硬盘进化史：尺寸微缩，容量飞跃
硬盘进化史：尺寸微缩，容量飞跃
当代，硬盘作为人类文明的存储介质，已历经数十载的飞速发展，从庞然大物演变为如今小巧的SSD颗粒，其背后推动力量在于日益增长的数据存储需求、技术创新的不断涌现、成本控制的持续优化以及数据安全与可靠性的不断提升。
那硬盘这数十年是如何演变的呢？下面就一起来看看吧！
机械硬盘
1956年-第一块硬盘 IBM 350 Disk Storage Unit
IBM 350 Disk Storage Unit，作为IBM 305 RAMAC系统的存储核心，是世界上首个商用硬盘驱动器，它采用磁性存储原理实现数据的随机存取，虽体积庞大且容量有限（约5MB），但在当时使用流行的8bit编码系统而言，已经可以存储大量文本与记录，并通过并行接口实现高效数据传输（约合8.59kbps/s），对数据处理效率的提升具有重大意义。
1961年-第一个采用“悬浮磁头”技术的硬盘
IBM 1301 Disk Storage Unit
作为IBM 350的继任者，引入了最为重要的悬浮飞行磁头技术，不仅减少了磁头与磁盘的摩擦，还提高了存储密度。虽然体积依旧庞大，但容量提高到50MB，是前代的10倍，数据传输速率也大幅提升至156Kbps/s，数据存储与处理的效率得到了明显提升。
1980年-第一款为个人电脑市场设计的硬盘
希捷ST-506
希捷的ST-506作为第一个为个人电脑市场设计的硬盘，其采用了5.25英寸的格式，数据传输速度大约为625kbps，存储容量最初为5MB。但后来推出改进版的ST-412，容量提升至10MB。ST-506使用了MFM编码方法，并通过ST-506接口与计算机连接。这个接口后来成了早期PC硬盘的标准接口。凭借两条电缆连接硬盘与控制器，成功推动了个人电脑存储技术的发展
在此之前，个人电脑还是依赖于软盘驱动器进行数据的存储，ST-506推出后，使得个人电脑用户第一次能够在自己的机器上使用硬盘驱动器，不仅解决容量限制和访问速度的问题，还极大地扩展了个人电脑的功能和应用范围，为个人电脑的普及奠定了基础。
1980年-第一个1GB硬盘产品
IBM 3380
同年，IBM推出了3380硬盘驱动器，通过多个硬盘堆叠在一起的设计，让IBM 3380驱动器实现了1GB存储容量，通过专用的并行通道接口连接到主机系统，传输速度也来到了3MB/s。
虽然IBM 3380还是采用了多机柜的模式，体积大且售价昂贵，但“巨大的容量”和“超快的速度”还是显著提高了数据处理的效率。使得大型企业能够处理和存储更多的数据，推动了数据库、在线事务处理和其他大型应用程序的发展。也标志着人类电子信息存储时代来到了“GB”时代。
1983年-第一块3.5英寸（现今主流通用标准）硬盘产品
Rodime RO352
Rodime RO352是世界上首个采用3.5英寸标准制式的硬盘，设计容量为10MB，传输速度受限于IDE接口。体积和尺寸上的减少使它们更适合于笔记本电脑和紧凑的台式机设计。
早期的3.5英寸硬盘通常使用IDE接口，也称为ATA。这种接口后来也成为个人电脑中硬盘的常用连接方式。随后，SATA接口取代了IDE，成为新的标准，提供更高的传输速率和更好的性能。这一发展推动了硬盘技术的进步，满足了日益增长的数据存储需求。
3.5英寸硬盘的推出，对个人电脑和便携式电子设备都产生了巨大的影响。体积小、容量大、成本低的特点，为个人电脑的普及和移动计算的发展起到了关键作用。现今，3.5英寸硬盘仍是台式机和服务器的标准硬盘尺寸之一。
1988年-第一块2.5英寸（现今主流通用标准）硬盘产品
PrairieTek公司 型号不详
PrairieTek为了追求更小的硬盘体积与更加适用性的应用场景，研发了一款2.5英寸的硬盘，也是采用传统的磁头读写技术，流行的IDE接口，通过技术压缩实现了更小的体积，相比3.5英寸更小、更轻。
1997年-第一款采用GMR巨磁阻头的硬盘
IBM Deskstar 16GP Titan
GMR硬盘头是利用巨磁阻效应来检测磁盘上的数据位。通过薄膜多层结构，使得硬盘可以有更高的存储密度以及能够被准确地读取。
