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惡補硬盤知識
硬盤由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。下面是小編整理的惡補硬盤知識，歡迎大家閱讀。
正如我們看到的那樣，由于技術(shù)的發(fā)展，硬盤的速度、性能在近幾年里有了較大幅度的提升，但究其根源，硬盤在技術(shù)上的突破只可能是以下幾個方面：
采用更先進的技術(shù)使硬盤的單碟容量更高以能存儲更多的數(shù)據(jù)(此項技術(shù)也就是在上面所說的盤片及磁頭上下功夫)；
改進硬盤的主軸電機以使其轉(zhuǎn)速更高，從而減小硬盤的平均尋道時間；
采用更先進的硬盤附加技術(shù)，以使硬盤的工作穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)完整性與安全性提高到一個新的高度。
正是這樣一個思路，如今的硬盤采用了一系列新技術(shù)，并將在新世紀里繼續(xù)得以廣泛的應(yīng)用：
1、RAID(Redundent Array of Inexpensive Disks)磁盤陣列技術(shù)
RAID實際上可以理解成一種使用磁盤驅(qū)動器的方法，它將一組磁盤驅(qū)動器用某種邏輯方式聯(lián)系起來，作為邏輯上的一個磁盤驅(qū)動器來使用。這種技術(shù)的優(yōu)點是成本低、功耗小、傳輸速率高，可以提供容錯功能、安全性更高以及比起傳統(tǒng)的大直徑磁盤驅(qū)動器來，在同樣的容量下，價格要低許多。RAID現(xiàn)在主要應(yīng)用在服務(wù)器硬盤上，但就像任何高端技術(shù)一樣，RAID也在向PC機上轉(zhuǎn)移。也許所有的PC機都用上了SCSI磁盤驅(qū)動器的RAID的那一天，才是PC機真正的“出頭之日”。
2、PRML(Partial Response Maximum Likelyhood，部分響應(yīng)完全匹配)讀取通道技術(shù)
PRML技術(shù)簡單的講就是將硬盤數(shù)據(jù)讀取電路分成兩段“操作流水線”，流水線第一段將磁頭讀取的信號進行數(shù)字化處理然后只選取部分“標準”信號移交第二段繼續(xù)處理，第二段將所接收的信號與PRML芯片預(yù)置信號模型進行對比，然后選取差異最小的信號進行組合后輸出以完成數(shù)據(jù)的讀取過程。PRML技術(shù)可以降低硬盤讀取數(shù)據(jù)的錯誤率，因此可以進一步提高磁盤數(shù)據(jù)密集度。PRML技術(shù)的普通采用，使硬盤的容量、速度、可靠性都有了不同程度的提高。
3、S.M.A.R.T.(Self-Monitoring，Analysis and Reporting Technology)技術(shù)
由于硬盤的容量越來越大，為了保證數(shù)據(jù)的安全性，硬盤廠商都在努力尋求一種硬盤安全監(jiān)測機制，S.M.A.R.T.技術(shù)便應(yīng)運而生。S.M.A.R.T.即“自我監(jiān)測、分析及報告技術(shù)”。它可以監(jiān)控磁頭、磁盤、電機、電路等部件，由硬盤的監(jiān)測電路和主機上的監(jiān)測軟件對被監(jiān)對象的運行情況與歷史記錄和預(yù)設(shè)的安全值進行分析、比較，一旦出現(xiàn)安全值范圍以外的情況，它就會自動向用戶發(fā)出警告。而更先進的技術(shù)還可以自動降低硬盤的運行速度，把重要數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)存到其它安全扇區(qū)，通過S.M.A.R.T.技術(shù)可以對硬盤潛在故障進行有效預(yù)測，提高數(shù)據(jù)的安全性。
4、ATA/100技術(shù)
