与CPU、内存等部件一样,硬盘在计算机中作为不可或缺的重要一员,已伴随着计算机走过了20多年的漫漫长路。在一台完整的PC系统中,硬盘不仅是操作系统、应用程序和各种常用数据的栖息之地,而且经常在系统内存不足的情况下起到弥补的作用(虚拟内存)。凡是接触过计算机的人们,不但对硬盘耳熟能详,而且经常将其作为考量一台机器性能高低的重要指标。不过您可知道,硬盘早就试图从我们桌面上或背包里的PC中“突围”出来,更不甘于躲在机房的存储机架里当永远的幕后英雄,它正在将触角伸向MP3播放器、数码相机、数码摄像机、DVD录像机、游戏机、电视机机顶盒甚至汽车等更加生活化的消费电子设备当中。有人认为,硬盘是相对独立地将PC技术推向消费领域的重要部件。
一个“消费”硬盘的时代,正在悄然来临。
从PC几番“突围”
在过去这么多年来,硬盘不仅从大型机、工作站、服务器到桌面PC的各类计算机中发挥着重要作用,而且以高速、稳定等特点成为一种常用的企业数据存储和备份工具,以磁盘阵列等比较独立的存储系统而存在。此外,最近几年来硬盘还通过SCSI、USB、IEEE 1394等接口形成外置设备,为个人用户提供灵活的数据存储和备份工具,这是其摆脱PC标准组件的角色而成为一种相对独立设备的又一次重大革新。
IBM最先研发并推向市场的微型硬盘技术,又将硬盘存储推向了众多的便携式或嵌入式消费电子设备,从而使硬盘能够彻底脱离PC,在更广阔的舞台上施展拳脚。微型硬盘采用与传统计算机硬盘相同的结构和存储原理,只是采用更加防震的玻璃质存储材料、尺寸更小(比火柴盒还小),而且I/O采用Type II型CF卡规格,这使其一开始就从具有CF卡I/O插槽的众多便携式设备市场找到了突破口。例如,支持Type II型CF卡槽的一些数码相机、掌上电脑成为最先享受到IBM MicroDirve达340MB、512MB甚至1GB高容量(相对于同时代的各类闪存卡只有32MB~128MB的容量)的宿主设备。
硬盘摆脱计算机系统而进入消费电子应用领域,不仅是通过应用在便携设备中的微型硬盘技术,还有那些早已应用于嵌入式设备中的“较传统”硬盘。例如早些时候的Sony PS/2、微软Xbox等游戏机,TiVo的电视机机顶盒,以及最近蓄势待发的DVD硬盘录像机等。之所以说“较传统”,是因为它们相比于微型硬盘,在尺寸和材料方面更加接近应用于计算机中的传统硬盘,只是由于各种嵌入式应用环境的特殊性,而在其他方面进行了改进。
最近,风靡全球IT市场的消费电子热,为硬盘加快扩张应用领地带来了大好机会。从最近4GB的微型硬盘、超过200GB的DVD录像机嵌入式硬盘的容量突破,到类似iPod这样的便携设备市场热潮,让我们风闻到硬盘不仅已完全从计算机“突围”了,而且已开始“包围”我们的生活。
便携设备:微型硬盘挑战闪存
缓慢起步于DC
在硬盘的消费革命中,起步最早、同时也最容易引起广大消费者瞩目的当属微型硬盘的应用推广。在笔者印象中,微型硬盘的先行者??IBM MicroDrive,早在2000年前后出现在国内市场,当时Sanyo和Casio的一些中高端消费型数码相机不仅在插槽设计上支持它,而且将其作为标准配置。
此后,随着单反数码相机市场的扩大,这些超高像素的高端数码相机对存储的需求日益强烈,闪存技术经常难以满足要求,因此Canon、Nikon、Kodak和FujiFilm等厂商的单反数码相机普遍提供对微型硬盘的支持。而最近一两年来掌上电脑的发展和应用也掀起了一阵小高潮,虽然新型的SD卡凭其体积更小、更加省电等特性越来越成为新型掌上电脑中的标配,但微型硬盘在容量上依旧保有优势,因此在掌上电脑市场(主要是高端)同样有应用的缝隙,例如HP iPAQ虽然普遍标配SD卡槽,但以扩展夹克的形式支持微型硬盘和CF卡。
尽管如此,过去几年来微型硬盘还是生存在诸多闪存卡的“夹缝”中。总结其原因,一方面是因为摩尔定律下的半导体制造工艺的进步使得闪存卡在容量、成本和新产品开发方面突飞猛进,逐渐缩小着与微型硬盘的差距;而在另一方面,微型硬盘在早期的这些宿主设备(数码相机、掌上电脑)主要存储图像、应用程序和文档资料其他普通类型的数据,而这些类型的数据对存储空间并不形成太强烈的需求,当前的闪存一般就能应付;此外,前阶段微型硬盘市场一直被IBM一家所垄断,竞争的缺乏势必造成价格的居高不下、技术进步(主要是容量提升)的迟缓,这也限制了微型硬盘的发展。
