一、引言
  自1956年IBM推出第一臺硬盤驅動器IBM RAMAC 350至今已有四十多年了，其間雖沒有CPU那種令人眼花繚亂的高速發展與技術飛躍，但我們也確實看到，在這幾十年里，硬盤驅動器從控制技術、接口標準、機械結構等方面都進行了一系列改進。正是這一系列技術上的研究與突破，使我們今天終于用上了容量更大、體積更小、速度更快、性能更可靠、價格更便宜的硬盤。
如今，雖然號稱新一代驅動器的JAZ、DVD-ROM、DVD-RAM、CD-RW、MO、PD等紛紛登陸大容量驅動器市場，但硬盤以其容量大、體積小、速度快、價格便宜等優點，依然當之無愧地成為桌面電腦最主要的外部存儲器，也是我們每一臺PC必不可少的配置之一。

二、硬盤磁頭技術

1、磁頭
磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭，但是，硬盤的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設計時必須要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬盤設計上的局限。而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，采用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍采用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優化，以得到最好的讀/寫性能。另外，MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取數據的準確性也相應提高。而且由于讀取的信號幅度與磁道寬度無關，故磁道可以做得很窄，從而提高了盤片密度，達到200MB/英寸2，而使用傳統的磁頭只能達到20MB/英寸2，這也是MR磁頭被廣泛應用的最主要原因。目前，MR磁頭已得到廣泛應用，而采用多層結構和磁阻效應更好的材料制作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸普及。

2、磁道
當磁盤旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。這些磁道用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區，磁盤上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤，一面有80個磁道，而硬盤上的磁道密度則遠遠大于此值，通常一面有成千上萬個磁道。

3、扇區
磁盤上的每個磁道被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁盤的扇區，每個扇區可以存放512個字節的信息，磁盤驅動器在向磁盤讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁道分為18個扇區。

4、柱面
硬盤通常由重疊的一組盤片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數與一個盤面上的磁道數是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等于總的磁頭數。所謂硬盤的CHS,即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬盤的CHS的數目，即可確定硬盤的容量，硬盤的容量=柱面數×磁頭數×扇區數×512B。

三、硬盤接口技術
硬盤接口是連接硬盤驅動器和計算機的專用部件，它對計算機的性能以及在擴充系統時計算機連接其他設備的能力都有很大影響。硬盤驅動器接口的類型主要有：

1、      ST506/412接口與ESDI接口
ST506/412是PC/XT、AT時代的標準接口標準。ST506/412最多可安裝4個硬盤驅動器，允許最大硬盤空間為150MB。而ESDI（Enhanced Small Device Interface，增強型小型設備接口）是ST506/412接口的改進版，但與ST506/412接口互不兼容。ESDI支持的硬盤容量上增加到300MB，最大數據傳輸率為2MB/sec。目前這兩種接口均已遭淘汰。

2、SCSI接口
  SCSI（Small Computer System Interface）即“小型計算機系統接口”是一種系統級的接口，支持硬盤的容量突破了528MB的限制，可以同時掛接7個不同的設備。目前SCSI接口有二個標準：SCSI-2和SCSI-3。SCSI-2又稱為Fast SCSI，在8bit總線下能達到10M/s的數據傳輸率。而SCSI-3包括Ultra SCSI（8bit）、Ultra wide SCSI（含16bit和32bit）和Ultra2 SCSI。其中Ultra2 SCSI在8bit數據寬度下提供40M/s的數據傳輸率，在16位總線下最高能達到80M/s。SCSI接口的硬盤被廣泛應用于網絡服務器、工作站和小型計算機系統上，但由于SCSI接口硬盤的價格要比IDE接口硬盤高，而且使用時還必須另外購買SCSI接口卡，因而在家用電腦上仍以IDE接口的硬盤為主流。

