哪些因素影响硬盘的速度
本文已发表于《微型计算机》
如果你关注存储，关心硬盘的发展，那势必会对例如“内部数据传输率”、“外部数据传输率”、“连续数据传输率”、“突发数据传输率”、“转速”和“SATA”这些名词颇为熟悉，从字面上就可猜想到它们代表与硬盘的速度有关，但具体含义到底是什么呢？它们跟硬盘的速度又有那些直接或间接的关联呢？
一、哪些因素影响硬盘的速度
转速
即指硬盘主轴电机的转动速度，我们通常说的7200rpm或5400rpm，正是指硬盘主轴电机的转动速度，它的表示单位为rpm，即转/分(Rotations Per Minutes)。转速是区别硬盘档次的重要标志，例如目前7200rpm主要是面向桌面级中高存储市场，而5400rpm则是面向入门级存储市场。
内部数据传输率(Internal Data Transfer Rate)
顾名思义，即指硬盘内部数据传输的传输率，据存储业内的定义，硬盘内部数据传输率是指硬盘磁头读取存储在盘片内的数据向硬盘高速数据缓存传送时的数据传输速率。从这个定义中，我们不难理解影响硬盘内部数据传输率的根本因素是硬盘磁头、盘片和转速。因为只有更快的转速、更高的存储密度，才能从根本上提高硬盘的内部数据传输率。如果硬盘盘片的数据存储密度可以做的非常大，也就是能存储的信息可以越多，这就是我们通常所说的硬盘单碟容量更高了。因此，硬盘转速和单碟容量是决定硬盘内部数据传输率的直接原因，而从下文的介绍中可以看出，内部数据传输率上不了一个更高台阶才是当今硬盘速度的瓶颈所在。
外部数据传输率 (External Data Transfer Rate)
何谓外部，这里所指的外部是指从硬盘高速数据缓存到电脑主机内存，所以外部数据传输率也就是指数据从硬盘高速数据缓存通过硬盘接口传输至内存这过程中的数据传输率，从这个业内定义可以明显看出，外部数据传输率和硬盘接口带宽是息息相关，所以许多时候，人们在称呼硬盘外部数据传输率时往往以接口速度来代替，例如支持Ultra ATA/100的腾龙四代硬盘，我们就说它的外部数据传输率为100MB/s，因为Ultra ATA/100接口理论上能支持最高为100MB/s的传输率。
连续(STR)数据传输率和突发数据传输率(Burst TR)，也是顾名思义，突发数据传输率就是硬盘在突发情况下所能达到的数据传输率，它一般略低于硬盘接口带宽，由于它是一种突发状态下产生的数据传输率，所以它并不能准确表示硬盘的速度快慢，但STR连续数据传输率刚好与其相反，它是表示硬盘速度快慢最真实的体现。STR并不是硬盘所有时刻数据传输率值的平均值，而是磁头由盘片内圈至外圈连续寻道时的数据传输率，利用业内知名的WINBENCH实测得到的硬盘STR图就可以清晰地看到这点，如图1所示。
图1：硬盘连续数据传输率范例
平均访问时间
平均访问时间是指硬盘在盘片上移动读写磁头至指定磁道寻找相应目标数据所用时间的均值，它是描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当硬盘单碟容量增大时，磁头的访问动作和移动距离将减少，显然硬盘的平均访问时间将因此而减小，从而加快硬盘读写速度。
接口速度（需要用表格说明各种接口的速度）
接口速度即指硬盘接口所能支持的最大带宽，由于不同的接口类型具有不同的接口带宽，所以接口速度也就会因此不同，一般来说，越先进的接口类型，它的接口速度是更快的。表1中列出了常见的接口类型及其速度。
接口类型 接口速度(理论值) 接口电缆
Serial ATA1.0 150 MB/s 并行连接电缆
ATA/133 133 MB/s 40针80芯连接电缆
ATA/100 100 MB/s 40针80芯连接电缆
ATA/66 66 MB/s 40针80芯连接电缆
ATA/33及其以前接口 <33 MB/s 40针40芯连接电缆
