硬盘结构和性能参数

当我们拿到一块新磁盘后，该如果使用呢？一般需要经过如下步骤：

1. 对磁盘进行分割，建立可用的分区以便管理；
2. 对分区格式化，以建立可用的文件系统；
3. Windows 系统可以自动识别某些文件系统，而 Linux 系统通过建立挂载点将建立好的文件系统挂载上来。

在详解这些过程之前，我们先来了解下磁盘的结构和参数。

硬盘的磁盘结构

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• 一块硬盘存取数据的工作完全都是依靠读写磁头（read-write header）来进行。磁头就是硬盘进行读写的“笔尖”，通过全封闭式的磁阻感应读写，将信息记录在硬盘内部的特殊介质上；

• 如果把硬盘磁头比喻成“笔”的形容成立，那么所谓硬盘的盘面（surface）自然就是这“笔”下的“纸”。硬盘内部的磁盘有单碟片的，有双碟片的，也有多碟片的。每个盘片（platter）都有上下两个盘面（surface），每个盘面对应一个读写磁头。读写磁头从上往下编号，依次为 0 号读写磁头、1 号读写磁头、2 号读写磁头、3 号读写磁头。。。，对应的盘面也从上往下编号，依次为 0 面、1 面、2 面、3 面。。。；

• 磁盘的最小存储单位为扇区（sector）。扇区大小有 512 bytes 和 4K 两种，目前机械硬盘仍以 512 bytes 为主，而固态硬盘（ssd）设置为 4K 才能发挥最大性能（即常说的 4K 对齐），其结构与机械硬盘已经不同；

• 处在同心圆的所有扇区组成磁道（track），从外向内分别是 0 磁道、1 磁道、2 磁道。。。；

• 同一磁道上连续的若干扇区构成一个簇（cluster）；

• 不同盘片上半径相等的磁道组成一个柱面（cylinder），由外而内分别是 0 柱面、1 柱面、2 柱面。。。；

硬盘的性能参数

转速：单位为 rpm（revolutions per minute，即转/每分钟），指硬盘主轴马达每分钟(带动磁盘)的转速。硬盘盘片由马达带动在真空封闭的环境中高速旋转，将需要存取资料的扇区带到磁头下方，马达的转速越快，等待存取记录的时间也就越短。从理论上说，转速越快越好，因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，从而提高在硬盘上的读写速度；可任何事物都有两面性，在转速提高的同时，硬盘的发热量也会增加，它的稳定性就会有一定程度的降低。所以说我们应该在技术成熟的情况下，尽量选用高转速的硬盘。进入 2006 年后，5400 rpm（revolutions per minute，即转/每分钟） 的硬盘已成为历史，7200 rpm 的硬盘已成为 2006 年乃至今后一段时间的主流产品。台式机硬盘转速一般为 7200 rpm，笔记本硬盘转速也逐渐由 5400 rpm 变为了 7200 rpm。传统机械硬盘的技术近年来几乎停止不前，价格也没有太大波动，更快的固态硬盘（SSD）渐渐进入市场，但价格很贵，相信随着技术的不断进步，固态硬盘的成本会不断降低而达到我们可以接受的水平。可以在装机时选择 SSD（用户安装系统和软件） + HDD（用于存储文件） 的组合方式来获得最佳的读写速度体验。

单碟容量：硬盘相当重要的参数之一。硬盘是由多个存储碟片组合而成，而单碟容量就是指一个存储碟所能存储的最大数据量，硬盘容量=单碟容量×碟片数。目前在垂直记录技术的帮助下，单碟容量已经发展到 1 TB。它的提高不仅可以带来总容量提升，有利于降低生产成本，提高工作稳定性，而且单碟容量越大，硬盘的存储密度越高，磁头在相同时间内可以读取到更多的信息，这就意味着读取速度得以提高。

平均寻道时间（average seek time）：指硬盘在盘面上移动读写磁头到指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，单位为毫秒。当单碟容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘访问速度。

缓存：硬盘与外部交换数据的临时场所。硬盘读/写数据时，缓存就像一个中转仓库一样，不断的写入数据、清空再写入数据。简单地说，硬盘上的缓存容量是越大越好，大容量的缓存对提高硬盘速度很有好处，不过提高缓存容量就意味着成本上升。目前 500 GB 的西数蓝盘缓存为 32 MB，而 1 TB 的西数蓝盘缓存为 64 MB。

数据传输率（Datatransfer rate）： 也称吞吐率，它表示在磁头定位后，硬盘读或写数据的速度。硬盘的数据传输率有两个指标：

• 突发数据传输率（burst data transfer rate）： 也称为外部传输率（external transfer rate）或接口传输率，即微机系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率。突发数据传输率与硬盘接口类型（有IDE、SCSI、SATA2.0、SATA3.0等接口类型。现在主流为 SATA 3.0 接口，理论速度可达 6.0 Gb/s）和硬盘缓冲区容量有关。

• 内部数据传输率：指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简单说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存上的速度。内部传输率可以明确表现出硬盘的读写速度，它的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。

控制电路板：主要集成了用于调节硬盘盘片转速的主轴调速电路、控制磁头的磁头驱动与伺服电路、读写电路、以及控制与接口电路等。除了这些保证硬盘基本功能的基础电路以外，新式的硬盘上大多都还有自己的专用电路，主要是提供 S.M.A.R.T（Self- Monitoring，Analysis and Reporting Technology 自我监测、分析和报告系统）支持和各厂商自己开发的提高可靠性的硬件技术支持。此外，电路板上还有一块类似于 BIOS 芯片作用的 ROM，其中固化的程序可以在硬盘加电以后自动执行启动主轴电机、初始化寻道、定位和自检等一系列初始化动作。该控制芯片负责数据的交换和处理，是硬盘的核心部件之一。