硬盘的主要技术指标

硬盘的主要技术指标在我们平时选购硬盘时，经常会了解硬盘的一些参数，而且很多杂志的相关文章也对此进行了不少的解释。

不过，很多情况下，这种介绍并不细致甚至会带有一些误导的成分。

今天，我们就聊聊这方面的话题，希望能对硬盘选购者提供应有的帮助。

首先，我们来了解一下硬盘的内部结构，它将有助于理解本文的相关内容。

图为：硬盘的内部结构工作时，磁盘在中轴马达的带动下，高速旋转，而磁头臂在音圈马达的控制下，在磁盘上方进行径向的移动进行寻址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 Access 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。

图为：经常能看到的硬盘参数指标，正确理解它们的含义对选购会有帮助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。

对硬盘认识的常见误区(一)1、转速与寻道时间：现在不少人都认为硬盘转速越快寻道时间就越快，但这是最常见的错误认识，事实上寻道速度根本不决定于转速，因为两者的控制设备就不一样。

转速是由主轴马达控制，寻道则由音圈马达控制。

寻道时间说白了就是体现了磁头臂径向运动的速度与控制能力，音圈马达与相应的伺服系统起着重要作用。

另外，磁头的高灵敏度也有助于在高密度磁盘上准确捕获伺服标记，进而快速定位。

很多情况下，我们都可以看到5400RPM硬盘的寻道时间与7200RPM 硬盘一样(如三星的V40与P40)。

之所以有些高速硬盘(如SCSI硬盘)的寻道时间更快，是因为厂商的有意设计，就好像一台Pentium4电脑只配32MB内存让人觉得不平衡一样，厂商也会给高速硬盘配上更快的寻道时间(也意味着更好的元件与更高的成本，显然厂商要根据市场的需要权衡利弊)。

实际上，通过上文有关平均访问时间的解释，大家应该明白，提高转速的主用意就是减少平均潜伏期，进而加快整体的访问速度，也许很多人不认同这是它最重要的用意，由此就又引出了下一个误区。

2、转速与数据传输率：在很多人的印象和厂商的宣传中，更高的转速的主要用意在于提高数据传输率，但这并不正确。

持续数据传输率决定于很多指标，并不光只是转速。

当然，有人会说转速更高，磁头单位时间划过的扇区就越多，不错，但前提是线密度一样。

线密度可理解为每磁道扇区数(SPT，Sectors Per Track)。

低速硬盘完全可以通过提高SPT来加大数据传输率，SCSI硬盘就是追求SPT的典型。

事实上，很多厂商在相同单碟容量上对于不同的转速采用了不同的SPT设计，如金钻七的最外圈磁道扇区数为837个，而星钻三代则为896个。

有人可能会问，那如何保证容量一致呢？这就涉及到每英寸磁道数(TPI，Tracks Per Inch)，它代表了磁道密度。

SPT高则TPI就会相应减少，如金钻七为60000TPI，星钻三代则是57000TPI。

本次测试最典型的例子是Caviar系列硬盘，WinBench测得的数据传输率与某些7200RPM产品相当。

虽然我没有该系列硬盘最外圈SPT资料，但肯定不会低于1000(若转速实为5400RPM)，即使转速真的是6000RPM，也在900之上。

因此5400RPM硬盘完全可以通过提高33%(7200RPM 比5400RPM转速高33%)的SPT来得到相同的数据传输率。

综上所述，7200RPM相对于5400RPM硬盘的最大优势就在于更短的平均潜伏期，进而减少平均访问时间。

毕竟转速是死的，5400RPM永远处于劣势。

3、真正的内部数据传输率：随着硬盘知识的普及，硬盘DTR这一指标也逐渐被人们所认识，但又出现了新的误区——拿以Mbps为单位的最高内部DTR说事，这其中某些厂商与所谓高手的误导有着不可推卸的责任，后果也是相当严重。

由于内部DTR决定了硬盘的实际数据传输性能，所以很多人都在关心硬盘的内部DTR，而厂商也投其所好，在产品资料中基本都公布了最大内部传输率，但多是以Mbps为单位，不少人因此拿这个数值来预测硬盘的性能，甚至分析到接口速率的瓶颈(这些人通常将其换算成MBPS，而目前最高的数值将近80MBPS，离Ultra ATA-100的最大速率已相差不远了)。

但是，它恰恰不能通过除8来换算成MBPS，因为这个数值是磁头处理二进制0/1信号(即bit)的纯理论性能，而磁头处理的信号很大部分并不是用户需要的数据(存入的数据都是经过编码的，包含许多辅助信息)，因此不能以字节为单位。

很多硬盘这一数值都是相当高的，如以前的富士通硬盘，指标很好，但实际性能却是另一码事。

完全可以说，这个Mbps值没有什么实际价值，给人的是一种假象。

在硬盘中，真正重要的是内部持续DTR，它分为单磁道瞬间DTR与持续DTR两个指标，单磁道瞬间DTR的计算公式是“512字节×SPT×磁盘每秒所转圈数”或“512字节×SPT÷磁盘转一圈所用时间”，由于磁盘转一圈所用时间一般不能除尽，所以经常用前一种公式。

持续DTR的计算公式则为“512字节×SPT×磁头数/总耗时”，其中“总耗时=(磁头数-1)×磁头切换时间+道间寻道时间+磁头数×磁盘转一圈的时间”。