硬盤的主要技術指標

wordword格式支持編輯，如有幫助。10如有幫助硬盤的主要技術指標在我們尋常選購硬盤時，常常會了解硬盤的一些參數(shù)，而且很多雜志的相關文章也對此，我們就聊聊這方面的話題，期望能對硬盤選購者供給應有的幫助。首先，我們來了解一下硬盤的內部構造，它將有助于理解本文的相關內容。工作時，磁盤在中軸馬達的帶動下，高速旋轉，而磁頭臂在音圈馬達的掌握下，在磁盤上方進展徑向的移動進展尋址硬盤常見的技術指標有以下幾種：〔RPM，RevolutionsPerMinute〕：這一指標代表了硬盤主軸馬達〔帶動磁盤〕5400RPM就代表該硬盤中的主軸轉速為每分鐘5400轉。2平均尋道時間〔AverageSeekTime〕：假設沒有特別說明一般指讀取時的尋道時間，單位為ms〔毫秒〕/寫指令后到磁頭移到指定的磁道〔應該是柱面，但對于具體磁頭來說就是磁道〕上方所需要的平均時間。除了平均尋道時間外，還有道間尋道時間〔TracktoTrack或CylinderSwitchTime〕與全程尋道時間〔FullTrack或FullStroke〕，從最外〔或最內〕圈磁道上方移至最內〔或最外〕圈磁道上方所需的時間，根本上比平均尋道時間多一倍。出于實際的工作狀況，我們一般只關心平均尋道時間。3、平均埋伏期〔AverageLatency〕：這一指標是指當磁頭移動到指定磁道后，要等多長時間指定的讀/寫扇區(qū)會移動到磁頭下方〔盤片是旋轉的〕，盤片轉得越快，埋伏期越短。平均埋伏期是指磁盤轉動半圈所用的時間。明顯，同一轉速的硬盤的平均埋伏期是固定的。7200RPM4.167ms，5400RPM5.556ms。4平均訪問時間〔AverageAccessTime〕：又稱平均存取時間，一般在廠商公布的規(guī)格中不會供給，這一般是測試成績中的一項，其含義是指從讀/寫指令發(fā)出到第一筆數(shù)據(jù)讀/寫〔如指令處理由于內務操作時間一般很短〔一般在0.2ms左右〕，可無視不計，所以平均訪問時間可近似等于平均尋道時間+平均埋伏期，因而又稱平均尋址時間。假設一個5400RPM硬盤的平均9ms，那么理論上它的平均訪問時間就是14.556ms。5數(shù)據(jù)傳輸率〔DTR，DataTransferRate〕：單位為MB/s〔兆字節(jié)每秒，又稱MBPS〕Mbits/s〔兆位每秒，又稱Mbps〕。DTR分為最大〔Maximum〕與持續(xù)〔Sustained〕兩個指標，依據(jù)數(shù)據(jù)交接方的不同又格外部與內部數(shù)據(jù)傳輸率。內部DTR是指磁頭與緩沖區(qū)DTR〔即內存DTR上限取決于硬盤的接口，目前流行的UltraATA-100接口即代表外部DTR最高理論值可達100MB/s，持續(xù)DTR則要看內部持續(xù)DTR的水平。內部DTR則是硬盤的真正數(shù)據(jù)傳輸力量DTRDTR理論值都會比內部DTRDTR打算了外部DTR的實際表現(xiàn)。由于磁盤中最外圈的磁道最長，可以讓磁頭在單位時間內比內圈的磁道劃過更多的扇區(qū)，所以磁頭在最外圈時內部DTR最大，在最內圈時內部DTR最小。些廠商資料中還被寫作CacheBuffer。緩沖區(qū)的根本要作用是平衡內部與外部的DTR。為SCSI硬盤緩沖區(qū)增加了緩存功能〔這也是為什么筆者仍舊堅持說其是緩沖區(qū)的緣由〕。這主要表達在三個方面：預取〔Prefetch〕，試驗說明在典型狀況下，至少50%的讀取操作是連續(xù)讀取。預取功能簡潔地說就是硬盤“私自”擴大讀取范圍，在緩沖區(qū)向主機發(fā)送指定扇區(qū)數(shù)據(jù)〔即磁頭已經讀完指定扇區(qū)〔WriteCache〕，通常狀況下在寫入操作時，也是先將數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)再發(fā)送到磁頭，等磁頭寫入?yún)^(qū)后即向主機報告寫入完畢，讓主機提前“解放”處理其他事務〔剩下的磁頭寫入操作主機不用等待〕，提高了整體效率。