先來回顧一下，早期的磁錄裝置。圖1拍攝于1950年，讀/寫頭位置靠近旋轉中的磁性物質，即使電源中斷，磁性物質產生的磁極仍能繼續保存數據。雖然今日硬盤與圖中外型已大相徑庭，但運作原理仍屬相同。

圖中右半邊的圓柱體，是在表面涂上磁性物質的磁鼓。磁鼓由堅硬的外殼保護，而外殼則連接許多纜線。圖1為外殼蓋子打開的狀態。這些纜線連接至讀/寫頭，換句話說，每個磁道都有其專用讀/寫頭；不同于當今硬盤的是，其讀/寫臂無法移動。因此，有多少磁道，就須連接多少讀/寫頭。雖然讀/寫頭之間的空隙未用于記錄數據，而顯得浪費，但由于不須控制讀/寫頭位置，而讓整個運作機制更簡化。圖中左方的黑色區塊為馬達。

圖1

圖1：具有磁鼓和許多讀/寫頭的磁錄裝置，許多讀/寫頭連接于磁鼓上，磁鼓容量為16 KB。

    當時，若要以此技術來增加儲存容量，即須加長磁鼓和增加讀/寫頭，或增加磁鼓半徑以擴大周長。圖2為不同尺寸的設備。圖中左后方的機器與圖1的磁鼓裝置相同。圖片前方為最小的磁鼓，但其外型仍大于1瓶2公升的瓶子。我們雖無從得知其重量，但能推測單以1人的力量應無法移動最右邊的大機器。本圖中，機器底部像吸收器的部份具抗震功能。此裝置在巨大馬達驅動笨重的磁鼓時，避免震動影響到機器以外的地方。

圖2

圖2：磁鼓型磁錄裝置。 磁鼓大小顯示所含容量，當時有各式容量的磁鼓。

從磁鼓到磁盤

第1臺硬盤誕生于1956年：IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control)是世界首臺外接儲存裝置！此機器名字的前3個字母（RAM）和當今半導體內存術語的隨機存取內存（Random Access Memory；RAM）相同。也就是說，用戶可在儲存裝置隨意讀取或寫入數據。相比之下，當時的其它儲存裝置只能以紙張、磁帶或打孔卡，順序訪問數據。兩者最大的差異，就在于這臺硬盤的隨機存取技術。這也許是其命名由來之一吧！此外，此硬盤名字的”會計與管理(Accounting and Control)”表示其設計宗旨為協助大企業的會計處理作業。

雖然磁錄機制的原理并無差異，但其磁鼓被更換為24寸磁盤。此硬盤共包含50片磁盤，且透過單一馬達來驅動旋轉。此為今日多盤片硬盤機的原始形式。

此硬盤只使用1對讀/寫頭，以1個裝置驅動其上/下移動，來存取盤片。50片磁盤的總容量為5MB，相當于4片軟盤的容量(此種軟盤片現今已絕跡了)。根據記載，該磁盤轉速為1,200rpm，每1寸含20個磁道，而讀/寫頭到磁盤間距為800微寸(micro inches)。

有趣的是，這些硬盤機并非完全密封，而不像現代硬盤機采完全密封設計，并使用過濾器來防止硬盤在循環外部氣流時，吸入灰塵及其它外界物質。然而，與現代硬盤相同的是，這些硬盤也運用氣壓來使讀/寫頭懸浮于磁盤上方，只不過當時讓讀/寫頭懸浮的方式，是從讀/寫頭對著磁盤發送高壓氣體。這個原理就像火箭透過噴射氣體來升空。

圖3

圖3：IBM 305 RAMAC內建的磁錄裝置。已具5MB容量的55片24寸磁盤來取代磁鼓， 此產品于1956年秋天推出。

1956年，IBM 305 RAMAC開創硬盤歷史新頁。就從此時開始，人們不斷研發技術，為大型計算機擴充外接儲存裝置容量。并縮小硬盤尺寸。80年代后半段，個人及商用計算機開始搭載小型硬盤。而后，業者仍持續針對執行基本運算的中央處理器，所用外接儲存裝置來研發硬盤。