MP3点燃市场
虽然微型硬盘依然拥有传统的应用领地,并且具有更广的应用范围,但在最近刺激其快速发展的主要是便携式的MP3播放器(实际上这些便携式的音乐播放器支持的不仅是MP3,还包括WMA、ASF等其他音乐格式,为了通俗我们统称为MP3播放器)。这首先要归功于苹果电脑公司的iPod系列,iPod自问世以来凭其微型硬盘支撑下的海量存储、夺人的外观和苹果公司iTune音乐下载网站的支持等因素,迅速获得了成功。目前的iPod不仅推陈出新,而且已在业界招致了大量的仿效者。据我们掌握的有限资料,目前以硬盘作为存储媒介设计出MP3播放器并推向市场的公司有日本创新(Creative)、北美数字网络公司、Archos公司、Rio公司、日本iRiver等等。甚至HP最近刚刚宣布,它将在2004年夏季开始以HP品牌销售苹果电脑公司的iPod。
相对于数码相机的图像、掌上电脑中的程序和文档,MP3等音乐文件对存储容量产生了更高的要求,传统的闪存卡技术将越来越难以应付。而微型硬盘市场也早已打破了垄断格局,目前除了并购了IBM硬盘业务的Hitachi占据主导地位以外,还陆续出现了竞争者,包括Toshiba、Cornice和中国的南方汇通等(图1)。这不但使微型硬盘容量飞速攀升、品种规格更加丰富,而且加快了成本的下降。MP3音乐播放器已成为点燃微型硬盘市场的导火索。
未来媒体应用的契机
随着音乐、视频等越来越多的媒体内容在便携式设备中的应用升级,硬盘的海量存储等优势将在闪存技术面前再次凸显。届时,微型硬盘市场将面临更大的机遇。这一趋势已暂露头角,例如在2003年的Comdex上,Samsung公司已展出了以微型硬盘作为存储介质的数字摄像机产品(图2),用其存储MPEG-4格式的压缩视频文件。另据消息称,有厂商甚至已在考虑将微型硬盘置入未来的新款手机当中。
在未来的便携式消费电子市场,微硬盘将从各类闪存卡抢夺一部分市场,很可能呈现此二者并肩齐驱的局面。至于微型光存储技术能否加入竞争,目前尚不明朗,因为推广便携式光存储应用的力量尚不形成气候(目前据我们所知的主要有研发微型蓝光驱动器的Philips等)。
嵌入式设备:与光存储相得益彰
过去的多数嵌入式设备(从工控领域到普通家电)为了节省成本,普遍采用专用处理器作为计算元件,而存储往往采用容量很小的半导体闪存。如今,许多嵌入式计算技术走向高级应用(主要是消费型的媒体设备),不但需要更高性能的处理器(例如Sony、IBM等厂商联合开发的多核芯片Cell将应用于PS/3游戏机),对存储的渴求也日渐旺盛。硬盘原本具有海量、快速等优势,再加上其成本的持续下降,硬盘服务于未来的高性能嵌入式设备势在必行。当然,更具成本优势的光存储技术也将与其结伴而行。
从游戏机、机顶盒到硬盘录像机
最先采用硬盘的嵌入式消费电子设备是游戏机和电视机的机顶盒。因为这些设备处理的数据涉及到高速画面和高品质音频等媒体内容,不仅数据容量巨大,而且要求实时、高效并且能保证播放品质。硬盘恰能满足这些要求,因此成为这些设备的首选。在全球游戏机市场的两大竞争者当中,Sony PS/2当初只将硬盘作为外置的选件,而随着微软标配硬盘的Xbox的入局和迅速崛起,Sony新一代产品PS/3也将硬盘作为标配组件。专家预计,计算机游戏业的强劲发展势头,将为嵌入式硬盘应用制造庞大的市场空间。
由于数字电视标准的悬而未决,机顶盒产品的命运正面临考验:以单独的外置盒形式存在,还是将其功能集成进电视机当中?不过无论如何变迁,作为各类数据的暂存或录制工具,硬盘对机顶盒功能的意义不会变化,目前已出现了在电视机中内置硬盘的动向。
VCD、DVD等数字化播放机的出现,已将传统的模拟磁带录像机推向淘汰的边缘,但由于它们缺乏录制功能而未将这一更新换代进行彻底。硬盘录像机是数字技术弥补这一市场缺憾的尝试,不过终究因成本等问题而久久徘徊不前。随着最近一年多来DVD刻录技术突破标准悬疑、成本等障碍使市场大门敞开,DVD录制技术终于问鼎家用市场。不过DVD自身难以克服的技术缺陷使它又不得不求助于硬盘,二者的结合导致了一种全新的家用数字录放设备??DVD硬盘录像机(简称DVR)的出台。
DVD+硬盘=未来的录像机?