為了進一步提高效能，現(xiàn)在的廠商根本都應用了分段式緩存技術〔MultipleSegmentCache〕，將緩沖區(qū)劃分成多個小塊，存儲不同的寫入數(shù)據(jù)，而不必為小數(shù)據(jù)鋪張整個緩沖區(qū)空間，同時還可以等全部段寫滿后統(tǒng)一寫入，性能更好。讀緩存〔ReadCache〕，將讀取過的數(shù)據(jù)臨時保存在緩沖區(qū)中，假設主機再次需要時可直接從緩多個已讀數(shù)據(jù)，進一步提高緩存命中率。這是我們常常能看到的硬盤參數(shù)指標，正確理解它們的含義無疑對選購是有幫助的7、噪音與溫度〔Noise&Temperature〕：這兩個屬于非性能指標。對于噪音，以前廠商們并不在意，但從2023年開頭，出于市場的需要〔比方OEM廠商期望生產更安靜的電腦以增加賣點〕廠商通過各種手段來降低硬盤的工作噪音，ATA-5標準第三版也參加了自動〔AAM，AutomaticAcousticManagement〕，因此目前的全部硬盤都支持AAM功能。硬盤的噪音主要來源于主軸馬達與音圈馬達，降噪也是從這兩點入手〔盤片的增多也會增加噪音，但這沒有方法〕。除了AAM外，廠商的努力在上文的廠商介紹在于硬盤是機箱中的一個組成局部承受近乎于雙倍的熱量嗎？所以硬盤的熱量仍需廠商們留意。對硬盤生疏的常見誤區(qū)〔一〕1、轉速與尋道時間：現(xiàn)在不少人都認為硬盤轉速越快尋道時間就越快，但這是最常見的錯誤生疏，事實上尋道服標記，進而快速定位。很多狀況下，我們都可以看到5400RPM硬盤的尋道時間與7200RPM硬盤一樣〔如三星的V40與P40〕。之所以有些高速硬盤〔如SCSI硬盤〕的尋Pentium4電腦只配32MB內存讓人覺得〔也意味著更好的元件與更高的本錢，明顯廠商要依據(jù)市場的需要權衡利弊〕不認同這是它最重要的用意，由此就又引出了下一個誤區(qū)。2、轉速與數(shù)據(jù)傳輸率：在很多人的印象和廠商的宣傳中，更高的轉速的主要用意在于提高數(shù)據(jù)傳輸率，但這并不正確。持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率打算于很多指標，并不光只是轉速。固然，有人會說轉速更高，磁〔SPT，SectorsPerTrack〕SPT來加大數(shù)據(jù)傳輸率，SCSI硬盤就是追求SPT的典型。事實上，很多廠商在一樣單碟容量上對于不同的轉速承受了不同的SPT設計，如金鉆七的最外圈磁道扇區(qū)數(shù)為837個，而星鉆三代則為896個。有人可能會問，那如何保證容量全都呢？這就涉及到每英寸磁道數(shù)〔TPI，TracksPerInch〕，它代表了磁道密度。SPT高則TPI60000TPI，星鉆三代則是57000TPI。本次測試最典型的例子是Caviar系列硬盤，WinBench測得的數(shù)據(jù)傳輸率與某7200RPM產品相當。雖然我沒有該系列硬盤最外圈SPT1000〔5400RPM〕，6000RPM900之上。因此5400RPM33%〔7200RPM5400RPM33%〕的SPT來得到一樣的數(shù)據(jù)傳輸率。綜上所述，7200RPM相對于5400RPM削減平均訪問時間。到底轉速是死的，5400RPM永久處于劣勢。3、真正的內部數(shù)據(jù)傳輸率：隨著硬盤學問的普及，硬盤DTR這一指標也漸漸被人們所生疏，但又消滅了的誤區(qū)——拿以Mbps為單位的最高內部DTR說事，這其中某些廠商與所謂高手的誤導有著不行推卸的責任，后果也是相當嚴峻。由于內部DTR打算了硬盤的實際數(shù)據(jù)傳輸性能，所以很多人都在關心硬盤的內部DTR，而廠商也投其所好，在產品資料中根本都公布了最大內部Mbps口速率的瓶頸〔這些人通常將其換算成MBPS，而目前最高的數(shù)值將近80MBPS，離UltraATA-100的最大速率已相差不遠了〕。但是，它恰恰不能通過除8來換算成MBPS，由于0/1信號〔即bit〕的純理論性能，而磁頭處理的信號很大局部并不是用戶需要的數(shù)據(jù)〔存入的數(shù)據(jù)都是經過編碼的，包含很多關心信息〕節(jié)是另一碼事。完全可以說，這個Mbps值沒有什么實際價值，給人的是一種假象。