駱建軍（右二）在實驗室和團隊成員規劃芯片架構
如果說，集成電路是電子科技產品的“心臟”。那么，固態存儲控制器芯片，就是電腦硬盤的“心臟”。
杭州電子科技大學微電子研究中心主任駱建軍教授領銜完成的“固態存儲控制器芯片關鍵技術及產業化”項目，憑借十余年磨出的“中國芯”獲得2020年度國家科技進步二等獎。這項新一代電腦硬盤、大數據存儲系統的芯片級硬科技，也已得到國產化推廣應用。
電腦硬盤領域一度被美國、日本公司壟斷。2011年，曾師從中國半導體著名專家鄧先燦的駱建軍，帶領團隊專注于研發數據存儲和信息安全領域的集成電路芯片。次年6月，就研制成功我國第一顆固態硬盤控制器芯片，并進一步實現了系列固態存儲產品的國產化。
本次獲獎作品，駱建軍團隊研發的固態存儲控制器芯片版圖
2014年，團隊又推出支持5TB容量固態硬盤的控制器芯片及硬盤產品。同期，國內業界固態硬盤的容量最大只有2TB。“而現在，我們已經能做到20T，始終保持業界領先。” 駱建軍說，全球數據存儲產業一波波不斷更新換代，只有不斷創新，才能走在前列。
近年來，駱建軍團隊還解決了高速計算機接口核心技術的國產化問題、提出高速、無損的物理層數據加密關鍵技術，為我國信息安全提供芯片級安全保障……因為掌握了大數據存儲、安全加密存儲等核心芯片技術，駱建軍團隊已成為國內甚至國際上具有特色解決方案能力的存儲控制器技術團隊。團隊科研成果產業化單位杭州華瀾微電子股份有限公司已成長為數據存儲領域的隱形冠軍企業。團隊研發的控制器芯片還出口給歐美日等國家，國際存儲主流廠家都是其合作伙伴或者客戶。
接下來，駱建軍團隊將著力建設含存儲控制器、存儲模塊、存儲設備和系統、信息安全芯片、安全存儲、大數據安全等為一體的生態體系，以自主研發的芯片為核心競爭力，延伸發展模塊和系統產業，實現固態盤控制器到陣列控制器的全部國產化，全力打造硬盤產業基地、大數據存儲產業基地，夯實我國大數據產業的芯片級基礎。“作為科技工作者，我們需要激情創新、用心造芯，把中國人的信息存放在中國人自己的硬盤。”駱建軍說。
硬盤的工作原理是：盤片上布滿磁性材料，信息的存儲靠磁性材料極性的排列組織來存儲；信息的讀寫就是靠硬盤的磁頭“掠過”盤片，依靠磁場的變化去讀取或寫入信息。
硬盤中磁頭同盤片之間的距離很小，一般來說只有十萬分之一厘米，因此在工廠中生產硬盤，必須在無塵的環境中進行。大部分精細的裝配環節，都由機械臂自動完成。
硬盤要求硬盤的平均無故障時間為120萬小時，對工藝的精度、材料的可靠性要求無疑是現代制造業的極致。磁頭和盤片之間的縫隙一般為5-10納米，且盤片和碰頭不能接觸，盤片和磁頭也不能有任何雜物，否則硬盤就物理損壞了。
磁頭在讀寫數據的時候，磁頭會順著“磁道”旋轉、伸縮；旋轉的速度一般為每分鐘7200轉或1萬轉。
機械硬盤是高度精密的高科技產品，三大部件：磁頭，盤片，主軸電機，全部是日本獨家生產。
隨著固態硬盤的出現，嚴重威脅到了機械硬盤的地位。根據統計，2022年第二季度，全球機械硬盤出貨量為 4465 萬塊，環比下滑多達 15.4%。而且隨著固態硬盤工藝的不斷成熟，其價格也在不斷降低，這也嚴重擠壓到了機械硬盤的價格，京東電商平臺2TB機械硬盤售價通常在300元~400元，這和幾年前相比，下降了好幾倍。
隨著固態硬盤數據讀寫速度的進一步提升，現在已經發展到PCIE4.0，能提供5000MB/s左右的順序讀取速度。而目前機械硬盤的讀寫速度平均60---80M每秒，最高的可以達到500MB/s，這已然和SSD的速度存在著巨大的差距，但就這一項，SSD就可以碾壓機械硬盤，讓其淘汰出存儲市場。
但是為什么機械硬盤現在依然維持著一年大概2億塊的出貨量？這是因為，目前來說，大存儲的設備越來越多，和固態硬盤比，機械硬盤的性價比顯然比較高，對于只做存儲的設備來說，容量顯然比速度來得重要。而最重要的一點是機械硬盤的可靠性和壽命比固態高很多，固態硬盤萬一壞了，數據恢復難度比普通硬盤要大很多。對于那些大公司來說，數據是無價的，保存資料的可靠度往往是放在首位的。