IBM Deskstar 16GP Titan系列硬盘引入GMR技术后，显著提高了硬盘的性能和存储容量。在3.5英寸标准的尺寸下，拥有了最大16.8GB的容量，连接方式采用IDE接口。
GMR技术的加入，硬盘的存储密度有了极大地提升，硬盘容量也得到了快速地增长，这对个人电脑和服务器等设备的数据处理能力进一步提高，同时也推动了硬盘技术的革新。
2003年-第一款采用SATA协议的硬盘
希捷Barracuda 7200.7
随着GMR和TMR等关键技术的出现，传统PATA标准已经不能满足人们日益增长的数据读写需求。此时，SATA接口应运而生，采用串行通信机制，实现了更高速的数据传输，初代标准最高实现了150MB/s的数据传输速度。同时，SATA优化了线缆设计，支持热插拔，增加了使用灵活性。随后，希捷推出了支持SATA协议的Barracuda 7200.7硬盘，3.5英寸尺寸，容量范围40GB至200GB，满足了市场对高效存储的需求。
2007年-第一款容量达到1TB的硬盘产品
希捷Barracuda 7200.11 ST31000340AS
希捷推出Barracuda 7200.11系列中的ST31000340AS型号，采用了SATA接口，支持SATA 2标准，实现了最大持续数据传输率为105MB/s，并配备了32MB的缓存用于提升传输性能。同时该硬盘突破到单位的容量，达到了1TB的容量。
随着1TB硬盘的推出，大大扩展了个人电脑用户和企业的数据存储能力。在此之前，用户们还需要使用多个硬盘来存储大量数据，而1TB硬盘的出现使得存储解决方案更加简洁和经济。
2007年后，机械硬盘发展放缓，主要原因是固态硬盘（SSD）的快速发展及广泛应用。SSD凭借超快读写速度，成为新一代电脑主盘首选。尽管面临竞争，机械硬盘因其成本效益在某些场景中仍具独特地位，主要作为数据库、备份和副盘使用，提供1TB至6TB的存储容量。
固态硬盘
SSD硬盘是使用闪存来存储数据，不同于机械硬盘的旋转磁盘。采用的是非易失性NAND闪存作为存储介质，能在断电后保持数据不丢失。
NAND闪存由数百万个存储单元组成，每个单元可存储不同位数据，读写操作通过电信号快速切换数据状态。
SSD中还有主控，这是一个嵌入式处理器，负责数据的管理和检索，包括错误校正、写入平衡、坏块管理、数据存储优化及数据加密等重要功能。
1991年-第一款大规模使用的固态硬盘
SanDisk研发 具体型号未知
在1991年，SanDisk公司推出了第一个商用SSD固态硬盘，采用2.5/3.5英寸的硬盘规格，容量只有20MB左右，体积较大，主要面对的还是以军事与工业、实验的市场为主。通常都作用于机械硬盘的缓存盘或者前序盘。
由于使用了IDE或SCSI的传统接口，使得传输速度受到了接口带宽一定的限制。由于SSD没有移动部件，减少了寻道时间和旋转延迟，因此它们的速度也比当时的机械硬盘快。
2008年-第一款标志着SSD消费市场正式拉开的产品Intel X25-M
2008年，SSD市场终于克服了生产技术良率与成本平衡的问题，推出了固态硬盘（SSD）Intel X25-M，采用了MLC NAND闪存技术，这使得SSD可以提供更大的存储容量同时保持成本相对较低，提供了80GB和160GB两种容量的选择，其2.5英寸标准尺寸，SATA II接口，在当时可以轻松地安装个人台式电脑或者笔记本中。
此时的Intel X25-M，顺序读取速度可达到250 MB/s，顺序写入速度可达到100 MB/s，比当时的机械硬盘快得多，也为SSD硬盘在性能方面上树立了新的标准。
2013年-第一款采用TLC NAND闪存的固态硬盘
三星 840 EVO
TurboWrite技术通过为写入操作提供更大的高速缓冲区，显著提升了写入性能。虽然TLC NAND存储通过提高存储密度降低了成本，但其写入速度和耐用度通常不及MLC或SLC NAND。
三星840 EVO SSD首次在TLC NAND闪存基础上引入了TurboWrite技术，采用了2.5英寸的标准尺寸，提供了多种存储容量的选项，包括120GB到1TB的规格，并使用了SATA 3接口，顺序读取速度可以达到540 MB/s，顺序写入速度则根据不同容量从410 MB/s到520 MB/s不等。此外，还引入了名为RAPID的缓存加速技术，通过利用系统内存作为缓存来提高性能。