DTRDTR與持續(xù)DTR兩個指標，單磁道瞬間DTR的計算公式是“512字節(jié)×SPT×磁盤每秒所轉圈數(shù)”或“512字節(jié)×SPT÷磁盤轉一圈所用時間”，由于磁盤轉一圈所用時間一般不能除盡，所以常常用前一種公式。持續(xù)“總耗時=〔磁頭數(shù)-1〕×磁頭切換時間+道間尋道時間+磁頭數(shù)×磁盤轉一圈的時間”。磁頭切換時間一般在產品的用戶手冊1msDTR說明白硬盤實際上所能到達的最大內部DTR，持續(xù)DTRIBM供給了內部持續(xù)DTR數(shù)據(jù)，其他廠商仍舊用Mbps數(shù)值迷惑一般群眾。但是，廠商心里是明白的，他〔只是沒事偷著樂〕，在數(shù)據(jù)的說法上也是格外嚴謹，假設你哪天覺察廠商公布的內部DTR使用了MB/s而不要再用Mbps8了。IBM120GXP的技術資料，其中有兩個內部DTR，我們只需關心其次個4緩沖區(qū)容量與性能：上文說過內部DTR打算了外部DTRDTR對外部DTR的影響降至最低，產生了緩沖區(qū)設計。理論上講，緩沖區(qū)越大，即使內部DTR不變，硬盤的性能也會更好，這就好比CPU中的緩存一樣。不過，要做到緩沖區(qū)容量的增加并提高性能還是分120GXP為例，在讀操作時可最多劃分12個數(shù)據(jù)段〔155KB〕，在寫操52個〔平均容量約35KB〕。那么怎么去動態(tài)的劃分區(qū)段，怎么去選擇最量緩沖區(qū)性能差不多。講到這，大家確定會想到了CPU緩存的算法〔比方N路級聯(lián)與更策略等〕，確實兩者有一樣之處。對于更大容量的緩沖區(qū)，確定就不能照搬小容量緩沖區(qū)的提出了更高的要求。大容量緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)安全性主要是指在突然斷電的狀況下，緩沖區(qū)中的待寫數(shù)據(jù)將如何腦硬盤的緩沖區(qū)容量已經提升到了16MBWD公司在〔由于最外圈的寫入速度最快這需要特別的治理機制，也是廠商的自由發(fā)揮了。最終我們再談談目前普遍流行的說法——大容量緩沖區(qū)對零散數(shù)據(jù)格外有利，這是很片面的生疏。固然，這種說法可以理解，也沒有什么根本性錯誤，但簡潔誤導人們對大容量緩沖區(qū)的生疏。從分段式緩存構造可以看出，更大的緩沖區(qū)理論上可以劃分出更多的數(shù)據(jù)段，Web效勞、數(shù)據(jù)庫效勞與日常辦公應用中很常見。如在Web效勞中，常常消滅對一個網(wǎng)頁同時有KB〔硬盤會依據(jù)數(shù)據(jù)量將區(qū)段合并間內向主機或磁頭發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，而磁頭的連續(xù)讀寫扇區(qū)的力量更簡潔發(fā)揮。所以，在音8MB2MB緩沖區(qū)硬盤的整體優(yōu)勢。對硬盤生疏的常見誤區(qū)〔二〕5、SCSIIDE的性能：在WD1000JB推出時，有些讀者就依據(jù)其與低端SCSI硬盤的比照測試數(shù)據(jù)，曲解原文的用意發(fā)表了IDE硬盤性能已經可與SCSI原文中與WD1000JB做比照的是希捷早期萬轉SCSI硬盤——Cheetah36XL9GB1000JB1/34MB，而WD1000JB則是8MB，但兩者的持續(xù)傳輸率根本全都，因此有肯定可比性。原文將當時最高配置的IDE硬盤與較低配置的SCSI硬盤作比照的主要用意在于證明8MB緩沖區(qū)的作用，并通過測試說明在此狀況下最高端IDE的性能完全可以與低端SCSI一爭凹凸，而不是給“IDE性能可與SCSI對抗”36XL全面落后，但這是在單盤狀況下。而隨著硬盤數(shù)量的增多，SCSI共享數(shù)據(jù)通道的優(yōu)勢將漸漸表達，此時就不是IDE4塊IDE硬盤也于事無補，況且隨著更高單碟容量〔如18GB〕的萬轉SCSI15000SCSI硬盤的普及，IDE的單盤優(yōu)勢也不SCSI與IDE只是借WD1000JBIDE硬盤完全可以在負荷不很繁重的中低端單盤工作站市場一展身手，而不是全面沖擊SCSI硬盤，這一點肯定要認清楚，不要誤會原文作者的用意。