3、IDE接口
  IDE（Integrated Drive Electronics）接口是Compaq公司為解決老式的ST506/412接口速度慢、成本高而開發出硬盤接口標準，亦即ATA（AT Attachment）接口標準。由于IDE接口的硬盤具有價格低廉、穩定性好、標準化程度高等優點，因此得到廣泛的應用。ATA接口標準亦已由ATA、ATA-2、ATA-3發展到今天的Ultra ATA。
  Ultra ATA（也稱為Ultra DMA/33）是由Intel和Quantum公司共同提出的硬盤接口標準，與Fast ATA相比，Ultra ATA有以下幾個優點：
  外部數據傳率由Fast ATA的16.6MB/s提高到33.3MB/s；
  采用CRC循環冗余檢驗，通過兩個寄存器的重復測試來提高數據傳輸的可靠性；由硬盤直接產生選通信號，并且同時將數據傳送到總線上，從而減少數據傳輸的延遲時間。
  要發揮Ultra ATA的威力，除了要有一塊Ultra ATA接口的硬盤外，還需要有操作系統和芯片組的支持。目前支持Ultra ATA的芯片組包括Intel的430TX、440LX，SiS 5597/5581，VIA的VP2、VP3，ALi的Aladdin IV+，AMD-640以及所有100Mhz的芯片組。雖然，Ultra ATA向下兼容于Fast ATA，兩者都是使用40pin的接口，但如果芯片組或操作系統不支持，即使是Ultra ATA硬盤也只能達到16.6MB/s的外部傳輸率。

4、IEEE 1394接口
  IEEE 1394并不是硬盤專用接口，但它卻可以方便地連接包括硬盤在內的63個不同設備，并支持即插即用和熱插撥。在數據傳輸率方面，IEEE 1394可以提供100MB/s、400MB/s、1.2GB/s三檔高速傳輸率，是現時所有硬盤望塵莫及的。雖然目前市面上仍未能見到IEEE 1394接口的硬盤，但由于IEEE 1394接口的先進性，它必然會取代SCSI和IDE而成為明日的硬盤接口。目前Windows 98已支持IEEE 1394。

四、硬盤數據保護技術
硬盤容量越做越大，我們在硬盤里存放的數據也越來越多。那么，這么大量的數據存放在這樣一個鐵盒子里究竟有多安全呢？雖然，目前的大多數硬盤的無故障運行時間（MTBF）已達300，000小時以上，但這仍不夠，一次故障便足以造成災難性的后果。因為對于不少用戶，特別是商業用戶而言，數據才是PC系統中最昂貴的部分，他們需要的是能提前對故障進行預測。正是這種需求與信任危機，推動著各廠商努力尋求一種硬盤安全監測機制，于是，一系列的硬盤數據保護技術應運而生。
　　1、S.M.A.R.T.技術
　　S.M.A.R.T.技術的全稱是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology，即“自監測、分析及報告技術”。在ATA-3標準中，S.M.A.R.T.技術被正式確立。S.M.A.R.T.監測的對象包括磁頭、磁盤、馬達、電路等，由硬盤的監測電路和主機上的監測軟件對被監測對象的運行情況與歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較，當出現安全值范圍以外的情況時，會自動向用戶發出警告，而更先進的技術還可以提醒網絡管理員的注意，自動降低硬盤的運行速度，把重要數據文件轉存到其它安全扇區，甚至把文件備份到其它硬盤或存儲設備。通過S.M.A.R.T.技術，確實可以對硬盤潛在故障進行有效預測，提高數據的安全性。但我們也應該看到，S.M.A.R.T.技術并不是萬能的，它只能對漸發性的故障進行監測，而對于一些突發性的故障，如盤片突然斷裂等，硬盤再怎么smart也無能為力了。因此不管怎樣，備份仍然是必須的。
2、DFT技術
　　DFT（Drive Fitness Test，驅動器健康檢測）技術是IBM公司為其PC硬盤開發的數據保護技術，它通過使用DFT程序訪問IBM硬盤里的DFT微代碼對硬盤進行檢測，可以讓用戶方便快捷地檢測硬盤的運轉狀況。
　　據研究表明，在用戶送回返修的硬盤中，大部分的硬盤本身是好的。DFT能夠減少這種情形的發生，為用戶節省時間和精力，避免因誤判造成數據丟失。它在硬盤上分割出一個單獨的空間給DFT程序，即使在系統軟件不能正常工作的情況下也能調用。
　　DFT微代碼可以自動對錯誤事件進行登記，并將登記數據保存到硬盤上的保留區域中。DFT微代碼還可以實時對硬盤進行物理分析，如通過讀取伺服位置錯誤信號來計算出盤片交換、伺服穩定性、重復移動等參數，并給出圖形供用戶或技術人員參考。這是一個全新的觀念，硬盤子系統的控制信號可以被用來分析硬盤本身的機械狀況。
　　而DFT軟件是一個獨立的不依賴操作系統的軟件，它可以在用戶其他任何軟件失效的情況下運行。