硬盤(pán)的主要技術(shù)指標(biāo)

wordword格式支持編輯，如有幫助。10如有幫助硬盤(pán)的主要技術(shù)指標(biāo)在我們尋常選購(gòu)硬盤(pán)時(shí)，常常會(huì)了解硬盤(pán)的一些參數(shù)，而且很多雜志的相關(guān)文章也對(duì)此，我們就聊聊這方面的話題，期望能對(duì)硬盤(pán)選購(gòu)者供給應(yīng)有的幫助。首先，我們來(lái)了解一下硬盤(pán)的內(nèi)部構(gòu)造，它將有助于理解本文的相關(guān)內(nèi)容。工作時(shí)，磁盤(pán)在中軸馬達(dá)的帶動(dòng)下，高速旋轉(zhuǎn)，而磁頭臂在音圈馬達(dá)的掌握下，在磁盤(pán)上方進(jìn)展徑向的移動(dòng)進(jìn)展尋址硬盤(pán)常見(jiàn)的技術(shù)指標(biāo)有以下幾種：〔RPM，RevolutionsPerMinute〕：這一指標(biāo)代表了硬盤(pán)主軸馬達(dá)〔帶動(dòng)磁盤(pán)〕5400RPM就代表該硬盤(pán)中的主軸轉(zhuǎn)速為每分鐘5400轉(zhuǎn)。2平均尋道時(shí)間〔AverageSeekTime〕：假設(shè)沒(méi)有特別說(shuō)明一般指讀取時(shí)的尋道時(shí)間，單位為ms〔毫秒〕/寫(xiě)指令后到磁頭移到指定的磁道〔應(yīng)該是柱面，但對(duì)于具體磁頭來(lái)說(shuō)就是磁道〕上方所需要的平均時(shí)間。除了平均尋道時(shí)間外，還有道間尋道時(shí)間〔TracktoTrack或CylinderSwitchTime〕與全程尋道時(shí)間〔FullTrack或FullStroke〕，從最外〔或最內(nèi)〕圈磁道上方移至最內(nèi)〔或最外〕圈磁道上方所需的時(shí)間，根本上比平均尋道時(shí)間多一倍。出于實(shí)際的工作狀況，我們一般只關(guān)心平均尋道時(shí)間。3、平均埋伏期〔AverageLatency〕：這一指標(biāo)是指當(dāng)磁頭移動(dòng)到指定磁道后，要等多長(zhǎng)時(shí)間指定的讀/寫(xiě)扇區(qū)會(huì)移動(dòng)到磁頭下方〔盤(pán)片是旋轉(zhuǎn)的〕，盤(pán)片轉(zhuǎn)得越快，埋伏期越短。平均埋伏期是指磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)半圈所用的時(shí)間。明顯，同一轉(zhuǎn)速的硬盤(pán)的平均埋伏期是固定的。7200RPM4.167ms，5400RPM5.556ms。4平均訪問(wèn)時(shí)間〔AverageAccessTime〕：又稱(chēng)平均存取時(shí)間，一般在廠商公布的規(guī)格中不會(huì)供給，這一般是測(cè)試成績(jī)中的一項(xiàng)，其含義是指從讀/寫(xiě)指令發(fā)出到第一筆數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)〔如指令處理由于內(nèi)務(wù)操作時(shí)間一般很短〔一般在0.2ms左右〕，可無(wú)視不計(jì)，所以平均訪問(wèn)時(shí)間可近似等于平均尋道時(shí)間+平均埋伏期，因而又稱(chēng)平均尋址時(shí)間。假設(shè)一個(gè)5400RPM硬盤(pán)的平均9ms，那么理論上它的平均訪問(wèn)時(shí)間就是14.556ms。5數(shù)據(jù)傳輸率〔DTR，DataTransferRate〕：?jiǎn)挝粸镸B/s〔兆字節(jié)每秒，又稱(chēng)MBPS〕Mbits/s〔兆位每秒，又稱(chēng)Mbps〕。DTR分為最大〔Maximum〕與持續(xù)〔Sustained〕兩個(gè)指標(biāo)，依據(jù)數(shù)據(jù)交接方的不同又格外部與內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部DTR是指磁頭與緩沖區(qū)DTR〔即內(nèi)存DTR上限取決于硬盤(pán)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(dá)100MB/s，持續(xù)DTR則要看內(nèi)部持續(xù)DTR的水平。內(nèi)部DTR則是硬盤(pán)的真正數(shù)據(jù)傳輸力量DTRDTR理論值都會(huì)比內(nèi)部DTRDTR打算了外部DTR的實(shí)際表現(xiàn)。由于磁盤(pán)中最外圈的磁道最長(zhǎng)，可以讓磁頭在單位時(shí)間內(nèi)比內(nèi)圈的磁道劃過(guò)更多的扇區(qū)，所以磁頭在最外圈時(shí)內(nèi)部DTR最大，在最內(nèi)圈時(shí)內(nèi)部DTR最小。