硬盤的相關術語

硬盤的相關術語 時間：2009-12-14 9:25:28 點擊：501

S.M.A.R.T.技術
　　S.M.A.R.T.技術的全稱是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology，即“自監測、分析及報告技術”。在ATA-3標准中，S.M.A.R.T.技術被正式確立。S.M.A.R.T.監測的對象包括磁頭、磁盤、馬達、電路等，由硬盤的監測電路和主機上的監測軟件對被監測對象的運行情況與歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較，當出現安全值范圍以外的情況時，會自動向用戶發出警告，而更先進的技術還可以提醒網絡管理員的注意，自動降低硬盤的運行速度，把重要數據文件轉存到其它安全扇區，甚至把文件備份到其它硬盤或存儲設備。通過S.M.A.R.T.技術，確實可以對硬盤潛在故障進行有效預測，提高數據的安全性。但我們也應該看到，S.M.A.R.T.技術並不是萬能的，它只能對漸發性的故障進行監測，而對於一些突發性的故障，如盤片突然斷裂等，硬盤再怎麼smart也無能為力了。因此不管怎樣，備份仍然是必須的。
DFT技術
　　DFT（Drive Fitness Test，驅動器健康檢測）技術是IBM公司為其PC硬盤開發的數據保護技術，它通過使用DFT程序訪問IBM硬盤裡的DFT微代碼對硬盤進行檢測，可以讓用戶方便快捷地檢測硬盤的運轉狀況。
　　據研究表明，在用戶送回返修的硬盤中，大部分的硬盤本身是好的。DFT能夠減少這種情形的發生，為用戶節省時間和精力，避免因誤判造成數據丟失。它在硬盤上分割出一個單獨的空間給DFT程序，即使在系統軟件不能正常工作的情況下也能調用。
　　DFT微代碼可以自動對錯誤事件進行登記，並將登記數據保存到硬盤上的保留區域中。DFT微代碼還可以實時對硬盤進行物理分析，如通過讀取伺服位置錯誤信號來計算出盤片交換、伺服穩定性、重復移動等參數，並給出圖形供用戶或技術人員參考。這是一個全新的觀念，硬盤子系統的控制信號可以被用來分析硬盤本身的機械狀況。

　　而DFT軟件是一個獨立的不依賴操作系統的軟件，它可以在用戶其他任何軟件失效的情況下運行。

緩存

　　（Cache memory）是硬盤控制器上的一塊內存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內部存儲和外界接口之間的緩沖器。由於硬盤的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關系到硬盤的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。當硬盤存取零碎數據時需要不斷地在硬盤與內存之間交換數據，如果有大緩存，則可以將那些零碎數據暫存在緩存中，減小外系統的負荷，也提高了數據的傳輸速度。

　　硬盤的緩存主要起三種作用：一是預讀取。當硬盤受到CPU指令控制開始讀取數據時，硬盤上的控制芯片會控制磁頭把正在讀取的簇的下一個或者幾個簇中的數據讀到緩存中（由於硬盤上數據存儲時是比較連續的，所以讀取命中率較高），當需要讀取下一個或者幾個簇中的數據的時候，硬盤則不需要再次讀取數據，直接把緩存中的數據傳輸到內存中就可以了，由於緩存的速度遠遠高於磁頭讀寫的速度，所以能夠達到明顯改善性能的目的；二是對寫入動作進行緩存。當硬盤接到寫入數據的指令之後，並不會馬上將數據寫入到盤片上，而是先暫時存儲在緩存裡，然後發送一個“數據已寫入”的信號給系統，這時系統就會認為數據已經寫入，並繼續執行下面的工作，而硬盤則在空閒（不進行讀取或寫入的時候）時再將緩存中的數據寫入到盤片上。雖然對於寫入數據的性能有一定提升，但也不可避免地帶來了安全隱患——如果數據還在緩存裡的時候突然掉電，那麼這些數據就會丟失。對於這個問題，硬盤廠商們自然也有解決辦法：掉電時，磁頭會借助慣性將緩存中的數據寫入零磁道以外的暫存區域，等到下次啟動時再將這些數據寫入目的地；第三個作用就是臨時存儲最近訪問過的數據。有時候，某些數據是會經常需要訪問的，硬盤內部的緩存會將讀取比較頻繁的一些數據存儲在緩存中，再次讀取時就可以直接從緩存中直接傳輸。

　　緩存容量的大小不同品牌、不同型號的產品各不相同，早期的硬盤緩存基本都很小，只有幾百KB，已無法滿足用戶的需求。2MB和8MB緩存是現今主流硬盤所采用，而在服務器或特殊應用領域中還有緩存容量更大的產品，甚至達到了16MB、64MB等。

　　大容量的緩存雖然可以在硬盤進行讀寫工作狀態下，讓更多的數據存儲在緩存中，以提高硬盤的訪問速度，但並不意味著緩存越大就越出眾。緩存的應用存在一個算法的問題，即便緩存容量很大，而沒有一個高效率的算法，那將導致應用中緩存數據的命中率偏低，無法有效發揮出大容量緩存的優勢。算法是和緩存容量相輔相成，大容量的緩存需要更為有效率的算法，否則性能會大大折扣，從技術角度上說，高容量緩存的算法是直接影響到硬盤性能發揮的重要因素。更大容量緩存是未來硬盤發展的必然趨勢。