2014年-第一款采用NVMe协议的商用硬盘
Intel SSD 750系列
NVMe是一种建立在M.2接口上的协议，专门为闪存类存储设计，特别是针对固态硬盘（SSD）和其他非易失性存储器设备（NVM）。它的主要目标是实现高速、低延迟、低功耗和高可扩展性的存储器访问，以满足现代计算机系统对高性能存储器的需求。
2014年，采用NVME协议的商用硬盘Intel SSD 750系列正式发布，其读取速度达到2,500 MB/s，写入速度达到1,200 MB/s，大幅高于当时的SATA SSD。拥有两种形态，一种是2.5英寸的驱动器，使用U.2连接器连接电脑；另一种是半高半长的PCIe扩展卡，提供400GB和1.2TB两种容量选项。
优势：
通过高效利用PCIe通道、直接连接CPU、优化数据传输路径以及结合高度并发和多队列技术，实现了远超SATA协议硬盘的高速数据传输。
2015年-最早采用NVMe协议M.2接口的商用硬盘之一
三星SM951
三星SM951硬盘，是市场上最早采用NVMe协议及M.2接口的商用产品之一。采用了常见的22 x 80毫米，即M.2 2280规格，这也成了当前市场上最流行的SSD尺寸之一。且SM951在推出时提供了多种容量选项，其读取速度高达2150 MB/s，写入速度则可达1500 MB/s，性能上与同期的Intel SSD 750产品相媲美。
M.2 NVMe SSD硬盘的推出，对个人电脑、迷你主机和笔记本电脑的存储方案产生了深远的影响。由于硬盘可以直接插入到主板上的M.2插槽，并不需要外接电源或数据线，从而简化了安装流程，拓宽了SSD的用户群体。紧凑的尺寸设计使其特别适用于笔记本电脑和迷你电脑，为这些设备带来了高速而可靠的存储解决方案。
2019年-第一款支持PCIe 4.0 x4通道的SSD发布 Corsair MP600
2017年，PCIe 4.0 x4标准诞生，PCIe 4.0标准相对于前一代PCIe 3.0标准，每个通道的数据传输速率翻了一番，从理论上讲，PCIe 3.0每个通道的速率为8GT/s，而PCIe 4.0则达到了16GT/s。
2019年，首款支持PCIe 4.0 x4标准的SSD硬盘——Corsair MP600发布，规格上采用了M.2 2280的规格标准，使用NVMe协议通过PCIe 4.0 x4总线连接到主板，提供了高达4950MB/s的顺序读取速度和高达4250MB/s的顺序写入速度，远远超过了基于PCIe 3.0 x4接口的SSD速度，此时已经非常接近我们当下使用的主流级SSD的速度。
随着PCIe 4.0 x4标准的SSD广泛普及，消费级存储设备迈入了更高速度的时代。对消费者而言，这预示着系统启动、应用程序加载及数据传输都将迎来显著提升，特别是在视频编辑、游戏和大数据分析等高带宽需求领域，将带来前所未有的流畅体验。
2023年-第一款支持PCIe 5.0 x4通道的SSD发布
宇瞻AS2280F5
PCIe 5.0标准是接续PCIe 4.0之后的下一代PCI Express接口规格，进一步提高带宽和性能。PCIe 5.0 x4接口将提供比PCIe 4.0 x4更高的传输速率。理论上，PCIe 5.0的每个通道带宽是PCIe 4.0的两倍，即从16GT/s增加到32GT/s。这意味着PCIe 5.0 x4接口的总带宽将达到128GB/s
2023年1月，宇瞻科技发布了全球首款PCIe 5.0固态硬盘，型号为AS2280F5。该硬盘依旧是M.2 2280规格，容量为1TB，PCIe 5.0 x4通道，采用了慧荣SM2267XT主控芯片，拥有8通道NAND闪存颗粒，还带有独立的DRAM缓存，最大限度地提升读写性能。理论读取速度可达14GB/s，写入速度可达12GB/s，是目前为止速度最快的固态硬盘之一。
PCIe 5.0 x4 SSD的推出，进一步推动了高性能计算、大数据分析、AI、深度学习等领域的发展。对于消费者而言，它将提供更快的游戏加载时间和系统响应速度，对于专业用户来说，它将极大地缩短工作流程中的数据处理时间。
