硬盘主要参数详解(上)

硬盘类型

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,台式机硬盘也在朝者大容量、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业界首款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。
接口类型



  硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度,在整个系统中,硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。从整体的角度上,硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种,IDE接口硬盘多用于家用产品中,也部分应用于服务器,SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场,而光纤通道只在高端服务器上,价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型,还正出于市场普及阶段,在家用市场中有着广泛的前景。在IDE和SCSI的大类别下,又可以分出多种具体的接口类型,又各自拥有不同的技术规范,具备不同的传输速度,比如ATA100和SATA;Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代表着一种具体的硬盘接口,各自的速度差异也较大。
IDE
  IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。
  IDE代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬盘接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。
SCSI
  SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”(小型计算机系统接口),是同IDE(ATA)完全不同的接口,IDE接口是普通PC的标准接口,而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及,因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。
光纤通道
  光纤通道的英文拼写是Fibre Channel,和SCSI接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。
  光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计,能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。
SATA
  使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。2002年,虽然串行ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
  串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说,就具有非常多的优势。首先,Serial ATA以连续串行的方式传送数据,一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s,这比最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/s的最高数据传输率还高,而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s,最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
SATA II
  SATA II是在SATA的基础上发展起来的,其主要特征是外部传输率从SATA的1.5Gbps(150MB/sec)进一步提高到了3Gbps(300MB/sec),此外还包括NCQ(Native Command Queuing,原生命令队列)、端口多路器(Port Multiplier)、交错启动(Staggered Spin-up)等一系列的技术特征。单纯的外部传输率达到3Gbps并不是真正的SATA II。
  SATA II的关键技术就是3Gbps的外部传输率和NCQ技术。NCQ技术可以对硬盘的指令执行顺序进行优化,避免像传统硬盘那样机械地按照接收指令的先后顺序移动磁头读写硬盘的不同位置,与此相反,它会在接收命令后对其进行排序,排序后的磁头将以高效率的顺序进行寻址,从而避免磁头反复移动带来的损耗,延长硬盘寿命。另外并非所有的SATA硬盘都可以使用NCQ技术,除了硬盘本身要支持 NCQ之外,也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。此外,NCQ技术不支持FAT文件系统,只支持NTFS文件系统。
  由于SATA设备市场比较混乱,不少SATA设备提供商在市场宣传中滥用“SATA II”的现象愈演愈烈,例如某些号称“SATA II”的硬盘却仅支持3Gbps而不支持NCQ,而某些只具有1.5Gbps的硬盘却又支持NCQ,所以,由希捷(Seagate)所主导的SATA-IO(Serial ATA International Organization,SATA国际组织,原SATA工作组)又宣布了SATA 2.5规范,收录了原先SATA II所具有的大部分功能——从3Gbps和NCQ到交错启动(Staggered Spin-up)、热插拔(Hot Plug)、端口多路器(Port Multiplier)以及比较新的eSATA(External SATA,外置式SATA接口)等等。
  值得注意的是,部分采用较早的仅支持1.5Gbps的南桥芯片(例如VIA VT8237和NVIDIA nForce2 MCP-R/MCP-Gb)的主板在使用SATA II硬盘时,可能会出现找不到硬盘或蓝屏的情况。不过大部分硬盘厂商都在硬盘上设置了一个速度选择跳线,以便强制选择1.5Gbps或3Gbps的工作模式(少数硬盘厂商则是通过相应的工具软件来设置),只要把硬盘强制设置为1.5Gbps,SATA II硬盘照样可以在老主板上正常使用。
  SATA硬盘在设置RAID模式时,一般都需要安装主板芯片组厂商所提供的驱动,但也有少数较老的SATA RAID控制器在打了最新补丁的某些版本的Windows XP系统里不需要加载驱动就可以组建RAID。
容量



  硬盘的容量是以MB(兆)和GB(千兆)为单位的,早期的硬盘容量低下,大多以MB(兆)为单位,1956年9月IBM公司制造的世界上第一台磁盘存储系统只有区区的5MB,而现今硬盘技术飞速的发展数百GB容量的硬盘也以进入到家庭用户的手中。硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、100GB、120GB、160GB、200GB、500GB,硬盘技术还在继续向前发展,更大容量的硬盘还将不断推出。
  在购买硬盘之后,细心的人会发现,在操作系统当中硬盘的容量与官方标称的容量不符,都要少于标称容量,容量越大则这个差异越大。标称40GB的硬盘,在操作系统中显示只有38GB;80GB的硬盘只有75GB;而120GB的硬盘则只有114GB。这并不是厂商或经销商以次充好欺骗消费者,而是硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算方法有所不同而造成的,不同的单位转换关系造成的。
  众所周知,在计算机中是采用二进制,这样造成在操作系统中对容量的计算是以每1024为一进制的,每1024字节为1KB,每1024KB为1MB,每1024MB为1GB;而硬盘厂商在计算容量方面是以每1000为一进制的,每1000字节为1KB,每1000KB为1MB,每1000MB为1GB,这二者进制上的差异造成了硬盘容量“缩水”。以120GB的硬盘为例:
厂商容量计算方法:120GB=120,000MB=120,000,000KB=120,000,000,000字节
换算成操作系统计算方法:120,000,000,000字节/1024=117,187,500KB/1024=114,440.91796875MB=114GB
  同时在操作系统中,硬盘还必须分区和格式化,这样系统还会在硬盘上占用一些空间,提供给系统文件使用,所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异。

