedeutet, dass Individuum Blöcke Daten können in beliebiger Reihenfolge gespeichert und abgerufen werden. HDDs sind eine Art von Art von Nichtflüchtiger Speichergespeicherte Daten beibehalten, wenn Sie abgeschoben werden.[3][4][5] Moderne HDDs haben typischerweise in Form eines kleinen rechteckige Box.
Vorgestellt von IBM im Jahr 1956,[6] HDDs waren die dominanten Zweitlager Gerät für allgemeine Computer Ab den frühen 1960er Jahren. HDDs behielt diese Position in der modernen Ära von bei Server und persönliche ComputerObwohl persönliche Computergeräte in großem Volumen erzeugt werden, wie Mobiltelefone und Tablets, verlassen sich auf Flash-Speicher Speichergeräte. Mehr als 224 Unternehmen haben Produzierte HDDs historischobwohl nach umfangreicher Branchenkonsolidierung die meisten Einheiten hergestellt werden Seagate, Toshiba, und Western Digital. HDDs dominieren das erzeugte Speichervolumen (erzeugt (Exabyte pro Jahr) für Server. Obwohl die Produktion langsam wächst (durch Versand von Exabyte[7]), Umsatzerlöse und Einheitslieferungen sind abgenommen, weil Solid State Drives (SSDs) haben höhere Datenübertragungsraten, höhere Flächenspeicherdichte, etwas bessere Zuverlässigkeit,[8][9] und viel niedrigere Latenz- und Zugangszeiten.[10][11][12][13]
Die Einnahmen für SSDs, von denen die meisten verwenden Nand Flash -Speicher, überschritten diejenigen für HDDs im Jahr 2018 leicht.[14] Flash Storage -Produkte hatten mehr als doppelt so hoch wie bei 2017 Einnahmen von Festplattenantrieben[aktualisieren].[15] Obwohl SSDs vier- bis neunmal höhere Kosten pro Bit haben, haben[16][17] Sie ersetzen HDDs in Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit, Stromverbrauch, geringe Größe, hohe Kapazität und Haltbarkeit wichtig sind.[12][13] Ab 2019[aktualisieren]Die Kosten pro Stück SSDs sinken und die Preisprämie gegenüber HDDs hat sich eingeengt.[17]
Die Hauptmerkmale einer Festplatte sind seine Kapazität und Leistung. Kapazität ist in angegeben Einheitspräfixe entsprechend Kräften von 1000: a 1-Terabyte (TB) Fahrt hat eine Kapazität von 1.000 Gigabyte (GB; wobei 1 Gigabyte = 1 Milliarde (10)9) Bytes). In der Regel ist einige der Kapazitäten eines Festplattens für den Benutzer nicht verfügbar, da sie von der verwendet wird Dateisystem und der Computer Betriebssystemund möglicherweise eingebaute Redundanz für die Fehlerkorrektur und Wiederherstellung. In Bezug auf die Lagerkapazität kann Verwirrung bestehen, da Kapazitäten in Dezimalgigabyten (Befugnisse von 1000) von HDD -Herstellern angegeben werden, während die am häufigsten verwendeten Betriebssysteme Kapazitäten in 1024 Befugnissen berichten, was zu einer geringeren Anzahl als angegeben führt. Die Leistung wird als die Zeit angegeben, die erforderlich ist, um die Köpfe auf eine Spur oder einen Zylinder zu bewegen (durchschnittliche Zugriffszeit), die Zeit, die der gewünschte Sektor unter dem Kopf bewegt (Durchschnitt Latenz, was eine Funktion des physischen Drehzahl in Revolutionen pro Minute) und schließlich die Geschwindigkeit, mit der die Daten übertragen werden (Datenrate).
Die beiden häufigsten Formfaktoren Für moderne HDDs sind 3,5-Zollfür Desktop-Computer und 2,5 Zoll hauptsächlich für Laptops. HDDs werden durch Standard mit Systemen verbunden Schnittstelle Kabel wie Pata (Parallel ATA), Sata (Serielle ATA), USB oder SAS (Serial angeschlossen SCSI) Kabel.
Geschichte
Parameter | Begonnen mit (1957) | Verbessert zu | Verbesserung |
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Kapazität (formatiert) | 3.75Megabyte[18] | 18Terabyte (Ab 2020[aktualisieren])[19] | 4,8 Millionen zu eins[20] |
Physisches Volumen | 68 Kubikfuß (1.9m3)[c][6] | 2.1 Kubikzoll (34cm3)[21][d] | 56.000 zu eins[22] |
Gewicht | 2.000 Pfund (910kg)[6] | 2.2 Unzen (62g)[21] | 15.000 zu eins[23] |
Durchschnitt Zugriffszeit | ca. 600Millisekunden[6] | 2,5 ms bis 10 ms; RW RAM abhängig | um 200 bis eins[24] |
Preis | US $ 9.200 per megabyte (1961; US $ 83.107 im Jahr 2021)[25] | US $ 0,024 pro Gigabyte in 2020[26][27][28] | 3,46 Milliarden bis eins[29] |
Datendichte | 2.000Bits pro Quadratzoll[30] | 1.3 Terabits pro Quadratzoll im Jahr 2015[31] | 650 Millionen bis eins[32] |
Durchschnittliche Lebensdauer | c. 2000 Std MTBF | c. 2.500.000 Std. (~ 285 Jahre) MTBF[33] | 1250 zu eins[34] |
Die erste Produktion IBM Festplattenlaufwerk, die 350 Speicherlager, versand 1957 als Bestandteil des IBM 305 RAMAC -Systems. Es war ungefähr die Größe von zwei mittelgroßen Kühlschränken und lagerte fünf Millionen Sechs-Bit-Charaktere (3,75) Megabyte)[18] auf einem Stapel von 52 Scheiben (100 Oberflächen verwendet).[35] Der 350 hatte einen einzelnen Arm mit zwei Lese-/Schreibköpfen, einer nach oben und dem anderen, die sich sowohl horizontal zwischen einem Paar benachbarte Platten als auch vertikal von einem Paar Platten zu einem zweiten Satz bewegten.[36][37][38] Varianten der IBM 350 waren die IBM 355, IBM 7300 und IBM 1405.
1961 kündigte IBM an und wurde 1962 die IBM 1301 Disk Storage Unit versandt.[39] was die IBM 350 und ähnliche Laufwerke ersetzte. Der 1301 bestand aus einem (für Modell 1) oder zwei (für Modell 2) Module, die jeweils 25 Platten enthielten, jeweils etwa 1⁄8-Inch (3,2 mm) dick und 24 Zoll (610 mm) im Durchmesser.[40] Während die früheren IBM -Disk -Laufwerke nur zwei Lese-/Schreibköpfe pro Arm verwendeten, verwendete der 1301 ein Array von 48[e] Köpfe (Kamm), jedes Array bewegt sich horizontal als einzelne Einheit, ein Kopf pro Oberfläche. Zylindermodus Lese-/Schreibvorgänge wurden unterstützt und die Köpfe flogen etwa 250 Mikrozinsen (etwa 6 µm) über der Plattentafeloberfläche. Die Bewegung des Kopfarrays hing von einem binären Addierersystem hydraulischer Aktuatoren ab, die die wiederholbare Positionierung versicherten. Der 1301-Schrank hatte ungefähr die Größe von drei Heimkühlschränken, die nebeneinander platziert waren und das Äquivalent von etwa 21 Millionen Bytes pro Modul aufbewahrte. Die Zugangszeit betrug ungefähr ein Viertel einer Sekunde.
Ebenfalls 1962 stellte IBM die vor Modell 1311 Disk Drive, die ungefähr so groß wie eine Waschmaschine war und zwei Millionen Charaktere auf einem abnehmbaren Speicher aufbewahrte Festplattenpaket. Benutzer könnten zusätzliche Packs kaufen und nach Bedarf austauschen, ähnlich wie bei den Rollen von Magnetband. Spätere Modelle von abnehmbaren Packungsfahrten von IBM und anderen wurden in den meisten Computerinstallationen zur Norm und erreichten in den frühen 1980er Jahren Kapazitäten von 300 Megabyte. Nicht ablenkere HDDs wurden als "feste Festplatten" -Antriebe bezeichnet.
1963 stellte IBM den 1302 vor,[41] Mit doppelt so hoch wie die Spurkapazität und doppelt so viele Spuren pro Zylinder wie die 1301. Der 1302 hatte einen (für Modell 1) oder zwei (für Modell 2) Module, die jeweils einen separaten Kamm für die ersten 250 Tracks und die letzten 250 Tracks enthielten.
Einige Hochleistungs-HDDs wurden mit einem Kopf pro Spur hergestellt. z.B., Burroughs B-475 im Jahr 1964,, IBM 2305 1970, so dass keine Zeit verloren ging, um die Köpfe physisch auf eine Spur zu bewegen, und die einzige Latenz war die Zeit, in der der gewünschte Datenblock unter dem Kopf in Position gedreht wurde.[42] Bekannt als Festplatten mit festem Kopf oder Head-Per-Track-Laufwerken waren sie sehr teuer und sind nicht mehr in der Produktion.[43]
1973 stellte IBM eine neue Art von HDD-Code ein. "Winchester"Sein primäres Unterscheidungsmerkmal war, dass die Scheibenköpfe nicht vollständig aus dem Stapel von Scheibenplatten zurückgezogen wurden , "Starten" erneut, als die Festplatte später eingeschaltet wurde. Dies reduzierte die Kosten des Kopfantriebsmechanismus stark, entschied jedoch, nur die Scheiben aus dem Laufwerk zu entfernen, wie es mit den Scheibenpackungen des Tages getan wurde. Stattdessen, die ersten Modelle Von "Winchester Technology" -Averfahrten enthielt ein abnehmbares Datenträgermodul, das sowohl das Festplattenpaket als auch die Kopfversammlung umfasste, wobei der Antriebsmotor beim Entfernen in der Fahrt zurückgelassen wurde. Spätere "Winchester" stellten das abnehmbare Medienkonzept auf und kehrten zu nicht ablaufbaren Platten zurück .