上述IBM 305 RAMAC硬盤，為1960年加州冬季奧運會采用。當時IBM 305 RAMAC內建的磁錄裝置已有許多改良，如增加1個雙臂磁頭臂，且容量加倍。在60年代初期，人們仍在使用這個巨大、直立的長型機器。

60年代后半段，具有可拆式磁盤媒體的硬盤問市。圖4中的磁盤組包含4 至 6片直徑14寸的磁盤，固定在馬達轉軸上。拆卸下來的磁盤被存放于專用的半透明塑料盒容器，像是展示蛋糕用的透明玻璃容器。以此方式拆卸磁盤，讓用戶得以擴充其儲存容量，此為1項重大的技術發展。然而，這種互換性可能引起許多問題，有的產品系列甚至提供訓練課程，教育用戶在更換媒體發生問題時，如何透過示波器來調整每1個讀/寫頭。

此時的硬盤容量約200~400MB。儲存容量隨著每一代磁盤組的發展而遞增。隨著磁錄密度改良，所堆棧的磁盤數量亦增加。據說，12片磁盤相迭的重量相當驚人。

我們用伺服電動機(servo technology)技術來進行讀/寫頭定位，且僅在相迭磁盤的特定表面上記錄伺服信息。伺服信息不會在磁盤表面寫入用戶數據，而是不斷被讀取來定位讀/寫頭。讀/寫頭位置一旦確定，即開始進行數據讀寫，并可同時決定磁柱上其它讀/寫頭的位置。這項技術稱為專屬伺服方法(dedicated servo method)。當然，現代的硬盤已不再采用這種缺乏效率的作法。 

圖4

圖4：具有可拆式磁盤媒體的磁錄裝置，于60年代下半段推出。，這種可拆式磁盤稱為”磁盤組”。

    1968年，IBM顛覆了之前自己的設計，重新提出了“溫徹斯特”（Winchester）技術的可行性，這次的提出的技術則奠定了以后硬盤所發展的方向，。“溫徹斯特”技術的精隋在于提出了：“密封、固定并高速旋轉的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方，而不與盤片直接接觸”，這也同樣是我們現在硬盤所走的道路。
　　溫徹斯特技術的主要內容還有：磁頭、盤片、主軸等運動部分密封在一個殼體中，形成一個頭盤組合件(HDA)，與外界環境隔絕，避免了灰塵的污染。磁頭浮動塊，采用小型化輕浮力的磁頭浮動塊，盤片表面涂潤滑劑，實行接觸起停。平常盤片不轉時，磁頭停靠在盤片上，當盤片轉速達一定值時，磁頭浮起并保持一定的浮動間隙。
　　這樣簡化了機械結構，縮短了起動時間。而這種設計的磁頭與磁盤是一一對應的，磁頭讀出的就是它本身寫入的，信噪比等等都比從前好很多，因此存儲密度得到了提高，存儲容量同樣也隨之增加了。“溫徹斯特(Winchester)”技術的發明，無疑是為現在的硬盤發展打下了一個很好的契機。就是現在的上百G的硬盤仍然在使用這種“技術”，在5年之后也就是1973年IBM終于推出了使用溫徹斯特技術的第一塊硬盤，型號為3340，它采用14英寸的規格，由兩個分離的盤片構成(一個固定的和一個可移動的)，每張盤片容量為30MB。并且硬盤首次使用了封閉的內部環境，并進一步發展了氣動學磁頭技術，將磁頭與盤片之間的距離縮短到了17微英寸。

