作品素材来源某安-仿生胡萝卜

一部机械硬盘史，半部IBM史这期，我们将回顾另一位我们十分熟悉的老朋友——机械硬盘。本期图文是《人类存储简史》系列的第四期，也是系列的重头戏，我们将用尽6000字来回顾机械硬盘壮阔的一生。以下为本系列目录，请按顺序观看以获得最佳体验：【仿生说】人类存储简史 PART :波澜壮阔的机械硬盘！！（本篇）

鱼饵

开始：时间来到1956年，世界上第一个硬盘驱动器——IBM 350出现了，该硬盘是为了IBM的RAMAC 305计算机而专门设计的。我们熟悉的机械硬盘就从这里开始演化。

IBM 350

IBM的该款硬盘的原理基于1932年Gustav Tauschek发明的磁鼓存储器，但相较于磁鼓存储器，IBM350进行了不少改进。不少内部结构已经和现代HDD很像了。

磁鼓存储器

作为初代硬盘，这个装置长60英寸（152厘米），高68英寸（172厘米），宽29英寸（74厘米），可存储 500 万个 6 位字符（3.75 MB），重量达1吨。你应该看过那张有名的将350搬上车的照片吧。

IBM350正在被搬下DC-7

这有一个有趣的小故事是。就像柯达担心数码相机一样，IBM也担心这个装置抢占了IBM的打孔卡业务。因此在早期，高层不同意继续开发该机器，但是IBM圣何塞实验室坚持开发该机器，最终高层还是同意了继续开发。

初代机械硬盘实在是太不忍直视了，除开那巨大的体积外，硬盘运行时的声音也是感人级别的大，而且这个玩意太娇贵了，只能运行2000小时；可就是这样的一个东西它的租金还是高达3200美元一个月，要知道这可是上个世纪50年代的3200美元啊。但新生事物的厉害之处不在于它多便宜，而在于它有多革命性。

你知道，磁带是不可以随机读写的，而机械硬盘的厉害之处就在于它可以将数据随时读取并随时计算出结果，这是以往磁带和打孔纸带所不能比拟的。

以往使用打孔纸带的计算机他们都需要几小时甚至几天的时间才能将计算结果一点一点的汇报出来，甚至有时算着算着还要中途加纸。而在这一方面机械硬盘显然就要比纸带要好多了。

时间来到1961年，IBM推出了350的继任者1301。在容量提升的同时，IBM不惜成本的为硬盘的每一块盘片都配备了独立的磁头，这使得硬盘读取速度得到极大提升。

更重磅的升级时，IBM充分应用空气动力学原理，利用磁头扫过盘片时的微小气流让磁头轻轻浮在盘片上，这大大提高了硬盘寿命；硬盘的轴承也换成了声音更小的空气轴承，声音比起上代要小得多了。

IBM1301

那么这块硬盘有多大容量呢？答：28MB……但也已经是质的飞跃了。而于此同时意识到机械硬盘对自身业务的影响，一些老牌磁鼓、磁带制造商也开始在这时入局机械硬盘市场。其中最值得一提的就是加州的电脑制造商Bryant Computer Products生产的4000系列磁盘驱动器，这台暴力的机器不惜一切代价提高容量。

这导致他的每个单元可容纳多达 26 个直径为 39 英寸的磁盘（IBM 1301用的是24寸），该机的转轴转速高达 1，200 rpm，总容量高达暴力的 205 MB，访问时间为 50 到 205 毫秒。是那时最大的机械硬盘，存储器中的战斗机！

Bryant Computer Products 4000系列存储器 巨大容量的代价是巨大体积

1963年，IBM1311面世，这是一台仅有洗衣机大小的硬盘。（太便携辣！！）同时这也是一台可以自己更换盘片的硬盘，IBM为该机型设计了可更换的磁盘包，用户可以自行更换IBM原厂盘片或者第三方盘片。

（不知道那时有没有人沉迷于玩机械硬盘的……）这块蛋糕很快迎来了瓜分者，市场一下子出现了很多第三方盘片厂商，世纪数据，Memorex，Telex等厂商纷纷推出兼容盘片。IBM的一个举动养活了一个行业。