些廠商資料中還被寫(xiě)作CacheBuffer。緩沖區(qū)的根本要作用是平衡內(nèi)部與外部的DTR。為SCSI硬盤(pán)緩沖區(qū)增加了緩存功能〔這也是為什么筆者仍舊堅(jiān)持說(shuō)其是緩沖區(qū)的緣由〕。這主要表達(dá)在三個(gè)方面：預(yù)取〔Prefetch〕，試驗(yàn)說(shuō)明在典型狀況下，至少50%的讀取操作是連續(xù)讀取。預(yù)取功能簡(jiǎn)潔地說(shuō)就是硬盤(pán)“私自”擴(kuò)大讀取范圍，在緩沖區(qū)向主機(jī)發(fā)送指定扇區(qū)數(shù)據(jù)〔即磁頭已經(jīng)讀完指定扇區(qū)〔WriteCache〕，通常狀況下在寫(xiě)入操作時(shí)，也是先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖區(qū)再發(fā)送到磁頭，等磁頭寫(xiě)入?yún)^(qū)后即向主機(jī)報(bào)告寫(xiě)入完畢，讓主機(jī)提前“解放”處理其他事務(wù)〔剩下的磁頭寫(xiě)入操作主機(jī)不用等待〕，提高了整體效率。為了進(jìn)一步提高效能，現(xiàn)在的廠商根本都應(yīng)用了分段式緩存技術(shù)〔MultipleSegmentCache〕，將緩沖區(qū)劃分成多個(gè)小塊，存儲(chǔ)不同的寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而不必為小數(shù)據(jù)鋪張整個(gè)緩沖區(qū)空間，同時(shí)還可以等全部段寫(xiě)滿(mǎn)后統(tǒng)一寫(xiě)入，性能更好。讀緩存〔ReadCache〕，將讀取過(guò)的數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在緩沖區(qū)中，假設(shè)主機(jī)再次需要時(shí)可直接從緩多個(gè)已讀數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高緩存命中率。這是我們常常能看到的硬盤(pán)參數(shù)指標(biāo)，正確理解它們的含義無(wú)疑對(duì)選購(gòu)是有幫助的7、噪音與溫度〔Noise&Temperature〕：這兩個(gè)屬于非性能指標(biāo)。對(duì)于噪音，以前廠商們并不在意，但從2023年開(kāi)頭，出于市場(chǎng)的需要〔比方OEM廠商期望生產(chǎn)更安靜的電腦以增加賣(mài)點(diǎn)〕廠商通過(guò)各種手段來(lái)降低硬盤(pán)的工作噪音，ATA-5標(biāo)準(zhǔn)第三版也參加了自動(dòng)〔AAM，AutomaticAcousticManagement〕，因此目前的全部硬盤(pán)都支持AAM功能。硬盤(pán)的噪音主要來(lái)源于主軸馬達(dá)與音圈馬達(dá)，降噪也是從這兩點(diǎn)入手〔盤(pán)片的增多也會(huì)增加噪音，但這沒(méi)有方法〕。除了AAM外，廠商的努力在上文的廠商介紹在于硬盤(pán)是機(jī)箱中的一個(gè)組成局部承受近乎于雙倍的熱量嗎？所以硬盤(pán)的熱量仍需廠商們留意。對(duì)硬盤(pán)生疏的常見(jiàn)誤區(qū)〔一〕1、轉(zhuǎn)速與尋道時(shí)間：現(xiàn)在不少人都認(rèn)為硬盤(pán)轉(zhuǎn)速越快尋道時(shí)間就越快，但這是最常見(jiàn)的錯(cuò)誤生疏，事實(shí)上尋道服標(biāo)記，進(jìn)而快速定位。很多狀況下，我們都可以看到5400RPM硬盤(pán)的尋道時(shí)間與7200RPM硬盤(pán)一樣〔如三星的V40與P40〕。之所以有些高速硬盤(pán)〔如SCSI硬盤(pán)〕的尋Pentium4電腦只配32MB內(nèi)存讓人覺(jué)得〔也意味著更好的元件與更高的本錢(qián)，明顯廠商要依據(jù)市場(chǎng)的需要權(quán)衡利弊〕不認(rèn)同這是它最重要的用意，由此就又引出了下一個(gè)誤區(qū)。2、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(biāo)，并不光只是轉(zhuǎn)速。固然，有人會(huì)說(shuō)轉(zhuǎn)速更高，磁〔SPT，SectorsPerTrack〕SPT來(lái)加大數(shù)據(jù)傳輸率，SCSI硬盤(pán)就是追求SPT的典型。事實(shí)上，很多廠商在一樣單碟容量上對(duì)于不同的轉(zhuǎn)速承受了不同的SPT設(shè)計(jì)，如金鉆七的最外圈磁道扇區(qū)數(shù)為837個(gè)，而星鉆三代則為896個(gè)。