单碟容量



  单碟容量(storage per disk),是硬盘相当重要的参数之一,一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬盘是由多个存储碟片组合而成的,而单碟容量就是一个存储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时,可以通过两种手段:一个是增加存储碟片的数量,但受到硬盘整体体积和生产成本的限制,碟片数量都受到限制,一般都在5片以内;而另一个办法就是增加单碟容量。
  举个例子来说,单碟容量为60GB的希捷酷鱼五系列和单碟容量为80GB的希捷7200.7系列,如果都用2个盘片那么总容量将有40GB的差异,可见单碟容量对硬盘容量的影响。
  同时,硬盘单碟容量的增加不仅仅可以带来硬盘总容量的提升,而且也有利于生产成本的控制,提高硬盘工作的稳定性。单碟容量的增加意味着厂商要在同样大小的盘片上建立更多的磁道数(数据存储在盘片的磁道中),虽然这在技术难度上对厂商要求很高,但盘片磁道密度(单位面积上的磁道数)提高,代表着数据密度的提高,这样在硬盘工作时盘片每转动一周,磁头所能读出的数据就越多,所以在相同转速的情况下,硬盘单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单位面积上的磁道条数也有所提高,这样硬盘寻道时间也会有所下降。
  另外单碟容量的增加也能在一定程度上节省产品成本,举个例子来说,同样的120GB的硬盘,如果采用单碟容量40GB的盘片,那么将要有三张盘片和六个磁头;而采用单碟容量80GB的盘片,那么只需要两张盘片和三个磁头(盘片正反两面都可以存储数据,一面需要一个磁头),这样就能在尽可能节省更多的成本的条件下提高硬盘的总容量。单碟容量的增加也对磁头提出了更高的要求
  单碟容量的提升是随着硬盘技术的逐渐提高的,在2000年时出现了单碟容量40GB的硬盘产品,但直到2001中旬才全面在市场中普及。到了2002年IBM、西部数据、希捷、三星都相继推出了单碟容量60GB的硬盘产品,最早单碟60GB容量的硬盘是三星于2002年5月推出的SpinPoint V60系列硬盘,其后的一个月内西部数据、希捷就发布了酷鱼V和鱼子酱系列7200rpm硬盘。
  最早的单碟容量80GB的硬盘产品是Maxtor于2002年10月发布的DiamondMax Plus 9,希捷也紧随其后推出了酷鱼7200.7系列与5400.1系列单碟80GB的硬盘。希捷在2003年的9月发布了单碟容量达100GB酷鱼7200.7 PLus 200GB硬盘,而2004年9月,希捷(Seagate)又发布了酷鱼7200.8(Barracuda 7200.8)系列硬盘,单碟容量为133GB,使得硬盘单碟容量又达到了一个新的高度,相较于以前的最高单碟容量100GB,整整提高了33%。更高的单碟容量也就意味着更高的数据存储密度、更大的总容量、更高的性能和更低的成本。但人们对于硬盘存储空间的需求是不满足的,单碟容量的发展是不会就此止步的,更高容量的硬盘产品将不久之后出现在我们的视野中。
  2005年9月,希捷(Seagate)发布了酷鱼7200.9(Barracuda 7200.9)系列硬盘,单碟容量提高到160GB,这几乎已经是传统的水平记录技术的技术极限,不对硬盘磁记录技术作出革新,单碟容量基本上已经无法提升。垂直记录技术适时出现,将硬盘的数据密度、容量和可靠性推进到一个全新的水平。传统的水平记录技术让数据位平铺在磁介质上,而垂直记录技术却让数据位竖立在磁介质上,极大的提高了磁记录密度,当然也就提高了单碟容量。另外垂直记录技术还允许磁头在相同时间内扫描更多数据位,故能在不提高转速的情况下,提高硬盘的数据传输率。2006年4月,希捷(Seagate)率先将垂直记录技术运用于桌面硬盘,发布了采用垂直记录技术的酷鱼7200.10(Barracuda 7200.10)系列硬盘,最大单碟容量提高到188GB,这是目前所有硬盘产品中最高的单碟容量。随着垂直记录技术的继续发展和磁记录密度的提高,硬盘的单碟容量还会继续提升。
posted @ 2010-11-28 19:10  crid  阅读(1409)  评论(0编辑  收藏  举报