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硬盤的主要技術(shù)指標(biāo)
在我們平時選購硬盤時，經(jīng)常會了解硬盤的一些參數(shù)，而且很多雜志的相關(guān)文章也對此進(jìn)行了不少的解釋。不過，很多情況下，這種介紹并不細(xì)致甚至?xí)䦷в幸恍┱`導(dǎo)的成分。今天，我們就聊聊這方面的話題，希望能對硬盤選購者提供應(yīng)有的幫助。
首先，我們來了解一下硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它將有助于理解本文的相關(guān)內(nèi)容。
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圖為：硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
工作時，磁盤在中軸馬達(dá)的帶動下，高速旋轉(zhuǎn)，而磁頭臂在音圈馬達(dá)的控制下，在磁盤上方進(jìn)行徑向的移動進(jìn)行尋址
硬盤常見的技術(shù)指標(biāo)有以下幾種：
1、每分鐘轉(zhuǎn)速(RPM，Revolutions Per Minute)：這一指標(biāo)代表了硬盤主軸馬達(dá)(帶動磁盤)的轉(zhuǎn)速，比如5400RPM就代表該硬盤中的主軸轉(zhuǎn)速為每分鐘5400轉(zhuǎn)。
2、平均尋道時間(Average Seek Time)：如果沒有特殊說明一般指讀取時的尋道時間，單位為ms(毫秒)。這一指標(biāo)的含義是指硬盤接到讀/寫指令后到磁頭移到指定的磁道(應(yīng)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(Track to Track或Cylinder Switch Time)與全程尋道時間(Full Track或Full Stroke)，前者是指磁頭從當(dāng)前磁道上方移至相鄰磁道上方所需的時間，后者是指磁頭從最外(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間，基本上比平均尋道時間多一倍。出于實際的工作情況，我們一般只關(guān)心平均尋道時間。
3、平均潛伏期(Average Latency)：這一指標(biāo)是指當(dāng)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(zhuǎn)的)，盤片轉(zhuǎn)得越快，潛伏期越短。平均潛伏期是指磁盤轉(zhuǎn)動半圈所用的時間。顯然，同一轉(zhuǎn)速的硬盤的平均潛伏期是固定的。7200RPM時約為4.167ms，5400RPM時約為5.556ms。
4、平均訪問時間(Average Access Time)：又稱平均存取時間，一般在廠商公布的規(guī)格中不會提供，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/寫時所用的平均時間，包括了平均尋道時間、平均潛伏期與相關(guān)的內(nèi)務(wù)操作時間(如指令處理)，由于內(nèi)務(wù)操作時間一般很短(一般在0.2ms左右)，可忽略不計，所以平均訪問時間可近似等于平均尋道時間+平均潛伏期，因而又稱平均尋址時間。如果一個5400RPM硬盤的平均尋道時間是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，Data Transfer Rate)：單位為MB/s(兆字節(jié)每秒，又稱MBPS)或Mbits/s(兆位每秒，又稱Mbps)。DTR分為最大(Maximum)與持續(xù)(Sustained)兩個指標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)交接方的不同又分外部與內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部DTR是指磁頭與緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部DTR是指緩沖區(qū)與主機(jī)(即內(nèi)存)之間的數(shù)據(jù)傳輸率。外部DTR上限取決于硬盤的接口，目前流行的Ultra ATA-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則是硬盤的真正數(shù)據(jù)傳輸能力，為充分發(fā)揮內(nèi)部DTR，外部DTR理論值都會比內(nèi)部DTR高，但內(nèi)部DTR決定了外部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(nèi)比內(nèi)圈的磁道劃過更多的扇區(qū)，所以磁頭在最外圈時內(nèi)部DTR最大，在最內(nèi)圈時內(nèi)部DTR最小。
6、緩沖區(qū)容量(Buffer Size)：很多人也稱之為緩存(Cache)容量，單位為MB。在一些廠商資料中還被寫作Cache Buffer。緩沖區(qū)的基本要作用是平衡內(nèi)部與外部的DTR。為了減少主機(jī)的等待時間，硬盤會將讀取的資料先存入緩沖區(qū)，等全部讀完或緩沖區(qū)填滿后再以接口速率快速向主機(jī)發(fā)送。隨著技術(shù)的發(fā)展，廠商們后來為SCSI硬盤緩沖區(qū)增加了緩存功能(這也是為什么筆者仍然堅持說其是緩沖區(qū)的原因)。這主要體現(xiàn)在三個方面：預(yù)取(Prefetch)，實驗表明在典型情況下，至少50%的讀取操作是連續(xù)讀取。預(yù)取功能簡單地說就是硬盤“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))之后，磁頭接著讀取相鄰的若干個扇區(qū)數(shù)據(jù)并送入緩沖區(qū)，如果后面的讀操作正好指向已預(yù)取的相鄰扇區(qū)，即從緩沖區(qū)中讀取而不用磁頭再尋址，提高了訪問速度。寫緩存(Write Cache)，通常情況下在寫入操作時，也是先將數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)再發(fā)送到磁頭，等磁頭寫入完畢后再報告主機(jī)寫入完畢，主機(jī)才開始處理下一任務(wù)。具備寫緩存的硬盤則在數(shù)據(jù)寫入緩區(qū)后即向主機(jī)報告寫入完畢，讓主機(jī)提前“解放”處理其他事務(wù)(剩下的磁頭寫入操作主機(jī)不用等待)，提高了整體效率。為了進(jìn)一步提高效能，現(xiàn)在的廠商基本都應(yīng)用了分段式緩存技術(shù)(Multiple Segment Cache)，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)浪費整個緩沖區(qū)空間，同時還可以等所有段寫滿后統(tǒng)一寫入，性能更好。讀緩存(Read Cache)，將讀取過的數(shù)據(jù)暫時保存在緩沖區(qū)中，如果主機(jī)再次需要時可直接從緩沖區(qū)提供，加快速度。讀緩存同樣也可以利用分段技術(shù)，存儲多個互不相干的數(shù)據(jù)塊，緩存多個已讀數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高緩存命中率。 |
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