一、硬盤的歷史
　　說起硬盤的歷史，我們不能不首先提到藍(lán)色巨人IBM所發(fā)揮的重要作用，正是IBM發(fā)明了硬盤，并且為硬盤的發(fā)展做出了一系列重大貢獻(xiàn)。在發(fā)明磁盤系統(tǒng)之前，計(jì)算機(jī)使用穿孔紙帶、磁帶等來存儲程序與數(shù)據(jù)，這些存儲方式不僅容量低、速度慢，而且有個(gè)大缺陷：它們都是順序存儲，為了讀取后面的數(shù)據(jù)，必須從頭開始讀，無法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)。
　　在1956年9月，IBM向世界展示了第一臺商用硬盤IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB，卻是使用了50個(gè)直徑為24英寸的磁盤組成的龐然大物。而在1968年IBM公司又首次提出了“溫徹斯特”Winchester技術(shù)。“溫徹斯特”技術(shù)的精髓是：“使用密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動(dòng)，磁頭磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片上方，而不與盤片直接接觸”，這便是現(xiàn)代硬盤的原型。在1973年IBM公司制造出第一臺采用“溫徹期特”技術(shù)制造的硬盤，從此硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。1979年，IBM再次發(fā)明了薄膜磁頭，為進(jìn)一步減小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。70年代末與80年代初是微型計(jì)算機(jī)的萌芽時(shí)期，包括希捷、昆騰、邁拓在內(nèi)的許多著名硬盤廠商都誕生于這一段時(shí)間。1979年，IBM的兩位員工Alan Shugart和Finis Conner決定要開發(fā)像5.25英寸軟驅(qū)那樣大小的硬盤驅(qū)動(dòng)器，他們離開IBM后組建了希捷公司，次年，希捷發(fā)布了第一款適合于微型計(jì)算機(jī)使用的硬盤，容量為5MB，體積與軟驅(qū)相仿。
　　PC時(shí)代之前的硬盤系統(tǒng)都具有體積大、容量小、速度慢和價(jià)格昂貴的特點(diǎn)，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍還太小，技術(shù)與市場之間是一種相互制約的關(guān)系，使得包括存儲業(yè)在內(nèi)的整個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都受到了限制。 80年代末期IBM對硬盤發(fā)展的又一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)，即發(fā)明了MR（Magneto Resistive)磁頭，這種磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)對信號變化相當(dāng)敏感，使得盤片的存儲密度能夠比以往20MB每英寸提高了數(shù)十倍。1991年IBM生產(chǎn)的3.5英寸的硬盤使用了MR磁頭，使硬盤的容量首次達(dá)到了1GB，從此硬盤容量開始進(jìn)入了GB數(shù)量級的時(shí)代 。1999年9月7日，邁拓公司(Maxtor)_宣布了首塊單碟容量高達(dá)10.2GB的ATA硬盤，從而把硬盤的容量引入了一個(gè)新里程碑。
　　二、接口標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
　　（1）IDE和EIDE的由來
　　最早的IBM PC并不帶有硬盤，它的BIOS及DOS 1.0操作系統(tǒng)也不支持任何硬盤，因?yàn)橄到y(tǒng)的內(nèi)存只有16KB，就連軟驅(qū)和DOS都是可選件。后來DOS 2引入了子目錄系統(tǒng)，并添加了對“大容量”存儲設(shè)備的支持，于是一些公司開始出售供IBM PC使用的硬盤系統(tǒng)，這些硬盤與一塊控制卡、一個(gè)獨(dú)立的電源被一起裝在一個(gè)外置的盒子里，并通過一條電纜與插在擴(kuò)展槽中的一塊適配器相連，為了使用這樣的硬盤，必須從軟驅(qū)啟動(dòng)，并加載一個(gè)專用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
　　1983年IBM公司推出了PC/XT，雖然XT仍然使用8088 CPU，但配置卻要高得多，加上了一個(gè)10MB的內(nèi)置硬盤，IBM把控制卡的功能集成到一塊接口控制卡上，構(gòu)成了我們常說的硬盤控制器。其接口控制卡上有一塊ROM芯片，其中存有硬盤讀寫程序，直到基于80286處理器的PC/AT的推出，硬盤接口控制程序才被加入到了主板的BIOS中。
　　PC/XT和PC/AT機(jī)器使用的硬盤被稱為MFM硬盤或ST－506/412硬盤，MFM（Modified Frequency Modulation）是指一種編碼方案，而ST－506/412則是希捷開發(fā)的一種硬盤接口，ST－506接口不需要任何特殊的電纜及接頭，但是它支持的傳輸速度很低，因此到了1987年左右這種接口就基本上被淘汰了。 
　　邁拓于1983年開發(fā)了ESDI（Enhanced Small Drive Interface）接口。這種接口把編解碼器放在了硬盤本身之中，它的理論傳輸速度是ST－506的2～4倍。但由于成本比較高，九十年代后就逐步被淘汰掉了。
　　IDE（Integrated Drive Electronics）實(shí)際上是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器，這樣減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)，硬盤制造起來變得更容易，對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。IDE接口也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口。
