APS硬盘保护技术全介绍
时间：2008-11-16 15:06:18 魔新豆网
硬盘是笔记本电脑中最容易受损的部件，而它又装载了系统和用户的数据，意外的跌落、撞击乃至剧烈晃动都有可能造成笔记本电脑数据丢失或硬盘损坏。为了提高笔记本电脑硬盘的防震性能，硬盘厂商们开发出了巨磁阻磁头、盘片防护膜等技术；同时笔记本电脑厂商们也在各种外置的冲击吸收装置（如防震胶垫）上大做文章。
笔记本电脑跌落时常常是处于工作状态的，其硬盘磁头很容易撞击盘片，而防震胶垫之类的技术对工作中的笔记本电脑硬盘保护很有限。针对这一问题，IBM研发出了主动硬盘保护技术——APS（Active Protection System，主动保护系统），并于去年11月把这项技术应用于ThinkPad T41/R50系列本本上，使笔记本电脑对硬盘的保护由过去的被动方式变为主动方式。
APS技术的组成
ASP硬盘保护技术，是由内嵌于主板上的加速度感应芯片和预装在系统中的震动预测管理软件组成。通过对ThinkPad本本的角度、震动、撞击的监测（即对横纵加速度变化的监测），来决定是否将硬盘磁头从工作状态收回到磁头停止区，从而减小撞击对硬盘的损害，保护硬盘及硬盘内的数据。震动预测管理软件从加速感应芯片中接收到相应的信号，通过分析判断出哪些是对硬盘有害的，哪些是规律性的运动。震动预测管理软件会忽略对硬盘不能造成伤害的规律性运动，而对于可能会对硬盘造成损害的运动，震动预测管理软件会立刻将信息传递给硬盘，使磁头迅速收回到停止区。当本本处于关机状态或系统处于启动状态时，APS功能并不会被启动。
APS技术的工作原理
当笔记本电脑硬盘工作时，硬盘磁头在磁盘上方运动，进行数据读取，当撞击力在持续2毫秒内小于200G时，一般可以靠ThinkPad本本本身的外壳与防震设计来减震，避免对硬盘造成损害。而当撞击力在持续2毫秒内超过200G后，损害将会随着撞击能量的加大而加大（见图左边的函数图）。
硬盘处于非工作状态时，磁头处于停止区，硬盘在1毫秒内最大可以承受800G的冲击。当撞击超过800G/1毫秒后，损害将会随着撞击能量的加大而加大（见图右边的函数图）。也就是说如果可以及时将硬盘磁头归位到停止区，则硬盘可以忍受比在工作状态下更大的冲击而不受损害。IBM APS技术就是基于上述原理，在预测到有可能发生撞击后，及时地将磁头移动到停止区以保护硬盘。
根据大量实际调查显示，笔记本电脑在工作状态下跌落的情况绝大部分是从桌面或膝盖上跌落，即从120cm以下高度跌落（通常人的膝盖高度为50cm，桌面高度为80cm），如何能在ThinkPad本本发生撞击之前就将磁头归位，成为了问题的关键所在。
1.磁头归位的时间问题
经测试，磁头的归位时间从接到控制信号到完成操作，根据磁头所处的磁道位置不同，大约为100毫秒到500毫秒。对于20cm高度内自由下落的情况，一般可以靠笔记本电脑的外壳与防震设计抵御撞击力，所以我们仅需要关注20cm以上的跌落情况。而笔记本电脑从20cm至120cm高度掉落下来的时间是202毫秒至495毫秒，再加上笔记本电脑掉落之前的短暂延迟时间，试验表明通常预计发生的时间会多于下跌时间。这就保证磁头能在笔记本电脑发生撞击之前及时归位，有效地保护磁盘。
2.冲击力问题
