硬盘性能指标详解计算机硬盘的基本知识和参数

详解计算机硬盘的基本知识和参数

以下资料希望对你有帮助： 台式机硬盘 台式机硬盘就是最为常见的PC机内部使用的存储设备。随着用户对个人PC性能的需求日益提高，台式机硬盘也在朝着大容量、高速度、低噪音的方向发展，单碟容量逐年提高，主流转速也达到7200RPM，甚至还有了10000RPM的SATA接口的硬盘。台式机硬盘的厂商主要有希捷、迈拓、西部数据、日立、三星等，市场竞争很激烈。 笔记本硬盘 笔记本硬盘顾名思义就是应用于笔记本的存储设备，笔记本强调的是其便携性和移动性，因此笔记本硬盘必须在体积、稳定性、功耗上达到很高的要求，而且防震性能要好。 笔记本电脑硬盘和台式机硬盘从产品结构和工作原理看，并没有本质的区别，笔记本硬盘最大的特点就是体积小巧，目前标准产品的直径仅为2.5英寸（还有1.8英寸甚至更小的），厚度也远低于3.5英寸硬盘。一般厚度仅有8.5mm－12.5mm，重量在一百克左右，堪称小巧玲珑。由于笔记本电脑内部空间狭小、散热不便，且电池能量有限，再加上移动中难以避免的磕碰，对其部件的体积、功耗和坚固性等提出了很高的要求。笔记本硬盘本身就设计了比台式机硬盘更好的防震功能，在遇到震动时能够暂时停止转动保护硬盘。 笔记本硬盘由于受到盘片直径小、功耗限制、防震等制约因素，在性能上相对要落后于台式机硬盘。在桌面系统中，硬盘电机主轴转速7200转称为主流，万转的硬盘也已推出，而在笔记本中还是以4200转为主，部分新品则使用5400转的硬盘，主要是因为笔记本硬盘空间狭小，而且采用高速电机必然会带来更大的功耗和发热量。而在缓存容量方面笔记本硬盘也略微少于台式机硬盘。转速和缓存都低，自然数据传输率方面也就较低了。接口方面笔记本硬盘基本与台式机发展持平，市场上主流的笔记本硬盘都采用了ATA100的接口标准，富士通公司也已经推出了2.5英寸的SATA硬盘。 目前笔记本电脑硬盘的发展方向就是外形更小、质量更轻、容量更大。东芝率先开发生产了一种1.8英寸规格的硬盘，在一些轻薄笔记本上采用。不过目前1.8英寸的产品在零售市场上极为罕见。这种超小型硬盘要通过一个转接口才能用在目前采用2.5寸硬盘的笔记本电脑上。除了1.8寸的硬盘，更小的1英寸HDD(Micro Drive)，容量已达到了4GB，其外观和接口为CF TYPEⅡ型卡，传送模式为Ultra DMA mode 2。实际传输速度达到了5MB/sec左右。盘片转数为3600rpm，缓存容量128KB。当然，这种硬盘目前还只能作为一种辅助的存储设备。 笔记本电脑硬盘上往往保存有重要数据，再加上笔记本电脑的移动特性，其安全性能是很重要的指标。现在的硬盘都支持S.M.A.R.T(自动检测、分析及报告)技术，使用S．M．A．R．T技术，可有效保护你的硬盘。 可预测的硬驱故障是由硬驱性能逐渐恶化引起的。实际上，硬驱故障的60％都是机械性质的，对此类故障，S.M.A.R.T可一显身手。S.M.A.R.T可以对数据提供有效的廉价保护，有助于减少数据丢失的风险，并且预先报警能让你安排及时更换硬盘。 此外现在很多笔记本电脑硬盘还采用了SPS技术，SPS（ShockProtectionSystem）即震动保护系统。使硬盘在受到撞击时，保持磁头不受震动，磁头和磁头臂停泊在盘片上，冲击能量被硬盘其他部分吸收，这样能有效地提高硬盘的抗震性能，使硬盘在运输、使用及安装的过程中最大限度地免受震动的损坏。有些产品更是采用了第二代保护系统（SPSII），可以更有效的防止由于外界的震动所引起的硬盘损坏。 服务器硬盘 服务器硬盘在性能上的要求要远远高于台式机硬盘，这是受服务器大数据量、高负荷、高速度等要求所决定的。服务器硬盘一般采用SCSI接口，高端还有采用光纤通道接口的，极少的低端服务器采用台式机上的ATA硬盘，性能受到很大影响。 服务器硬盘具有如下四个特点。 