80年代后半期，已經有中小企業的辦公室電腦和高運轉工作站開始使用硬盤。而磁盤的尺寸變得更加小巧，從14英寸縮小到9英寸、8英寸直到5.25英寸。5.25英寸碟片的出現，使硬盤成為除盒式錄音帶和軟盤以外的存儲選擇并廣泛運用于個人電腦中。1980年，希捷科技推出業內首款5.25英寸硬盤ST-506，容量為5M。這個名字后來也用于表示連接一塊硬盤和一臺個人電腦的接口標準。硬盤控制器選擇讀寫頭，向磁道發送脈沖信號，以帶動磁頭尋道，這樣主機控制器會對尋道結束的信號進行確認。用今天的標準看，這是種非常遲鈍的設備，但由于其速度比軟盤快、容量比軟盤大，它得以被逐步采用。隨后，出現了更加先進的ST-412接口標準以及增強型小型設備接口標準（Enhanced Small Device Interface）。硬盤的配置已經盡可能地被簡化，而必要的控制操作則由外部控制器來完成。此時，三家公司聯合推出了新的接口標準——電子集成驅動器 (Integrated Device Electronics)，這就是我們熟悉的IDE接口規范。這三家公司分別是硬盤制造商CDC（現為希捷），西部數據（西部數據當時主要生產控制硬盤的外部控制芯片）以及電腦生產商康柏。目前的ATA（At Attachment）接口正是基于IDE接口的標準，而IDE要遠比ATA更為人熟知。

到了90年代初期（1991年），硬盤的發展逐漸加快了腳步，真正的步入了G時代，他的領導者毋庸置疑仍然是IBM公司，這樣的業界巨頭作出這樣的產品（0663-E12）其實一點也不讓人覺得奇怪。這款硬盤應用了先進的MR磁頭，當然他不光是打破了G的硬盤記錄這個簡單，同時它還是首個3.5寸的硬盤。由此3.5寸也成為了現代臺式計算機的結構標準。

90年代后期，GMR磁頭技術問世了。GMR是GiantMagnetoresistive的縮寫，中文名稱叫做巨磁阻磁頭。它與MR磁頭同樣是采用了特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數據，但唯一的不同之處在于巨磁阻磁頭使用了磁阻效應，更好的材料和多層薄膜結構，所以更增強了讀取的敏感度。相同的磁場變化能引起更大的電阻值變化，從而可以實現更高的存儲密度。現有的MR磁頭能夠達到的盤片密度為3Gbit－5Gbit/in2(千兆位每平方英寸)，而GMR磁頭可以達到10Gbit-40Gbit/in2以上。 

    1999年之前硬盤還一直在6.4G左右打轉，沒有新的突破。然而就在這年有公司了推出了鉆石九代產品。單碟磁盤容量達到了10G。從此硬盤發展的腳步又開始放快，一直不停歇的到了去年。經歷了價格波動，接口波動，電機轉速等等，基本已經將我們帶入了一個民用硬盤暫時的頂峰狀態。

　　2000年2月23日，某公司推出了轉速高達15，000RPM的系列硬盤，其平均尋道時間只有3.9ms，這可算是當時世界上最快的硬盤了。

2000年3月16日又到了盤片革命的時間了，IBM將自己苦心研究多年的“玻璃盤片”拿上了臺面，推出了兩款采用這個盤片的硬盤。這就是IBM的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV。此兩款硬盤均使用玻璃取代傳統的鋁作為盤片材料，這能為硬盤帶來更大的平滑性及更高的堅固性。
　　因為玻璃材料在高轉速時具有更高的穩定性，使得Deskstar 75GXP系列產品的最高容量達75GB，是當時最大容量的硬盤，而Deskstar 40GV的數據存儲密度則高達14.3十億數據位/每平方英寸，這再次涮新數據存儲密度世界記錄。然而好景不長，這為之后IBM的倒掉埋下了伏筆，時隔兩年之后騰龍系列的硬盤紛紛出現問題，暴露出了玻璃盤片的嚴重質量缺陷。
　　雖然此時IBM開始懸崖勒馬，開始當騰龍5推出的時候繼續采用了鋁質盤片。但這些都無法挽救這個品牌給消費者所帶來的心理陰影。作了幾十年的老大一失足成千古恨阿。至今不得不將硬盤部門轉手日立了。