6總容量與性能：假設單碟容量一樣，那么總容量的不同就意味著磁頭數(shù)量〔即數(shù)據(jù)面數(shù)，一張磁盤有兩個數(shù)據(jù)面，但有時只用一個，而一個數(shù)據(jù)面對應一個磁頭〕的不同，這其中會與性能有什么〔位置一樣的磁型號由于只有一個磁頭，所以一個柱面的容量是一個磁道，而80GB型號則是4個磁頭，4個磁道。以最外圈柱面為例，D740X837個扇區(qū)，按512字節(jié)計算，20GB418.5KB，80GB型號的最外圈柱1674KB。也就是說假設連續(xù)存儲500KB的數(shù)據(jù)，20GB就要移動磁頭進展道間尋道了，但80GB的還不會，只是存在同一柱面內磁頭切換的延遲。大家可以這么認為，80GB20GB型號中的4要快于柱面間的切換，對保持數(shù)據(jù)傳輸率更為有利。柱面示意圖由此，很多人可能得出結論，同一產品系列中，磁頭數(shù)越多的型號的連續(xù)讀寫性能越好〔假設是零散讀寫根本不受柱面容量的影響。這個說法根本正確，但是有無視的地方。首先，目前的硬盤都承受了區(qū)域數(shù)據(jù)記錄，在同一區(qū)域內，每磁道扇區(qū)數(shù)固定，比方D740X分為15〔2582的數(shù)據(jù)后才轉入下一個SPT更少的數(shù)據(jù)區(qū)。而且也有柱面切換速度比磁頭切換快的硬盤，D740X就是，因此在這頭1GB的數(shù)據(jù)區(qū)中，80GB的D740X型號性能或許更差。但我們一般使用硬盤都要分區(qū)，C5-10GB20GB4個數(shù)據(jù)區(qū)，而10GB的容量在80GB型號中還沒有超出其次個數(shù)據(jù)區(qū)，因此就這個分區(qū)的整體性能而言，80GB的明顯要占優(yōu)勢。從WinBench的硬盤傳輸率曲線上就能看出這一點，80GB型號的最高傳輸率范圍掩蓋了更多的空間。不過，上面的比照是較極端的，假設是40GB60GB3差距將格外微弱，但對有的硬盤，即使磁頭數(shù)相差3個也根本不會有什么差距。上為D740X-80GB型號的DTRD740X-40GB型號的DTR10GB容量為界，可覺察40GB型號已經用到了DTR更低的第三個數(shù)據(jù)區(qū)，而80GB型號仍處在DTR更高的其次個數(shù)據(jù)區(qū)，理論性能要強于40GB型號現(xiàn)在再讓我們看看另一個例子——酷魚四，從曲線圖上可以看出其第一個數(shù)據(jù)區(qū)占據(jù)了1/320GB10GB容量的性能不見得就比80GB生產過程中，廠商可能隨時進展改進〔不僅指Firmware，還包括元件的優(yōu)化與改進等〕，往往會消滅的產品比老產品性能更好的狀況WD的CaviarXL1200BB20239月的產品〔1040GB的CaviarXL系列〕，800BB400BB都〔Firmware版本沒變1200BB相比并無劣勢。Firmware，使得各型號的性能表現(xiàn)都趨于全都。因此，影響容量與性能的可變因素很多。上為酷魚四-60GB型號的DTR曲線圖，下為酷魚四-80GB型號的DTR曲線圖，即使以20GB60GB型號仍在DTR最高的第一個數(shù)據(jù)區(qū)，理論上性能和80GB型號一樣不過，在一些測試中，最大容量型號的表現(xiàn)根本都很精彩，有的大容量5400RPM的性7200RPM硬盤。7、FDB的作用：FDBFDB的作用被定為削減噪BB軸承使用圓形滾珠〔材料可為金屬或陶瓷〕作為主軸與基座之間的運動連接/支撐體，由于滾珠加工準確度產生的必定差異，在主軸高速運轉中，滾珠之間會發(fā)生碰撞而振動，這就是馬達〔主軸〕噪音的主要根源〔其他緣由還包括軸承裝配精度與力矩的平衡〕，F(xiàn)DB則使用了液態(tài)潤滑物質代替重較小，而且人耳對其遠不如音圈馬達尋道噪音敏感〔由于頻率較低〕，所以FDB的減噪功能精準的說只有在硬盤空閑時〔磁盤空轉，磁頭不尋址〕才能表達。另外，對于熱量，滾珠之間磨擦確定是一個熱源，但這與馬達電機相比也不算什么，而且FDB的效率往往并不如BBFDB的IDE硬盤——希捷的“大灰熊”，其熱量之高FDB并沒有表達出對BB的降熱優(yōu)勢。綜上所述，大家要對FDBFDB確定比BB好〔到底轉速是固定的，性能不會轉