笔记本电脑要承受怎样的撞击，硬盘才会受到超过800G的冲击力呢?我们知道，硬盘受到的冲击力是由多项因素决定的。首先是笔记本电脑下落的相对高度与初始速率，而一般笔记本电脑在工作状态下跌落的情况绝大部分是从膝盖或桌面上跌落到地板上，相对高度不超过120cm，垂直方向的初始速率基本可以忽略不计；其次是笔记本电脑撞击的表面，硬质无弹性的表面（如水泥地板）可以造成更大的冲击力，软质有弹性的表面（如木地板或铺着地毯的地板）可以略微缓冲碰撞，从而造成较小的冲击；再次是笔记本电脑本身的外壳设计和防震设计。
为了量化在各种情况下硬盘受到的冲击力，IBM实验室特别针对从膝盖上跌落和从桌面上跌落两种情景进行了大量的实际测试。相关实验数据显示，从膝盖高度（50cm）或从桌面高度（80cm）翻落到硬质无弹性的水泥地板上，由于有外壳以及冲击吸收垫保护，硬盘受到的冲击力超过200G的几率约为50%，而超过800G的几率不超过2%。
3.规律性颠簸问题
APS功能一旦开启，就一直在监测ThinkPad本本的运动。但用户常常需要移动办公，如在汽车、火车或飞机等交通工具上使用笔记本电脑，因此颠簸是在所难免的，这些震动要是常触发APS使磁头归位，则ThinkPad用户在使用本本时就会感到本本运行是断断续续的，影响了工作效率。不过APS技术已经考虑到这个问题，它具有忽略重复震动的功能，能消除移动用户的顾虑。交通工具颠簸造成的冲击力一般并不足以损害硬盘，所以大多数的颠簸都不会触发APS功能使磁头归位，从而有效保证了ThinkPad用户使用笔记本电脑的流畅性。
智能化的震动预测、有提前量的磁头归位操作，APS的这些重要特性都保证了ThinkPad本本的硬盘以及盘内数据不会轻易受到各种撞击的影响。
编辑点评：对于在移动过程处于运行状态的笔记本电脑，保护硬盘和硬盘的中的数据格外重要，一些本本厂商开发的特色保护技术在很大程度上会降低硬盘损坏的可能性。但用户也不可完全依赖于这些保护技术，须知“小心使得万年船”，毕竟任何保护技术都不是万能的。
笔记本电脑跌落时常常是处于工作状态的，其硬盘磁头很容易撞击盘片，而防震胶垫之类的技术对工作中的笔记本电脑硬盘保护很有限。针对这一问题，IBM研发出了主动硬盘保护技术——APS（Active Protection System，主动保护系统），并于去年11月把这项技术应用于ThinkPad T41/R50系列本本上，使笔记本电脑对硬盘的保护由过去的被动方式变为主动方式。
APS技术的组成
ASP硬盘保护技术，是由内嵌于主板上的加速度感应芯片和预装在系统中的震动预测管理软件组成。通过对ThinkPad本本的角度、震动、撞击的监测（即对横纵加速度变化的监测），来决定是否将硬盘磁头从工作状态收回到磁头停止区，从而减小撞击对硬盘的损害，保护硬盘及硬盘内的数据。震动预测管理软件从加速感应芯片中接收到相应的信号，通过分析判断出哪些是对硬盘有害的，哪些是规律性的运动。震动预测管理软件会忽略对硬盘不能造成伤害的规律性运动，而对于可能会对硬盘造成损害的运动，震动预测管理软件会立刻将信息传递给硬盘，使磁头迅速收回到停止区。当本本处于关机状态或系统处于启动状态时，APS功能并不会被启动。
APS技术的工作原理
当笔记本电脑硬盘工作时，硬盘磁头在磁盘上方运动，进行数据读取，当撞击力在持续2毫秒内小于200G时，一般可以靠ThinkPad本本本身的外壳与防震设计来减震，避免对硬盘造成损害。而当撞击力在持续2毫秒内超过200G后，损害将会随着撞击能量的加大而加大（见图左边的函数图）。
