趣玩科普菌：五分鐘讓你理解電腦硬碟的相關術語

開學了，學長們又開始賣東西了。學弟：「這個64G的U盤多少錢？」學長：「600！」學弟：「哎呦，學長你這U盤怎麼這麼貴，網上新的才100！」學長：「以為這是普通的U盤么，凡是用過這個U盤的人都會說這個U盤應該叫做女尤盤，或者叫做硬碟，學弟你明白了么！」學弟咽了下口水，興奮道：「學長，600塊我買了！」

硬碟是什麼？

簡單來說就是存「東西」的~

種類

硬碟有固態硬碟（SSD）、機械硬碟（HDD ）、混合硬碟（HHD ）；SSD採用快閃記憶體顆粒來存儲，HDD採用磁性碟片來存儲，HHD是把磁性硬碟和快閃記憶體集成到一起的一種硬碟。通常所說的硬碟就是HDD，所說的固態是SSD。

技術

磁頭複位節能技術：通過在閑時對磁頭進行複位和調整。

多磁頭技術：通過在同一碟片上增加多個磁頭同時的讀或寫來為硬碟提速，或同時在多碟片同時利用磁頭來讀或寫來為磁碟提速，多用於伺服器和資料庫中心。

容量

就是硬碟可儲存數據的多少。通常我們買硬碟的時候說是500G的，但實際容量都比500G要小的。因為廠家是按1GB=1000MB來換算的，所以我們買新硬碟，比買時候實際用量要小。

轉速

轉速，是硬碟內電機主軸的旋轉速度，也就是硬碟碟片在一分鐘內所能完成的最大轉數。轉速的快慢是標示硬碟檔次的重要參數之一，它是決定硬碟內部傳輸率的關鍵因素之一，在很大程度上直接影響到硬碟的速度。硬碟的轉速越快，硬碟尋找文件的速度也就越快，相對的硬碟的傳輸速度也就得到了提高。硬碟的主軸馬達帶動碟片高速旋轉，產生浮力使磁頭飄浮在碟片上方。要將所要存取資料的扇區帶到磁頭下方，轉速越快，則等待時間也就越短。因此轉速在很大程度上決定了硬碟的速度。

平均訪問時間

平均訪問時間（Average Access Time）是指磁頭從起始位置到到達目標磁軌位置，並且從目標磁軌上找到要讀寫的數據扇區所需的時間。平均訪問時間體現了硬碟的讀寫速度，它包括了硬碟的尋道時間和等待時間，即：平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。硬碟的平均尋道時間（Average Seek Time）是指硬碟的磁頭移動到盤面指定磁軌所需的時間。硬碟的等待時間，又叫潛伏期（Latency），是指磁頭已處於要訪問的磁軌，等待所要訪問的扇區旋轉至磁頭下方的時間。

傳輸速率

傳輸速率（Data Transfer Rate)硬碟的數據傳輸率是指硬碟讀寫數據的速度，單位為兆位元組每秒（MB/s）。硬碟數據傳輸率又包括了內部數據傳輸率和外部數據傳輸率。內部傳輸率（Internal Transfer Rate) 也稱為持續傳輸率（Sustained Transfer Rate），它反映了硬碟緩衝區未用時的性能。內部傳輸率主要依賴於硬碟的旋轉速度。外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發數據傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或介面傳輸率，它標稱的是系統匯流排與硬碟緩衝區之間的數據傳輸率，外部數據傳輸率與硬碟介面類型和硬碟緩存的大小有關。

緩存

緩存（Cache memory）是硬碟控制器上的一塊內存晶元，具有極快的存取速度，它是硬碟內部存儲和外界介面之間的緩衝器。由於硬碟的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩衝的作用。緩存的大小與速度是直接關係到硬碟的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬碟整體性能。當硬碟存取零碎數據時需要不斷地在硬碟與內存之間交換數據，有大緩存，則可以將那些零碎數據暫存在緩存中，減小外系統的負荷，也提高了數據的傳輸速度。

介面種類

SATA3介面、M.2(NGFF)介面、Type-C介面、MSATA介面、PCI-E介面、SATA2介面、USB3.1介面、USB3.0介面、SAS介面、PATA介面、SATA3.0、SATA2.0、SAS。

磁頭

硬碟磁頭，是硬碟讀取數據的關鍵部件，它的主要作用就是將存儲在硬碟碟片上的磁信息轉化為電信號向外傳輸，而它的工作原理則是利用特殊材料的電阻值會隨著磁場變化的原理來讀寫碟片上的數據，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬碟碟片的存儲密度。目前比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。

薄膜感應磁頭

在1990年至1995年間，硬碟採用TFI讀/寫技術。TFI磁頭實際上是繞線的磁芯。碟片在繞線的磁芯下通過時會在磁頭上產生感應電壓。TFI讀磁頭之所以會達到它的能力極限，是因為在提高磁靈敏度的同時，它的寫能力卻減弱了。

AMR磁頭

AMR（Anisotropic Magneto Resistive）90年代中期，希捷公司推出了使用AMR磁頭的硬碟。AMR磁頭使用TFI磁頭來完成寫操作，但用薄條的磁性材料來作為讀元件。在有磁場存在的情況下，薄條的電阻會隨磁場而變化，進而產生很強的信號。硬碟譯解由於磁場極性變化而引起的薄條電阻變化，提高了讀靈敏度。AMR磁頭進一步提高了面密度，而且減少了元器件數量。由於AMR薄膜的電阻變化量有一定的限度，AMR技術最大可以支持3.3GB/平方英寸的記錄密度，所以AMR磁頭的靈敏度也存在極限。

