硬盘的相关参数分析与常见误区

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”。磁头切换时间一般在产品的用户手册中有标注，大约在1ms左右。单磁道瞬间DTR表明了硬盘实际上所能达到的最大内部DTR，持续DTR则体现了硬盘真正的数据传输能力。很遗憾的是，目前只有迈拓和IBM提供了内部持续DTR数据，其他厂商仍然用Mbps数值迷惑普通大众。但是，厂商心里是明白的，他们自己也不会混淆概念（只是没事偷着乐），在数据的说法上也是非常严谨，如果你哪天发现厂商公布的内部DTR使用了MB/s为单位，那么这很可能就是我们所真正需要的数据，而不要再用Mbps去除8了。

IBM 120GXP的技术资料，其中有两个内部DTR，我们只需关心第二个

4、 缓冲区容量与性能：

上文说过内部DTR决定了外部DTR的实际表现，但为了将内部DTR对外部DTR的影响降至最低，产生了缓冲区设计。理论上讲，缓冲区越大，即使内部DTR不变，硬盘的性能也会更好，这就好比CPU中的缓存一样。不过，要做到缓冲区容量的增加并提高性能还是有一定难度的。这主要体现在缓存功能管理与数据安全两个方面。缓存功能管理决定了缓冲区智能化与缓存效果，简单的说就是一种管理算法与替换策略，负责这一任务的就是缓存控制器。上文已经讲到目前都将缓冲区做分段处理，并且是动态的，根据数据流情况自动划分。以120GXP为例，在读操作时可最多划分12个数据段（平均容量约155KB），在写操作时数据段可高达52个（平均容量约35KB）。那么怎么去动态的划分区段，怎么去选择最不常用的区段以替换成新的数据，都将影响最终的性能表现。比如区段划分不合理将影响缓冲区空间的利用率和预读效果，数据替换不合理将影响缓存命中率，这样一来说不定与小容量缓冲区性能差不多。讲到这，大家肯定会想到了CPU缓存的算法（比如N路级联与更新策略等），的确两者有相同之处。对于更大容量的缓冲区，肯定就不能照搬小容量缓冲区的缓存管理算法。因此，缓冲区越大性能越好是有前提的，这对厂商的缓存管理技术水平提出了更高的要求。

大容量缓冲区的数据安全性主要是指在突然断电的情况下，缓冲区中的待写数据将如何处理的问题。这方面笔记本电脑硬盘就有了得天独厚的优势，因为有电池为后盾，笔记本电脑硬盘的缓冲区容量已经提升到了16MB。但对于台式机，这是个不小的考验。WD公司在这方面做出了有意义的探索，主要方法是通过将数据暂时保存在最外圈暂存区（因为最外圈的写入速度最快），下次开机再写入原目的地址的方法来保证缓冲区中待写数据的安全，显然这需要特殊的管理机制，也是厂商的自由发挥了。

最后我们再谈谈目前普遍流行的说法——大容量缓冲区对零散数据非常有利，这是很片面的认识。当然，这种说法可以理解，也没有什么根本性错误，但容易误导人们对大容量缓冲区的认识。从分段式缓存结构可以看出，更大的缓冲区理论上可以划分出更多的数据段，能容纳更多的互不相干的小数据块。而这种随机的、不连贯的、小数据量的读取行为在Web服务、数据库服务与日常办公应用中很常见。如在Web服务中，经常出现对一个网页同时有多个请求的情况，而一个网页的大小也就是几十到几百KB的容量，如果缓冲区能缓存更多的页面，那么服务器的表现也会越好。因此大容量缓冲区在这方面的贡献，我们完全肯定。但另一方面，对于大容量，连续读写的数据操作，大容量缓冲区同样能发挥重要的作用。更大的缓冲区此时意味可一次缓冲更多的数据（硬盘会根据数据量将区段合并），即能在相同的时间内向主机或磁头发送更多的数据，而磁头的连续读写扇区的能力更容易发挥。所以，在音频、视频处理等经常用到大数据量连续读写的场合，大容量缓冲区硬盘是最佳之选。在下面的测试中，大家也会发现8MB缓冲区硬盘相对于2MB缓冲区硬盘的整体优势。

上为D740X-80GB型号的DTR曲线图，下为D740X-40GB型号的DTR曲线图，以10GB容量为界，可发现40GB型号已经用到了DTR更低的第三个数据区，而80GB型号仍处在DTR更高的第二个数据区，理论性能要强于40GB型号

现在再让我们看看另一个例子——酷鱼四，从曲线图上可以看出其第一个数据区占据了1/3多的柱面，也就是说即使是20GB的酷鱼四，在前10GB容量的性能不见得就比80GB的型号差。所以，具体的差别除了要看磁头相差数量还要看数据区的设置。另外，在产品的生产过程中，厂商可能随时进行改进（不仅指Firmware，还包括元件的优化与改良等），往往会出现新的产品比老产品性能更好的情况，比如WD的CaviarXL系列，评测的1200BB是2001年9月的产品（10月才发布单碟40GB的CaviarXL系列），800BB与400BB都是今年一月和二月的产品（Firmware版本没变），后两者的表现与1200BB相比并无劣势。而IBM则为不同磁头数的型号开发了不同版本的Firmware，使得各型号的性能表现都趋于一致。因此，影响容量与性能的可变因素很多。

