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【硬件装机】【转载PCEVA】事实的真相:机械硬盘4KB先进格式?

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发表于 2012-7-31 14:41:13 |只看该作者 |倒序浏览
我相信大家都听过很多关于4KB先进格式的消息,现在卖的火热的WD绿盘EARS系列也首次为我们带来了4KB先进格式技术。

很多已经购买了的用户纷纷指责说4KB先进格式兼容性差或者性能烂,尤其是在Windows XP系统下面。 甚至有人说:“ 西数官方说先进格式能带来7~11%的容量提升,为啥我没有看到任何这样的提升?我格式化后还是原来的容量。”

下面我就解释下何谓4KB先进格式。(太深的我也不懂,你们也不愿意看 ^_^)

总的来说,4KB先进格式的"未来的意义"大于"当前的意义",为了给今后的机械硬盘容量、性能提升打下坚实基础,4KB先进格式是必须要采用的一种技术手段。这是整个硬盘工业的新转变,所以WD只是第一个采用4KB格式的厂商,之后别的厂商也会跟进。

扇区的容量到底是多大?

从软盘开始,磁盘就被分成一个个扇区,每个扇区为512B大小,紧跟着的是ECC单元。过去的几十年间,这个模式一直工作的很好,厂商们靠着其他新发明/技术提升着硬盘数据密度。说实话真不敢相信在同样一个3.5英寸的碟片上,我们把容量从1MB做到了大于500GB。终硬盘工业到了一个必须做出改变的时候了,在那么小的扇区容量下再次提升容量显得越来越不”经济实惠“。

4KB先进格式有许多优点:1.相比以前的8个512B扇区所需要的ECC容量更小(相当于提升了容量)。2.大的ECC容量能够采用更长的代码,会提升ECC的效率。(相当于提升了分析纠错能力)3.ECC算法在几十年中也得到了更新,新算法可以在大的扇区内采用。(为先进格式下的ECC打下基础)4.新的4KB扇区更好的兼容于新的文件系统(NTFS等)。(NTFS默认文件分配单元大于2GB分区的为4KB)。

我能得到更多的使用空间吗?

WD发话了,从512B扇区向4KB扇区转变后,能带来7~11%的物理容量提升。看清楚了:物理容量 - 作为一个顾客,我们看不到更多的使用空间,而且你也不能把你现有的硬盘转换为4KB先进格式的硬盘。 这需要完全的对硬盘控制器和固件进行升级。不管你买的是不是4KB先进格式的硬盘,你买2TB容量的,当你格式化后,你还是拿到2TB的容量。(容量没变)

这就奇怪了,有人会说,如果4KB先进格式给了硬盘厂商更多的可用空间,那么这些容量到了哪里去了?这个答案就是:为了未来做准备。硬盘厂商为了兼容性,目前的做法是把4KB的扇区转换为8个512B的扇区,这意味着理论上说,4KB先进格式和非4KB先进格式的盘容量相同,性能也不会变。实际哪?

4KB先进格式的硬盘更快吗?

坦率的说:不,至少目前来说没有。就拿WD的EARS绿盘来看吧,他的单碟容量和转速和先前的EADS是一样的,所以读/写磁头在单次旋转中能覆盖的数据量也是相同的。WD说提升了1~2%的性能,更多的原因其实是缓存容量从32MB提升到64MB而非4KB先进格式带来的。

其实我认为,更大的缓存是必须的,因为4KB先进格式化带来了"读改写"操作,打个比方,如果系统需要在4KB扇区里写入一个512B数据,硬盘必须读取整个4KB扇区到缓存,再在缓存里改写数据然后重新写回4KB扇区。不像SSD,硬盘只能在同一时间访问盘片上的一个区域。(SSD内部多通道,同一时间可以访问多个区域),这带来了和以前硬盘读/写操作完全不同的操作方式(需要2次转动)。当然,WD说这并不会影响性能,而且操作系统是看不见这一“暗箱”操作的。(谁会说自己新产品新技术会比以前产品慢。{:4_133:} )


上面说的大家基本应该明白了,而对于想了解更多的朋友们,抛开上面的不管,我们可以再深入点。^_^

先进格式为磁性存储设备上扇区容量超过512B~520B容量的新标准,我们可以把先进格式看做一个里程碑。(从1956年开始,机械硬盘就一直是512B扇区)
先进格式第一版定义和目的:靠着提升扇区容量为4KB,利用更有效率的存储空间来使用更强大的ECC算法来维持数据在更高密度下的完整性。
先进格式第一版标准完成时间:2010年3月。

在1998年NSIC的一份技术报告里,第一次出现了对更大数据扇区的需求,这种技术被用来突破磁性介质存储密度和增加ECC能力。2000年IDEMA(International Disk Drive Equipment and Materials Association) 国际磁盘驱动器设备和材料协会回应了这个提议,2010年3月,第一版的先进格式标准完成,从2011年1月底起,所有的机械硬盘都会采用4KB先进格式。

先进格式第一版主控工作模式类别:
1. 512模拟(512e):把碟片上4KB的物理扇区模拟成512B的逻辑结构并传输到系统总线。WD的EARS目前采用
2. 4KB原生 (4kn) :碟上上的4KB的物理扇区以4KB的结构传输到系统总线。
3. 4KB兼容  :主控制器对老的512B扇区支持和新的512模拟模式支持保持相同的性能。

从1956年至今,已经有超过58亿颗传统512B扇区硬盘投向市场,系统,程序,应用都是面向512B扇区硬盘做的优化,所以早期的先进格式化硬盘必须完成新标准的软硬件过渡、Vista,Win7和Windows Server 2008,最新核心Linux和MAC OS X雪豹已经普遍的开始支持先进格式。

先进格式会影响到哪些直接磁盘访问操作?
1.软件程序。2.软件驱动。3.备份程序。4.镜像工具。5.测试工具。6.整合工具。7.数据库程序。8.操作系统等等。。

既然WD的EARS已经上市,而且上面我也解释了他采用了512e模式,那么我来解释下这个工作模式吧。



很多系统,程序都是为了512B扇区优化的,为了兼容旧的512B扇区结构,WD在主控制器固件里加入了虚拟512B代码,把磁盘介质上的4KB扇区虚拟成8个512B的扇区。



在512e模式下,假设有一个来自主系统的512B文件的读取请求,那么操作步骤如图:1.接到系统512B读取请求。2.硬盘把包含这个512B请求的4KB扇区整个读入缓存。3.主控制器虚拟扇区固件从整个4KB扇区内提取出512B的目标文件发送到主系统。这个一般不会造成性能的下降。



在512e模式下,假设有一个来自主系统的512B文件的写入请求,那么操作步骤如图:1.接到系统512B写入请求。2.硬盘把包含这个512B请求的4KB扇区整个读入缓存。(碟片第一次转动)3.硬盘靠着主控制器虚拟扇区固件的技术在缓存里改写这个512B的数据。4.硬盘把整个改写后的4KB扇区写回存储介质上。(碟片下次转动)这就带来了“读改写”操作,会比较明显的影响磁盘性能。所以正确的offset对齐可以缩小先进格式512e模式写入性能的影响。


注:本文转载自PCEVA,原作者neeyuese,原文链接http://bbs.pceva.com.cn/forum.ph ... st%3D1%26digest%3D1
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发表于 2012-8-1 18:29:33 |只看该作者
这个看起来很深奥,硬件盲漂过
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发表于 2013-9-17 21:51:00 |只看该作者
不错的,加油,4350越来越好,强顶
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