1974 stellte IBM den Swinging Arm Actuator vor, der machbar gemacht wurde, da die Winchester -Aufnahmeköpfe bei den auf den aufgezeichneten Spuren verzerrten Köpfen gut funktionieren. Das einfache Design des IBM GV (Gulliver) Laufwerks,[44] Erfunden in IBMs UK Hursley Labs von IBM wurde IBMs lizenzierteste elektromechanische Erfindung[45] Von allen Zeiten werden das Aktuator- und Filtrationssystem in den 1980er Jahren schließlich für alle HDDs und immer noch fast 40 Jahre und 10 Milliarden Waffen verabschiedet.
Wie bei der ersten abnehmbaren Packung verwendeten die ersten "Winchester" -Antriebe einen Durchmesser von 14 Zoll (360 mm). 1978 stellte IBM einen Swing Arm Drive, den IBM 0680 (Piccolo) mit acht Zoll Platten ein, die die Möglichkeit untersuchten, dass kleinere Platten Vorteile bieten könnten. Andere Acht -Zoll -Laufwerke folgten dann 5+1⁄4In (130 mm) Laufwerken, die die Zeitgenosse ersetzen können Diskettenfahrten. Letztere waren hauptsächlich für den damals jungen PC -Markt (PC) vorgesehen.
Im Laufe der Zeit, da die Aufzeichnungsdichten stark erhöht waren, wurde festgestellt, dass der Festplattendurchmesser auf 3,5 "und 2,5" optimal sind. In dieser Zeit wurden leistungsstarke Materialien für Seltenerd -Magnetmaterialien erschwinglich und wurden zum Entwurf des Swing Arm -Aktuators ergänzt, um die kompakten Formfaktoren moderner HDDs zu ermöglichen.
Zu Beginn der 1980er Jahre waren HDDs ein seltenes und sehr teures zusätzliches Merkmal in PCs, aber in den späten 1980er Jahren waren ihre Kosten so weit reduziert worden, dass sie auf allen bis auf die billigsten Computer Standard waren.
Die meisten HDDs in den frühen 1980er Jahren wurden als externes, Add-On-Subsystem an PC-Endbenutzer verkauft. Das Subsystem wurde nicht unter dem Namen des Antriebsherstellers verkauft, sondern unter dem Namen des Subsystem -Herstellers wie z. Corvus -Systeme und Tallgrass -Technologienoder unter dem Namen des PC -Systemherstellers wie die Apfelprofil. Das IBM PC/XT 1983 umfasste eine interne 10 -MB -Festplatte, und bald danach proliferierte interne HDDs auf PC -Computern.
Externe HDDs blieben für viel länger beliebt Apple Macintosh. Viele Macintosh -Computer, die zwischen 1986 und 1998 hergestellt wurden Scsi Port auf der Rückseite und erleichtert die externe Erweiterung. Ältere kompakte Macintosh-Computer hatten keine benutzergerechten Festplattenschächte (in der Tat die Macintosh 128K, Macintosh 512k, und Macintosh Plus Es gab überhaupt keine Festplattenschachtel), so dass externe SCSI -Scheiben bei diesen Modellen die einzige angemessene Option für die Erweiterung eines internen Speichers waren.
HDD -Verbesserungen wurden durch Zunahme getrieben Flächendichte, in der obigen Tabelle aufgeführt. Anwendungen, die bis in die 2000er Jahre erweitert wurden, von der Mainframe -Computer der späten 1950er Jahre an die meisten Massenspeicher Anwendungen wie Computer und Verbraucheranwendungen wie die Speicherung von Unterhaltungsinhalten.
In den 2000er und 2010er Jahren begann NAND, HDDs in Anwendungen zu ersetzen, die eine Portabilität oder hohe Leistung erfordern. Die NAND -Leistung verbessert sich schneller als HDDs, und die Anwendungen für HDDs erodieren. Im Jahr 2018 hatte die größte Festplatte eine Kapazität von 15 TB, während die größte Kapazitäts -SSD eine Kapazität von 100 TB hatte.[46] Ab 2018[aktualisieren]Es wurde prognostiziert, dass HDDs um 2025 100 TB Kapazitäten erreichten.[47] Aber ab 2019[aktualisieren] Das erwartete Verbesserungstempo wurde bis 2026 auf 50 TB zurückgeführt.[48] Kleinere Formfaktoren, 1,8 Zoll und darunter, wurden um 2010 eingestellt. Die Kosten für Festkörperspeicher (NAND), dargestellt durch Moores Gesetz, verbessert sich schneller als HDDs. Nand hat eine höhere Preiselastizität der Nachfrage als HDDs, und dies treibt das Marktwachstum vor.[49] In den späten 2000er und 2010er Jahren die Produktlebensdauer von HDDs in eine ausgereifte Phase eingetragen, und der Verlangsamungsverkauf kann auf den Einsetzen der sinkenden Phase hinweisen.[50]
Das 2011 Thailand Überschwemmungen beschädigte die Produktionsanlagen und wirkte zwischen 2011 und 2013 nachteilig.[51]
Im Jahr 2019, Western Digital schloss seine letzte malaysische HDD -Fabrik aufgrund der abnehmenden Nachfrage, um sich auf die SSD -Produktion zu konzentrieren.[52] Alle drei verbleibenden HDD -Hersteller haben seit 2014 eine abnehmende Nachfrage nach ihren HDDs.[53]
Technologie

Magnetische Aufzeichnung
Ein moderner HDD zeichnet Daten auf, indem ein dünner Film von Magnetisierung ferromagnetisches Material[f] auf beiden Seiten einer Festplatte. Sequentielle Veränderungen in der Magnetisierungsrichtung repräsentieren Binärdaten Bits. Die Daten werden von der Festplatte gelesen, indem die Übergänge in der Magnetisierung erfasst werden. Benutzerdaten werden mit einem Codierungsschema codiert, wie z. Langlänge begrenzt Codierung,[g] Dies bestimmt, wie die Daten durch die magnetischen Übergänge dargestellt werden.
Ein typisches HDD -Design besteht aus a Spindel Das hält flache kreisförmige Scheiben, genannt Platten, die die aufgezeichneten Daten halten. Die Platten bestehen aus einem nichtmagnetischen Material, normalerweise Aluminiumlegierung, Glas oder Keramik. Sie sind mit einer flachen Schicht magnetischem Material beschichtet, typischerweise 10–20 nm Tiefe mit einer äußeren Kohlenstoffschicht zum Schutz.[55][56][57] Als Referenz beträgt ein Standard -Kopierpapier 0,07–0,18 mm (70.000–180.000 nm)[58] dick.




Die Platten in zeitgenössischen Festplatten werden mit Geschwindigkeiten von 4.200 variierenDrehzahl In energieeffizienten tragbaren Geräten auf 15.000 U / min für Hochleistungsserver.[60] Die ersten HDDs drehten sich bei 1.200 U / min[6] Und viele Jahre waren 3.600 U / min die Norm.[61] Ab November 2019[aktualisieren],
Informationen werden in eine Platte geschrieben und gelesen, wenn sie sich an Geräten veraltet haben, die aufgerufen werden Lesen und Schreiben Köpfe die so positioniert sind, dass sie sehr nahe an der magnetischen Oberfläche arbeiten, mit ihrem fliegende Höhe Oft im Bereich von Zehn Nanometern. Der Lese- und Schreibenkopf wird verwendet, um die Magnetisierung des Materials zu erkennen und zu modifizieren, das unmittelbar darunter geleitet wird.
Bei modernen Laufwerken gibt es einen Kopf für jede Magnetplattenoberfläche auf der Spindel, die auf einem gemeinsamen Arm montiert ist. Ein Aktuatorarm (oder der Zugangsarm) bewegt die Köpfe auf einem Bogen (ungefähr radial) über die Platten, während er sich dreht, sodass jeder Kopf beim Spins fast die gesamte Oberfläche der Platte zugänglich macht. Der Arm wird mit a bewegt Sprachspule Aktuator oder in einigen älteren Designs a Schrittmotor. Frühe Festplatten -Laufwerke schrieb Daten in einigen konstanten Teilen pro Sekunde, was dazu führt, dass alle Tracks die gleiche Datenmenge pro Spur, aber modern Zone Bitaufnahme - Erhöhen Sie die Schreibgeschwindigkeit von innerer zur äußeren Zone und speichern dadurch mehr Daten pro Spur in den Außenzonen.
In modernen Laufwerken schafft die geringe Größe der magnetischen Regionen die Gefahr, dass ihr magnetischer Zustand wegen von verloren gehen kann Wärmeeffekte - thermisch induzierte magnetische Instabilität, die allgemein als das bekannt ist "Superparamagnetische Grenze"Um dem entgegenzuwirken, werden die Platten mit zwei parallelen Magnetschichten beschichtet, die durch eine Drei-Atom-Schicht des nichtmagnetischen Elements getrennt sind Rutheniumund die beiden Schichten werden in entgegengesetzter Orientierung magnetisiert, wodurch sich einander verstärkt.[62] Eine andere Technologie, die zur Überwindung von thermischen Effekten verwendet wurde, um größere Aufzeichnungsdichten zu ermöglichen, ist senkrechte Aufzeichnung, zum ersten Mal im Jahr 2005, versandt,[63] und ab 2007[aktualisieren] verwendet in bestimmten HDDs.[64][65][66]
Im Jahr 2004 wurde ein Aufnahmemedium mit höherer Dichte eingeführt, das aus gekoppelten weichen und harten magnetischen Schichten bestand. Sogenannt Austausch Spring Media magnetische Speichertechnologie, auch bekannt als als Austausch gekoppelte zusammengesetzte Medien austauschen, ermöglicht eine gute Schreibfähigkeit aufgrund der Schreibassistation der weichen Schicht. Die thermische Stabilität wird jedoch nur durch die schwierigste Schicht bestimmt und nicht von der weichen Schicht beeinflusst.[67][68]
Komponenten

Eine typische Festplatte verfügt über zwei Elektromotoren: einen Spindelmotor, der die Scheiben dreht, und einen Aktuator (Motor), der die Lese-/Schreibkopfbaugruppe über die Spinnscheiben positioniert. Der Scheibenmotor hat einen externen Rotor an den Scheiben; Die Statorwicklungen sind an Ort und Stelle festgelegt. Gegenüber dem Stellantrieb am Ende des Kopfstützenarms befindet sich der Leseschreiberkopf; Dünne gedruckte Kreiskabel verbinden die Leseschreiberköpfe an Verstärker Elektronik am Drehpunkt des Stellantriebs montiert. Der Kopfträgerarm ist sehr leicht, aber auch steif; In modernen Laufwerken erreicht die Beschleunigung am Kopf 550 g.