對于IDE市場，世紀末可以說是UltraATA/66的天下，它支持最大的硬盤外部數(shù)據(jù)傳輸率為66.7MB/s。到了2000年昆騰公司聯(lián)合英特爾等芯片組巨頭共同推出了ATA/100標準，在理論上它支持的最大硬盤外部數(shù)據(jù)傳輸率為100MB/s，同時在處理器廠商、芯片組廠商、主板廠商及硬盤廠商的努力下，ATA/100成了硬盤新技術(shù)的主角。但是硬盤的內(nèi)部傳輸率就是影響硬盤性能大幅提高的瓶頸所在，盡管硬盤的內(nèi)部傳輸率也正在不斷的提高，可目前最高也只能達到45MB/S，這就影響了硬盤整體速度的發(fā)揮。
需要指出的是，ATA/100雖然需要相應(yīng)主板的支持，還使用了單獨的80芯接口線纜，但是它可以完全向下兼容，能在ATA/33、ATA/66等不同模式下使用。而且接口同樣包含CRC(CyclicRedundancy Check，循環(huán)冗余校正)特性，這能增加傳輸數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，同時它能檢測到數(shù)據(jù)傳送中的錯誤。
5、數(shù)據(jù)保護與震動保護技術(shù)
硬盤非常怕震動，不管電源是否已經(jīng)啟動，只要硬盤受到了撞擊或震動，或多或少總有數(shù)據(jù)受到一定程度的損傷，如果處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的硬盤受到震動或撞擊，所造成的傷害會更大。在這方面，原昆騰公司(已被邁拓公司并購)的DPS(Data Protection System，數(shù)據(jù)保護系統(tǒng))與SPS(Shock Protection System)技術(shù)、西部數(shù)據(jù)公司的Data SafeGuard(數(shù)據(jù)衛(wèi)士)技術(shù)、IBM公司的DFT(Disk Fitness Test)、邁拓公司的MaxSafe與ShockBlock以及希捷公司的SeaShield技術(shù)使得硬盤可以承受較高g數(shù)的沖擊，這種技術(shù)可以把硬盤因沖擊而造成的損害降到最低的程度，能夠?qū)τ脖P中的數(shù)據(jù)有一個很好的保障，大大提高了數(shù)據(jù)的完整性與可靠性。
6、廠商獨特技術(shù)
為了增強自己產(chǎn)品的市場競爭力，很多廠商在自己的硬盤中增加了獨特的技術(shù)來提升硬盤的質(zhì)量：
(1)西部數(shù)據(jù)公司的數(shù)據(jù)衛(wèi)士(Data Lifeguard)技術(shù)西部數(shù)據(jù)的硬盤里多了一個“Data Lifeguard”技術(shù)，它實際上運用了S.M.A.R.T.技術(shù)。簡單地說，Disk Lifeguard在硬盤持續(xù)開機八小時后，硬盤本身就自動地掃描偵測硬盤內(nèi)部，如果遇到可能快要產(chǎn)生壞磁區(qū)的部分時，就趕快把些磁區(qū)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到狀況良好的磁區(qū)上面，并且做好數(shù)據(jù)在硬盤上所需的連接。獨特之處在于Data Lifeguard的所有工作都是硬盤本身就可以啟動和執(zhí)行的，不需要主板或其它工具程序配合，所以用戶不需要安裝額外的工具軟件，只要硬盤的電源開著，每隔八個小時Data Lifeguard就會做一次掃描、分析與修復(fù)的動作。并且Data Lifeguard會在硬盤處于Idle(硬盤15秒鐘沒有任何動作)狀態(tài)下才會工作，一旦Data Lifeguard準備開始掃描、分析與修復(fù)的動作時，如果硬盤還有其他的工作需要完成時，Data Lifeguard就會往后延長15分鐘再開始工作，所以外面不必擔心這個功能會影響到硬盤的工作效率。
(2)原昆騰公司的DPS技術(shù)