有人可能會(huì)問(wèn)，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(cè)試最典型的例子是Caviar系列硬盤(pán)，WinBench測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸率與某7200RPM產(chǎn)品相當(dāng)。雖然我沒(méi)有該系列硬盤(pán)最外圈SPT1000〔5400RPM〕，6000RPM900之上。因此5400RPM33%〔7200RPM5400RPM33%〕的SPT來(lái)得到一樣的數(shù)據(jù)傳輸率。綜上所述，7200RPM相對(duì)于5400RPM削減平均訪問(wèn)時(shí)間。到底轉(zhuǎn)速是死的，5400RPM永久處于劣勢(shì)。3、真正的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：隨著硬盤(pán)學(xué)問(wèn)的普及，硬盤(pán)DTR這一指標(biāo)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(nèi)部DTR說(shuō)事，這其中某些廠商與所謂高手的誤導(dǎo)有著不行推卸的責(zé)任，后果也是相當(dāng)嚴(yán)峻。由于內(nèi)部DTR打算了硬盤(pán)的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸性能，所以很多人都在關(guān)心硬盤(pán)的內(nèi)部DTR，而廠商也投其所好，在產(chǎn)品資料中根本都公布了最大內(nèi)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(yuǎn)了〕。但是，它恰恰不能通過(guò)除8來(lái)?yè)Q算成MBPS，由于0/1信號(hào)〔即bit〕的純理論性能，而磁頭處理的信號(hào)很大局部并不是用戶(hù)需要的數(shù)據(jù)〔存入的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)編碼的，包含很多關(guān)心信息〕節(jié)是另一碼事。完全可以說(shuō)，這個(gè)Mbps值沒(méi)有什么實(shí)際價(jià)值，給人的是一種假象。DTRDTR與持續(xù)DTR兩個(gè)指標(biāo)，單磁道瞬間DTR的計(jì)算公式是“512字節(jié)×SPT×磁盤(pán)每秒所轉(zhuǎn)圈數(shù)”或“512字節(jié)×SPT÷磁盤(pán)轉(zhuǎn)一圈所用時(shí)間”，由于磁盤(pán)轉(zhuǎn)一圈所用時(shí)間一般不能除盡，所以常常用前一種公式。持續(xù)“總耗時(shí)=〔磁頭數(shù)-1〕×磁頭切換時(shí)間+道間尋道時(shí)間+磁頭數(shù)×磁盤(pán)轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間”。磁頭切換時(shí)間一般在產(chǎn)品的用戶(hù)手冊(cè)1msDTR說(shuō)明白硬盤(pán)實(shí)際上所能到達(dá)的最大內(nèi)部DTR，持續(xù)DTRIBM供給了內(nèi)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(méi)事偷著樂(lè)〕，在數(shù)據(jù)的說(shuō)法上也是格外嚴(yán)謹(jǐn)，假設(shè)你哪天覺(jué)察廠商公布的內(nèi)部DTR使用了MB/s而不要再用Mbps8了。IBM120GXP的技術(shù)資料，其中有兩個(gè)內(nèi)部DTR，我們只需關(guān)心其次個(gè)4緩沖區(qū)容量與性能：上文說(shuō)過(guò)內(nèi)部DTR打算了外部DTRDTR對(duì)外部DTR的影響降至最低，產(chǎn)生了緩沖區(qū)設(shè)計(jì)。理論上講，緩沖區(qū)越大，即使內(nèi)部DTR不變，硬盤(pán)的性能也會(huì)更好，這就好比CPU中的緩存一樣。不過(guò)，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(shí)可最多劃分12個(gè)數(shù)據(jù)段〔155KB〕，在寫(xiě)操52個(gè)〔平均容量約35KB〕。那么怎么去動(dòng)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(huì)想到了CPU緩存的算法〔比方N路級(jí)聯(lián)與更策略等〕，確實(shí)兩者有一樣之處。