Das Aktuator ist ein Dauermagnet und Umzugsspule Motor, der die Köpfe in die gewünschte Position schwingt. Eine Metallplatte unterstützt eine Hocke Neodym-Eisen-Boron (NIB) High-Flux Magnet. Unter dieser Platte befindet sich die sich bewegende Spule, die oft als die bezeichnet wird Sprachspule analog zur Spule in Lautsprecher, der am Stellantriebsnabe befestigt ist, und darunter befindet sich ein zweiter Nib -Magnet, der auf der unteren Platte des Motors montiert ist (einige Laufwerke haben nur einen Magneten).
Die Sprachspule selbst ist eher wie eine Pfeilspitze geformt und aus doppelt beschichtetem Kupfer bestehen Magnetdraht. Die innere Schicht ist die Isolierung, und das äußere ist thermoplastisch, was die Spule miteinander verbindet, nachdem sie in einer Form verwundet ist, wodurch sie selbsttragend ist. Die Teile der Spule entlang der beiden Seiten der Pfeilspitze (die auf die Mitte des Aktuatorlagers hinweisen) mit dem interagieren Magnetfeld des festen Magneten. Strom fließend radial nach außen entlang einer Seite der Pfeilspitze und radial nach innen auf der anderen Seite erzeugt die Tangentialkraft. Wenn das Magnetfeld einheitlich wäre, würde jede Seite entgegengesetzte Kräfte erzeugen, die sich gegenseitig abbrechen würden. Daher ist die Oberfläche des Magneten einen halben Nordpol und den halben Südpol, wobei die radiale Trennlinie in der Mitte führt, was dazu führt, dass die beiden Seiten der Spule entgegengesetzte Magnetfelder sehen und Kräfte erzeugen, die addieren, anstatt abzubrechen. Ströme entlang des oberen und unteren Bodens der Spule erzeugen Radialkräfte, die den Kopf nicht drehen.
Die Elektronik der HDD steuert die Bewegung des Stellantriebs und die Rotation der Festplatte und führt Lese- und Schreibvorgänge auf Anfrage aus dem durch Diskontroller. Feedback der Antriebselektronik wird durch besondere Segmente der Festplatte erreicht Servo Rückmeldung. Dies sind entweder vollständige konzentrische Kreise (im Falle einer dedizierten Servo -Technologie) oder Segmente, die mit realen Daten (im Fall einer eingebetteten Servo -Technologie) durchsetzt sind. Das Servo-Feedback optimiert das Signal-Rausch-Verhältnis der GMR-Sensoren, indem die Sprachspule des betätigten Arms eingestellt wird. Das Spinnen der Festplatte verwendet auch einen Servomotor. Moderne Datenträger -Firmware kann Leads und Schreibschreiber auf den Plattenoberflächen und Remapping -Sektoren der Medien, die fehlgeschlagen sind, planen und schreiben.
Fehlerraten und Handhabung
Moderne Laufwerke nutzen umfassend von Fehlerkorrekturcodes (ECCS), insbesondere Reed -Solomon -Fehlerkorrektur. Diese Techniken speichern zusätzliche Bits, die durch mathematische Formeln für jeden Datenblock bestimmt werden. Mit den zusätzlichen Bits können viele Fehler unsichtbar korrigiert werden. Die zusätzlichen Teile selbst nehmen Platz auf der Festplatte ein, ermöglichen jedoch, dass höhere Aufzeichnungsdichten eingesetzt werden, ohne unkorrigierbare Fehler zu verursachen, was zu einer viel größeren Speicherkapazität führt.[69] Zum Beispiel eine typische 1TB Festplatte mit 512-Byte-Sektoren bietet eine zusätzliche Kapazität von ca. 93Gb für die ECC Daten.[70]
In den neuesten Fahrten ab 2009[aktualisieren],[71] Paritätsprüfung mit niedriger Dichte (LDPC) ersetzten Reed -Solomon; LDPC -Codes ermöglichen die Leistung in der Nähe des Shannon -Grenze und sorgen damit die höchste verfügbare Speicherdichte.[71][72]
Typische Festplattenlaufwerke versuchen, die Daten in einem physischen Sektor zu "neu", der einen Ersatz -physischen Sektor nicht durch den "Ersatzsektorpool" des Laufwerks (auch "Reservepool" bezeichnet).[73] Während Sie sich auf das ECC verlassen, um gespeicherte Daten wiederherzustellen, während die Anzahl der Fehler in einem schlechten Sektor immer noch niedrig genug ist. Das CLEVER (Selbstüberwachung, Analyse und Berichterstechnologie) Feature zählt die Gesamtzahl der Fehler in der gesamten von ECC festgelegten HDD (obwohl nicht auf allen Festplatten als verwandte S.M.A.R.T-Attribute "Hardware ECC wiederhergestellt" und "Soft ECC-Korrektur" nicht konsistent sind unterstützt) und die Gesamtzahl der durchgeführten Sektorabrechnung, da das Auftreten vieler dieser Fehler eine vorhersagen kann HDD -Fehler.
Das "No-ID-Format", das Mitte der neunziger Jahre von IBM entwickelt hat, enthält Informationen darüber, welche Sektoren schlecht sind und wo sich die renovierten Sektoren befinden.[74]
Nur ein winziger Bruchteil der erkannten Fehler endet nicht korrigierbar. Beispiele für angegebene nicht korrigierte Bit -Lese -Fehlerraten sind:
- 2013 Spezifikationen für Enterprise SAS DISK Führen Sie die Fehlerrate als ein nicht korrigiertes Bit -Lesefehler in jeweils 10 an16 Bits lesen,[75][76]
- 2018 Spezifikationen für Verbraucher SATA -Festplatten geben an, dass die Fehlerrate ein unkorrigiertes Bit -Lesefehler in jeweils 10 ist14 Bits.[77][78]
Innerhalb eines bestimmten Herstellermodells ist die unkorrigierte Bitfehlerrate in der Regel unabhängig von der Kapazität des Laufwerks gleich.[75][76][77][78]
Die schlimmste Art von Fehlern ist Stille Datenversorgung die von der Festplattenfirmware oder dem Host -Betriebssystem unentdeckt sind; Einige dieser Fehler können durch Fehlfunktionen des Festplattenlaufwerks verursacht werden, während andere im Zusammenhang zwischen dem Laufwerk und dem Host an anderer Stelle stammen.[79]
Entwicklung

Die Rate des Fortschritts der Flächendichte war ähnlich wie Moores Gesetz (Verdoppelung alle zwei Jahre) bis 2010: 60% pro Jahr im Jahr 1988 bis 1996, 100% im Jahr 1996–2003 und 30% im Jahr 2003 bis 2010.[81] Sprechen im Jahr 1997, Gordon Moore genannt "Erhöhung", "schlabbergiert",[82] Während der späteren Beobachtung kann das Wachstum nicht für immer fortgesetzt werden.[83] Preisverbesserung verlangsamt sich in den Jahren 2010–2017 auf –12% pro Jahr,[84] Als sich das Wachstum der Flächendichte verlangsamte. Die Fortschrittsrate für die Flächendichte verlangsamte sich im Jahr 2010–2016 auf 10% pro Jahr,[85] Und es gab Schwierigkeiten, von senkrechter Aufzeichnung zu neueren Technologien zu wandern.[86]
Wenn die Größe der Bitzellen abnimmt, können mehr Daten auf eine einzelne Antriebsplatte gestellt werden. Im Jahr 2013 hätte ein Produktionsdesktop 3 TB HDD (mit vier Platten) eine Flächendichte von etwa 500 Gbit/in gehabt2 Dies hätte eine Bitzelle mit etwa 18 Magnetkörnern (11 mal 1,6 Körnern) ausgerichtet.[87] Seit der Mitte der 2000er Jahre wurde der Fortschritt der Flächendichte von a herausgefordert Superparamagnetisch Trilemma mit Korngröße, Getreidemagnetstärke und Fähigkeit des Kopfes zu schreiben.[88] Um ein akzeptables Signal für Rauschen aufrechtzuerhalten, sind kleinere Körner erforderlich; Kleinere Körner können sich selbst neu umsetzen (elektrothermische Instabilität) Sofern ihre Magnetstärke nicht erhöht ist, können bekannte Schreibkopfmaterialien kein ausreichend ausreichendes Magnetfeld erzeugen, das ausreicht, um das Medium in den immer kleineren Raum zu schreiben, das von Körnern eingenommen wurde.