DPS(Data Protection Sydtem)是原昆騰公司提出的另一項新技術(shù)，它可以讓用戶確定自己的硬盤是否真正發(fā)生了問題。如果你覺得硬盤有些奇怪的表現(xiàn)，比如不正常的聲音、速度突然變慢的時候，就可以用軟盤開機并運行DPS程序，讓它幫你測試一下硬盤有沒有問題。這時它會檢查硬盤的S.M.A.R.T.數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以及其它基本的隨機檢查測試，而最重要的是所有的測試絕對不影響到硬盤里面所儲存的數(shù)據(jù)。有了這個工具，我們就可以判定硬盤是否真的需要送去修理了。
(3)邁拓公司的MaxSafe和ShockBlock技術(shù)
MaxSafe是邁拓公司的獨特技術(shù)之一，該技術(shù)提供了ECC錯誤修正碼(Error Correction Code)功能。所謂的ECC是指以一種復(fù)雜的編碼算法，當傳輸一個數(shù)據(jù)時，額外采用幾個位元來當成錯誤修正的判別碼，一旦數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程當中出現(xiàn)了錯誤，就可以通過一個錯誤修正碼來修復(fù)不正確的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的正確性。以前在PC-100的SDRAM內(nèi)存、Pentium。
外部使用環(huán)境會如何影響固態(tài)硬盤？
由于沒有活動部件，固態(tài)硬盤比傳統(tǒng)硬盤更加抗沖擊和震動。另外，由于不使用磁性存儲介質(zhì)，也不會有被磁化導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的危險。因此，筆記本制造商如果使用固態(tài)硬盤，可以省去很多的硬盤防震保護配件，進一步節(jié)約機身內(nèi)空間和重量。對于桌面PC來說，使用固態(tài)硬盤更是不需要擔心任何使用環(huán)境問題。
有人問到機場安檢透視掃描儀是否會影響固態(tài)硬盤，這是一個相當有趣的問題，我并不能給出一個權(quán)威答案。但要知道，固態(tài)硬盤從物理特性來看和U盤、存儲卡、手機中的閃存沒有什么區(qū)別，因此應(yīng)當不需要擔心X射線會對其產(chǎn)生影響。
如何保證固態(tài)硬盤的可靠性？
首先，閃存是一項成熟技術(shù)，經(jīng)過了長期的實際測試。雖然閃存顆粒有一定的讀寫壽命，但以目前的技術(shù)來說，其壽命已經(jīng)遠遠高于實際使用年限。比如，Intel固態(tài)硬盤的官方數(shù)據(jù)顯示，無論使用頻度高低，它最少也有5年的有效使用期。如果應(yīng)用頻率不高的話還可以再延長5年。另外，Intel固態(tài)硬盤內(nèi)置了ATA SMART監(jiān)控功能，隨時可以查看其健康狀況。用戶可以放心，數(shù)據(jù)安全絕對是固態(tài)硬盤制造商的第一考量。
為什么沒有3.5寸的固態(tài)硬盤？
最主要的原因是，“合理容量”的閃存從物理規(guī)格上來看占不了太大空間，做成2.5寸或1.8寸規(guī)格更合適。這里我說的“合理容量”是指能夠提供實際應(yīng)用中足夠的存儲空間，同時價格較為合理。如果將閃存裝滿一個3.5寸硬盤位，其價格肯定相當驚人。
很多人可能會對此有誤解，認為SSD沒有3.5寸型號是因為它只針對筆記本市場。實際上，固態(tài)硬盤從未排斥過桌面PC，在臺式機的3.5寸硬盤位中安裝2.5寸固態(tài)硬盤沒有任何難度。而且，3.5寸和2.5寸硬盤的SATA接口也沒有任何區(qū)別。
固態(tài)硬盤需要整理磁盤碎片么？
這個問題的答案比較復(fù)雜。固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)存儲方式和傳統(tǒng)硬盤有明顯的區(qū)別，比如為了防止頻繁讀取某存儲單元而導(dǎo)致快速老化，固態(tài)硬盤往往使用“損耗平衡”機制，將讀寫各個區(qū)塊的次數(shù)平均化。目前的操作系統(tǒng)對此也沒有準備。
磁盤碎片整理程序的主要原理是，將那些需要頻繁讀取的數(shù)據(jù)放在可以高速訪問的地方，很少訪問的數(shù)據(jù)就堆在邊邊角角。而固態(tài)硬盤的原理決定，它能夠非常快速的找到任何一塊數(shù)據(jù)。目前的磁盤整理工具對優(yōu)化固態(tài)硬盤的文件系統(tǒng)就顯得無能為力了。因此，我的建議是，固態(tài)硬盤用戶應(yīng)當禁用自動磁盤碎片整理，也不要手動進行整理。