對(duì)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(xiě)數(shù)據(jù)將如何腦硬盤(pán)的緩沖區(qū)容量已經(jīng)提升到了16MBWD公司在〔由于最外圈的寫(xiě)入速度最快這需要特別的治理機(jī)制，也是廠商的自由發(fā)揮了。最終我們?cè)僬務(wù)勀壳捌毡榱餍械恼f(shuō)法——大容量緩沖區(qū)對(duì)零散數(shù)據(jù)格外有利，這是很片面的生疏。固然，這種說(shuō)法可以理解，也沒(méi)有什么根本性錯(cuò)誤，但簡(jiǎn)潔誤導(dǎo)人們對(duì)大容量緩沖區(qū)的生疏。從分段式緩存構(gòu)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(kù)效勞與日常辦公應(yīng)用中很常見(jiàn)。如在Web效勞中，常常消滅對(duì)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)同時(shí)有KB〔硬盤(pán)會(huì)依據(jù)數(shù)據(jù)量將區(qū)段合并間內(nèi)向主機(jī)或磁頭發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，而磁頭的連續(xù)讀寫(xiě)扇區(qū)的力量更簡(jiǎn)潔發(fā)揮。所以，在音8MB2MB緩沖區(qū)硬盤(pán)的整體優(yōu)勢(shì)。對(duì)硬盤(pán)生疏的常見(jiàn)誤區(qū)〔二〕5、SCSIIDE的性能：在WD1000JB推出時(shí)，有些讀者就依據(jù)其與低端SCSI硬盤(pán)的比照測(cè)試數(shù)據(jù)，曲解原文的用意發(fā)表了IDE硬盤(pán)性能已經(jīng)可與SCSI原文中與WD1000JB做比照的是希捷早期萬(wàn)轉(zhuǎn)SCSI硬盤(pán)——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(dāng)時(shí)最高配置的IDE硬盤(pán)與較低配置的SCSI硬盤(pán)作比照的主要用意在于證明8MB緩沖區(qū)的作用，并通過(guò)測(cè)試說(shuō)明在此狀況下最高端IDE的性能完全可以與低端SCSI一爭(zhēng)凹凸，而不是給“IDE性能可與SCSI對(duì)抗”36XL全面落后，但這是在單盤(pán)狀況下。而隨著硬盤(pán)數(shù)量的增多，SCSI共享數(shù)據(jù)通道的優(yōu)勢(shì)將漸漸表達(dá)，此時(shí)就不是IDE4塊IDE硬盤(pán)也于事無(wú)補(bǔ)，況且隨著更高單碟容量〔如18GB〕的萬(wàn)轉(zhuǎn)SCSI15000SCSI硬盤(pán)的普及，IDE的單盤(pán)優(yōu)勢(shì)也不SCSI與IDE只是借WD1000JBIDE硬盤(pán)完全可以在負(fù)荷不很繁重的中低端單盤(pán)工作站市場(chǎng)一展身手，而不是全面沖擊SCSI硬盤(pán)，這一點(diǎn)肯定要認(rèn)清楚，不要誤會(huì)原文作者的用意。6總?cè)萘颗c性能：假設(shè)單碟容量一樣，那么總?cè)萘康牟煌鸵馕吨蓬^數(shù)量〔即數(shù)據(jù)面數(shù)，一張磁盤(pán)有兩個(gè)數(shù)據(jù)面，但有時(shí)只用一個(gè)，而一個(gè)數(shù)據(jù)面對(duì)應(yīng)一個(gè)磁頭〕的不同，這其中會(huì)與性能有什么〔位置一樣的磁型號(hào)由于只有一個(gè)磁頭，所以一個(gè)柱面的容量是一個(gè)磁道，而80GB型號(hào)則是4個(gè)磁頭，4個(gè)磁道。以最外圈柱面為例，D740X837個(gè)扇區(qū)，按512字節(jié)計(jì)算，20GB418.5KB，80GB型號(hào)的最外圈柱1674KB。也就是說(shuō)假設(shè)連續(xù)存儲(chǔ)500KB的數(shù)據(jù)，20GB就要移動(dòng)磁頭進(jìn)展道間尋道了，但80GB的還不會(huì)，只是存在同一柱面內(nèi)磁頭切換的延遲。大家可以這么認(rèn)為，80GB20GB型號(hào)中的4要快于柱面間的切換，對(duì)保持?jǐn)?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(jié)論，同一產(chǎn)品系列中，磁頭數(shù)越多的型號(hào)的連續(xù)讀寫(xiě)性能越好〔假設(shè)是零散讀寫(xiě)根本不受柱面容量的影響。這個(gè)說(shuō)法根本正確，但是有無(wú)視的地方。