Magnetische Speichertechnologien werden entwickelt, um dieses Trilemma anzugehen und mit dem Wettbewerb mit Flash-Speicher-basierend Solid State Drives (SSDs). Im Jahr 2013, Seagate eingeführt Schindeln magnetische Aufzeichnung (Smr),[89] als eine "Stoppgap" -Technologie zwischen PMR und Seagate's beabsichtigter Nachfolger vorgesehen Hitze-unterstützte magnetische Aufzeichnung (HAMR) verwendet SMR überlappende Tracks für eine erhöhte Datendichte auf Kosten der Entwurfskomplexität und niedrigere Datenzugriffsgeschwindigkeiten (insbesondere Schreibgeschwindigkeiten und Zufallszugriff 4K -Geschwindigkeiten).[90][91]
Im Gegensatz, HGST (jetzt Teil von Western Digital) Konzentrieren Sie sich auf die Entwicklung von Wegen zum Versiegeln Helium-Füttelte anstelle der üblichen gefilterten Luft. Seit Turbulenz und Reibung werden reduziert, höhere Flächendichten können aufgrund der Verwendung einer kleineren Spurbreite erreicht werden, und die durch Reibung abgelehnte Energie ist ebenfalls niedriger, was zu einer geringeren Leistung führt. Darüber hinaus können mehr Platten in den gleichen Gehäuseraum angepasst werden, obwohl Heliumgas notorisch schwer zu verhindern ist, die Flucht zu verhindern.[92] Daher sind Heliumfahrten vollständig versiegelt und haben im Gegensatz zu ihren luftgefüllten Kollegen keinen Entlüftungsanschluss.
Andere Aufzeichnungstechnologien werden entweder untersucht oder wurden kommerziell umgesetzt, um die Flächendichte, einschließlich Seagate, zu erhöhen Hitze-unterstützte magnetische Aufzeichnung (HAMR). HAMR benötigt eine andere Architektur mit neu gestalteten Medien und Lese-/Schreibköpfen, neuen Lasern und neuen optischen Wandern in der Nähe des Feldes.[93] HAMR wird voraussichtlich Ende 2020 oder 2021 kommerziell versendet.[94][95] Technische Probleme verzögerten die Einführung von HAMR um ein Jahrzehnt, aus früheren Projektionen von 2009,[96] 2015,[97] 2016,[98] und die erste Hälfte des Jahres 2019. Einige Laufwerke haben doppelte unabhängige Aktuatorarme verabschiedet, um die Lese-/Schreibgeschwindigkeiten zu erhöhen und mit SSDs zu konkurrieren.[99] HAMRs geplanter Nachfolger, Aufnahme von Bitmoputern (BPR),[100] wurde aus den Roadmaps von Western Digital und Seagate entfernt.[101] Die mikrowellenunterstützte Magnetaufzeichnung von Western Digital (MAMR),[102][103] Auch als energieunterstützte Magnetaufzeichnung (EAMR) bezeichnet, wurde im Jahr 2020 mit dem ersten EAMR-Antrieb, dem Ultrastar HC550, Ende 2020, abgetastet.[104][105][106] Zweidimensionale magnetische Aufzeichnung (TDMR)[87][107] und "Strom senkrecht zur Ebene" Riesenmagnetoresistenz (CPP/GMR) Köpfe sind in Forschungsarbeiten erschienen.[108][109][110] Es wurde ein 3D-Actuated Vacuum Drive (3DHD) -Konzept vorgeschlagen.[111]
Die Rate des Wachstums der Flächendichte war bis 2016 unter die historische Rechtsrate von 40% pro Jahr gesunken.[80] Abhängig von den Annahmen über die Machbarkeit und den Zeitpunkt dieser Technologien prognostiziert Seagate, dass die Flächendichte im Jahr 2020–2034 um 20% pro Jahr wachsen wird.[48]
Kapazität

Die HDDS mit höchster Kapazität im Jahr 2022 sind 20 TB.[112][113]
Die Kapazität eines Festplattenantriebs, wie von einem Betriebssystem dem Endbenutzer angegeben, ist kleiner als der vom Hersteller angegebene Betrag aus mehreren Gründen: das Betriebssystem unter Verwendung etwas Platz Für Dateisystemstrukturen. Auch der in SI -Dezimalanpassungen angegebene Kapazitätsunterschied vs. Binäre Präfixe kann zu einem falschen Eindruck fehlender Kapazität führen.
Berechnung
Moderne Festplatten -Laufwerke erscheinen für ihren Host -Controller als zusammenhängenden logischen Blöcken, und die Bruttoantriebskapazität wird berechnet, indem die Anzahl der Blöcke mit der Blockgröße multipliziert wird. Diese Informationen sind aus der Produktspezifikation des Herstellers und aus dem Laufwerk selbst durch die Verwendung von Betriebssystemfunktionen erhältlich, die Auftriebsbefehle auf niedrigem Niveau aufnehmen.[114][115]
Einige ältere Laufwerke, z. B.,, IBM 1301, CKD, haben variable Länge Aufzeichnungen und die Kapazitätsberechnung muss die Merkmale der Datensätze berücksichtigen. Einige neuere DASD simulieren CKD und dieselben Kapazitätsformeln gelten.
Die Bruttokapazität älterer sektororientierter HDDs wird als Produkt der Anzahl von berechnet Zylinder pro Aufzeichnungszone, die Anzahl der Bytes pro Sektor (am häufigsten 512) und die Anzahl von Zonen der Fahrt. Einige moderne SATA -Laufwerke berichten auch Zylinderkopfsektor (CHS) Kapazitäten, dies sind jedoch keine physikalischen Parameter, da die gemeldeten Werte durch historische Betriebssystemschnittstellen eingeschränkt werden. Das C/H/S -Schema wurde durch ersetzt durch Logische Blockadressierung (LBA), ein einfaches lineares Adressierungsschema, das Blöcke nach einem Ganzzahlindex findet, der bei LBA 0 für den ersten Block und danach in Schritten startet.[116] Bei Verwendung der C/H/S -Methode zur Beschreibung moderner großer Laufwerke wird die Anzahl der Köpfe häufig auf 64 eingestellt, obwohl ein typischer moderner Festplattenlaufwerk zwischen einem und vier Platten hat. In modernen HDDs, freie Kapazität für Defektmanagement ist nicht in der veröffentlichten Kapazität enthalten; In vielen frühen HDDs wurde jedoch eine bestimmte Anzahl von Sektoren als Ersatzteile reserviert, wodurch die für das Betriebssystem verfügbare Kapazität verringert wurde. Darüber hinaus speichern viele HDDS ihre Firmware in einer reservierten Servicezone, auf die der Benutzer in der Regel nicht zugänglich ist und nicht in der Kapazitätsberechnung enthalten ist.
Zum ÜBERFALLEN Subsysteme, Datenintegrität und Fehlertoleranzanforderungen reduzieren auch die realisierte Kapazität. Zum Beispiel hat ein RAID 1 -Array infolge der Datenspiegelung etwa die Hälfte der Gesamtkapazität, während ein RAID 5 -Array mit n Laufwerke verliert 1/n der Kapazität (die der Kapazität eines einzelnen Laufwerks entspricht) aufgrund der Speicherung von Paritätsinformationen. RAID -Subsysteme sind mehrere Laufwerke, die ein Laufwerk oder mehr Laufwerke für den Benutzer zu sein scheinen, aber Fehlertoleranz bereitstellen. Die meisten RAID -Anbieter verwenden Überprüfungen Verbesserung der Datenintegrität auf Blockebene. Einige Anbieter entwerfen Systeme, die HDDs mit Sektoren von 520 Bytes verwenden, um 512 Bytes Benutzerdaten und acht Prüfsummen-Bytes zu enthalten, oder indem Sie separate 512-Byte-Sektoren für die Prüfsummendaten verwenden.[117]
Einige Systeme können versteckt verwenden Partitionen Für die Systemwiederherstellung und Reduzierung der Kapazität dem Endbenutzer ohne Kenntnis Spezialplatten -Verteilungsversorgungsunternehmen wie Scheibe in Fenster.
Formatierung
Daten werden auf einer Festplatte in einer Reihe von logischen Blöcken gespeichert. Jeder Block wird durch Markierungen, die seinen Start und Ende identifizieren, Informationen erfassen und korrigieren, sowie Platz zwischen den Blöcken für geringfügige Timing -Variationen abgegrenzt. Diese Blöcke enthielten oft 512 Bytes nutzbarer Daten, andere Größen wurden jedoch verwendet. Mit zunehmender Antriebsdichte eine Initiative, die als bekannt ist Fortgeschrittenes Format erweiterte die Blockgröße auf 4096 Bytes nutzbarer Daten, wobei sich die Menge an Speicherplatz, die für Blockheader, Fehlerprüfungsdaten und Abstand verwendet wurden, eine signifikante Verringerung des Festplattenraums erweitert.
Der Prozess der Initialisierung dieser logischen Blöcke auf den physischen Scheibenplatten wird genannt Formatierung mit niedriger Ebene, die normalerweise in der Fabrik durchgeführt wird und normalerweise nicht im Feld verändert wird.[118] High-Level-Formatierung schreibt Datenstrukturen, die vom Betriebssystem verwendet werden, um Datendateien auf der Festplatte zu organisieren. Dies beinhaltet das Schreiben Trennwand und Dateisystem Strukturen in ausgewählte logische Blöcke. Beispielsweise wird ein Teil des Festplattenraums verwendet, um ein Verzeichnis mit Festplatten -Dateinamen und einer Liste logischer Blöcke zu veranstalten, die einer bestimmten Datei zugeordnet sind.
Beispiele für das Partitionszuordnungsschema umfassen Master Boot Record (Mbr) und Guid -Partitionstabelle (GPT). Beispiele für Datenstrukturen, die auf der Festplatte gespeichert sind, um Dateien abzurufen Dateizuordnungstabelle (Fett) in der DOS Dateisystem und Inoden in vielen Unix Dateisysteme sowie andere Betriebssystemdatenstrukturen (auch bekannt als Metadaten). Infolgedessen ist nicht der gesamte Speicherplatz auf einer Festplatte für Benutzerdateien verfügbar, aber dieser Systemaufwand ist im Vergleich zu Benutzerdaten normalerweise gering.
