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发信人: ayangtse (爱上翠柏的下雨天), 信区: Hardware
标 题: 硬盘终极攻略：技术篇
发信站: 荔园晨风BBS站 (Sun Apr 14 10:55:08 2002), 转信
硬盘终极攻略：技术篇
2000-4-19·AWU·原创
在第一篇《硬盘历史篇》中我们介绍了一些关于硬盘的历史和发展，当然对于
硬盘的发展，可以说就是硬盘技术的推进，在此就向大家详细点介绍一下硬盘中所
用到的相关技术。
在硬盘技术篇开头我们先来看看硬盘的分类，目前的硬盘产品接内部盘片分有
：5.25，3.5，2.5和1.8英寸（后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中，现在
台式机中常用3.5英寸的盘片）；如果按硬盘与电脑之间的数据接口，可分为两大
类：IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。当然对于这些类别硬盘它们所具有的技术
规格是差不多一样的。具体的重要技术规格如下所述：
1.平均寻道时间（average seek time），指硬盘磁头移动到数据所在磁道时
所用的时间，单位为毫秒（ms）。注意它与平均访问时间的差别，平均寻道时间当
然是越小越好，现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。
2.平均潜伏期（average latency），指当磁头移动到数据所在的磁道后，然
后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，单位为毫秒
（ms）。平均潜伏期当然也是越小越好了，潜伏期小代表硬盘的读取数据的等待时
间短，这就等于具有更高的硬盘数据传输率。
3.道至道时间（single track seek），指磁头从一磁道转移至另一磁道的时
间，单位为毫秒（ms）。
4.全程访问时间（max full seek），指磁头开始移动直到最后找到所需要的
数据块所用的全部时间，单位为毫秒（ms）。
5.平均访问时间（average access），指磁头找到指定数据的平均时间，单位
为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。注意：现在不少硬盘广告之中
所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
6.最大内部数据传输率（internal data transfer rate），也叫持续数据传
输率（sustained transfer rate），单位Mb/S（注意与MB/S之间的差别）。它指
磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密
度（指同一磁道上的数据间隔度）。注意，在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单
位，这是兆位/秒的意思，如果需要转换成MB/S（兆字节/秒），就必须将Mbps数据
除以8（一字节8位数）。例如，WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为
131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s（131/8）。
7.外部数据传输率：通称突发数据传输率（burst data transfer rate），指
从硬盘缓冲区读取数据的速率，在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单
位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66，它的最大外部数据率即为
66.7MB/s，而在SCSI硬盘中，采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准，其数据传输
率可达160MB/s，采用Fibra Channel（光纤通道），最大外部数据传输将可达
200MB/s。在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口，这理论上将最
大外部数据传输率提高到了320MB/s。
8.主轴转速：是指硬盘内电机主轴的转动速度，目前ATA（IDE）硬盘的主轴转
速一般为5400~7200rpm，主流硬盘的转速为7200RPM，至于SCSI硬盘的主轴转速可
达一般为7200~10，000RPM，而最高转速的SCSI硬盘转速高达15，000RPM（即希捷
“捷豹X15”系列硬盘）。
9.数据缓存：指在硬盘内部的高速存储器：目前硬盘的高速缓存一般为
512KB~2MB，目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB，而在SCSI硬盘中最高的数据
缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优
势。
10.硬盘表面温度：它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况
。这项指标厂家并不提供，一般只能在各种媒体的测试数据中看到。硬盘工作时产
生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度，因此硬盘工作
表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI硬盘一般
来说应该加一个硬盘冷却装置，这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。
11.MTBF（连续无故障时间）：它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，
单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广
告或常见的技术特性表中并不提供，需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司
网址中查询。
上面我们提到的ATA及SCSI接口，那么大家对硬盘的接口又有多少了解呢？现
在就让我们来看看硬盘的接口类型的发展及相关技术信息。在目前的硬盘阵营中，
基本上可分为两大接口体系，即ATA接口和SCSI接口（部份移动硬盘有采用PCMCIA
接口的）。在目前台式机的硬盘中普通采用得是ATA接口类型，而SCSI接口则通常
应用于高端服务器或工作站上的硬盘中。
对于ATA接口，它具有下面几个发展过程。
1、ST-506/412接口：
这是希捷开发的一种硬盘接口，首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST－506及
ST－412。ST－506接口使用起来相当简便，它不需要任何特殊的电缆及接头，但是
它支持的传输速度很低，因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了，采用该
接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是
ST－506/412硬盘或称MFM硬盘，MFM（Modified Frequency Modulation）是指一种
编码方案 。
2、ESDI接口：
即（Enhanced Small Drive Interface）接口，它是迈拓公司于1983年开发的
。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中，而不是在控制卡上，理论传输速度是前
面所述的ST-506的2…4倍，一般可达到10Mbps。但其成本较高，与后来产生的IDE
接口相比无优势可言，因此在九十年代后就补淘汰了
3、IDE及EIDE接口：
IDE（Integrated Drive Electronics）的本意实际上是指把控制器与盘体集
成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology
Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆
将它们与主板或接口卡连起来就可以了。
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。
4、ATA-1(IDE)：
ATA是最早的IDE标准的正式名称，IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。
ATA在主板上有一个插口，支持一个主设备和一个从设备，每个设备的最大容量为
504MB，ATA最早支持的PIO-0模式（Programmed I/O-0）只有3.3MB/s，而ATA-1一
共规定了3种PIO模式和4种DMA模式（没有得到实际应用），要升级为ATA-2，你需
要安装一个EIDE适配卡。
5、ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）：
这是对ATA-1的扩展，它增加了2种PIO和2种DMA模式，把最高传输率提高到了
16.7MB/s，同时引进了LBA地址转换方式，突破了老BIOS固有504MB的限制，支持最
高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2，则可以在CMOS设置中找到（LBA，
LogicalBlock Address）或（CHS，Cylinder,Head,Sector）的设置。其两个插口
分别可以连接一个主设备和一个从设置，从而可以支持四个设备，两个插口也分为
主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上，而将次要一些
的设备放在从插口上，这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的，这样
可以使主插口连在快速的PCI总线上，而从插口连在较慢的ISA总线上。
6、ATA-3(FastATA-2)：
这个版本支持PIO-4，没有增加更高速度的工作模式（即仍为16.7MB/s)，但
引入了简单的密码保护的安全方案，对电源管理方案进行了修改，引入了S.M.A.
R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析和报
告技术)
7、ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66)：
这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍，达到33MB/s，或更高的
66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术，使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负
荷。要使用Ultra-ATA，需要一个空闲的PCI扩展槽，如果将UltraATA硬盘卡插在
ISA扩展槽上，则该设备不可能达到其最大传输率，因为ISA总线的最大数据传输率
只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66（即Ultra DMA/66）是目前主流桌面硬盘采用的
接口类型，其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
8、Serial ATA：
新的Serial ATA（即串行ATA），是英特尔公司在今年IDF（Intel
Developer Forum，英特尔开发者论坛）发布的将于下一代外设产品中采用的接口
类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位
数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作（第1针
发出、2针接收、3针供电、4针地线）。这样做法能降低电力消耗，减小发热量。
最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格，它支持的最大外部数据
传输率达100MB/s，上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第
一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准
的产品，它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口，一台电脑同时挂
接两个硬盘就没有主、从盘之分了，各设备对电脑主机来说，都是Master，这样我
们可省了不少跳线功夫。
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