1、速度快 服务器硬盘转速很高，7200转、10000转的产品已经相当普及，甚至还有达到15000转的。它还配备了较大的回写式缓存，一般为2MB、4MB、8MB或16MB，甚至还有64MB的产品。平均访问时间比较短；外部传输率和内部传输率更高。 2、可靠性高 因为服务器硬盘几乎是24小时不停地运转，承受着巨大的工作量。可以说，硬盘如果出了问题，后果不堪设想。除了采用家用硬盘具备的S.M.A.R.T技术(自监测、分析和报告技术)，硬盘厂商都采用了各自独有的先进技术来保证数据的安全。为了避免意外的损失，服务器硬盘一般都能承受300G到1000G的冲击力。 为了提高可靠性，服务器多采用了廉价冗余磁盘阵列(RAID)技术。RAID技术相当于把一份数据复制到其他硬盘上，如果其中一个硬盘损坏了，可以从另一个恢复数据。 3、带宽大 多数服务器采用了数据吞吐量大、CPU占有率极低的SCSI硬盘。SCSI硬盘必须通过SCSI接口才能使用，有的服务器主板集成了SCSI接口，有的安有专用于大约有10-50人同时在正常上班时间随机访问服务器或工作站。在此种情况下建议选择SCSI接口硬盘。 高性能服务器和工作站主要面向执行关键任务且工作负荷很重的文件服务器，其负荷相当于50多人在一天24小时内同时进行访问，同时还面向视频、动画制作等有高要求的工作站。在这些场合建议使用高端SCSI。 硬盘类型的选择 普通家用或小型企业的台式机用户对硬盘性能的需求相对较低，也极少会对存储系统提出高性能的要求，因此一般建议使用ATA、SATA接口硬盘，部分个人音频或视频工作者可以考虑采用SCSI接口。 中型服务器和工作站主要面向工作负荷较轻或中等的企业环境，其负荷相当于大约有10-50人同时在正常上班时间随机访问服务器或工作站。在此种情况下建议选择SCSI接口硬盘。 高性能服务器和工作站主要面向执行关键任务且工作负荷很重的文件服务器，其负荷相当于50多人在一天24小时内同时进行访问，同时还面向视频、动画制作等有高要求的工作站。在这些场合建议使用高端SCSI。 硬盘常见的技术指标有以下几种： 1、每分钟转速(RPM，Revolutions Per Minute)：这一指标代表了硬盘主轴马达(带动磁盘)的转速，比如5400RPM就代表该硬盘中的主轴转速为每分钟5400转。 2、平均寻道时间(Average Seek Time)：如果没有特殊说明一般指读取时的寻道时间，单位为ms(毫秒)。这一指标的含义是指硬盘接到读/写指令后到磁头移到指定的磁道(应该是柱面，但对于具体磁头来说就是磁道)上方所需要的平均时间。除了平均寻道时间外，还有道间寻道时间(Track to Track或Cylinder Switch Time)与全程寻道时间(Full Track或Full Stroke)，前者是指磁头从当前磁道上方移至相邻磁道上方所需的时间，后者是指磁头从最外(或最内)圈磁道上方移至最内(或最外)圈磁道上方所需的时间，基本上比平均寻道时间多一倍。出于实际的工作情况，我们一般只关心平均寻道时间。 3、平均潜伏期(Average Latency)：这一指标是指当磁头移动到指定磁道后，要等多长时间指定的读/写扇区会移动到磁头下方(盘片是旋转的)，盘片转得越快，潜伏期越短。平均潜伏期是指磁盘转动半圈所用的时间。显然，同一转速的硬盘的平均潜伏期是固定的。7200RPM时约为4.167ms，5400RPM时约为5.556ms。 4、平均访问时间(Average ess Time)：又称平均存取时间，一般在厂商公布的规格中不会提供，这一般是测试成绩中的一项，其含义是指从读/写指令发出到第一笔数据读/写时所用的平均时间，包括了平均寻道时间、平均潜伏期与相关的内务操作时间(如指令处理)，由于内务操作时间一般很短(一般在0.2ms左右)，可忽略不计，所以平均访问时间可近似等于平均寻道时间+平均潜伏期，因而又称平均寻址时间。