Einheiten
Kapazität von Herstellern beworben[h] | Kapazität, die von einigen Verbrauchern erwartet wird[ich] | Gemeldete Kapazität | |||
---|---|---|---|---|---|
Fenster[ich] | Mac OS Ver 10.6+[h] | ||||
Mit Präfix | Bytes | Bytes | Diff. | ||
100Gb | 100.000.000 | 107.374.182.400 | 7,37% | 93.1 GB | 100 GB |
1TB | 1.000.000.000.000 | 1.099.511.627.776 | 9,95% | 931 GB | 1.000 GB, 1.000.000 MB |
In den frühen Tagen der Berechnung wurde die Gesamtkapazität von HDDs in 7 bis 9 Dezimalstellen festgelegt, die häufig mit der Idiom abgeschnitten wurden Millionen.[121][41] In den 1970er Jahren wurde die Gesamtkapazität von HDDs von Herstellern verwendet Si Dezimalpräfixe wie z. Megabyte (1 MB = 1.000.000 Bytes), Gigabyte (1 GB = 1.000.000.000 Bytes) und Terabyte (1 TB = 1.000.000.000.000 Bytes).[119][122][123][124] Jedoch Kapazitäten von Erinnerung werden normalerweise mit a zitiert Binäre Interpretation der Präfixe, d. H. Unter Verwendung von Kräften von 1024 anstelle von 1000.
Software meldet das Festplattenlaufwerk oder die Speicherkapazität in verschiedenen Formularen entweder mit Dezimal- oder Binärpräfixen. Das Microsoft Windows Die Familie von Betriebssystemen nutzt die Binärkonvention bei der Berichterstattung über die Lagerkapazität, sodass ein von seinem Hersteller als 1 TB -Antrieb angebotener Festplattensystem von diesen Betriebssystemen als 931 GB HDD angegeben wird. Mac OS X 10.6 ("Schneeleopard") verwendet eine Dezimalkonvention, wenn die HDD -Kapazität gemeldet wird.[125] Das Standardverhalten der df Befehlszeilen-Dienstprogramm Unter Linux wird die HDD-Kapazität als Anzahl von 1024-Byte-Einheiten melden.[126]
Der Unterschied zwischen der Dezimal- und der binären Präfix -Interpretation führte zu einer gewissen Verwirrung der Verbraucher und führte zu Sammelklagenanzügen gegen HDD -Hersteller. Die Kläger argumentierten, dass die Verwendung von Dezimalpräfixen die Verbraucher effektiv in die Irre geführt hat, während die Angeklagten jegliche Fehlverhalten oder Haftung verweigerten, und gaben an, dass ihr Marketing und ihre Werbung in jeder Hinsicht mit dem Gesetz eingehalten wurden und dass kein Klassenmitglied Schadensersatz oder Verletzungen erlitten habe.[127][128][129]
Preisentwicklung
Der HDD -Preis pro Byte sank im Jahr 1988–1996 um 40% pro Jahr, 51% pro Jahr im Jahr 1996–2003 und 34% pro Jahr im Jahr 2003 bis 2010.[28][81] Die Preisabnahme verlangsamte sich in den Jahren 2011–2014 auf 13% pro Jahr, da sich die Flächendichte verlangsamte und die 2011 Thailand Überschwemmungen beschädigte Produktionsstätten[86] und haben im Jahr 2010–2017 bei 11% pro Jahr festgehalten.[130]
Das Federal Reserve Board hat eine Qualitätsbereinigung veröffentlicht Preisindex Für groß angelegte Unternehmensspeichersysteme, einschließlich drei oder mehr Unternehmens-HDDs und zugehörigen Controllern, Racks und Kabeln. Die Preise für diese großflächigen Speichersysteme gingen im Jahr 2004–2009 um 30% pro Jahr und 22% pro Jahr von 2009 bis 2014 zurück.[81]
Formfaktoren

IBMs erster Festplattenlaufwerk, die IBM 350verwendete einen Stapel von fünfzig 24-Zoll-Platten, wurde 3,75 MB Daten (ungefähr die Größe eines modernen digitalen Bildes) gespeichert und hatte eine Größe, die mit zwei großen Kühlschränken vergleichbar war. 1962,, IBM stellte seine vor Modell 1311 Die Festplatte, die sechs 14-Zoll-Platten in einem abnehmbaren Paket verwendete und ungefähr so groß wie eine Waschmaschine war. Dies wurde seit vielen Jahren zu einer Standardplattengröße, die auch von anderen Herstellern verwendet wurde.[131] Das IBM 2314 Gebrauchte Platten der gleichen Größe in einem elfsthohen Paket und führten das Layout "Antrieb in einer Schublade" ein. Manchmal als "Pizzaofen" bezeichnet, obwohl die "Schublade" nicht die komplette Fahrt war. In den 1970er Jahren wurden HDDs in eigenständigen Schränken unterschiedlicher Abmessungen von einem bis vier HDDs angeboten.
Ab den späten 1960er Jahren wurden Laufwerke angeboten, die vollständig in ein Chassis passen, das in einem stand 19-Zoll-Rack. Digital RK05 und RL01 waren frühe Beispiele mit einzelnen 14-Zoll-Platten in abnehmbaren Packungen, die die gesamte Antriebsanpassung in einem 10,5-Zoll-Rack-Raum (sechs Rack-Einheiten). Mitte bis Ende der 1980er Jahre die ähnlich große Größe Fujitsu Eagle, die (zufällig) 10,5-Zoll-Platten verwendeten, war ein beliebtes Produkt.
Mit zunehmendem Umsatz von Mikrocomputern, die eingebaut haben Floppy-Disk-Laufwerke (FDDs), HDDs, die in die FDD -Montage passen würden, wurden wünschenswert. Beginnend mit dem Shugart Associates SA1000HDD Formfaktoren Anfänglich folgten denen von 8-Zoll-, 5¼-Zoll- und 3½-Zoll-Floppy-Scheibenfahrten. Obwohl diese nominalen Größen genannt, betragen die tatsächlichen Größen für diese drei Laufwerke 9,5 ", 5,75" und 4 "breit. Da es keine kleineren Diskettenlaufwerke gab, sind kleinere HDD-Formfaktoren wie 2½-Zoll-Laufwerke (eigentlich 2,75". breit) aus Produktangeboten oder Branchenstandards entwickelt.
Ab 2019[aktualisieren], 2½ Zoll und 3½-Zoll-Festplatten sind die beliebtesten Größen. Bis 2009 hatten alle Hersteller die Entwicklung neuer Produkte für die 1,3-Zoll-, 1-Zoll- und 0,85-Zoll-Formfaktoren aufgrund sinkender Preise eingestellt Flash-Speicher,[132][133] das hat keine beweglichen Teile. Während sich die nominalen Größen in Zoll haben, werden tatsächliche Abmessungen in Millimetern angegeben.
Leistungsmerkmale
Die Faktoren, die die einschränken Zeit für den Zugriff auf die Daten Auf einer Festplatte hängen hauptsächlich mit der mechanischen Natur der rotierenden Scheiben und beweglichen Köpfe zusammen, einschließlich:
- Zeit suchen ist ein Maß dafür, wie lange die Kopfbaugruppe dauert, um zur Spur der Festplatte zu reisen, die Daten enthält.
- Rotationslatenz entsteht, weil die gewünschten Scheibensektor Möglicherweise befindet sich möglicherweise nicht direkt unter dem Kopf, wenn Datenübertragung angefordert wird. Die durchschnittliche Rotationslatenz wird in der Tabelle angezeigt, basierend auf der statistischen Beziehung, dass die durchschnittliche Latenz die Hälfte der Rotationsperiode beträgt.
- Das Bitrate oder Datenübertragungsrate (sobald der Kopf in der richtigen Position ist) erzeugt eine Verzögerung, die eine Funktion der Anzahl der übertragenen Blöcke ist. Normalerweise relativ klein, kann aber mit der Übertragung großer zusammenhängender Dateien ziemlich lang sein.
Eine Verzögerung kann auch auftreten, wenn die Antriebsscheiben gestoppt werden, um Energie zu sparen.
Defragmentierung ist ein Verfahren, das zur Minimierung der Verzögerung beim Abrufen von Daten verwendet wird, indem verwandte Elemente in physikalische Bereiche auf der Festplatte verschoben werden.[134] Einige Computerbetriebssysteme führen die Defragmentierung automatisch durch. Obwohl die automatische Defragmentierung zur Reduzierung von Zugriffsverzögerungen beabsichtigt ist, wird die Leistung vorübergehend reduziert, während das Verfahren im Gange ist.[135]
Die Zeit zum Zugriff auf Daten kann durch Erhöhen der Drehzahl (somit verringernde Latenz) oder durch Verringerung der suchenden Zeit verbessert werden. Die zunehmende Flächendichte nimmt zu Durchsatz Durch Erhöhen der Datenrate und durch Erhöhen der Datenmenge unter einer Reihe von Köpfen, wodurch möglicherweise die Suchaktivität für eine bestimmte Datenmenge verringert wird. Die Zeit für den Zugriff auf Daten hat nicht mit dem Durchsatzsteigerungen Schritt gehalten, was selbst nicht mit dem Wachstum der Bitdichte und der Speicherkapazität Schritt gehalten hat.
