从温彻斯特步枪谈起，回顾HDD演进之路

1973年：“温彻斯特磁头”开创关键硬盘技术

1973年11月，IBM 3340硬盘正式发售，具备低成本、低负载、使用润滑的盘片来停放读/写磁头的特性，确立了HDD的主导技术。3340有两个主轴系统，每个主轴硬盘容量都是30 MB，当时温彻斯特步枪的一类子弹是.30-30 口径，因此硬盘代号取为“温彻斯特”。之后IBM又把磁盘、主轴、轴承、磁头定位托架和磁臂组件合并到一个密封盒里，其基本HDD 封装概念沿用至今。

1976年：微型计算机刺激软盘销售

1973年，曾任职IBM的Alan (Al) Shugart创立Shugart Associates (SA)，制造小型商用计算机未果，但保留了一个关键组件8英寸软盘驱动器，1975年正式发布。1976 年，为了响应当时王安实验室对低成本驱动器需求，SA推出5.25 英寸驱动器。

此后软盘驱动器制造业务在 1990年达到顶峰，年产量约为1.2 亿台，随后随着可记录光盘的发展风光不再。1979年Shugart Associates团队又开发了另一个标准——“Shugart Associates 系统接口”(SASI)，随后演变成 SCSI（小型计算机系统接口）。

1977年：标准形成加速磁盘驱动器的集成

1977年，标准化的软硬件用于磁盘连接到其他计算机组件，控制数据公司的SMD（存储模块驱动器）接口开始努力定义为存储行业标准，自此为磁盘开发的新接口非标准即死。主要接口包括SCSI，1982年作为小型计算机系统接口（SCSI）被采用，最初用作通用外围接口的SCSI逐渐发展为磁盘和磁带的高性能接口选择，即SAS（串行连接SCSI）。

IDE，1985年，西部数据出了一份规范，将主机总线适配器（HBA）电子元件集成到IBM的PC/AT计算机的磁盘驱动器板上。集成驱动电子接口（IDE）迅速在连接PC的磁盘驱动器市场占据主导地位。各种变体是1989年的AT附件（ATA）项目和1993年的ATAPI（ATA数据包接口）。

光纤通道，1988年开始定义光纤通道，为SCSI、IPI（智能外围接口）和HIPPI（高性能并行接口）提供了一条通往100MBps串行接口的增长路径。当时的博科通讯系统公司推出分组交换机后，存储区域网络（SAN）迅速采用改变了企业数据存储管理方式。

1979年：薄膜磁头用于大容量磁盘

1979年，基于IBM研究中心成果的薄膜技术首次应用于IBM 3370直接存取存储单元的大容量磁盘，采用了类似半导体器件的光刻技术，以比铁氧体设计更小、更精密的方式制造磁盘驱动器的磁头。通过连续的光罩制作、蚀刻和沉积步骤（包括真空和湿式电镀），在陶瓷基片上构建了薄膜层，包括磁性材料（镍铁）、绝缘材料和铜线圈材料，然后物理上将它们分隔成单独的读写头电路，并与空气轴承一起集成，大大降低了每个单元的制造成本。

1979年：硬盘直径逐渐缩小

随着诸如IBM 4331型计算机，还有Data General、DEC、惠普、王安等公司推出小型商业和工程计算机的需求增加，硬盘从14英寸直径逐渐过渡到8英寸。1979年，IBM推出的62PC（Piccolo）采用了8个容量为65MB的8英寸硬盘。一年后，为满足个人电脑市场对更小尺寸和更低功耗的需求，希捷推出一款直径为5.25英寸的硬盘驱动器ST506，并建立了ST506接口和大小尺寸作为行业标准。

1983年，Rodime公司推出了第一款3.5英寸硬盘R0351/352，采用更小的介质直径，与当时行业标准的3.5英寸软盘大小相匹配。其它企业随后推出了更多3.5英寸硬盘。到了1996年发货的1亿块硬盘中，3.5英寸硬盘仍是PC中的主要使用规格，占据80%以上的市场份额。至今3.5英寸规格仍被用于企业和个人存储系统来获取大容量。

1983年：网络存储系统实现商业化

存储系统由多个存储设备组成，例如硬盘驱动器和磁带驱动器，通过层层的硬件和软件构建出可靠且高性能的网络单元。早期的系统通过专用接口设备连接到单台计算机上。

20世纪70年代出现了将存储的数据在独立网络计算机之间动态共享的概念。1983年5月，DEC（数字设备公司）宣布推出的VAX集群计算机允许最多15台VAX计算机每台运行自己的VMS操作系统，并通过分布式锁管理器在由多个分层存储控制器（HSC）控制的存储设备池（磁盘、磁带等）之间共享文件。