与硬盘存储相比,DVD光存储更加具有成本优势,因为其驱动器与介质(光盘)相分离,介质的成本可以控制得很低,并且具有内容存取和共享上的灵活性。但是目前的DVD刻录技术,在数字视频的直接实时刻录方面存在困难,所以不得不借助于硬盘作为暂存刻录数据的“中转站”,因为硬盘具有高速传输数据、随机存取的特性。因此,在新兴的DVR中,DVD和硬盘成为比较理想的存储组合。
DVR正成为消费电子市场上受人瞩目的新秀,因为它将VCD、DVD播放机尚未完成的一场家庭数字革命进行到底??不但可播放数字节目,还可以实现低成本的录制。DVR一旦得到大范围的普及,它将彻底否定模拟磁带录像机继续在市场上存在的理由。目前,全球著名的消费电子大厂几乎都已推出了相关的产品。硬盘作为其中不可或缺的关键组件,找到了另一片巨大的市场空间。
与传统的计算机用硬盘相比,这些嵌入系统中的硬盘又有何特殊之处呢?未来将发生哪些变化?以应用于DVR中的硬盘为例,它们一般具有如下特征。
较小的尺寸(直径为1.8英寸或更小;而传统计算机硬盘为2.5英寸),以迎合消费电子设备更紧凑的尺寸。未来还将有尺寸更小的硬盘应用于DVR当中。
更大的容量。由于处理的往往是媒体数据,因此容量方面比计算机标配的硬盘要高。在DVR中,初期的标配硬盘容量一般为40GB和80GB,当前已升至120GB以上,最高的已有200GB。
越来越高的转速。硬盘转速越高,对节目的搜寻也越快,播放品质也更加能得到保证。初期DVR一般采用5400r/min的硬盘,不过目前已有部分厂商开始采用7200r/min的产品。
散热、寿命和稳定性。PC中的硬盘多数不是设计为“7×24”全天候型的,而DVR等消费电子设备对硬盘的使用率要比PC要高得多,因此在使用寿命、散热特性等方面的要求更高。这都需要硬盘厂商进行特殊设计。
未来:从汽车到更多
未来将是一个嵌入式计算无处不在的世界,而许多嵌入式计算系统将具有越来越高的性能,硬盘等磁存储、DVD光存储和半导体闪存将在不同的嵌入式计算系统中发挥自身优势或在同一系统中相互弥补。半导体闪存在嵌入式系统中的应用比较成熟,而相比之下硬盘在嵌入式的消费电子设备中只是刚刚开始,甚至我们还不能完全预料未来哪些新型设备中出现硬盘的身影。
不信您看,在美国底特律刚刚举行的NAIAS 2004车展中,日产汽车设计中心展出了一款名为Actic的新型概念轿车,在它所采用的大量IT技术当中,有个叫Fey Fob的信息终端就内置了100GB的硬盘。在此之前,Sony已将硬盘初步用于汽车音响(与CD进行组合);而在未来,根据Hitachi的研究计划,将通过硬盘来连续记录汽车引擎的状态,以为汽车保养提供数据。
也许下面这些权威的市场调研机构的预测更能说明一个“消费”硬盘的未来。
据IDC预计,内置微型硬盘的便携式MP3音乐播放器将在全球呈现40%的年增长率,远高于利用闪存的播放器增长速度。IDC还预计,MP3音乐播放器在2007年的出货量将会由2002年的1162万台递增至3664万台。
市场调研公司In-Stat/MDR的研究结果显示,消费电器用硬盘的发货量由2002年的930万块增长到2003年的1670万块,并预计业界今后将会继续开发嵌入硬盘的消费电子设备,支持硬盘的掌上电脑、手机以及可穿戴式电脑等下一代产品将会陆续面世。
硬盘支持下的移动音乐
iPod为苹果电脑公司带来了意想不到的收获,作为业界最早的以微型硬盘技术为存储媒介的便携式音乐播放器,iPod自一开始便以其能容纳几千首歌曲的海量存储特性受到广大音乐迷的喜爱。如今,结合iPod,苹果电脑公司的iTune网站已占领了在线音乐销售市场70%的份额,有人甚至认为音乐已开始带动了苹果电脑公司的发展。
