APS硬盤保護技術全介紹
2020-07-11 15:12:51
供稿：網友
硬盤是筆記本電腦中最容易受損的部件，而它又裝載了系統和用戶的數據，意外的跌落、撞擊乃至劇烈晃動都有可能造成筆記本電腦數據丟失或硬盤損壞。為了提高筆記本電腦硬盤的防震性能，硬盤廠商們開發出了巨磁阻磁頭、盤片防護膜等技術；同時筆記本電腦廠商們也在各種外置的沖擊吸收裝置（如防震膠墊）上大做文章。
筆記本電腦跌落時常常是處于工作狀態的，其硬盤磁頭很容易撞擊盤片，而防震膠墊之類的技術對工作中的筆記本電腦硬盤保護很有限。針對這一問題，IBM研發出了主動硬盤保護技術――APS（Active Protection System，主動保護系統），并于去年11月把這項技術應用于ThinkPad T41/R50系列本本上，使筆記本電腦對硬盤的保護由過去的被動方式變為主動方式。
APS技術的組成
ASP硬盤保護技術，是由內嵌于主板上的加速度感應芯片和預裝在系統中的震動預測管理軟件組成。通過對ThinkPad本本的角度、震動、撞擊的監測（即對橫縱加速度變化的監測），來決定是否將硬盤磁頭從工作狀態收回到磁頭停止區，從而減小撞擊對硬盤的損害，保護硬盤及硬盤內的數據。震動預測管理軟件從加速感應芯片中接收到相應的信號，通過分析判斷出哪些是對硬盤有害的，哪些是規律性的運動。震動預測管理軟件會忽略對硬盤不能造成傷害的規律性運動，而對于可能會對硬盤造成損害的運動，震動預測管理軟件會立刻將信息傳遞給硬盤，使磁頭迅速收回到停止區。當本本處于關機狀態或系統處于啟動狀態時，APS功能并不會被啟動。
APS技術的工作原理
當筆記本電腦硬盤工作時，硬盤磁頭在磁盤上方運動，進行數據讀取，當撞擊力在持續2毫秒內小于200G時，一般可以靠ThinkPad本本本身的外殼與防震設計來減震，避免對硬盤造成損害。而當撞擊力在持續2毫秒內超過200G后，損害將會隨著撞擊能量的加大而加大（見圖左邊的函數圖）。
硬盤處于非工作狀態時，磁頭處于停止區，硬盤在1毫秒內最大可以承受800G的沖擊。當撞擊超過800G/1毫秒后，損害將會隨著撞擊能量的加大而加大（見圖右邊的函數圖）。也就是說如果可以及時將硬盤磁頭歸位到停止區，則硬盤可以忍受比在工作狀態下更大的沖擊而不受損害。IBM APS技術就是基于上述原理，在預測到有可能發生撞擊后，及時地將磁頭移動到停止區以保護硬盤。
根據大量實際調查顯示，筆記本電腦在工作狀態下跌落的情況絕大部分是從桌面或膝蓋上跌落，即從120cm以下高度跌落（通常人的膝蓋高度為50cm，桌面高度為80cm），如何能在ThinkPad本本發生撞擊之前就將磁頭歸位，成為了問題的關鍵所在。
1.磁頭歸位的時間問題
經測試，磁頭的歸位時間從接到控制信號到完成操作，根據磁頭所處的磁道位置不同，大約為100毫秒到500毫秒。對于20cm高度內自由下落的情況，一般可以靠筆記本電腦的外殼與防震設計抵御撞擊力，所以我們僅需要關注20cm以上的跌落情況。而筆記本電腦從20cm至120cm高度掉落下來的時間是202毫秒至495毫秒，再加上筆記本電腦掉落之前的短暫延遲時間，試驗表明通常預計發生的時間會多于下跌時間。這就保證磁頭能在筆記本電腦發生撞擊之前及時歸位，有效地保護磁盤。
2.沖擊力問題
筆記本電腦要承受怎樣的撞擊，硬盤才會受到超過800G的沖擊力呢?我們知道，硬盤受到的沖擊力是由多項因素決定的。首先是筆記本電腦下落的相對高度與初始速率，而一般筆記本電腦在工作狀態下跌落的情況絕大部分是從膝蓋或桌面上跌落到地板上，相對高度不超過120cm，垂直方向的初始速率基本可以忽略不計；其次是筆記本電腦撞擊的表面，硬質無彈性的表面（如水泥地板）可以造成更大的沖擊力，軟質有彈性的表面（如木地板或鋪著地毯的地板）可以略微緩沖碰撞，從而造成較小的沖擊；再次是筆記本電腦本身的外殼設計和防震設計。
為了量化在各種情況下硬盤受到的沖擊力，IBM實驗室特別針對從膝蓋上跌落和從桌面上跌落兩種情景進行了大量的實際測試。相關實驗數據顯示，從膝蓋高度（50cm）或從桌面高度（80cm）翻落到硬質無彈性的水泥地板上，由于有外殼以及沖擊吸收墊保護，硬盤受到的沖擊力超過200G的幾率約為50%，而超過800G的幾率不超過2%。
3.規律性顛簸問題
APS功能一旦開啟，就一直在監測ThinkPad本本的運動。但用戶常常需要移動辦公，如在汽車、火車或飛機等交通工具上使用筆記本電腦，因此顛簸是在所難免的，這些震動要是常觸發APS使磁頭歸位，則ThinkPad用戶在使用本本時就會感到本本運行是斷斷續續的，影響了工作效率。不過APS技術已經考慮到這個問題，它具有忽略重復震動的功能，能消除移動用戶的顧慮。交通工具顛簸造成的沖擊力一般并不足以損害硬盤，所以大多數的顛簸都不會觸發APS功能使磁頭歸位，從而有效保證了ThinkPad用戶使用筆記本電腦的流暢性。
智能化的震動預測、有提前量的磁頭歸位操作，APS的這些重要特性都保證了ThinkPad本本的硬盤以及盤內數據不會輕易受到各種撞擊的影響。
編輯點評：對于在移動過程處于運行狀態的筆記本電腦，保護硬盤和硬盤的中的數據格外重要，一些本本廠商開發的特色保護技術在很大程度上會降低硬盤損壞的可能性。但用戶也不可完全依賴于這些保護技術，須知“小心使得萬年船”，畢竟任何保護技術都不是萬能的。