基于以上原因，機械硬盤不僅沒有被淘汰，它的技術也在進一步發展之中，東芝硬盤把機械硬盤容量提升至30TB，而希捷研發的MACH.2硬盤,其最大讀取速度可達500MB/s以上。
目前四大機械硬盤制造商（希捷，西數，日立，東芝），全部是采購后自行組裝和分裝，可以說機械硬盤是“美日壟斷”全球的！20年前，IBM硬盤還活著的時候，長城硬盤由IBM代工貼牌，IBM的玻璃硬盤聲名狼藉后，中國“易拓”硬盤由“邁拓”代工貼牌，邁拓2007年被希捷收購后，中國的機械硬盤徹底消失。
而中國機械硬盤很難有國產品牌出現，主要基于以下原因：
伙伴們大家好，上期小編給大家詳細講解了電腦內存的相關知識及其類型的差別，內存作為電腦的主緩存區域，其重要性自然是不言而喻的，但是我們的數據想要長期儲存就需要另一個硬件了，那就是硬盤。本期文章小編就繼續為大家好好盤盤電腦硬盤的相關知識，讓大家對我們的電腦倉庫有個更清晰的認識，話不多說，我們開始吧！
電腦硬盤也是輔助內存，是計算機內存中持久的、非易失性的數據存儲部分，不由CPU直接訪問，它專為以更經濟實惠的方式長期存儲大量數據而設計。主內存和輔助內存的區別就在于，如果計算機的CPU直接與某種類型的數據存儲進行通信，則它被視為主存儲，并且對于設備的功能和操作至關重要。另一方面，輔助存儲器包含各種不由CPU直接訪問而是通過主存儲器訪問的存儲設備類型。
電腦硬盤就是屬于輔助存儲器，它包含機械硬盤 (HDD)、固態硬盤 (SSD)、云存儲及磁帶硬盤等。電腦硬盤往往比內存更便宜，并且容量更大，不同類型的硬盤使用戶能夠存儲個人數據和信息以及可由計算機CPU通過RAM間接訪問軟件、應用程序和服務。
機械硬盤是采用磁介質進行數據存儲的。在硬盤的盤片表面都涂有磁性介質，這些磁性介質被劃分成磁道，在每個磁道上就好像有無數任意排列的小磁鐵，它們分別代表著0和1的狀態。當這些小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時，其排列的方向會隨之改變，利用磁頭的磁力控制指定一些小磁鐵的方向，使每個小磁鐵都可以用來存儲數據。
與其他類型的硬盤相比，HDD是每GB容量最便宜的選擇，但它們的耐用性較差。HDD有許多移動部件，這些部件都有自己可能的錯誤點，它們的噪音也很大，并會消耗大量電量。與RAM的速度相比，HDD的訪問和寫入速度要慢得多，也就是說，HDD非常適合長期存儲和歸檔，它們經常出現在較舊且經濟實惠的臺式電腦和筆記本電腦中。
固態硬盤是一種基于半導體的長期非易失性存儲。它們在持久數據存儲中使用NAND閃存，通常用作計算機中的輔助存儲來保存個人文件。SSD固態硬盤使用閃存將數據保存在集成電路中，SSD上的數據可以以電子方式寫入、讀取、復制和傳輸，而不會產生噪音或需要移動。
由于沒有HDD同類產品中的機械部件，SSD能夠安靜、高效地運行，同時將物理損壞的可能性降至最低。雖然它們不那么耐用，但通常情況下使用壽命可以持續長達五年，這意味著它們對于檔案類數據或長期存儲來說不那么靠譜，但是對于存儲普通用戶的常用數據來說還是夠用的。
光存儲是使用激光從CD、DVD和藍光光盤等光介質中存儲和檢索數據的存儲的總稱。大多數光存儲光盤都是讀/寫的，允許您反復擦除信息并將新信息重新刻錄到其表面，但需要專門的驅動器。
光驅的工作原理是發射低能激光束來掃描旋轉的光存儲介質的表面，其寫入和讀取過程的速度取決于光盤的旋轉速度。在微觀層面上，光盤具有凹槽和突起，光驅可以通過分析激光從其表面反射的方式來檢測數據。