如果一个5400RPM硬盘的平均寻道时间是9ms，那么理论上它的平均访问时间就是14.556ms。 5、数据传输率(DTR，Data Transfer Rate)：单位为MB/s(兆字节每秒，又称MBPS)或Mbits/s(兆位每秒，又称Mbps)。DTR分为最大(Maximum)与持续(Sustained)两个指标，根据数据交接方的不同又分外部与内部数据传输率。内部DTR是指磁头与缓冲区之间的数据传输率，外部DTR是指缓冲区与主机(即内存)之间的数据传输率。外部DTR上限取决于硬盘的接口，目前流行的Ultra ATA-100接口即代表外部DTR最高理论值可达100MB/s，持续DTR则要看内部持续DTR的水平。内部DTR则是硬盘的真正数据传输能力，为充分发挥内部DTR，外部DTR理论值都会比内部DTR高，但内部DTR决定了外部DTR的实际表现。由于磁盘中最外圈的磁道最长，可以让磁头在单位时间内比内圈的磁道划过更多的扇区，所以磁头在最外圈时内部DTR最大，在最内圈时内部DTR最小。 6、缓冲区容量(Buffer Size)：很多人也称之为缓存(Cache)容量，单位为MB。在一些厂商资料中还被写作Cache Buffer。缓冲区的基本要作用是平衡内部与外部的DTR。为了减少主机的等待时间，硬盘会将读取的资料先存入缓冲区，等全部读完或缓冲区填满后再以接口速率快速向主机发送。随着技术的发展，厂商们后来为SCSI硬盘缓冲区增加了缓存功能(这也是为什么笔者仍然坚持说其是缓冲区的原因)。这主要体现在三个方面：预取(Prefetch)，实验表明在典型情况下，至少50%的读取操作是连续读取。预取功能简单地说就是硬盘“私自”扩大读取范围，在缓冲区向主机发送指定扇区数据(即磁头已经读完指定扇区)之后，磁头接着读取相邻的若干个扇区数据并送入缓冲区，如果后面的读操作正好指向已预取的相邻扇区，即从缓冲区中读取而不用磁头再寻址，提高了访问速度。写缓存(Write Cache)，通常情况下在写入操作时，也是先将数据写入缓冲区再发送到磁头，等磁头写入完毕后再报告主机写入完毕，主机才开始处理下一任务。具备写缓存的硬盘则在数据写入缓区后即向主机报告写入完毕，让主机提前“解放”处理其他事务(剩下的磁头写入操作主机不用等待)，提高了整体效率。为了进一步提高效能，现在的厂商基本都应用了分段式缓存技术(Multiple Segment Cache)，将缓冲区划分成多个小块，存储不同的写入数据，而不必为小数据浪费整个缓冲区空间，同时还可以等所有段写满后统一写入，性能更好。读缓存(Read Cache)，将读取过的数据暂时保存在缓冲区中，如果主机再次需要时可直接从缓冲区提供，加快速度。读缓存同样也可以利用分段技术，存储多个互不相干的数据块，缓存多个已读数据，进一步提高缓存命中率。 7、噪音与温度(Noise & Temperature)：这两个属于非性能指标。对于噪音，以前厂商们并不在意，但从2000年开始，出于市场的需要(比如OEM厂商希望生产更安静的电脑以增加卖点)厂商通过各种手段来降低硬盘的工作噪音，ATA-5规范第三版也加入了自动声学(噪音)管理子集(AAM，Automatic Acoustic Management)，因此目前的所有新硬盘都支持AAM功能。硬盘的噪音主要来源于主轴马达与音圈马达，降噪也是从这两点入手(盘片的增多也会增加噪音，但这没有办法)。除了AAM外，厂商的努力在上文的厂商介绍中已经讲到，在此就不多说了。至于热量，其实每个厂商都有自己的标准，并声称硬盘的表现是他们预料之中的，完全在安全范围之内，没有问题。这一点倒的是不用担心，不过关键在于硬盘是机箱中的一个组成部分，它的高热会提高机箱的整体温度，也许硬盘本身没事，但可能周围的配件却经受不了，别的不说，如果是两个高热的硬盘安装得很紧密，那么它还能承受近乎于双倍的热量吗？所以硬盘的热量仍需厂商们注意。