硬盘处于非工作状态时，磁头处于停止区，硬盘在1毫秒内最大可以承受800G的冲击。当撞击超过800G/1毫秒后，损害将会随着撞击能量的加大而加大（见图右边的函数图）。也就是说如果可以及时将硬盘磁头归位到停止区，则硬盘可以忍受比在工作状态下更大的冲击而不受损害。IBM APS技术就是基于上述原理，在预测到有可能发生撞击后，及时地将磁头移动到停止区以保护硬盘。
根据大量实际调查显示，笔记本电脑在工作状态下跌落的情况绝大部分是从桌面或膝盖上跌落，即从120cm以下高度跌落（通常人的膝盖高度为50cm，桌面高度为80cm），如何能在ThinkPad本本发生撞击之前就将磁头归位，成为了问题的关键所在。
1.磁头归位的时间问题
经测试，磁头的归位时间从接到控制信号到完成操作，根据磁头所处的磁道位置不同，大约为100毫秒到500毫秒。对于20cm高度内自由下落的情况，一般可以靠笔记本电脑的外壳与防震设计抵御撞击力，所以我们仅需要关注20cm以上的跌落情况。而笔记本电脑从20cm至120cm高度掉落下来的时间是202毫秒至495毫秒，再加上笔记本电脑掉落之前的短暂延迟时间，试验表明通常预计发生的时间会多于下跌时间。这就保证磁头能在笔记本电脑发生撞击之前及时归位，有效地保护磁盘。
2.冲击力问题
笔记本电脑要承受怎样的撞击，硬盘才会受到超过800G的冲击力呢?我们知道，硬盘受到的冲击力是由多项因素决定的。首先是笔记本电脑下落的相对高度与初始速率，而一般笔记本电脑在工作状态下跌落的情况绝大部分是从膝盖或桌面上跌落到地板上，相对高度不超过120cm，垂直方向的初始速率基本可以忽略不计；其次是笔记本电脑撞击的表面，硬质无弹性的表面（如水泥地板）可以造成更大的冲击力，软质有弹性的表面（如木地板或铺着地毯的地板）可以略微缓冲碰撞，从而造成较小的冲击；再次是笔记本电脑本身的外壳设计和防震设计。
为了量化在各种情况下硬盘受到的冲击力，IBM实验室特别针对从膝盖上跌落和从桌面上跌落两种情景进行了大量的实际测试。相关实验数据显示，从膝盖高度（50cm）或从桌面高度（80cm）翻落到硬质无弹性的水泥地板上，由于有外壳以及冲击吸收垫保护，硬盘受到的冲击力超过200G的几率约为50%，而超过800G的几率不超过2%。
3.规律性颠簸问题
APS功能一旦开启，就一直在监测ThinkPad本本的运动。但用户常常需要移动办公，如在汽车、火车或飞机等交通工具上使用笔记本电脑，因此颠簸是在所难免的，这些震动要是常触发APS使磁头归位，则ThinkPad用户在使用本本时就会感到本本运行是断断续续的，影响了工作效率。不过APS技术已经考虑到这个问题，它具有忽略重复震动的功能，能消除移动用户的顾虑。交通工具颠簸造成的冲击力一般并不足以损害硬盘，所以大多数的颠簸都不会触发APS功能使磁头归位，从而有效保证了ThinkPad用户使用笔记本电脑的流畅性。
智能化的震动预测、有提前量的磁头归位操作，APS的这些重要特性都保证了ThinkPad本本的硬盘以及盘内数据不会轻易受到各种撞击的影响。
编辑点评：对于在移动过程处于运行状态的笔记本电脑，保护硬盘和硬盘的中的数据格外重要，一些本本厂商开发的特色保护技术在很大程度上会降低硬盘损坏的可能性。但用户也不可完全依赖于这些保护技术，须知“小心使得万年船”，毕竟任何保护技术都不是万能的。
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