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内存以及硬盘术语详解(带图)

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发表于 2007-10-18 17:06:38
转速

转速   
   
   
  转速(Rotationl Speed),是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示,单位表示为RPM,RPM是Revolutions Per minute的缩写,是转/每分钟。RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。

  硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。

  家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种,高转速硬盘也是现在台式机用户的首选;而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主,虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘,但在市场中还较为少见;服务器用户对硬盘性能要求最高,服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm,甚至还有15000rpm的,性能要超出家用产品很多。

  较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘,一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小,笔记本硬盘的尺寸(2.5寸)也被设计的比台式机硬盘(3.5寸)小,转速提高造成的温度上升,对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求;噪音变大,又必须采取必要的降噪措施,这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高,而其它的维持不变,则意味着电机的功耗将增大,单位时间内消耗的电就越多,电池的工作时间缩短,这样笔记本的便携性就受到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。

  转速是随着硬盘电机的提高而改变的,现在液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上,它使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦,将噪声及温度被减至最低;同时油膜可有效吸收震动,使抗震能力得到提高;更可减少磨损,提高寿命。
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发表于 2007-10-18 17:06:51
平均寻道时间

平均寻道时间   
   
   
  平均寻道时间的英文拼写是Average Seek Time,它是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后,磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值,它一定程度上体现硬盘读取数据的能力,是影响硬盘内部数据传输率的重要参数,单位为毫秒(ms)。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样,但这个时间越低,则产品越好,现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。

  平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说,硬盘的转速越高,其平均寻道时间就越低;单碟容量越大,其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时,磁头的寻道动作和移动距离减少,从而使平均寻道时间减少,加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑,厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。

  在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的,经常的读写操作后,往往数据并不是连续排列在同一磁道上,所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动,因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时,平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时,平均寻道时间的优势则得不到体现,此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。
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发表于 2007-10-18 17:07:06
NCQ技术   
   
   
    SATA规范支持许多新的功能,其中之一就是NCQ(Native Command Queuing全速命令排队)技术。它是一种使硬盘内部优化工作负荷执行顺序,通过对内部队列中的命令进行重新排序实现智能数据管理,改善硬盘因机械部件而受到的各种性能制约。NCQ技术是SATAⅡ规范中的重要组成部分,也是SATAⅡ规范唯一与硬盘性能相关的技术。

    首先让我们来看一下硬盘是怎样读写信息的。硬盘通过将信息写入磁盘磁道上的特定位置进行信息存储,硬盘访问磁盘上信息的过程如下:

    ● 寻找存储数据的目标磁碟(platter),访问该磁碟。

    ● 寻找磁碟上存储数据的目标磁道(track),访问磁道。

    ● 寻找磁道上存储数据的目标簇(cluster),访问簇。

    ● 寻找簇上存书数据的目标扇区(sector),访问扇区。

    ● 寻找目标数据,读取数据。

    通过上面的步骤,硬盘即可获取所需要的数据信息。硬盘写入数据的步骤也是如此,区别仅仅在于读操作变为写操作。大多数情况下数据存入硬盘并非是顺序存入,而是随机存入,甚至有可能一个文件被分配在不同盘片上。对于不支持NCQ的硬盘来说,大量的数据读写需要反复重复上面的步骤,而对于不同位置的数据存取,磁头需要更多的操作,降低了存取效率。支持NCQ技术的硬盘对接收到的指令按照他们访问的地址的距离进行了重排列,这样对硬盘机械动作的执行过程实施智能化的内部管理,大大地提高整个工作流程的效率:即取出队列中的命令,然后重新排序,以便有效地获取和发送主机请求的数据,在硬盘执行某一命令的同时,队列中可以加入新的命令并排在等待执行的作业中。显然,指令排列后减少了磁头臂来回移动的时间,使数据读取更有效。
575326.jpg (15.29 KB)
2007-3-12 08:54






    如上图所示,如果新的命令恰好是处理起来机械效率最高的,那么它就是队列中要处理的下一个命令。举个例子:比如向硬盘下达一组数据传送指令,由于数据在磁盘上分布位不同,磁头可能会先读取260扇区,再读取7660扇区,然后又读取261扇区……如果我们对指令进行优化排列,可以先读260扇区,接着依次读261扇区,最后读取7660扇区……显然,指令排列后减少了磁头臂来回移动的时间,使数据读取更有效。并且有效的排序算法除了考虑目标数据的线性位置,也会考虑其角度位置,并且还要对线性位置和角度位置进行优化,以使总线的服务时间最小,这个过程也称做“基于寻道和旋转优化的命令重新排序”。

  目前希捷、迈拓、日立等硬盘厂商已经在SATA硬盘中应用了NCQ技术。不过,要充分享用NCQ技术,光硬盘支持是不行的,还要对应的硬盘控制器(如南桥芯片中的磁盘控制器)支持才行。例如Intel从945芯片组的ICH7R南桥开始支持NCQ技术,nVidia从nForce4 SLI芯片组开始支持NCQ技术。
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