表1，常见的接口类型及其速度
数据缓存
缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘读写数据的过程是将磁信号转化为电信号后，通过缓存一次次地填充与清空，再填充，再清空，一步步按照PCI总线的周期送出，可见，缓存的作用是相当重要的。
转速是关键
转速它是区别硬盘好坏的重要依据之一，也是影响硬盘速度快慢的直接因素。为什么这么说呢？其实很好理解，硬盘盘片如果转的越快，硬盘磁头感应盘片上的磁场变化的速度自然就越快，而这些磁场信息就是数据，显然这就带来了更高的数据传输率，当然前提是硬盘的其它相关技术（例如磁头和盘片）需要跟的上，不然即使硬盘盘片转的再快，磁头感应灵敏度或精确度不够，那一切也是白搭。
就目前而言，IDE硬盘常见的转速为7200rpm和5400rpm，随着存储技术革新和产品更新换代速度不断加快，5400rpm的IDE硬盘慢慢地被定位在低端存储市场，而7200rpm则扮演着中高端桌面级存储生力军的角色。至于SCSI硬盘，常见的转速系列有7200rpm、10,000rpm和15,000rpm三种，7200rpm的SCSI硬盘属于入门级高端存储产品，一般应用于工作站或普通应用服务器上，10,000rpm和15,000rpm同属中高端级存储产品，相对来说，10,000rpm的SCSI硬盘更为普通些，因此它属于当前SCSI硬盘的主流转速。
那么，硬盘转速是不是决定硬盘速的绝对且唯一的因素呢？答案是否定的。有一定经验的电脑用户可能都知道，对于同样转速的两款硬盘，测试得到的数据传输率却可能存在天壤之别，这是由于对硬盘速度的影响因素是多方面的，正因此，业内在表示硬盘速度的时候，也对不同的情况给予了不同的名称与定义。
接口不能决定一切
现在我们仍然清晰地记的在2001年至2002年上半年间，MAXTOR公司高喊Ultra ATA/133，宣称最高能达到133MB/s的外部数据传输率，但ATA/133给我们带来了什么？更高的接口速度难道就能带来更快的硬盘速度吗？其实不见的，想想当时，所有IDE硬盘的内部数据传输率还不到66MB/s，远远不及100MB/s，更别说ATA/133所支持的133MB/s，综合比较支持ATA/133的迈拓金钻七代和只支持ATA/100的希捷新酷鱼IV代，前者所带来的速度提升是如何有限，从此就能明白“接口不能决定一切”的道理。
而现在，在串行ATA概念及展品遍地开花的今天，我们一夜之间，似乎突然感觉现在已经进入“新世纪”了，并行ATA已经被淘汰，从此进入了串行时代。串行时代真的到来了吗？串行ATA能给我们带来些什么呢？更快、更大、更安全的目标能否得到延续…。从Serial ATA委员会公布的产品特征来看，SATA1.0所支持的最高数据传输率就高达150MB/s，而SATA2.0中更加倍支持，达到了300MB/s，据称，SATA3.0将能实现600MB/s的接口带宽。
如果将来硬盘能有600MB/s的接口带宽，是不是就“一路畅通”了呢？但事实并非像想象中那么理想，试想一下，如果从硬盘磁头向高速缓存传输数据的传输率只有100MB/s，那即使从高速缓存通过硬盘接口往内存搬运数据的传输率达到600MB/s又有何用，意义显然不大。
所以，大家在注重接口类型技术革新的同时，也不要忘了还有硬盘盘片技术、硬盘磁头技术需要升级，硬盘运行稳定性和性价比等都需要考虑。用户在选购产品时，也就不要一味追求先进的接口类型，更何况硬盘的高速度就代表着硬盘拥有高性能吗？这之间不是等于，而是≠。
内部传输率也不能决定一切
从上面的介绍中，我们可以看出真正决定硬盘速度快慢的因素是硬盘的内部数据传输率，抛开内部传输率，接口带宽再宽也不足从根本上提高硬盘的速度。可是，回过头来考虑，硬盘速度是否与硬盘内部数据传输率成正比关系呢？答案是肯定的，但是还有一个因素不容忽视，那就是硬盘的访问时间。
