历史篇
原始的IBM PC，出现于1981年，当时它还不支持任何形式的固定
式存储器（也就是今天我们说的‘硬盘’），因此在它的BIOS里没有
任何关于识别与控制此类设备的代码。早期的DOS操作系统在目录总
数上的限制也影响到了大容量存储设备的使用。考虑到最初的CPU仅
为4.77MHz的主频和少得可怜的内存容量（16KB，可扩展到64KB），
对那时的PC来说就连软驱都显得有些“奢侈”了。当时，软驱和装在
软盘中的操作系统都还属于系统中的可选部分，大多数用户靠的还是
磁带机和记录在ROM里的Basic程序来操作电脑
在一台PC机里使用固定式硬盘需要满足以下几个条件：
提供一个独立的IRQ（中断请求号）
为控制器预留一段I/O接口地址。
提供一条DMA通道（这在今天已不再是必须的了）。
得到BIOS中低级程序代码的支持。
在总线上开出一个物理接口（通过扩展卡或主板板载来实现）。
保证操作系统的支持。
保障相应的供电和冷却条件。
从DOS 2开始，DOS得以在大容量存储设备中使用“子目录”这一
概念，受此影响，终于开始有厂家推出面向PC机的硬盘设备了。当时
它还是一种外置的，使用专用接口卡的特殊设备，电源也是由外部独
立供给的（因为当时PC内置的63.5W电源光对机箱内部原有的设备供
电都已经显得有些功率不足了）。使用它时，需要在PC里找出一个空
余的8bit扩展槽，插上专用接口卡，并调整系统设置为该卡留出专用
的IRQ和一定范围的I/O地址，然后在每次启动时，都要用软盘来引导
系统时，以便向内存中加载带有读写控制代码的驱动程序，整个过程
烦琐而复杂。
但到了1983年的IBM PC XT（eXTended）问世时，有些机型就已
经开始内置10MB的固定式硬盘了。IBM开始在机箱内预设硬盘控制接
口，读写硬盘所需的程序代码也正式被作为主板上BIOS的扩展部分而
保存到了接口卡的ROM上，不用在启动时一次次地向内存里加载了。
并且，机箱内置的电源功率提高到了135W，这一性能已完全能满足机
箱内置硬盘的供电要求了。XT规格中关于硬盘接口的部分规定如下：
使用IRQ 5。
使用I/O地址320-32F。
使用DMA 3。
相应程序代码记录于ROM地址C8000处。
使用DOS 2.0版本以上的操作系统。
受此影响，更多的公司开始生产、销售类似的驱动器/接口卡套
件。这些第三方生产的套件都带有各自不同的特色，有的提供了更大
的容量、有的实现了更高的读写速度、还有的在接口控制卡上集成了
软驱接口以节约主板上有限的扩展槽。
进入1984年后，IBM PC/AT（Advanced Technology，先进技术）
规格中关于硬盘子系统的部分得到了全面更新。程序控制代码开始被
内建于主板搭载的BIOS中，从而不再依靠接口控制卡上所带的ROM芯
片了。系统开始支持新增加的高位IRQ中断号，废除了对DMA通道的占
用，并更改了硬盘接口所使用的I/O地址。AT规格中关于硬盘接口规
定如下：
使用IRQ 14。
使用I/O接口地址1F0-1F8。
不再占用DMA通道。
使用主板BIOS中内建的程序代码对硬盘接口进行控制。
使用DOS 2.0版本以上的操作系统。
AT兼容机上的硬件设置信息都被保存在一块CMOS芯片上，所记录
的内容受一块小型电池的供电来维持。因此即便机箱的电源被切断，
所有设置仍旧会被保存下来。这一技术使PC机的用户不必再受一大堆
跳线和拨动开关的困扰（在早期的电脑上，每件设备所占用的系统资
源都是由用户手动更改跳线或拨动开关来进行分配的），且CMOS中所
记录的内容可以运行一个简单的程序方便地进行更改，此举可算是提
高电脑易用性方面的一大进步。
原始的AT规格界定了从10MB到112MB共计14种容量的硬盘，在使
用那些不合规格的硬盘时，仍需要在接口卡上搭载ROM芯片或是在系
统启动时加载专用的设备驱动程序。
在DOS 4.0之前的操作系统不支持32MB以上的分区，哪怕是使用
容量在100MB以上的硬盘时，也要把它切割成小区方能使用，这是因
为“系统中的扇区总数不能超过16位（65，536）”这一传统限制。