Latenz
Drehzahl [RPM] | Durchschnittliche Rotationslatenz [Frau] |
---|---|
15.000 | 2 |
10.000 | 3 |
7.200 | 4.16 |
5.400 | 5.55 |
4.800 | 6.25 |
Datenübertragungsrate
Ab 2010[aktualisieren]Eine typische 7.200 U / min-Desktop-HDD hat eine anhaltende "Festplatte zu-Puffer"Datenübertragungsrate bis zu 1.030Mbit/s.[136] Diese Rate hängt vom Spurort ab. Die Rate ist für Daten auf den äußeren Spuren höher (wo mehr Datensektoren pro Rotation vorhanden sind) und niedriger in Richtung der inneren Spuren (wo weniger Datensektoren pro Rotation vorhanden sind). und ist im Allgemeinen für 10.000 U / min-Laufwerke etwas höher. Ein aktueller weit verbreiteter Standard für die Schnittstelle "Puffer-to-Computer" beträgt 3.0Gbit/s Sata, das etwa 300 Megabyte (10-Bit-Codierung) vom Puffer zum Computer senden kann und ist daher noch bequem vor den heutigen Übertragungsraten von Scheiben zu Puffer. Die Datenübertragungsrate (Lese-/Schreiben) kann gemessen werden, indem eine große Datei mit Spezialdateigenerator -Tools geschrieben und dann die Datei zurückgelesen wird. Übertragungsrate kann durch beeinflusst werden durch Dateisystemfragmentierung und das Layout der Dateien.[134]
Die HDD -Datenübertragungsrate hängt von der Drehzahl der Platten und der Datenaufzeichnungsdichte ab. Da Wärme- und Vibrationsdrehzahl die Drehzahl begrenzen, wird die Fortschrittsdichte zum Hauptmethode zur Verbesserung der sequentiellen Übertragungsraten. Höhere Geschwindigkeiten erfordern einen leistungsstärkeren Spindelmotor, der mehr Wärme erzeugt. Während die Flächendichte Fortschritte macht, indem sie sowohl die Anzahl der Spuren über die Festplatte als auch die Anzahl der Sektoren pro Spur erhöht,[137] Nur letzteres erhöht die Datenübertragungsrate für eine bestimmte Drehzahl. Da die Leistung der Datenübertragungsrate nur eine der beiden Komponenten der Flächendichte verfolgt, verbessert sich die Leistung mit einer niedrigeren Rate.[138]
Andere Überlegungen
Andere Leistungsüberlegungen umfassen Qualitätsbereinigungen Preis, Stromverbrauch, hörbares Rauschen sowie operativen und nicht operierenden Schockwiderstand.
Zugang und Schnittstellen


Aktuelle Festplatten verbinden über einen von mehreren eine Verbindung zu einem Computer Bus Typen, einschließlich parallel AN EINER, Serielle ATA, Scsi, Serial angeschlossen SCSI (SAS) und Faserkanal. Einige Laufwerke, insbesondere externe tragbare Laufwerke, verwenden IEEE 1394, oder USB. Alle diese Schnittstellen sind digital; Elektronik auf dem Laufwerk verarbeiten die analogen Signale aus den Lese-/Schreibköpfen. Aktuelle Laufwerke zeigen eine konsistente Schnittstelle zum Rest des Computers, unabhängig vom intern verwendeten Datencodierungsschema und unabhängig von der physischen Anzahl von Datenträgern und Köpfen innerhalb des Laufwerks.
Normalerweise a DSP In der Elektronik im Antrieb nimmt die rohen analogen Spannungen aus dem Lesekopf und verwendet verwendet PRML und Reed -Solomon -Fehlerkorrektur[139] Um die Daten zu dekodieren, sendet diese Daten die Standardschnittstelle aus. Dieser DSP beobachtet auch die Fehlerrate, die von erkannt wurde Fehlererkennung und Korrekturund führt aus schlechter Sektor Neuzuordnung, Datenerfassung für Selbstüberwachende Analysierungs-und Meldetechnikund andere interne Aufgaben.
Moderne Schnittstellen verbinden das Laufwerk mit einem einzigen Daten/Steuerkabel mit der Host -Schnittstelle. Jedes Laufwerk verfügt auch über ein zusätzliches Stromkabel, das normalerweise direkt zum Stromversorgungsgerät ist. Ältere Schnittstellen hatten separate Kabel für Datensignale und für Antriebssteuersignale.
- Kleine Computersystemschnittstelle (SCSI), ursprünglich Sasi für Shugart Associates System -Schnittstelle, war Standard für Server, Workstations, Commodore Amiga, Atari st und Apple Macintosh Computer bis Mitte der neunziger Jahre, bis zu diesem Zeitpunkt wurden die meisten Modelle auf neuere Schnittstellen übertragen. Die Längengrenze des Datenkabels ermöglicht externe SCSI -Geräte. Der SCSI -Befehlssatz wird immer noch in der moderneren SAS -Schnittstelle verwendet.
- Integrierte Antriebselektronik (IDE), später unter dem Namen standardisiert Bei Anhaftung (ATA, mit dem Alias Pata (Parallel ATA) Verschiebte die HDD -Controller rückwirkend bei der Einführung von SATA von der Schnittstellenkarte auf das Festplattenlaufwerk. Dies trug dazu bei, die Host/Controller -Schnittstelle zu standardisieren, die Programmierkomplexität im Host -Gerätetreiber zu verringern und die Systemkosten und -komplexität zu reduzieren. Die 40-polige IDE/ATA-Verbindung überträgt jeweils 16 Datenbits auf dem Datenkabel. Das Datenkabel war ursprünglich 40-Leiter, aber später höhere Geschwindigkeitsanforderungen führten zu einem "Ultra DMA" (UDMA) Modus mit einem 80-Leiter-Kabel mit zusätzlichen Drähten zur Reduzierung Übersprechen mit hoher Geschwindigkeit.
- Eide war ein inoffizielles Update (von Western Digital) zum ursprünglichen IDE -Standard, wobei die wichtigste Verbesserung der Verwendung von direkter Speicherzugriff (DMA), um Daten zwischen der Festplatte und dem Computer zu übertragen, ohne die Beteiligung der Zentralprozessor, eine Verbesserung, die später von den offiziellen ATA -Standards angenommen wurde. Durch direkte Übertragung von Daten zwischen Speicher und Festplatte eliminiert DMA die Notwendigkeit, dass die CPU das Byte pro Byte kopiert, wodurch andere Aufgaben während der Datenübertragung verarbeitet werden können.
- Faserkanal (FC) ist ein Nachfolger der parallele SCSI -Schnittstelle auf dem Unternehmensmarkt. Es ist ein serielles Protokoll. In Scheibenfahrten normalerweise die Faserkanal -Schiedsschleife (FC-AL) wird eine Verbindungstopologie verwendet. FC hat viel breiter als bloße Festplattenschnittstellen, und es ist der Eckpfeiler von Speicherbereichsnetzwerke (Sans). Kürzlich andere Protokolle für dieses Gebiet, wie iscsi und ATA über Ethernet wurden auch entwickelt. Verwirrend verwenden die Laufwerke normalerweise Kupfer Twisted-Pair-Kabel für Faserkanal, nicht Glasfaser-Optik. Letztere sind traditionell größeren Geräten vorbehalten, z. B. Server oder Disk -Array -Controller.
- Serial angeschlossen SCSI (SAS). Das SAS ist ein serielles Kommunikationsprotokoll der neuen Generation für Geräte, die viel höhere Geschwindigkeitsübertragungen ermöglichen, und ist mit SATA kompatibel. SAS verwendet einen mechanisch kompatiblen Daten und einen Stromanschluss zu Standard-3,5-Zoll-SATA1/SATA2-HDDs, und viele serverorientierte SAS-RAID-Controller können auch SATA-HDDs adressieren. SAS verwendet serielle Kommunikation anstelle der parallele Methode in herkömmlichen SCSI -Geräten, verwendet jedoch dennoch SCSI -Befehle.
- Serielle ATA (SATA). Das SATA -Datenkabel verfügt EIA-422. Dies erfordert, dass Daten seriell übertragen werden. Ein ähnliches Differentielle Signalübertragung System wird in verwendet in RS485, LokalTalk, USB, Firewireund differential Scsi. Sata I bis III sind so konzipiert, dass sie mit einer Teilmenge von SAS -Befehlen und kompatiblen Schnittstellen kompatibel sind und sie verwenden. Daher kann eine SATA -Festplatte mit einem SAS -Festplattencontroller verbunden und gesteuert werden (mit einigen geringfügigen Ausnahmen wie Laufwerken/Controllern mit begrenzter Kompatibilität). Sie können jedoch nicht umgekehrt angeschlossen werden - ein SATA -Controller kann nicht mit einem SAS -Laufwerk verbunden werden.
Integrität und Misserfolg

Aufgrund des extrem engen Abstands zwischen den Köpfen und der Scheibenoberfläche sind HDDs anfällig dafür, durch a beschädigt zu werden Head-Crash - a Versagen der Festplatte in dem der Kopf über die Plattenoberfläche kratzt, oft den dünnen Magnetfilm wegschleichen und Datenverlust verursacht. Kopfunfälle können durch elektronisches Versagen, plötzlicher Stromausfall, physischer Schock, Verunreinigung des inneren Gehäuses des Antriebs, Verschleiß und Riss, verursacht werden. Korrosion, oder schlecht hergestellte Platten und Köpfe.
Das Spindelsystem der Festplatte hängt auf Luftdichte im Inneren Festplattengehäuse um die Köpfe an ihrem angemessenen zu stützen fliegende Höhe während sich die Festplatte dreht. HDDs benötigen eine bestimmte Auswahl an Luftdichten, um ordnungsgemäß zu arbeiten. Die Verbindung zur externen Umgebung und Dichte erfolgt durch ein kleines Loch im Gehäuse (ca. 0,5 mm in Breite), normalerweise mit einem Filter auf der Innenseite (der Entlüftungsfilter).[140] Wenn die Luftdichte zu niedrig ist, gibt es nicht genügend Auftrieb für den fliegenden Kopf, sodass der Kopf zu nahe an der Scheibe kommt und das Risiko von Kopfunfällen und Datenverlust besteht. Speziell hergestellte versiegelte und unter Druck stehende Scheiben werden für einen zuverlässigen Betrieb in hoher Höhe über etwa 3.000 m (9.800 Fuß) benötigt.[141] Zu den modernen Festplatten gehören Temperatursensoren und passen deren Betrieb an die Betriebsumgebung an. Auf allen Festplattenantrieben sind Verschnaufhöcher zu sehen - sie haben normalerweise einen Aufkleber neben sich und warnen den Benutzer, die Löcher nicht zu decken. Die Luft innerhalb des Betriebsantriebs bewegt sich ständig und wird durch Reibung mit den Spinnplatten in Bewegung gefegt. Diese Luft durchläuft einen internen Umwälzungsfilter (oder "Recirc"), um etwaige Verunreinigungsmittel aus der Herstellung, Partikel oder Chemikalien, die möglicherweise in das Gehäuse eingetreten sind, sowie Partikel oder übergasende Partikel oder übertroffene, die im normalen Betrieb intern erzeugt wurden. Sehr hohe Luftfeuchtigkeit über längere Zeiträume kann die Köpfe und Platten korrodieren. Eine Ausnahme bilden hermetisch versiegelte, heliumgefüllte HDDs, die weitgehend Umweltprobleme beseitigen, die aufgrund von Luftfeuchtigkeit oder atmosphärischer Druckänderungen auftreten können. Solche HDDs wurden von HGST in ihrer ersten erfolgreichen Implementierung mit hohem Volumen im Jahr 2013 eingeführt.