當然，對于固態(tài)硬盤來說也同樣存在存儲分布的優(yōu)化問題，只是這個問題在SSD上遠不如傳統(tǒng)硬盤那么重要。目前，各固態(tài)硬盤廠商都在用固件優(yōu)化的形式解決這一問題。未來也可能會出現(xiàn)專門針對固態(tài)硬盤的“碎片整理”工具，不過它需要首先了解各廠商固態(tài)硬盤的具體工作方式。
固態(tài)硬盤會越用越慢么？
這是一個復(fù)雜的問題。在SSD的壽命周期中，很多因素都會影響它的性能表現(xiàn)。其中最重要的就是數(shù)據(jù)碎片問題。很不幸，目前尚無任何方法從外部衡量固態(tài)硬盤 的數(shù)據(jù)破碎程度的影響。就像上面說的一樣，測試程序也許能夠檢測出固態(tài)硬盤內(nèi)部存儲條理與否的性能差別，但這并不會明顯影響用戶體驗。對固態(tài)硬盤文件系統(tǒng) 的優(yōu)化未來還將進一步解決這一問題。
Intel固態(tài)硬盤支持熱插拔么？
沒問題，完全支持SATA規(guī)范定義的熱插拔功能。
當固態(tài)硬盤被裝滿的時候，性能會下降么？
很好的問題。對于固態(tài)硬盤來說，性能和存儲數(shù)據(jù)的多少沒有什么關(guān)系。無論空空如也還是接近爆滿，閃存的損耗均衡管理算法都會照常工作。一些常見文件系統(tǒng)如 NTFS、FAT32在空間不足時可能會出現(xiàn)性能下降，但這是軟件的問題，和是否使用固態(tài)存儲沒有關(guān)聯(lián)。未來當專門針對固態(tài)硬盤的文件系統(tǒng)問世時，可能也 會出現(xiàn)硬盤存儲數(shù)據(jù)量多少對性能的影響的例子。
哪種文件系統(tǒng)最適合固態(tài)硬盤？
目前的的各種文件系統(tǒng)都沒有對固態(tài)硬盤進行什么優(yōu)化。計算機行業(yè)花了幾十年的時間，針對旋轉(zhuǎn)磁介質(zhì)存儲進行優(yōu)化，但固態(tài)硬盤的出現(xiàn)讓這些優(yōu)化徹底作廢。幸運的是，以目前固態(tài)硬盤的速度，遵循舊文件系統(tǒng)的要求像傳統(tǒng)硬盤那樣工作，并不會有太大的損失。不過在不遠的將來，我們肯定將看到專為固態(tài)硬盤優(yōu)化的文件系統(tǒng)。
微軟在Windows 7中就將對SSD進行優(yōu)化，比如系統(tǒng)會在使用固態(tài)硬盤時禁用自動磁盤碎片整理功能。其中我最關(guān)注的是ATA trim命令，它能夠通知固態(tài)硬盤，某區(qū)塊已經(jīng)不再使用，SSD可以將其空間收回，納入下一步的“損耗平衡”運算中。
在Linux系統(tǒng)中，你可非常簡單的通過禁用內(nèi)核disk IO scheduler模塊來對固態(tài)硬盤進行優(yōu)化。由于不存在磁頭讀寫的移位問題，該模塊在磁盤讀寫時進行重新排序?qū)虘B(tài)硬盤沒有任何意義，甚至?xí)档托阅堋?Windows 7估計也會進行同樣的改進，只是目前還未公布。
固態(tài)硬盤RAID 0的性能怎樣？可以在SSD內(nèi)部實現(xiàn)RAID 0么？
先來回答第二個問題。固態(tài)硬盤的讀寫本身就是并行進行的，目前Intel固態(tài)硬盤使用10條并行通道來訪問閃存，一定意義上就相當于內(nèi)置10路RAID 0。
使用多塊固態(tài)硬盤組建RAID 0陣列的性能相當可觀，但需要注意的是，一定要保證RAID控制器能夠滿足其要求。固態(tài)硬盤在陣列模式下工作的數(shù)據(jù)量相當龐大，很多RAID控制器在設(shè)計時可能完全沒有考慮過這樣的速度。
固態(tài)硬盤速度的決定因素是什么？目前的瓶頸在哪里？