磁帶驅動器是長期、持久、非易失性數據存儲設備，使用磁帶來存儲、讀取和寫入數據位。它們由一個外殼組成，可保護承載數據的柔性材料環。與光存儲類似，沒有專用設備就無法訪問磁帶存儲。
磁帶機使用線性磁帶技術或螺旋掃描來讀取磁帶上的磁性標記，磁帶驅動器是長期和檔案存儲的理想選擇，因為平均單元可持續使用長達30年，它們還具有成本效益且易于維護，適合保存大量數據。也就是說，它們體積龐大且速度極其緩慢，驅動器必須倒帶并穿過整個磁帶的長度才能到達特定點并從中提取數據，所以與HDD和SSD不同，磁帶存儲器的讀寫速率會緩慢得多。
存儲陣列也稱為RAID磁盤陣列，它由一組快速旋轉的HDD、SSD或這兩種存儲類型的混合組成，主要用于存儲基于對象、基于文件或基于塊的數據。它們是服務器存儲最常見的替代方案，因為陣列將多個驅動器組合成一個具有集中管理功能的單個大規模數據存儲系統。
存儲陣列能夠一次存儲并可靠地維護PB級的數據，使本地客戶端節點以及遠程計算機可以通過應用程序編程接口(API)或專用圖形用戶界面(GUI)控制面板訪問數據。存儲陣列適用于擁有大量數據的組織、團體和企業，這些數據需要集中管理，但需要由多個用戶遠程訪問。
NAS（Network Attached Storage：網絡附屬存儲）按字面意思簡單說就是連接在網絡上，具備資料存儲功能的裝置，因此也稱為“網絡存儲器”，它是一種專用數據存儲服務器。它以數據為中心，將存儲設備與服務器徹底分離，集中管理數據，從而釋放帶寬、提高性能、降低總擁有成本、保護投資。
NAS的成本遠遠低于服務器存儲，而效率卻遠遠高于后者，是連接到更廣泛的計算機網絡基于文件的存儲，可供廣泛的用戶訪問。雖然NAS主要由大型公司和企業使用，但它也可以進行調整以滿足小型專業團隊的需求。它非常適合多個設備需要同時訪問相同數據的情況。它也非常適合協作工作，因為它只提供文件的最新版本。
在云存儲中，數據遠程保存在服務器上，可以使用任何設備通過互聯網連接從任何地方訪問這些服務器。它被企業和個人廣泛用于存儲他們需要定期訪問的數據和文件，而無需將它們隨身攜帶在本地或外部存儲上。
作為計算機系統的數據存儲器，容量是硬盤的最主要參數。硬盤容量以兆字節（MB）或千兆字節（GB）為單位，1GB=1024MB，但硬盤廠商在標稱硬盤容量時通常取1G=1000MB來計算，因此我們在Bios中或在格式化硬盤時看到的容量會比廠家的標稱值要小。
硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位為兆字節每秒（MB/s），硬盤數據傳輸率又包括了內部數據傳輸率和外部數據傳輸率。內部傳輸率也稱為持續傳輸率，它反映了硬盤緩沖區未用時的性能；外部傳輸率也稱為突發數據傳輸率或接口傳輸率，它標稱的是系統總線與硬盤緩沖區之間的數據傳輸率，外部數據傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關。
緩存是硬盤控制器上的一塊內存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內部存儲和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤的內部數據傳輸速度和外界傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩沖的作用。
緩存的大小與速度是直接關系到硬盤傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。當硬盤存取零碎數據時需要不斷地在硬盤與內存之間交換數據，有大緩存，則可以將那些零碎數據暫存在緩存中，減小外系統的負荷，也提高了數據的傳輸速度。
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