Zum Riesenmagnetoresistive (GMR) Köpfe insbesondere ein kleiner Kopfabsturz von Kontamination (der die magnetische Oberfläche der Festplatte nicht entzieht) führt immer noch zum Kopf vorübergehend, da die Scheibe mit der Scheibeoberfläche die Daten nicht mehr lesbar machen kann Periode, bis sich die Kopftemperatur stabilisiert (so genannte "thermische Asperität", ein Problem, das teilweise durch ordnungsgemäße elektronische Filterung des Lesesignals behandelt werden kann).
Wenn die Logikplatine einer Festplatte fehlschlägt, kann das Laufwerk häufig auf funktionierende Reihenfolge und die Daten wiederhergestellt werden, indem die Leiterplatte durch eine identische Festplatte ersetzt wird. Bei Read-Write-Kopffehlern können sie mit speziellen Werkzeugen in einer staubfreien Umgebung ersetzt werden. Wenn die Scheibenplatten unbeschädigt sind, können sie in ein identisches Gehäuse übertragen werden und die Daten können auf ein neues Laufwerk kopiert oder kloniert werden. Im Falle von Scheibenversagen kann die Demontage und die Bildgebung der Scheibenplatten erforderlich sein.[142] Für logische Schäden an Dateisystemen, eine Vielzahl von Tools, einschließlich fsck an Unix-artig Systeme und Chkdsk an Fenster, kann verwendet werden für Datenwiederherstellung. Die Wiederherstellung von logischem Schaden kann erfordern Dateischnitzung.
Eine häufige Erwartung ist, dass Festplattenlaufwerke für den Servergebrauch entworfen und vermarktet werden, als dass Laufwerke der Verbraucherqualität normalerweise in Desktop-Computern verwendet werden. Jedoch zwei unabhängige Studien von Carnegie Mellon Universität[143] und Google[144] stellte fest, dass sich die "Note" eines Laufwerks nicht auf die Ausfallrate des Laufwerks bezieht.
Eine Zusammenfassung der Forschung von 2011 in SSD- und Magnetscheibenversagensmuster von Toms Hardware Zusammenfassend die Forschungsergebnisse wie folgt zusammengefasst:[145]
- Zwischenzeit zwischen Fehlern (MTBF) gibt keine Zuverlässigkeit an; Die annualisierte Ausfallrate ist höher und normalerweise relevanter.
- HDDs neigen nicht dazu, während des frühen Gebrauchs zu scheitern, und die Temperatur hat nur einen geringfügigen Effekt. Stattdessen steigen die Fehlerraten stetig mit dem Alter an.
- CLEVER. Warnungen vor mechanischen Problemen, aber nicht anderer Probleme, die die Zuverlässigkeit beeinflussen, und sind daher kein zuverlässiger Indikator für den Zustand.[146]
- Die Fehlerquoten von Laufwerken, die als "Unternehmen" und "Verbraucher" verkauft werden, sind "sehr ähnlich", obwohl diese Laufwerkstypen für ihre verschiedenen Betriebsumgebungen angepasst werden.[147][148]
- In Antriebs-Arrays erhöht der Fehler eines Laufwerks das kurzfristige Risiko eines zweiten Laufwerks erheblich.
Ab 2019[aktualisieren]Backblaze, ein Lageranbieter, meldete eine annualisierte Ausfallrate von zwei Prozent pro Jahr für eine Lagerfarm mit 110.000 HDDs außerhalb der Schelf-HDDs, wobei die Zuverlässigkeit zwischen Modellen und Herstellern stark variiert.[149] Backblaze berichtete daraufhin, dass die Ausfallrate für HDDs und SSD im äquivalenten Alter ähnlich war.[8]
Um die Kosten zu minimieren und die Fehler einzelner HDDs zu überwinden, verlassen sich Speichersystemanbieter auf redundante Festplattenarrays. HDDs, die scheitern, werden fortlaufend ersetzt.[149][96]
Marktsegmente
Verbrauchersegment
- Zwei High-End-Verbraucher-SATA 2,5-Zoll-HDDs 10.000 U / min, fabrikmontiert in 3,5-Zoll-Adapterrahmen montiert
- Desktop -HDDs
- Desktop -HDDs haben normalerweise zwei bis fünf interne Platten, drehen sich bei 5.400 bis 10.000Drehzahlund eine Medienübertragungsrate von 0,5 gbit/s oder höher (1 GB = 109 Bytes; 1 gbit/s = 109 Bit/s). Früher (1980-1990s) sind Laufwerke in der Rotationsgeschwindigkeit tendenziell langsamer. Ab Mai 2019[aktualisieren], die höchste Kapazität Desktop HDDs gespeichert 16TB,[150][151] mit Plänen, 18 TB -Laufwerke später im Jahr 2019 zu veröffentlichen.[152] 18 TB HDDs wurden im Jahr 2020 veröffentlicht. Ab 2016 wurden[aktualisieren]Die typische Geschwindigkeit einer Festplatte in einem durchschnittlichen Desktop-Computer beträgt 7.200 U / min, während kostengünstige Desktop-Computer möglicherweise 5.900 U / min oder 5.400 U / min-Laufwerke verwenden. Für einige Zeit in den 2000er und frühen 2010er Jahren verwendeten einige Desktop -Benutzer und Rechenzentren auch 10.000 U / min -Laufwerke wie z. Western Digital Raptor Aber solche Laufwerke sind seit 2016 viel seltener geworden[aktualisieren] und werden jetzt nicht üblicherweise verwendet, nachdem sie durch NAND-Flash-basierte SSDs ersetzt wurden.
- Mobile (Laptop) HDDs
- Kleiner als ihre Desktop- und Enterprise-Gegenstücke, sie sind in der Regel langsamer und haben eine geringere Kapazität, da normalerweise eine interne Platte und 2,5 "oder 1,8" physische Größe anstelle von Desktops 3,5 "Form-Faktor betrug. Drehzahl, 5.200 U / min, 5.400 U / min oder 7.200 U / min, wobei 5.400 U / min am häufigsten sind. ), mobile HDDs haben im Allgemeinen eine geringere Kapazität als ihre Desktop -Gegenstücke.
- HDDS der Unterhaltungselektronik
- Dazu gehören Fahrten eingebettet in Digitale Video -Rekorder und Kfz -Fahrzeuge. Die ersteren sind so konfiguriert, dass sie eine garantierte Streaming -Kapazität bereitstellen, selbst angesichts von Lese- und Schreibfehlern, während letztere so gebaut sind, dass sie größeren Mengen an Schock widerstehen. Sie drehen sich normalerweise mit einer Geschwindigkeit von 5400 U / min.
- Externe und tragbare HDDs

- Aktuelle externe Festplatten -Laufwerke verbinden sich normalerweise über USB-C; Frühere Modelle verwenden einen regulären USB (manchmal unter Verwendung eines Paares von Ports für eine bessere Bandbreite) oder (selten), z. B.,, Esata Verbindung. Varianten, die die USB 2.0 -Schnittstelle verwenden, weisen im Allgemeinen langsamere Datenübertragungsraten im Vergleich zu intern montierten Festplatten auf, die über SATA verbunden sind. Stecker und Spiel Drive -Funktionalität bietet Systemkompatibilität und verfügt über große Speicheroptionen und tragbares Design. Ab März 2015[aktualisieren], verfügbare Kapazitäten für externe Festplattenlaufwerke lagen zwischen 500 GB und 10 TB.[153] Externe Festplattenantriebe sind normalerweise als zusammengestellte integrierte Produkte erhältlich, können jedoch auch durch Kombination eines externen Zusammenhänge zusammengestellt werden Gehege (mit USB oder einer anderen Schnittstelle) mit einem separat gekauften Laufwerk. Sie sind in 2,5-Zoll- und 3,5-Zoll-Größen erhältlich. 2,5-Zoll-Varianten werden typischerweise genannt Tragbare externe Laufwerke, während 3,5-Zoll-Varianten als als bezeichnet werden Desktop externe Laufwerke. "Tragbare" Laufwerke sind in kleineren und leichteren Gehäusen verpackt als die "Desktop" -Verfahrten. Zusätzlich verwenden "tragbare" Laufwerke Strom, die von der USB -Verbindung bereitgestellt wird, während "Desktop" -Antriebe extern erfordern Kraftziegel. Funktionen wie Verschlüsselung, W-lan Konnektivität,[154] Biometrische Sicherheit oder mehrere Schnittstellen (zum Beispiel, Firewire) sind zu höheren Kosten erhältlich.[155] Es gibt vormontierte externe Festplattenlaufwerke, die aufgrund der eingebetteten USB-Schnittstelle auf ihrem Leiterplattenund Mangel an SATA (oder Parallel ATA) Schnittstellen.[156][157]
Unternehmens- und Geschäftssegment
- Server- und Workstation HDDs
- Heiß-swappbar HDD -Gehäuse
- Normalerweise verwendet bei Computern mit mehreren Benutzern, die ausgeführt werden Unternehmenssoftware. Beispiele sind: Transaktionsverarbeitungsdatenbanken, Internetinfrastruktur (E-Mail, Webserver, E-Commerce), Scientific Computing-Software und NearLine Storage Management-Software. Enterprise -Laufwerke arbeiten häufig kontinuierlich ("24/7") in anspruchsvollen Umgebungen und bieten gleichzeitig die höchstmögliche Leistung, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Die maximale Kapazität ist nicht das Hauptziel, und infolgedessen werden die Laufwerke häufig in Kapazitäten angeboten, die in Bezug auf ihre Kosten relativ niedrig sind.[158]
- Die schnellsten HDDS -HDDs drehen bei 10.000 oder 15.000 U/min und können sequentielle Medienübertragungsgeschwindigkeiten über 1,6 gbit/s erreichen[159] und eine anhaltende Übertragungsrate von bis zu 1 Gbit/s.[159] Laufwerke mit 10.000 oder 15.000 U / min verwenden kleinere Platten, um den erhöhten Strombedarf zu mildern (da sie weniger haben Luftwiderstand) und haben daher im Allgemeinen eine geringere Kapazität als die höchsten Kapazitätsdesktop -Laufwerke. Enterprise HDDs werden üblicherweise durch verbunden Serial angeschlossen SCSI (SAS) oder Faserkanal (FC). Einige unterstützen mehrere Ports, sodass sie mit einem entlassenen Anschluss verbunden werden können Gastbusadapter.