1989年，Auspex推出网络附加存储（NAS）系统，采用专用文件存储服务器，通过标准以太网连接，运行Sun公司的分布式网络文件系统（NFS）协议，共享UNIX系统上的文件。

1993年，NetApp推出价格更低、可扩展性更强的文件服务器设备，最终获得NAS市场主导权。

1997年，由博科推出的存储区域网络（SAN）采用交换式光纤通道网络，为客户端和服务器提供基于块的存储池。上层的SAN文件系统允许在共享存储介质上共享多个不同操作系统的服务器上的文件副本。随着NAS和SAN的共同演进，基本消除了距离对网络系统性能的限制。

1988年：独立磁盘冗余阵列（RAID）来了

1988年，加州大学伯克利分校在论文中提出了RAID（独立磁盘冗余阵列）概念，称用于个人电脑应用的多个廉价磁盘阵列性能胜于单个昂贵的大型机磁盘。那时镜像概念已经广为人知，已经有一些存储系统围绕小型磁盘阵列开始构建。此后RAID引起了商业供应商的关注，1987年成立的独立RAID供应商相继被希捷、天腾和EMC收购。

一些标准的RAID等级和相关的数据格式有所发展，每个等级都有很多变种。之后存储网络行业协会（SNIA）做了标准规范。如今，大多数基于服务器和网络的存储都基于RAID。

2005年：垂直磁记录(PMR)技术出现

1995年，业内专家预测纵向磁记录的密度将受到超顺磁效应限制，之后人们认识到垂直磁记录可以扩展到更高的密度。2005年底至2006年中期，东芝、西部数据和HGST在带头推动了PMR磁盘驱动器的商业化。东芝推出80GB 1.8英寸硬盘MK4007GAL，磁记录密度达133Gb/平方英寸。业内所有主要供应商都采用了PMR技术，两年后，HGST推出了一款拥有1TB容量的硬盘Deskstar 7K1000，磁记录密度达到325 Gb/平方英寸。

2013年：氦气硬盘助力云存储

氦气技术使得更多宝贵的数据能够以较低的成本存储在“云端”

云计算是20世纪60年代分时共享计算的现代等价物，个人用户可以通过一个终端和调制解调器，模拟电话线路远程访问大规模的计算和存储资源，其资本成本远低于自己安设备。如今，访问通过互联网进行，资源和服务更加复杂，硬件分布在全球多个数据中心。典型消费者最广泛使用的云服务是低成本的大容量存储。

数据中心里很多数据存储在硬盘（HDD）上。这些驱动器通过在旋转盘的表面上磁性记录数据。为了存储最多的数据，硬盘在每平方英寸的磁盘上记录尽可能多的比特位。增加更多硬盘成为挑战，更糟糕的是，功耗会增加，硬盘会过热。此外，由于磁盘和臂需要更薄，内部流动引起的振动更严重，这使得跟踪包含数据的磁道变得更加困难。

用氦气填充硬盘可以解决这些问题。氦气的密度是空气的1/7。这大大降低了功耗和热量的产生，并且改善了磁道跟踪。

氦气硬盘的研发可以追溯到20世纪70年代甚至更早。但直到2013年，HGST才推出了一款采用充氦技术的3.5英寸、7200转硬盘Ultrastar® He6，容量为6TB。1英寸高度可以放七个盘片。2017年，数字增加到了八个盘片（Ultrastar He12），2018年东芝增加到九个盘片。盘片厚度从1.27毫米降至0.635毫米。截至2020年3月，所有高容量数据中心硬盘都采用了氦气技术。

2014年：硬盘记录密度达到每平方英寸1TB

密度（Areal density）是指在记录介质的表面积上可以存储的信息数，它是确定一种技术最大容量的主要因素，最常应用于硬盘。2014年，希捷宣布推出一款采用扇区磁记录（SMR）技术的3.5英寸，6TB硬盘，其记录密度达到每平方英寸1TB。

2015年，东芝宣布通过扩展传统的面向垂直磁记录（PMR）技术，在2.5英寸硬盘上实现了每平方英寸1TB的记录密度。

此后，硬盘制造商们将新技术目光转向HAMR（热辅助磁记录）。其通过在写入磁场之前使用激光加热来降低磁介质的磁化阈值，从而实现更高的磁化稳定性和更小的位尺寸。这意味着每平方英寸上可以存储更多的比特位，HAMR技术的进一步改进，意味着实现更高的记录密度，为未来硬盘容量增长铺平道路。此外还加大了对硬盘能效的关注度，引入创新技术和方法以降低功耗和环境影响。

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