　  回顧硬盤的發展IBM一直以來都是作為業界的領頭羊形式出現在大家的面前，一直以來我們都認為領頭羊一定是出色的，然而我們錯了，IBM也錯了。我們錯在誤以為IBM是神，神是不會出錯的，然而IBM錯在他發布的玻璃盤體上，發布之前并沒有進行嚴格的測試現在看來多少有些草率。
　　并且忘掉了商場中是不允許出錯的，一旦出錯可以挽回的幾率就很小，然而為了這個玻璃盤片他錯得離譜，錯得事關重大，牽扯到了消費者對一個產品的信任問題中。這件事情過去到出現了一個很諷刺的事情。以前我們認為IBM的質量無懈可擊，當然價格也都是高的無懈可擊，往往要比同行業的產品貴上50～100不等，我們囊中羞澀的時候總是用西捷作為代替品，然而自從日立接手了IBM的硬盤部門之后，大改以前高高在上的作風，意圖通過價格來挽回以往失去的客戶群體。他的價格現在應該是比任何一個品牌都低了。
    20世紀90年代，3.5英寸和2.5英寸硬盤獲得飛速發展，使它們集成在臺式機和筆記本電腦上成為必然。這個時期大量的個人電腦也開始投入生產。更為重要的是，讀取頭成為新技術創新的核心，推動了硬盤容量的大幅度增長。這便是磁阻磁頭（Magnetic-Resistive），它的讀取頭能將磁場的變化轉化為電阻，相比使用薄膜線圈進行電磁感應的讀取頭，這種新磁頭能產生更為清晰和強大的信號。想要達到此種磁阻效應，讀取頭的結構必須非常薄。由于硬盤對靜電、高壓、高溫和濕度非常敏感，因此生產硬盤之前需要對流水線進行徹底的檢查。雖然硬盤制造商不是同時采用磁阻磁頭，但他們開始將磁阻磁頭集成在1GB的3.5英寸的硬盤里。隨后，出現了一種高敏感的讀取頭以實現更高的記錄密度和更大的存儲容量。這就是巨磁阻(Giant Magneto Resistive)磁頭。通過改變磁阻磁頭的材料并對磁盤組結構進行改進，研發人員成功地實現了更高的輸出，這一現象被稱為“巨磁效應”。現在，在磁性物質的磁化領域里產生了一項重大的技術突破——垂直記錄技術（Perpendicular Magnetic Recording）。將結構化的機制整合到磁性物質和碟片介質中后，寫入頭就好像是碟片介質的一部分。垂直記錄得以實現的另一個因素是對寫入頭結構的改進，垂直記錄技術的硬盤配置的是常規的巨磁阻和隧道磁阻讀磁頭，但是電磁線圈沒有發生任何變化。

我們從20世紀50年代的巨大磁記錄設備，發展到今天流行的3.5英寸和2.5英寸硬盤。硬盤發展追求的主題始終是更大的容量和更小的尺寸。硬盤的容量將不斷增加，這是毋庸置疑的。小尺寸硬盤的優勢是能減少功耗和節約空間。未來，硬盤將朝著更大容量、更低功耗及更小尺寸的方向發展。然而這一切的基礎，就是碟片密度的不斷提升，整個硬盤的發展史精確的驗證了這一點——隨著磁盤密度的不斷增加，我們的硬盤尺寸正在越來越小。也許不遠的將來，主流的硬盤會從3.5英寸過渡到2.5英寸。而且毫無疑問，我們的硬盤容量會越來越大。但是，超大硬盤時代是否真的來臨了呢？對于即將進入TB時代的硬盤，用戶的反映是怎樣的？