上为酷鱼四-60GB型号的DTR曲线图，下为酷鱼四-80GB型号的DTR曲线图，即使以20GB容量为界，可发现60GB型号仍在DTR最高的第一个数据区，理论上性能和80GB型号一样

不过，在一些测试中，最大容量型号的表现基本都很出色，有的大容量5400RPM的性能甚至好过一些小容量的7200RPM硬盘。

7、 FDB的作用：

FDB马达对于很多人来说是比较新鲜的，在很多公司的宣传中，FDB的作用被定为减少噪音与热量，甚至能提高性能。这么说似乎有道理，但容易产生误导。BB轴承使用圆形滚珠（材料可为金属或陶瓷）作为主轴与基座之间的运动连接/支撑体，由于滚珠加工精确度产生的必然差异，在主轴高速运转中，滚珠之间会发生碰撞而振动，这就是马达（主轴）噪音的主要根源（其他原因还包括轴承装配精度与力矩的平衡），FDB则使用了液态润滑物质代替滚珠，这样就完全消除了因碰撞产生的噪音。但是，主轴的噪音在硬盘整体噪音中的强度比重较小，而且人耳对其远不如音圈马达寻道噪音敏感（因为频率较低），所以FDB的减噪功能确切的说只有在硬盘空闲时（磁盘空转，磁头不寻址）才能体现。另外，对于热量，滚珠之间磨擦肯定是一个热源，但这与马达电机相比也不算什么，而且FDB的效率往往并不如BB，马达功耗可能会更大。第一块使用FDB的IDE硬盘——希捷的“大灰熊”，其热量之高想必是很多老玩家记忆犹新的，而且即使是不用滚珠的音圈马达的热量也很高。因此主轴马达的主要热源并不在轴承。我们在测试中也发现，现阶段FDB并没有体现出对BB的降热优势。

综上所述，大家要对FDB有一个客观的认识，不能盲目听信宣传，认为FDB肯定比BB好（毕竟转速是固定的，性能不会改变）。至少在目前，FDB并没有多大优势，这可能也是为什么IBM与WD仍没有使用FDB的一大原因。

8、 怎么测试硬盘：

看过不少的硬盘横向测试，虽然使用的软件都一样，但其中的测试方法实在不敢认同。硬盘测试有两个方面，一是硬盘本身的性能，另一个是硬盘对整机性能的影响。对于前者，很多测试人员将被测硬盘也当作是系统硬盘，也划出成多个分区。虽然比较符合实际的应用，但不能真正反映硬盘的性能，而真正符合实际应用的测试并不在于硬盘的单独测试上。事实上，最合理的硬盘单独测试方法是，操作系统与测试软件装在另一个硬盘上，被测硬盘单独接在一个硬盘接口，接下来就是分区，此时必须要将全部容量分成一个区才能体现硬盘的综合性能。现在最常用也是最好用的硬盘测试软件WinBench99就是以分区大小来确定测试区域的，包括DTR、访问时间、应用模拟测试等，在DTR测试中以分区的最外圈磁道开始到分区的最内圈磁道终止，所以如果只用头10GB的容量为一个分区，那么测出来的就是这10GB之内的DTR而不是整个硬盘的，这也是为什么有些数据中，结束端比起始端的数值还要高的原因（如果分区容量没有超出数据区，那么很容易因为误差产生这种结果）。另外，如果测试区域很小，则磁头寻道的时间也会限制在更低的范围内（因为寻道的范围也小了），同样有利于得高分，类似的影响也体现在商业与高端测试中。所以，硬盘单独测试时必须进行全分区！至于用什么样的文件系统就不是很重要了，不过FAT32的得分一般都比NTFS的高，但如果测试条件统一，那么都是有说服力的，成绩排名也不会因为文件系统的改变而改变。

现在再说说整机测试。虽然是硬盘横向测试，但要想知道哪个硬盘对整机性能提升最大，就必须动用Winstone系列软件来进行对比测试了，这可以说是对硬盘的性能终极考试，因为WinBench99相对简单，也不是很全面，更容易被厂商钻空，而Winstone就不一样了，硬盘只是其中的一个子系统，但它也会影响最终的成绩。遗憾的是很多硬盘横向测试中都没有这一项，只是简单的跑跑WinBech99就完了。Winstone测试就要在接近真实使用情况的设置下进行，此时就不能用全分区了，因为现实中很少有人这么做。而测试一般都在被测硬盘的C区，所以容量通常为5-10GB。当然，也可以进行全分区的整机测试，这就取决于测试人员自己的决定了。

在经过正确的硬盘单独与整机测试后，我们就能对被测产品性能有一个比较全面的认识和客观的评价了。

好啦，有关硬盘的相关常识今天就先讲到这，在日后本站的硬盘测试中，还将陆续向大家介绍相关的硬盘技术与知识，敬请大家密切留意本站的动态。