　　ATA接口最初是在1986年由CDC、康柏和西部數(shù)據(jù)共同開發(fā)的，他們決定使用40芯的電纜，最早的IDE硬盤大小為5英寸，容量為40MB。ATA接口從80年代末期開始逐漸取代了其它老式接口。
　　80年代末期IBM發(fā)明了MR（Magneto Resistive）磁阻磁頭，這種磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)對信號變化相當(dāng)敏感，使得盤片的存儲密度能夠比以往的20MB/in2提高數(shù)十上百倍。1991年，IBM生產(chǎn)的3.5英寸硬盤0663－E12使用了MR磁頭，容量首次達(dá)到了1GB，從此硬盤容量開始進(jìn)入了GB數(shù)量級，直到今天，大多數(shù)硬盤仍然采用MR磁頭。
　　人們在談?wù)撚脖P時(shí)經(jīng)常講到PIO模式和DMA模式，它們是什么呢？目前硬盤與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式有兩種，一種是通過CPU執(zhí)行I/O端口指令來進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫；另外，一種是不經(jīng)過CPU的DMA方式。
　　PIO模式即Programming Input/Output Model。這種模式使用PC I/O端口指令來傳送所有的命令、狀態(tài)和數(shù)據(jù)。由于驅(qū)動(dòng)器中有多個(gè)緩沖區(qū)，對硬盤的讀寫一般采用I/O串操作指令，這種指令只需一次取指令就可以重復(fù)多次地完成I/O操作，因此，達(dá)到高的數(shù)據(jù)傳輸率是可能的。
　　DMA即Direct Memory Access。它表示數(shù)據(jù)不經(jīng)過CPU，而直接在硬盤和內(nèi)存之間傳送。在多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)，如OS/2、Linux、Windows NT等，當(dāng)磁盤傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，CPU可騰出時(shí)間來做其它事情，而在DOS/Windows3.X環(huán)境里，CPU不得不等待數(shù)據(jù)傳輸完畢，所以在這種情況下，DMA方式的意義并不大。
　　DMA方式有兩種類型：第三方DMA（third－party DMA）和第一方DMA（first－party DMA）(或稱總線主控DMA，Busmastering DMA)。第三方DMA通過系統(tǒng)主板上的DMA控制器的仲裁來獲得總線和傳輸數(shù)據(jù)。而第一方DMA，則完全由接口卡上的邏輯電路來完成，當(dāng)然這樣就增加了總線主控接口的復(fù)雜性和成本?，F(xiàn)在，所有較新的芯片組均支持總線主控DMA。
　?。?）SCSI接口
　?。⊿mall Computer System Interface小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）是一種與ATA完全不同的接口，它不是專門為硬盤設(shè)計(jì)的，而是一種總線型的系統(tǒng)接口，每個(gè)SCSI總線上可以連接包括SCSI控制卡在內(nèi)的8個(gè)SCSI設(shè)備。SCSI的優(yōu)勢在于它支持多種設(shè)備，傳輸速率比ATA接口快得多但價(jià)格也很高，獨(dú)立的總線使得它對CPU的占用率很低。 最早的SCSI是于1979年由美國的Shugart公司（Seagate希捷公司的前身）制訂的，90年代初，SCSI發(fā)展到了SCSI－2，1995年推出了SCSI－3，其俗稱Ultra SCSI， 1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast－40)，其采用了LVD（Low Voltage Differential，低電平微分）傳輸模式，16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高傳輸速率可達(dá)80MB/S,允許接口電纜的最長為12米，大大增加了設(shè)備的靈活性。1998年，更高數(shù)據(jù)傳輸率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast－80)規(guī)格正式公布，其最高數(shù)據(jù)傳輸率為160MB/s，昆騰推出的Atlas10K和Atlas四代等產(chǎn)品支持Ultra3 SCSI的Ultra160/m傳輸模式。
　　SCSI硬盤具備有非常優(yōu)秀的傳輸性能。但由于大多數(shù)的主板并不內(nèi)置SCSI接口，這就使得連接SCSI硬盤必須安裝相應(yīng)的SCSI卡，目前關(guān)于SCSI卡有三個(gè)正式標(biāo)準(zhǔn)，SCSI－1，SCSI－2和SCSI－3，以及一些中間版本，要使SCSI硬盤獲得最佳性能就必須保證SCSI卡與SCSI硬盤版本一致（目前較新生產(chǎn)的SCSI硬盤和SCSI卡都是向前兼容的，不一定必須版本一致）。 
　　（3）IEEE1394：IEEE1394又稱為Firewire（火線）或P1394，它是一種高速串行總線，現(xiàn)有的IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)支持100Mbps、200Mbps和400Mbps的傳輸速率，將來會達(dá)到800Mbps、1600Mbps、3200Mbps甚至更高，如此高的速率使得它可以作為硬盤、DVD、CD－ROM等大容量存儲設(shè)備的接口。IEEE1394將來有望取代現(xiàn)有的SCSI總線和IDE接口，但是由于成本較高和技術(shù)上還不夠成熟等原因，目前仍然只有少量使用IEEE1394接口的產(chǎn)品，硬盤就更少了。