IBM1311

1968年，IBM第三方盘片生产商Memorex 推出了Memorex 630存储器，它可以兼容IBM现有的大型电脑。Memorex 的做法给了那些选购IBM大型计算机的客户们更多的选择，也鼓励更多此前只生产盘片的厂商入局机械硬盘邻域。

根据哈佛商学院教授C. M. Christensen的说法，1956年至1990年间，有138家公司开始在美国和海外开展磁盘驱动器业务。

活跃制造商的数量在1985年达到顶峰，为75家。但到了2015年，机械硬盘界的玩家只剩下希捷、东芝、西部数据这三家。（日立被西数收购了，后面有写。）

Memorex 630的首秀吸引了不少人的目光

1973年，IBM3340面世，又是一块具有划时代意义的硬盘。这块3340具有更小，更轻的读/写头，可以更靠近磁盘表面 。磁头漂浮在18百万分之一英寸厚的空气膜上让盘片负载不到20克。

“温盘”IBM3340

3340磁盘的低成本磁头滑块结构使得每个表面使用两个磁头成为可能，将行程长度减少了一半。磁盘、磁盘主轴和轴承、滑块和头臂组件被集成到一个可拆卸的密封盒中，称为 IBM 3348 数据模块。实现了每英寸 300 条轨道的轨道密度和 25 毫秒的访问时间。这还是一款14寸大小的硬盘，大小相比它的前辈们可轻便太多了。

IBM3340磁盘单元，采用14寸盘片

这款硬盘可以说是现代机械硬盘最直系的祖先，它的运行模式奠定了日后所有硬盘的设计基础。

值得一提的是3340有个别称“Winchester（温彻斯特）”因为IBM 3340拥有两个30MB的存储单元（1个为30MB固定存储单元，另一个为30MB移动存储单元），而当时一种很有名的“ 温彻斯特来福枪”的口径和装药也恰好包含了两个数字“30”。于是这种硬盘的内部代号就被定为“温彻斯特”。

盘片是如何更换的

写到这里，让我们穿插一些软盘的历史。70年代左右，伴随日新月异的硬盘技术出现的还有微型机和个人电脑。得益于晶体管技术的突飞猛进，现在的电脑已经可以做得比较小了，至少是可以放在桌子上的了。不过单独的电脑可以放桌子上，但加上存储器就不一定了。虽然当时最尖端的技术已经将硬盘的大小降到了8寸，可是这个尺寸还是太大了。

而在69年，另一种存储介质出现了,没错它也是IBM发明的，它叫软盘。

软盘大小对比，最大的是8寸

软盘在诞生之初曾被视为是机械硬盘的替代品，但刚刚出生它实际上也是8寸的，而且使用软盘还需要特定的驱动器，软盘加上驱动器的大小和那时的机械硬盘也差不多。

直到76年，IBM发布了5.25寸软盘标准，软盘才真正开始在个人计算机上使用。

软盘变小了，这等同于向机械硬盘发出了挑战，如果不能变小，那机械硬盘在家用机的市场将毫无优势可言。于是各个公司也开始将研发5.25寸机械硬盘提上日程。

但是没想到的是，第一个造出5.25寸硬盘的居然是希捷—— 一个当时还成立不久的公司。这块硬盘面市于1980年，型号为ST-506,容量为5MB，售价1500美元，一经推出立刻大受欢迎。这等同于向业界和消费者传递了一个信号：8寸硬盘该被淘汰了。

希捷生产的5.25寸硬盘

83年，我们熟悉的3.5寸标准硬盘出现了，它由Rodime公司发明。这家成立于79年的公司，仅花了4年就研发出了这样的产品。这在85年引起了希捷联合创始人 Finis Conner的注意。于是Conner 成立了Conner Peripherals，并开始与康柏计算机公司合作，推行使用3.5寸HDD的产品。这为Conner的公司赚取了不少利润。

