为何不能增加硬盘碟片面积提升容量

为何不能增加硬盘碟片面积提升容量

群里的朋友晒了一块昆腾5.25英寸的硬盘,由此引申出此文

由于当前硬盘单碟容量技术提升异常困难,但是消费市场对于容量的渴求显得异常迫切。根据权威机构测算,到2025年全球需要存储的数据总量大约为135ZB。

可能有小伙伴对ZB这个单位没有什么概念,不知道究竟代表多少,我给一组换算给你大家看看。

1PB=1024TB;

1EB=1024PB;

1ZB= 1024EB;

1YB= 1024ZB;

1BB= 1024YB;

1NB= 1024BB;

1DB= 1024 NB;

面对如此巨大的容量需求,硬盘厂家对应手段有二招:第一是采用叠瓦式技术,第二个是采用增加碟片的技术。

对于叠瓦式技术的原理在这里我就不赘述了,采用这个技术的硬盘容量倒是上去了,但是写入性能低到令人发指,网友们吐槽叠瓦式硬盘就是一个高级磁带,我觉得倒是有点形象。在这里我要重点讲的是第二个技术——增加碟片的技术。

硬盘存储数据的载体是磁性碟片,影响存储密度的是:碟片上的磁道数,每条磁道上的扇区数。在此厂家引申出二个概念:TPI&BPI。

简单的理解:

TPI表示:每平方英寸能容纳最大磁道数。

BPI表示:每一条磁道能容纳最大扇区数。


从这里我们可以推断出,单位面积内TPI总数越大,那么BPI越大。在电机转速和TPI一定的情况下,BPI越大则硬盘顺序读写性能越强。因此,单碟容量是由TPI和BPI共同推进。然而TPI和BPI数量不可能无限增加,技术发展到今天1.77TB的单碟容量估计是PMR技术的绝唱了。为了进一步拓展单碟容量,各大硬盘厂家都在紧锣密鼓的研究更加先进的单碟技术,试图突破1.77TB这个巨大的障碍。面临这种情况,有网友提出:为什么不增加碟片的尺寸来扩大硬盘的容量?



当然可以,而且非常明显有效!然而事情远远没有想的这么简单。因为增加碟片所带来的副作用是无法忍受的。

一,增加碟片的直径就意味着增加盘体的尺寸,对于寸土寸金的机箱空间来说无疑是一个巨大挑战。如果硬盘厂家改大硬盘的尺寸,那么配套的机箱生产体系全部要推翻重建,有多少机箱厂家愿意为此进行生产改变?并且完全不符合设备小型化的潮流,显然是不得人心的。

二,硬盘是一种精密机械设备,磁头与碟片之间的距离仅仅几纳米。大尺寸碟片在高转速的情况下维持碟片动平衡变得非常困难,稳定性骤减,极容易导致碟片磁头产生碰撞,造成无可挽回的数据损失。

三,若按照当今机械硬盘转速设计,大尺寸的碟片在高速旋转所带来离心力的撕扯之下,瞬间就会分崩离析。这也是为什么万转硬盘采用2.5英寸碟片的原因。

四,碟片尺寸加大,为了保证磁头访问无死角,长度就要加长。加长的之后磁头臂变得不再稳定,并且寻道跨度过大,严重拉低效率。

五,碟片尺寸增加,配套主轴电机将会承担更大的负荷,硬盘能耗急剧升高,发热量也会大幅增加,高温不利于硬盘平稳运行,也不符合节能减排的趋势。



在增加碟片面积的做法行不通的情况下,厂家采取一个折中的方案——增加碟片数量。希捷16TB银河硬盘多达9张碟片,其实也是变相的增加碟片面积,采用堆积碟片数量的方式,可以避免上述的问题。

然而,多碟片技术也不是十全十美的。采用这个技术对主轴电机功率和质量要求较高,碟片数量多那么磁头就多。磁头越多硬盘的可靠性就越差,因为多磁头出故障的几率总会比单磁头要高一些。相对于单纯增加碟片面积的做法,多碟片技术的缺点可以忽略不计。

发布于 2019-08-04

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