任何固態(tài)硬盤的性能，都是由原始的閃存帶寬，損耗平衡算法的效率(固件)以及接口(SATA、PCI-E 等)共同決定的。有SATA接口速度卡在那里，閃存性能再強也沒有意義。和業(yè)界其他廠商一樣，我們也將逐步提升固態(tài)硬盤性能。雖然不能說固態(tài)硬盤在“趕著 ”SATA-III標準上馬，但一旦第三代SATA標準推出，固態(tài)硬盤肯定會從中受益。
SSD和HDD相比有何優(yōu)劣？
和其他任何事情的兩面一樣，SSD和HDD各有優(yōu)劣。目前固態(tài)硬盤最大的劣勢就是成本和容量，而最大的優(yōu)勢就是性能。另外，固態(tài)硬盤完成相同的操作所需的電能更少，這意味著筆記本可以延長電池續(xù)航時間，數(shù)據(jù)中心能夠大大節(jié)約電費。由于更加耐震動沖擊，固態(tài)硬盤 也比HDD更適合移動設(shè)備。如果容量需求不高的話，固態(tài)硬盤甚至可以比傳統(tǒng)硬盤更便宜。比如目前售價最低的上網(wǎng)本基本上都是使用小容量固態(tài)硬盤。
下面我們來具體看固態(tài)硬盤的性能優(yōu)勢，簡單比較數(shù)據(jù)會讓你忽略掉很多東西。
比如，Intel X25-M硬盤的持續(xù)讀取速度為250MB/s，一塊常見SATA硬盤則為100MB/s，從字面上來看SSD速度是HDD的2.5倍。這時你就忽略隨機訪問時間的問題。X25-M的平均“尋道時間”僅為85微妙，而傳統(tǒng)硬盤大多在4到15毫秒，差距達到50甚至150倍。
因此，兩者的性能區(qū)別要視應(yīng)用而定。操作系統(tǒng)啟動主要依賴隨機讀取小塊數(shù)據(jù)，因此固態(tài)硬盤可比傳統(tǒng)硬盤快100倍。而在應(yīng)用程序連續(xù)讀取大尺寸文件時，固態(tài)硬盤的優(yōu)勢就只有2.5倍左右了。
同時，仍有一些應(yīng)用并不適合固態(tài)硬盤，比如大規(guī)模數(shù)據(jù)存檔。那些極少訪問的數(shù)據(jù)用閃存來存儲顯然是一種浪費。另外，在視頻播放時使用固態(tài)硬盤也不會有任何優(yōu)勢，只要達到視頻不卡殼的速度需求就可以了。只不過，HTPC用戶可能會青睞固態(tài)硬盤的靜音和尺寸。
為什么大家都用MLC顆粒，SLC不是更快么？
沒錯，SLC NAND閃存更快，但只有在面對面比較的時候才能看到明顯區(qū)別。而且，只要大規(guī)模使用并行讀寫機制，MLC同樣可以實現(xiàn)高速度。在這樣的情況下，SSD廠 商肯定會更加關(guān)注成本和容量問題，MLC的低價大容量就成了優(yōu)勢。我想大家都看到了，Intel的M系列固態(tài)硬盤使用的就是MLC顆粒，不是照樣很快么？
固態(tài)硬盤的功耗相比傳統(tǒng)硬盤孰高孰低？
我曾看過一些報告宣稱固態(tài)硬盤比傳統(tǒng)硬盤更費電，但也有一些調(diào)查顯示SSD更省電。通常來看，SSD和HDD在同樣高負載工作，或同樣處在休眠狀態(tài)下時，功耗是類似的。但固態(tài)硬盤仍然在功耗表現(xiàn)上有一些優(yōu)勢，比如SSD內(nèi)部沒有旋轉(zhuǎn)馬達，因此在閑置狀態(tài)時 的功耗明顯更低。第二，由于不存在轉(zhuǎn)速提升或下降的啟動時間，SSD進入休眠狀態(tài)或從休眠狀態(tài)喚醒的時間更短，也更頻繁。最后，固態(tài)硬盤能夠在更短時間內(nèi) 完成同樣的工作，因此更早進入休眠狀態(tài)。以上這些優(yōu)勢讓固態(tài)硬盤在實際使用中確實比傳統(tǒng)硬盤省電。
是否存在不同等級的閃存？為什么U盤比同樣容量的固態(tài)硬盤便宜的多？
確實，閃存有不同的質(zhì)量，對應(yīng)不同的成本，就像CPU一樣。U盤一般使用較低檔次的閃存，如果你把U盤當作 硬盤來使用，我想你馬上就能感受到性能差別。另外在可靠性上，優(yōu)劣閃存的區(qū)別也是明顯的，高質(zhì)量的閃存芯片在整個壽命周期內(nèi)的出錯幾率要低得多。雖然我們 完全可以用廉價閃存造出便宜的移動硬盤，但便宜沒好貨的道理我想大家都是明白的。
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