硬盘访问时间包括两个方面，即硬盘寻道时间和潜伏时间，寻道时间就是指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，而潜伏时间是指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待指定的数据块转动（半圈或多些、少些）到磁头下所用的时间，硬盘平均访问时间就是以上两者相加。由此，我们可以看出硬盘访问时间是影响硬盘数据传输率快慢的重要因素之一，如果平均访问时间越长，硬盘速度自然要降下来。
在实际应用中，内部数据传输率到底能起到多大的作用？我们接着来分析它对磁盘性能的影响。普通商业应用磁盘性能（Business Disk Mark）即硬盘在普通商业应用领域下的磁盘性能，它是衡量硬盘在办公时磁盘性能的最重要表现形式。至于高端应用磁盘性能（High-End Disk Mark）与上述相似，即指硬盘在高端应用领域（例如工作站或服务器）下的磁盘性能，它是衡量硬盘能否适应高负荷、多线程并行操作等的重要方式。
硬盘的内部数据传输率，即硬盘速度快慢会在一定程度上影响着普通商用和高端应用磁盘性能，但并不能达到决定性的作用，很明显的例子就是希捷新酷鱼IV（Barracuda ATA IV）硬盘，我们对酷鱼IV实测得到的数据传输率很高，这是同类产品中的骄骄者，但磁盘性能却不及例如IBM腾龙四代（Deskstar 120GXP）等硬盘。
缓存的同样很重要，如何正确评估硬盘速度
硬盘高速数据缓存就像硬盘数据的中转站一样在硬盘读写数据中起着重要的作用，在接口技术已经发展到一个相对成熟的时候，缓存的大小与速度是直接影响硬盘速度和性能的重要因素。因为当硬盘在读写数据时，硬盘会先将读写的数据暂存到缓存中，然后再通过总线或接口传输给内存或其它位置，此时如果硬盘读写的数据越零碎，那么缓存的作用就越大，对提高硬盘的性能和速度就会有很大帮助。
目前主流硬盘缓存主要是2MB，除此还有8MB和512KB等几种，缓存类型大多是SDRAM或EDO DRAM，目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同，可以分为写通式和回写式两种。
六、 如何正确评估硬盘速度
倘若只是单纯地评估一款硬盘的速度快慢，一般来说 ，更快的硬盘转速、更大的单碟容量、更高的接口数据传输率、更短的平均访问时间、更高的内部数据传输率就代表着更高的性能，但是一款硬盘并不能在这些方面都具有优势，例如有的硬盘虽然具有很高的接口带宽，但由于内部数据传输率上不去，所以硬盘不具有非常高的磁盘性能。
这些硬盘针对不同的应用表现也各不相同。因此，在选择硬盘时就要根据自己的应用进行权衡，例如如果你只是普通家用，那选择5400RPM的普通IDE硬盘就已足够。而如果是网吧游戏服务器等应用场合，我们就推荐选择7200RPM的高端IDE硬盘。再如对于需要处理许多零碎数据的用户，我们推荐大缓存的产品。
通过实际测试，我们则可以客观地判断一款硬盘各方面的表现。目前比较常见的硬盘评测软件有：ZD WinBench99 V2.0、Sisoft Sandra 2002和HD Tach等，Winbench99的Disk Mark可以测试硬盘的访问时间、STR连续数据传输率、CPU占用率和具体应用磁盘性能等。Sandra 2002除了可以测试硬盘的访问时间、CPU占用率和具体磁盘性能外，它还可以根据用户的具体配置情况给出相应的横比基准。对于HD Tach，它主要是用于测试的读/写速度及CPU占用率。总之，评价一款硬盘的好坏，需要从多方面入手，不仅需要考虑硬盘的速度、磁盘性能，像硬盘的售后服务、产品质量等也都是非常必要的考虑因素。