3.5寸硬盘

而3.5寸硬盘的发明者Rodime公司却没有那么好的运气。在硬盘领域无利可图后，1989年Rodime公司进行了破产重组，此后似乎干起了bo彩。

***但需要注意的是，由于价格原因，5.25寸硬盘仍是80年代消费者的主流之选。***在80年代市面上涌现出大量的第三方电脑公司，市场终于不是IBM一家独大的局面了。大批加州硅谷的初创公司创造力强劲，在激烈的个人电脑市场里将长期只习惯开发商用产品的IBM挤了下去。

IBM为解此局选择找第三方，于是英特尔、超微半导体（AMD）出现在了IBM的PC上，微软的MS-DOS系统也装进了IBM的个人电脑里。

个人电脑产品自主化程度低，这显然不利于产品长期占领市场；但是反过来，正是因为IBM在这一时期选择了找第三方来生产个人电脑，如今我们耳熟能详的英特尔、AMD、希捷等科技公司才能成长起来。

而且那一时期市面上涌现出不少第三方厂商，他们依靠钻IBM专利的空子，变着法子生产兼容IBM硬件的机器，居然把这块市场做大了。现如今不少如惠普、戴尔、联想等知名电脑厂商之前都是吃这口饭的。1980年，第一个GB级别的存储器—— IBM 3380问世。曾参与该机开发的工程师形容他时说这是一台“big refrigerator”。这个庞然大物的容量达到了2.52GB。值得一提的是，每台3380都由两个硬盘组件（HDA）组成，单个组件容量1.56GB，两个组件合在一起才组成了该机2.56GB的总容量。

后续，IBM一直在初代机的基础上进行改进。直到1987年，基于3380改进的3389已经拥有了3781MB的总容量。

IBM3380以巨量的存储容量成为企业用户的首选

87年，随着硬盘在市面上越来越多，IBM和当时的几家头部公司在一起商讨推出一个通用的接口，用来规范硬盘的设计标准和适配更多设备。

于是IDE（PATA）接口诞生了,它由西部数据开发，他的诞生为硬盘普及起到了至关重要的作用。该接口自87年开始使用，直到13年，威腾科技停止PATA接口硬盘供应，PATA才算完全退出历史舞台。

IDE(PATA）接口

88年，为适应现代便携设备的需求。一家名为PrairieTek的公司制造了世界上第一个2.5英寸硬盘驱动器,他的容量为21.3MB，这一尺寸的硬盘后来被很广泛的应用到笔记本电脑产品中，直到近几年SSD价格下跌，越来越多厂商选用固态硬盘，2.5寸机械硬盘才逐渐在笔记本电脑中消失。

92年，机械硬盘史上重要的一年。这一年东芝发布了大小仅1.8寸的超小型硬盘容量为21MB。同时希捷生产出首块7200转高速机械硬盘，民用机械硬盘市场也开始进入GB时代。

东芝的1.8寸硬盘

96年，一种奇怪的玩意儿出现了——液态硬盘。希捷第一个宣布他们成功制作了液态硬盘，但说是液态，此液态不是你想的那种液态。希捷说的液态是指使用了液态轴承马达（Fluid Dynamic Bearing Motors，简称FDB）技术的机械硬盘。

FDB技术过去一直被应用于精密机械工业。其技术核心是用黏膜液油轴承、以油膜代替滚珠。与传统的滚珠轴承硬盘相比，液态轴承硬盘的优势是显而易见的。

一是减噪降温。避免了滚珠与轴承金属面的直接摩擦，使硬盘噪音及其发热量被减至最低；二是减震降噪。油膜可有效地吸收震动，使硬盘的抗震能力得到提高；三是减少磨损，提高硬盘的工作可靠性和使用寿命。

**其实说白了就是一个换了马达的机械硬盘。“喂！希捷你只是想搞噱头对吧！”**1997年，机械硬盘史上又一项真正划时代的技术被IBM发明了——GMR巨磁阻效应磁头。新磁头相比原先的MR磁头而言更加敏感。

原先用MR磁头的硬盘能够达到3～5 Gb每平方英寸的存储密度，而使用GMR之后，存储密度可以达到10～40Gb每平方英寸，相对于以前提高了8倍之多，这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。