　　內部數據傳輸率

　　內部數據傳輸率（Internal Transfer Rate）是指硬盤磁頭與緩存之間的數據傳輸率，簡單的說就是硬盤將數據從盤片上讀取出來，然後存儲在緩存內的速度。內部傳輸率可以明確表現出硬盤的讀寫速度，它的高低才是評價一個硬盤整體性能的決定性因素，它是衡量硬盤性能的真正標准。有效地提高硬盤的內部傳輸率才能對磁盤子系統的性能有最直接、最明顯的提升。目前各硬盤生產廠家努力提高硬盤的內部傳輸率，除了改進信號處理技術、提高轉速以外，最主要的就是不斷的提高單碟容量以提高線性密度。由於單碟容量越大的硬盤線性密度越高，磁頭的尋道頻率與移動距離可以相應的減少，從而減少了平均尋道時間，內部傳輸速率也就提高了。雖然硬盤技術發展的很快，但內部數據傳輸率還是在一個比較低（相對）的層次上，內部數據傳輸率低已經成為硬盤性能的最大瓶頸。目前主流的家用級硬盤，內部數據傳輸率基本還停留在70~90 MB/s左右，而且在連續工作時，這個數據會降到更低。

　　數據傳輸率的單位一般采用MB/s或Mbit/s，尤其在內部數據傳輸率上官方數據中更多的采用Mbit/s為單位。此處有必要講解一下兩個單位二者之間的差異：

　　MB/s的含義是兆字節每秒，Mbit/s的含義是兆比特每秒，前者是指每秒傳輸的字節數量，後者是指每秒傳輸的比特位數。MB/s中的B字母是Byte的含義，雖然與Mbit/s中的bit翻譯一樣，都是比特，也都是數據量度單位，但二者是完全不同的。Byte是字節數，bit是位數，在計算機中每八位為一字節，也就是1Byte＝8bit，是1：8的對應關系。因此1MB/s等於8Mbit/s。因此在在書寫單位時一定要注意B字母的大小寫，尤其有些人還把Mbit/s簡寫為Mb/s，此時B字母的大小真可以稱為失之毫厘，謬以千裡。

　　上面這是一般情況下MB/s與Mbit/s的對應關系，但在硬盤的數據傳輸率上二者就不能用一般的MB和Mbit的換算關系（1B=8bit）來進行換算。比如某款產品官方標稱的內部數據傳輸率為683Mbit/s，此時不能簡單的認為683除以8得到85.375，就認為85MB/s是該硬盤的內部數據傳輸率。因為在683Mbit中還包含有許多bit（位）的輔助信息，不完全是硬盤傳輸的數據，簡單的用8來換算，將無法得到真實的內部數據傳輸率數值。

　　外部數據傳輸率

　　硬盤數據傳輸率的英文拼寫為Data Transfer Rate，簡稱DTR。硬盤數據傳輸率表現出硬盤工作時數據傳輸速度，是硬盤工作性能的具體表現，它並不是一成不變的而是隨著工作的具體情況而變化的。在讀取硬盤不同磁道、不同扇區的數據；數據存放的是否連續等因素都會影響到硬盤數據傳輸率。因為這個數據的不確定性，所以廠商在標示硬盤參數時，更多是采用外部數據傳輸率(External Transfer Rate)和內部數據傳輸率（Internal Transfer Rate）。

　　外部數據傳輸率(External Transfer Rate)，一般也稱為突發數據傳輸或接口傳輸率。是指硬盤緩存和電腦系統之間的數據傳輸率，也就是計算機通過硬盤接口從緩存中將數據讀出交給相應的控制器的速率。平常硬盤所采用的ATA66、ATA100、ATA133等接口，就是以硬盤的理論最大外部數據傳輸率來表示的。ATA100中的100就代表著這塊硬盤的外部數據傳輸率理論最大值是100MB/s；ATA133則代表外部數據傳輸率理論最大值是133MB/s；而SATA接口的硬盤外部理論數據最大傳輸率可達150MB/s。這些只是硬盤理論上最大的外部數據傳輸率，在實際的日常工作中是無法達到這個數值的。

　　平均尋道時間

　　平均尋道時間的英文拼寫是Average Seek Time，它是了解硬盤性能至關重要的參數之一。它是指硬盤在接收到系統指令後，磁頭從開始移動到移動至數據所在的磁道所花費時間的平均值，它一定程度上體現硬盤讀取數據的能力，是影響硬盤內部數據傳輸率的重要參數，單位為毫秒（ms）。不同品牌、不同型號的產品其平均尋道時間也不一樣，但這個時間越低，則產品越好，現今主流的硬盤產品平均尋道時間都在在9ms左右。

　　平均尋道時間實際上是由轉速、單碟容量等多個因素綜合決定的一個參數。一般來說，硬盤的轉速越高，其平均尋道時間就越低；單碟容量越大，其平均尋道時間就越低。當單碟片