iPod当前的最高容量超过40GB。不过,在刚落幕的MacWorld大会上,苹果推出了尺寸更加小巧的低容量产品iPod mini(比过去的iPod小一半),以更加细分市场。与以往产品采用1.8英寸硬盘不同,iPod mini采用1英寸的微型硬盘,容量为4GB,外形尺寸为91.5mm×51mm×12.7mm,重100g,内置的电池持续使用时间约8小时,售价约合人民币2100元。
日本创新媒体公司从2003年6月开始发售内置大容量微型硬盘的便携式音乐播放器,型号为Creative NOMAD Jukebox Zen 60GB,内置的硬盘容量高达60GB。这是iPod最有力的竞争者之一,它在容量上比同时代的iPod(30GB)领先1倍。其60GB的容量是什么概念呢?若平均每首4分钟左右的音乐文件,以128Kbps的质量转换为MP3格式,它可以保存的歌曲数量高达1.6万首。
这款产品支持MP3、WMA、WMV和VBR等格式文件的播放,外形尺寸为112.6mm×75.9mm×24.5mm,重268g,内置锂离子电池的持续使用时间约14小时,当时售价约合人民币3125元。
日本iRiver公司在2004年1月下旬上市的iHP-140,采用了1.8英寸的40GB硬盘。它不仅具有音乐播放功能,还将录音功能(可录制40Kbps质量的声音约2000小时)、FM调频收音功能集成进来,此外还支持光纤输入输出接口,以与高档音响相连。
iHP-140支持MP3、ASF、Ogg Vorbis以及WMA等格式的音乐文件,外型尺寸为105×60×22mm,重172g,内置锂离子电池的持续使用时间约16小时,当前售价约合人民币4850元。
如果说创新和iRiver公司的产品是针对传统iPod的竞争者(都采用1.8英寸高容量硬盘),那么Rio公司早先(2003年10月)推出的“Rio Nitrus”,也采用1英寸的微型硬盘,成为与后来的iPod mini相类似的竞争者。Rio Nitrus容量为1.5GB,在便携性上具有超强的优势,外形尺寸为62.4mm×82mm×17.8mm,重仅78g,通过一节7号干电池的持续使用时间约18小时,当初售价约合人民币2488元。
硬盘DVR市场上的“旗舰”们
DVD硬盘录像机是当前迅速由概念阶段走向市场应用的最热门消费产品之一,在先锋、Sony、Toshiba、Panasonic等日本厂商为主导的竞争中加快了脚步。在2003年下半年,它们相继发布了各自的最新机型,在硬盘容量、DVD刻录性能和整机功能设计上迈向一个新高度。
Sony在2003年9月发布、11月底上市的两款DVD硬盘录像机??配置250GB硬盘的RDR-HX10,以及配置160GB硬盘的RDR-HX8。它们不仅能在各自的硬盘上录制最长约325小时和204小时的电视节目,而且还支持DVD+RW、DVD-RW等格式的光盘录制功能。此外,这两款机器的硬盘与DVD光盘之间还可以相互进行双向录制。它们录制的图像记录格式采用MPEG-1/2,声音格式为杜比数字2ch。RDR-HX10和RDR-HX8的售价分别约合人民币10000元和6670元。
Toshiba几乎与Sony同期推出了其新款旗舰机型RD-XS41,它不仅具有160GB的硬盘,而且DVD刻录功能同时支持DVD-RW和DVD-RAM格式,其中刻录DVD-R的倍速达到4X。值得注意的是,这款机器还具有直接向DVD-RW/R光盘录像的功能,这对Toshiba尚属首次。此外,得益于内置硬盘的支持,RD-XS41还可以通过其DV端子直接与数字摄像机相连,将录制的视频内容刻录到光盘上。该机在日本的售价约合人民币10000元。
Panasonic最近发布的旗舰型产品是其DIGA系列中的DMR-E200H,它采用160GB的硬盘,并且支持4X的DVD-R高速刻录功能。这款机器比较独特的是,它配有SD卡插槽,可以将录制下来的节目以MPEG4格式转存在SD卡上,以方便与笔记本电脑、PDA等移动终端共享视频片段。 (本文版权归作者及微电脑世界所有)