GMR磁头结构图

有了新技术的加持，IBM在1998年乘胜追击，推出全球首款1英寸的硬盘，容量高达惊人的340MB。

****据悉，该硬盘得到了小尺寸硬盘狂人——东芝和日立的技术支持。****时间终于来到了21世纪，这一世纪初机械硬盘仍在发光发热。尤其是在小型便携设备上，早期IPod，考虑到成本与容量问题，使用的就是1.8寸机械硬盘。一直到IPod Classic 3才改为NANO Flash

IPod Classic 3

你以为1.8寸就是机械硬盘的极限了吗？不是哦。05年诺基亚N91面世，这台手机采用了东芝的0.85寸特制机械硬盘，容量最高可达8GB，要知道那时的2GB记忆卡售价可高达上千啊！

这就是机械硬盘的最小记录了。虽然体积是小了，但是听闻这款硬盘的故障率很高，并且也只有诺基亚N91在使用，所以目前的存世数量十分稀少。

N91上的0.85寸硬盘

而东芝的这块硬盘也可以说是机械硬盘史上最高的高峰了，往后数机械硬盘受到闪存的影响，市场份额逐渐萎缩，虽然还有几项技术革新，但是还在坚持机械硬盘研发的厂商已经不多了。而在早两年的03年，日立收购了IBM的存储业务，这个一路伴随机械硬盘成长的公司在此时果断跳车，转投其他赚钱的邻域去了。（2006年，IBM的个人电脑业务也卖给了联想）

04年，东芝发布首款基于垂直磁记录技术（PMR）的硬盘——MK4007GAL（另有80GB容量的MK8007GAH）。这是一块1.8寸的机械硬盘，令人惊讶的是，得益于PMR技术，它的单块盘片的容量达到了40GB，这样的单位容量密度对比起之前普遍采用LMR技术的硬盘高出太多了。

以至于在05年,日立环储和希捷急忙宣布了将开始大量采用垂直磁记录技术(PMR)，他们生怕被东芝抢走市场。

【插叙：垂直磁记录技术（PMR），也称为常规磁记录（CMR），区别于纵向磁记录（LMR）。简单说，PMR将原先横向排布在盘片中的磁性颗粒竖起来了，于是在单位面积内可以容纳的磁性颗粒就变多了。因此，使用PMR技术的硬盘单位面积的容量就提升了。】

07年,日立公司宣布将会发售全球首只1TB的垂直式硬盘,售价只需要399美元。硬盘TB级别的时代来了，这条路机械硬盘走了51年；而在2011年,日立环球存储也被西部数据公司收购了,并改名为昱科环球存储（HGST）。

至此，机械硬盘领域的玩家只剩下西数、、东芝、希捷三家，曾几何时这个领域也有过百花齐放，一百多家硬盘厂相互竞争，机械硬盘技术一个月上一个台阶。现在，只剩下三家巨头垄断市场，店大欺客，臭名昭著的叠瓦式硬盘爽了厂商，难受了消费者……

12年,HGST公司推出了氦气充填式硬盘技术,可以显著提升存储容量。一般的硬盘内部填入的都是空气，而氦气充填式硬盘则在硬盘内部填入氦气等惰性气体。

这样做有什么用？用处大了。首先，由于氦气密度低，因此盘片运作时摩擦力小，这可以显著降低硬盘功耗；然后，因为内部器件运行阻力低，厂商就可以在其中放入更多的盘片，增加硬盘容量。目前已有希捷有单盘容量达20TB的氦气盘出售。

13年,希捷公司率先推出了叠瓦式磁记录技术的硬盘,可以提升存储密度25%,但是代价是写入的效率远远低于传统垂直式硬盘。这项臭名昭著的技术迅速被厂商应用了，但消费者为之无比愤怒。自该技术大规模采用以来，西数、希捷等厂商没少挨官司。

往后，就是闪存的时代了……机械硬盘史到此落幕，虽然近几年机械硬盘还不至于退出历史舞台，但是各个硬盘厂都已经开始积极拥抱闪存了。哪怕闪存作为存储介质只能在不通电的情况下保持数据3-5年，但闪存可以做得比机械硬盘更轻薄、更适合移动设备。所以很遗憾，哪怕它在过去的70年里已经缔造过那么多的传奇，但是他也必须要退休了。