想使用大于32MB的分区，就必须使用特殊的分区工具，例如Ontrack
’s Disk Manager（即便是在今天，新版本Disk Manager仍旧受到用
户们的欢迎，它可是解决老主板不支持大容量硬盘的制胜法宝啊），
当时有许多硬盘厂家都将Disk Manager与自家的产品捆绑销售。但不
幸的是，Disk Manager与其他许多磁盘工具都发生了兼容性问题，因
为在大多数工具软件下，用Disk Manager所分的区都会被识别成了非
DOS（Non-DOS）分区。因此，许多用户被迫选择了分割多个32MB以下
小分区的办法来使用大容量硬盘，但这种办法也有局限性，因为DOS
3.3之前的版本根本就不支持扩展分区这一概念……
今天的用户当然不必理会这些限制，因为AT兼容机所支持的硬盘
种类已增加为40多种，并且大多数BIOS都会提供一个可由用户自由设
定各种硬盘参数的选项。您只要打开WINDOWS操作系统中的硬盘属性
，就能看到“GENERIC IDE DISK TYPE46/47”等字样（具体显示46还
是47与系统设置有关，在BIOS里把硬盘类型设为USER时显示为TYPE46
，而设为AUTO时系统属性里则显示TYPE47），这就是您的硬盘所属的
“固有的硬盘类型”。当然，在WINDOWS环境下，用户根本用不着在
意硬盘到底被设成了什么类型，因为随着操作系统本身的发展进步，
WINDOWS本身不需要读取这一参数就能正确地读写硬盘了。
不过，原始的AT规格中的部分条文在今天依旧是PC机的桎梏，例
如一台PC机最多只能连接2个硬盘、BIOS/操作系统只能识别1024柱面
、16磁头和63扇区/磁轨的限制等等（当然，这些限制现在都已被克
服了）。人们已经采用了多种不同的办法来将那些“不合规格的”物
理参数与系统所能支持的逻辑参数之间进行互相转换
技术发展篇
本文将主要从各种技术规格的变迁来回顾一下硬盘的发展历程。
大家都知道，目前占主流的硬盘接口有IDE（E-IDE/ATAPI）和SC
SI两种，那么这两种接口又是如何诞生的呢？二者之中资历更深的是
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）
，它的前身是1979年由美国的Shugart公司(希捷的前身)制订、并于1
986年获得ANSI（美国标准协会）承认的SASI（Shugart Associates
System Interface，施加特联合系统接口）。而IDE（Integrated
Drive Electronics，集成设备电路）则起源于CDC（Control Data
Corporation，数据控制公司）、康柏（COMPAQ）、西部数据（Weste
rn Digital，以下简称WD）共同开发的磁盘控制接口，并于1989年由
ANSI追认为ATA（AT Attachment，AT附加装置）标准。这一接口的特
点是不需要增加太多的设备即可构成电脑一方的主控线路，有利于降
低系统成本，这也正是今天它在个人电脑上得到广泛应用的根本原因
。早期的硬盘容量不过10MB到数十MB，比起连今天的内存容量都远远
不如，而且价格极其昂贵，当时很少有个人用户能够有幸拥有硬盘。
那一时期的硬盘所采用的磁头大多是高铁酸盐磁头或MIG（Metal In
Gap，金属隔离）磁头。
进入90年代以后，硬盘技术有了长足的发展，随着新技术的不断
应用和批量生产带来的成本降低导致硬盘零售价格大幅下降，越来越
多的个人用户有幸接触到硬盘，享受到高速、大容量存储设备所带来
的恩惠。在90年代初，SCSI接口发展为SCSI-2，早期的SCSI-2产品（
通称Fast SCSI）通过提高同步传输时的频率使数据传输速率从原有
的5MB/s提高为10MB/s，后来又出现了支持16位并行数据传输（原本
为8位并行数据传输）的Wide SCSI，将数据传输率再提高为20MB/s。
与此相对应，原有的8位传输的SCSI被称为Narrow SCSI。而在1994年
，增强型的IDE接口E-IDE（Enhanced IDE，增强型IDE）也问世了，