首先，目前的硬盤(pán)都承受了區(qū)域數(shù)據(jù)記錄，在同一區(qū)域內(nèi)，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(zhuǎn)入下一個(gè)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(pán)，D740X就是，因此在這頭1GB的數(shù)據(jù)區(qū)中，80GB的D740X型號(hào)性能或許更差。但我們一般使用硬盤(pán)都要分區(qū)，C5-10GB20GB4個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，而10GB的容量在80GB型號(hào)中還沒(méi)有超出其次個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，因此就這個(gè)分區(qū)的整體性能而言，80GB的明顯要占優(yōu)勢(shì)。從WinBench的硬盤(pán)傳輸率曲線上就能看出這一點(diǎn)，80GB型號(hào)的最高傳輸率范圍掩蓋了更多的空間。不過(guò)，上面的比照是較極端的，假設(shè)是40GB60GB3差距將格外微弱，但對(duì)有的硬盤(pán)，即使磁頭數(shù)相差3個(gè)也根本不會(huì)有什么差距。上為D740X-80GB型號(hào)的DTRD740X-40GB型號(hào)的DTR10GB容量為界，可覺(jué)察40GB型號(hào)已經(jīng)用到了DTR更低的第三個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，而80GB型號(hào)仍處在DTR更高的其次個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，理論性能要強(qiáng)于40GB型號(hào)現(xiàn)在再讓我們看看另一個(gè)例子——酷魚(yú)四，從曲線圖上可以看出其第一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)占據(jù)了1/320GB10GB容量的性能不見(jiàn)得就比80GB生產(chǎn)過(guò)程中，廠商可能隨時(shí)進(jìn)展改進(jìn)〔不僅指Firmware，還包括元件的優(yōu)化與改進(jìn)等〕，往往會(huì)消滅的產(chǎn)品比老產(chǎn)品性能更好的狀況WD的CaviarXL1200BB20239月的產(chǎn)品〔1040GB的CaviarXL系列〕，800BB400BB都〔Firmware版本沒(méi)變1200BB相比并無(wú)劣勢(shì)。Firmware，使得各型號(hào)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(yú)四-60GB型號(hào)的DTR曲線圖，下為酷魚(yú)四-80GB型號(hào)的DTR曲線圖，即使以20GB60GB型號(hào)仍在DTR最高的第一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，理論上性能和80GB型號(hào)一樣不過(guò)，在一些測(cè)試中，最大容量型號(hào)的表現(xiàn)根本都很精彩，有的大容量5400RPM的性7200RPM硬盤(pán)。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(yùn)動(dòng)連接/支撐體，由于滾珠加工準(zhǔn)確度產(chǎn)生的必定差異，在主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，滾珠之間會(huì)發(fā)生碰撞而振動(dòng)，這就是馬達(dá)〔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(rùn)滑物質(zhì)代替重較小，而且人耳對(duì)其遠(yuǎn)不如音圈馬達(dá)尋道噪音敏感〔由于頻率較低〕，所以FDB的減噪功能精準(zhǔn)的說(shuō)只有在硬盤(pán)空閑時(shí)〔磁盤(pán)空轉(zhuǎn)，磁頭不尋址〕才能表達(dá)。另外，對(duì)于熱量，滾珠之間磨擦確定是一個(gè)熱源，但這與馬達(dá)電機(jī)相比也不算什么，而且FDB的效率往往并不如BBFDB的IDE硬盤(pán)——希捷的“大灰熊”，其熱量之高FDB并沒(méi)有表達(dá)出對(duì)BB的降熱優(yōu)勢(shì)。綜上所述，大家要對(duì)FDBFDB確定比BB好〔到底轉(zhuǎn)速是固定的，性能不會(huì)轉(zhuǎn)