硬碟相關基礎知識

2021-05-28 14:03:31 字數 2151 閱讀 7268

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內部資料傳輸率(internal transfer rate)是指硬碟磁頭與快取之間的資料傳輸率,簡單的說就是硬碟將資料從碟片上讀取出來,然後儲存在快取內的速度。內部傳輸率可以明確表現出硬碟的讀寫速度,它的高低才是評價乙個硬碟整體效能的決定性因素,它是衡量硬碟效能的真正標準。有效地提高硬碟的內部傳輸率才能對磁碟子系統的效能有最直接、最明顯的提公升。目前各硬碟生產廠家努力提高硬碟的內部傳輸率,除了改進訊號處理技術、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碟線性密度越高,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。雖然硬碟技術發展的很快,但內部資料傳輸率還是在乙個比較低(相對)的層次上,內部資料傳輸率低已經成為硬碟效能的最大瓶頸。目前主流的家用級硬碟,內部資料傳輸率基本還停留在60 mb/s左右,而且在連續工作時,這個資料會降到更低。

外部資料傳輸率(external transfer rate),一般也稱為突發資料傳輸或介面傳輸率。是指硬碟快取和電腦系統之間的資料傳輸率,也就是計算機通過硬碟介面從快取中將資料讀出交給相應的控制器的速率。平常硬碟所採用的ata66、ata100、ata133等介面,就是以硬碟的理論最大外部資料傳輸率來表示的。ata100中的100就代表著這塊硬碟的外部資料傳輸率理論最大值是100mb/s;ata133則代表外部資料傳輸率理論最大值是133mb/s;而sata介面的硬碟外部理論資料最大傳輸率可達150mb/s。這些只是硬碟理論上最大的外部資料傳輸率,在實際的日常工作中是無法達到這個數值的。

單碟容量(storage per disk),是硬碟相當重要的引數之一,一定程度上決定著硬碟的檔次高低。硬碟是由多個儲存碟片組合而成的,而單碟容量就是乙個儲存碟所能儲存的最大資料量。硬碟廠商在增加硬碟容量時,可以通過兩種手段:乙個是增加儲存碟片的數量,但受到硬碟整體體積和生產成本的限制,碟片數量都受到限制,一般都在5片以內;而另乙個辦法就是增加單碟容量。

mb/s與mbit/s的對應關係,二者不能用一般的mb和mbit的換算關係(1b=8bit)來進行換算。因為在內部資料傳中還包含有許多bit(位)的輔助資訊,不完全是硬碟傳輸的資料,簡單的用8來換算,將無法得到真實的內部資料傳輸率數值。

和現在流行的serial ata(sata)硬碟相同,都是採用序列技術以獲得更高的傳輸速度,並通過縮短鏈結線改善內部空間等。sas是並行scsi介面之後開發出的全新介面。此介面的設計是為了改善儲存系統的效能、可用性和擴充性,並且提供與sata硬碟的相容性。

目前硬碟有三種工作模式:normal、lba和large模式。目前實際應用的就是lba模式。

normal 普通模式是最早的 ide 方式,在硬碟訪問時,bios 和 ide 控制器對引數不做任何轉換。該模式支援的最大柱面數為 1024,最大磁頭數為 16,最大扇區數為 63,每扇區位元組數為 512,因此支援最大硬碟的容量為:512x63x16x1024=528mb。在此模式下,硬碟的實際物理容量再大,也只能用到其中的 528m。 

lba(logical block addressing)邏輯塊定址模式。在 lba 模式下,設定的柱面、磁頭、扇區等引數並不是實際硬碟的物理引數。在訪問硬碟時,由 ide 控制器把由柱面、磁頭、扇區等引數確定的邏輯位址轉換為實際硬碟的實體地址。在 lba 模式下,可設定的最大磁頭數為 255,其餘引數與普通模式相同,由此可以計算出可訪問的硬碟容量為:512x63x255x1025=8.4gb。不過現在新主機板的 bios 對 int13 進行了擴充套件,使得 lba 能支援 100gb 以上的硬碟。 

large 大硬碟模式,在硬碟的柱面超過 1024 而又不為 lba 支援時採用。large 模式採用的方法是把柱面數除以 2,把磁頭數乘以 2,其結果總容量不變。 

早些時候出產的主機板大多使用28bit lba硬碟定址方式,而lba方式是指以邏輯塊方式使用硬碟的,其中每個邏輯塊的大小是512位元組。於是在28位lba硬碟定址方式下,邏輯塊數目的理論極限是2的28次方即268435456塊,每塊乘以512位元組,則硬碟的理論容量極限就是:268435456(塊)*512(位元組)=137,438,953,472位元組=137gb(128g,按照1024比例算 )。後來到了硬碟已經超過137gb大小的時候,硬碟生產廠家解決這個137g容量極限的方法其實是只要使用更高的硬碟定址位數就可以了。目前所有容量超過137g的ide/ata硬碟,使用的都是48位lba定址方式,而48位lba定址方式的理論容量極限是144,115,188,075,855,872位元組=144,000,000 gb!

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