它使用LBA寻址方式解决了原有IDE接口无法支持高于528MB（按二进
制换算后实际有效容量大约是504MB）的硬盘的问题并使得一个接口
能同时连接两个设备，还大大提高了数据传输率。E-IDE最终由ANSI
认可为ATA-2。与此同时，用于连接光驱、磁带机等非硬盘设备的ATA
PI（ATA Packet Interface，ATA封包式接口）规格也诞生了。可以
说，正是由于E-IDE接口的诞生，才最终导致了今天IDE接口存储设备
的普及。
到了1995年，更为高速的SCSI接口SCSI-3诞生了。SCSI-3俗称Ul
tra SCSI（数据传输率20MB/s），其正式的称谓是SCSI-3 Fast-20
Parallel
Interface。顾名思义，就是将同步传输时钟频率提高到20MHz以提高
数据传输率的技术。当使用16位传输的Wide模式时，数据传输率更可
以提高至40MB/s。正是在这个时期，“追求高性能惟有挑选SCSI”逐
渐成为一种思维定式（当然SCSI的长处不仅仅在于数据传输率比IDE
快这么简单）。
但到了1997年，状况又有了改变，IDE阵营推出了Ultra ATA规格
，展开了新的一轮对抗。当使用Ultra ATA DMA Mode 2（俗称Ultra
DMA/33）模式时，数据传输率最高可以达到33.3MB/s。这一速度比Na
rrow模式下的Ultra SCSI还要快。现在流通的IDE硬盘已经全部对应
了Ultra ATA模式。并且，随着硬盘的容量越来越大，速度越来越快
，MR（Magneto-Resistive，磁阻型）/GMR（Giant
Magneto-Resistive，巨磁阻）磁头和其他提高磁盘记录密度的新规
格也还在持续发展。
为了对抗Ultra ATA，不甘示弱的SCSI阵营也在1997年中推出了
新的Ultra2
SCSI规格（Fast-40），目前已有多种SCSI硬盘支持Ultra 2 SCSI。
不过，采用LVD（Low Voltage
Differential，低压差动）传输的Ultra2 SCSI难以与原有的低速设
备兼容，因此现阶段个人用户主要接触到的还是Ultra（Wide）
SCSI接口的设备。另外，在1998年9月，更为高速的数据传输率高达1
60MB/s的Ultra160/m SCSI（Wide模式下的Fast-80）规格已正式公布
，新一代SCSI硬盘将对应这一最新的硬盘接口。
在IDE阵营方面，1998年2月由昆腾（Quantum）公司牵头推出了
支持66MB/s数据传输率的Ultra ATA /66标准。在今年下半年开始成
为了市场上的主流，自WD于去年12月率先推出支持Ultra ATA/66的产
品后，昆腾、IBM、迈拓等其他厂家也已经先后在自家产品上全面采
用了Ultra
ATA/66接口。到今年第三季度为止，市场上流通的支持Ultra
ATA/66的硬盘的实际传输率都还低于33MB/s，换而言之也就是采用Ul
tra ATA/66接口在提高硬盘读写速度方面并没有任何实际意义。但是
最近开始上市的各家生产的新一代Ultra ATA/66硬盘性能已经大有提
高，开始超越Ultra ATA/33极限，到了非Ultra ATA/66不能发挥其全
力的地步了。以希捷的酷鱼ATA为例，在一些比较极端的情况下，它
使用Ultra ATA/33和Ultra ATA/66接口时的速度甚至会相差一倍以上
。对于那些尚在使用旧型号主板，但却想换用新一代硬盘的用户来说
，应该开始考虑在购买硬盘的同时增设Ultra ATA/66接口卡了。
今后的硬盘肯定还将继续向着高速、大容量的方向发展下去。比
较值得关注的相关技术有TMR磁头、Ultra
ATA/100、USB2.0和IEEE1394等……
TMR（Tunneling MR，隧道型磁阻）磁头正是GMR的后继产品，与
最新开发的垂直磁性记录方式混用后，硬盘的记录密度将有可能达到
1Tbpsi（T
bit每平方英寸）。目前硬盘记录密度的最高记录是99年10月日立制
作所和日本东北大学合作研究实现的30Gbpsi，估计这一记录将在近