巨磁阻

GMR磁頭繼承了TFI磁頭和AMR磁頭中採用的讀/寫技術。但它的讀磁頭對於磁碟上的磁性變化表現出更高的靈敏度。GMR磁頭是由4層導電材料和磁性材料薄膜構成的：一個感測層、一個非導電中介層、一個磁性的栓層和一個交換層。GMR感測器的靈敏度比AMR磁頭大3倍，所以能夠提高碟片的密度和性能。硬碟的磁頭數取決於硬碟中的碟片數，碟片正反兩面都存儲著數據，所以一個碟片對應兩個磁頭才能正常工作。比如總容量80GB的硬碟，採用單碟容量80GB的碟片，那只有一張碟片，該碟片正反面都有數據，則對應兩個磁頭；而同樣總容量120GB的硬碟，採用二張碟片，則只有三個磁頭，其中一張碟片的一面沒有磁頭。

磁軌

當磁碟旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁碟表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁軌。這些磁軌用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區，磁碟上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁軌之間並不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。磁軌的磁化方式一般由磁頭迅速切換正負極改變磁軌所代表的0和1。

扇區

磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁碟的扇區，每個扇區可以存放512個位元組的信息，磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。

柱面

硬碟通常由重疊的一組碟片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁軌，並從外緣的「0」開始編號，具有相同編號的磁軌形成一個圓柱，稱之為磁碟的柱面。磁碟的柱面數與一個盤單面上的磁軌數是相等的。無論是雙盤面還是單盤面，由於每個盤面都只有自己獨一無二的磁頭，因此，盤面數等於總的磁頭數。所謂硬碟的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬碟的CHS的數目，即可確定硬碟的容量，硬碟的容量=柱面數*磁頭數*扇區數*512B。

數據保護

S.M.A.R.T.技術

S.M.A.R.T.技術的全稱是Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，即「自監測、分析及報告技術」。在ATA-3標準中，S.M.A.R.T.技術被正式確立。S.M.A.R.T.監測的對象包括磁頭、磁碟、馬達、電路等，由硬碟的監測電路和主機上的監測軟體對被監測對象的運行情況與歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較，當出現安全值範圍以外的情況時，會自動向用戶發出警告，而更先進的技術還可以提醒網路管理員的注意，自動降低硬碟的運行速度，把重要數據文件轉存到其它安全扇區，甚至把文件備份到其它硬碟或存儲設備。通過S.M.A.R.T.技術，確實可以對硬碟潛在故障進行有效預測，提高數據的安全性。但我們也應該看到，S.M.A.R.T.技術並不是萬能的，它只能對漸發性的故障進行監測，而對於一些突發性的故障，如碟片突然斷裂等，硬碟再怎麼smart也無能為力了。

DFT技術

DFT（Drive Fitness Test，驅動器健康檢測）技術是IBM公司為其PC硬碟開發的數據保護技術，它通過使用DFT程序訪問IBM硬碟里的DFT微代碼對硬碟進行檢測，可以讓用戶方便快捷地檢測硬碟的運轉狀況。DFT微代碼可以自動對錯誤事件進行登記，並將登記數據保存到硬碟上的保留區域中。DFT微代碼還可以實時對硬碟進行物理分析，如通過讀取伺服位置錯誤信號來計算出碟片交換、伺服穩定性、重複移動等參數，並給出圖形供用戶或技術人員參考。這是一個全新的觀念，硬碟子系統的控制信號可以被用來分析硬碟本身的機械狀況。而DFT軟體是一個獨立的不依賴操作系統的軟體，它可以在用戶其他任何軟體失效的情況下運行。

加密技術

現代社會人們對隱私的保護欲越來越強烈，硬碟加密技術開始發展。文字、圖形、數字密碼保護是最基本的形式，隨著科技的進步，生物識別技術開始應用到硬碟技術當中。

非磁碟式

固態式

固態硬碟介紹：固態硬碟SSD（Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）是由控制單元和存儲單元（FLASH晶元）組成，簡單的說就是用固態電子存儲晶元陣列而製成的硬碟，固態硬碟的介面規範和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的完全相同。由於固態硬碟沒有普通硬碟的旋轉介質，因而抗震性極佳，同時工作溫度很寬，擴展溫度的電子硬碟可工作在-45℃～+85℃。

DNA式

早期的研究已經可以把DNA做成電路或小工廠，但從沒見過將DNA當做存儲介質的。哈佛大學的研究人員卻將這一夢想變成了現實。這個由喬治·切齊(George Church)、瑟里拉姆·庫蘇里(Sriram Kosuri)和高原(Yuan Gao，音譯)領導的團隊可以將96比特數據存儲到DNA鏈中。具體方法則是為腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶分別賦予二進位值，隨後通過微流體晶元對基因序列進行合成，從而使該序列的位置與相關數據集相匹配。這項技術表面看起來似乎沒有什麼了不起，但用微觀物質存儲宏觀數據卻會達到意想不到的效果：1立方毫米即可存儲704TB的數據，相當於數百個硬碟的容量。雖然這一成果令人振奮，但流程還很緩慢，因此不能存儲對時效性要求較高的數據。

內存虛擬式

虛擬硬碟就是用內存中虛擬出一個或者多個磁碟的技術。內存的速度要比硬碟快得多，就要利用這一點，在內存中虛擬出一個或多個硬碟就可以加快磁碟的數據交換速度，從而提高電腦的運行速度。但是，也有缺點：在這個「硬碟」中儲存的文件在斷電後會全部消失。

好了，今天就到這裡。猜猜下次是什麼~~