- Enterprise HDDs können Sektorgrößen mehr als 512 Bytes haben (häufig 520, 524, 528 oder 536 Bytes). Der zusätzliche Raum pro Sektor kann von Hardware-RAID-Controllern oder Anwendungen für die Speicherung verwendet werden Datenintegritätsfeld (DIF) oder Datenintegritätserweiterungen (DIX), was zu einer höheren Zuverlässigkeit und Prävention von führt Stille Datenbeschäftigung.[160]
- Videoaufzeichnung HDDs
- Diese Zeile ähnelte der Verbraucher -Videoaufzeichnung von HDDs mit Stream -Stabilitätsanforderungen und ähnlich wie Server -HDDs mit Anforderungen für die Unterstützung der Erweiterbarkeit, aber sie orientierten sich auch stark für die Anbaus der internen Kapazität. Das Hauptopfer für dieses Segment ist eine Schreib- und Lesegeschwindigkeit.[161]
Hersteller und Verkäufe

Mehr als 200 Unternehmen haben im Laufe der Zeit HDDs hergestellt, aber Konsolidierungen haben die Produktion auf heute nur drei Hersteller konzentriert: Western Digital, Seagate, und Toshiba. Die Produktion ist hauptsächlich im pazifischen Rand.
Der weltweite Umsatz für die Festplattenspeicherung ging von einem Höchststand von 38 Milliarden US -Dollar im Jahr 2012 auf 22 Milliarden US -Dollar (geschätzt) im Jahr 2019 zurück.[48] Die Produktion der HDD -Lagerung stieg in den Jahren 2011 bis 2017 von 335 auf 780 Exabyte pro Jahr um 15% pro Jahr.[162] Die HDD -Lieferungen gingen in diesem Zeitraum von 620 auf 406 Millionen Einheiten um sieben Prozent pro Jahr zurück.[162][85] Die HDD -Lieferungen wurden voraussichtlich in den Jahren 2018–2019 um 18% von 375 Millionen auf 309 Millionen Einheiten sinken.[163] Im Jahr 2018 hat Seagate 40% der Einheiten -Sendungen, Western Digital hat 37% der Einheiten -Sendungen, während Toshiba 23% der Einheiten -Sendungen hat.[164] Der durchschnittliche Verkaufspreis für die beiden größten Hersteller betrug 2015 60 USD pro Einheit.[165]
Konkurrenz von SSDs
HDDs werden von abgelöst von Solid State Drives (SSDs) in Märkten, in denen ihre höhere Geschwindigkeit (bis zu 4950 Megabyte) (4.95 Gigabyte) pro Sekunde für M.2 (Ngff) Nvme SSDs,[166] oder 2500 Megabyte (2.5 Gigabyte) pro Sekunde für Pcie Expansionskartenfahrten[167]), Robustheit und niedrigere Leistung sind wichtiger als der Preis, da die Bitkosten von SSDs vier- bis neunmal höher sind als HDDs.[17][16] Ab 2016[aktualisieren]Es wird berichtet, dass HDDs eine Ausfallrate von 2–9% pro Jahr haben, während SSDs weniger Fehler haben: 1–3% pro Jahr.[168] SSDs haben jedoch nicht korrigierbare Datenfehler als HDDs.[168]
SSDs bieten größere Kapazitäten (bis zu 100 TB[46]) als die größten HDD- und/oder höheren Lagerdichten (100 TB und 30 TB SSDs sind in 2,5-Zoll-HDD-Fällen untergebracht, jedoch mit der gleichen Höhe wie ein HDD von 3,5 Zoll[169][170][171][172][173]), obwohl ihre Kosten unerschwinglich bleiben.
Eine Labordemonstration eines 1,33-TB 3D-NAND-Chips mit 96 Schichten (NAND häufig verwendet in Solid State Drives (SSDs)) hatte 5,5 tbit/in2 Ab 2019[aktualisieren],[174] Während die maximale Flächendichte für HDDs 1,5 Tbit/In beträgt2. Die Flash -Dichte des Flash -Speichers verdoppelt sich alle zwei Jahre, ähnlich wie Moores Gesetz (40% pro Jahr) und schneller als die 10–20% pro Jahr für HDDs. Ab 2018[aktualisieren]Die maximale Kapazität betrug 16 Terabyte für eine Festplatte,[175] und 100 Terabyte für eine SSD.[31] HDDs wurden in 70% der 2016 produzierten Desktop- und Notebook -Computer verwendet, und SSDs wurden in 30% verwendet. Der Nutzungsanteil von HDDs sinkt und könnte in den Jahren 2018–2019 laut einer Prognose unter 50% sinken, da SSDs in Desktop- und Notebook-Computern und MP3-Playern die HDDs mit kleinerer Kapazität (weniger als ein-Terrass) ersetzen.[176]
Der in SSDs und andere Anwendungen verwendete Markt für Silizium-basierte Flash Memory (NAND) wächst schneller als für HDDs. Der weltweite NAND -Umsatz stieg in den Jahren 2011–2017 von 22 bis 57 Milliarden US -Dollar um 16% pro Jahr, während die Produktion von 19 Exabyte auf 175 Exabyte um 45% pro Jahr stieg.[162]
Siehe auch
- Automatisches akustisches Management
- Sauberes Zimmer
- Klicken Sie auf den Tod
- Vergleich der Festplattenverschlüsselungssoftware
- Datenlöschung
- Antriebskartierung
- Fehlerwiederherstellungsregelung
- Festplattenantriebsleistungseigenschaften
- Hybridantrieb
- Mikrodrive
- Netzlaufwerk (Dateiserver, gemeinsame Ressource)
- Objektspeicher
- Vorkompensation schreiben
Anmerkungen
- ^ Dies ist das ursprüngliche Anmeldedatum des Antrags, der zum US -Patent 3.503.060 führte, der allgemein als endgültiges Patent für festes Festplatten anerkannt wurde.[1]
- ^ Weitere ungleiche Begriffe, die zur Beschreibung verschiedener Festplattenantriebe verwendet werden Festplattenantrieb, Datenträgerdatei, Direktzugriffsspeichergerät (DASD), CKD -Festplatte, und Winchester Disk Drive (nach dem IBM 3340). Der Begriff "DASD" enthält andere Geräte neben Datenträgern.
- ^ Vergleichbar mit einem großen Kühlschrank von Seite an Seite.
- ^ Der 1,8-Zoll-Formfaktor ist veraltet; Größen kleiner als 2,5 Zoll wurden durch Flash -Speicher ersetzt.
- ^ 40 für Benutzerdaten, eine für Formatspuren, 6 für alternative Oberflächen und eine für die Wartung.
- ^ Anfänglich Gamma-Eisenoxidpartikel in einem Epoxidbindemittel, die Aufzeichnungsschicht in einer modernen Festplatte besteht typischerweise Domänen eines körnigen Kobalt-Chrom-Platin-Basis-Legierungslegieres, das physisch durch ein Oxid isoliert ist, um es zu aktivieren senkrechte Aufzeichnung.[54]
- ^ Historisch gesehen wurde eine Vielzahl von langen begrenzten Codes in Magnetaufzeichnungen verwendet, einschließlich der genannten Codes Fm, MFM und GCR die nicht mehr in modernen HDDs verwendet werden.
- ^ a b Ausgedrückt mit Dezimalvolper.
- ^ a b Ausgedrückt mit Binäre Vielfachen.
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Weitere Lektüre
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Externe Links
- Festplatten fährt Enzyklopädie
- Video mit einer geöffneten HD -Arbeit
- Durchschnittliche Suchzeit einer Computerscheibe
- Zeitleiste: 50 Jahre Festplatten
- HDD von innen: Tracks und Zonen. Wie schwer kann es sein?
- Festplattenhacking- Firmware -Modifikationen in acht Teilen bis zum Booten eines Linux -Kernels auf einer gewöhnlichen HDD -Controller -Karte
- Daten in den Servicebereichen von Festplatten verstecken, 14. Februar 2013, von Ariel Berkman
- ROFF -Informationsblatt der Rotary Acceleration Feed (RAFF), Western Digital, Januar 2013
- PowerChoice -Technologie für Festplattenantrieb Stromeinsparung und Flexibilität, Seagate -Technologie, März 2010
- Magnetaufzeichnung (SMR) schindelte Schindelaufzeichnung (SMR), HGST, Inc., 2015
- Die Straße nach Helium, HGST, Inc., 2015
- Forschungsarbeit zur Perspektivenverwendung magnetischer Photokontoren in der magnetooptischen Datenspeicherung.