期内被IBM提高到50Gbpsi。
Ultra ATA/100已被确定为IDE/ATAPI阵营的下一代标准接口，它
在技术上与现有的Ultra ATA/66相比，并没有多少新鲜之处。Ultra
ATA/100的出现，主要还是因为Intel公司对IEEE1394这一规格的支持
有了动摇（Intel原来的战略是用IEEE1394充当下一代标准高速存储
设备接口的）。与IEEE相关的专利由多家公司共有，其中，掌握最大
份额的恰恰是Intel的死对头Apple公司。前一段时间Apple公司曾要
求使用IEEE接口的厂商都要按接口数向它缴纳使用费，这一举动受到
了以Intel为代表的PC业界的强烈反对，并导致Intel放弃了将IEEE作
为下一代标准高速存储接口的设想，改而推出了USB2.0和过渡性的Ul
tra ATA/100。尽管后来Apple公司在其他厂家的说服下放弃了原来的
主张，决定由持有IEEE相关专利的公司共同组建一个机构，统一按一
个比较合理的金额征收使用费，但为时已晚，IEEE1394规格已被大多
数PC厂商所放弃，目前只有SONY仍旧不遗余力地在自家的各种电器产
品中推广使用，除了DV相机上的iLINK接口外，甚至还推出了独特的
使用IEEE1394连接的基于TCP/IP的网络协议，SONY的最终目标是利用
IEEE1394构筑起连接所有家电设备的完整型家用局域网络。估计今后
IEEE1394做为一种通用的家用电器类产品的标准接口，在一定程度上
普及开来，但在个人电脑上的应用却会变得相当有限了。当然，用IE
EE1394做接口的硬盘也将存在（严格地说是‘已经存在，但未上市’
），但那主要是用做视频处理等高端应用的所谓AV HDD。这一类产品
即将开始销售，但在操作系统的支持方面（主要是IEEE1394的热插拔
功能）仍存在问题，估计要让它们真正稳定地工作，还要等到Window
s 2000发售之后才行。
USB2.0倒是很值得关注的一种新规格，它在完全保证向下兼容现
有的USB1.X的情况下实现了480MB/s的传输率（这可比现有的IEEE139
4还要快呢）。而且现有的集线器和接线都可以继续使用，也比较有
利于保护用户的先期投资。
最近一段时间以来，各型硬盘的售价都呈明显的下降趋势。按照
以往的经验，硬盘类的产品尽管容量在不断增大，但售价是不会有太
大变动的。各大厂家往往是不断投入新产品，而将旧产品淘汰，却将
主流产品的售价维持不变。可是，近期来各型硬盘不但容量增大、性
能提高，售价却在不断下降。这主要是拜GMR磁头等有效提高记录密
度的新技术所赐，在不断简化内部结构（盘片越来越少）的同时，容
量和性能却在不断提高。
大家都知道，改善硬盘读写性能主要是通过提高盘片转速和加大
记录密度这两个方面来实现的。提高转速带来的好处显而易见，但加
大记录密度棗即提高线记录密度和减少磁轨间距对提高硬盘性能所具
有的重要意义却往往很容易被忽视掉。其实，它们的道理也很简单，
可以设想：线记录密度被提高后，磁头在磁轨上移动相同的距离就能
读取更多的数据，也就是说即便维持转速不变，花同样的时间在磁轨
上移动同样的距离，可读取的数据量却会增多；同时，由于单条磁轨
的记录能力大大增强，也会在一定程度上减少磁头在磁轨间移动的次
数，从而缩短平均寻道时间。而减少磁轨间距（增大磁轨密度）后，
寻道时磁头所需移动的距离也相应减少，这有利于提高随机存取性能
。各大硬盘厂商都在通过上述这些途径致力于提高硬盘的各方面性能
今天的主流硬盘在容量上比Windows95发售之初的同类产品提高
了10倍以上，而转速方面也大有提高，硬盘的性能进步还是值得大家
满足的。目前使用IDE接口的硬盘的主流已经从9到10G左右的产品提
升到了13到15G的产品，对于那些新购硬盘的用户来说，新购买硬盘
后几乎都会实现存储容量翻倍……但需要注意的是，在赶着享受超大
容量之前，请别忘了先确认一下您的系统是否支持大容量硬盘以及是
否有可能发生接口规格的兼容性问题，具体情况请参看下文中的相应
部分。
在本综述的最后，我觉得很有必要再提一下关于硬盘使用寿命的
问题。