Indicateurs techniques des performances du disque dur

Indicateurs techniques des performances du disque dur, notamment la capacité du disque dur, la vitesse du disque dur, la vitesse de rotation du disque dur, l'interface, le cache, la capacité du disque dur sur un seul disque, etc.

Interface de disque dur

ATA, le nom complet d'Advanced Technology Attachment, utilise un câble de données de port parallèle traditionnel à 40 broches pour connecter la carte mère et le disque dur. La vitesse maximale de l'interface externe est de 133 Mo/s, car les performances anti-interférences du câble du port parallèle sont trop mauvaises et le câble prend de la place, ce qui n'est pas propice à la dissipation thermique de l'ordinateur, il sera progressivement remplacé par SATA.

IDE

Le nom anglais complet d'IDE est « Integrated Drive Electronics », qui est « lecteur électronique intégré », communément appelé port parallèle PATA.

SATA

Les disques durs utilisant le port SATA (Serial ATA) sont également appelés disques durs série et constituent la future tendance des disques durs de PC. En 2001, le comité Serial ATA composé de grands fabricants tels qu'Intel, APT, Dell, IBM, Seagate et Maxtor a officiellement établi la spécification Serial ATA 1.0. En 2002, bien que les équipements liés au Serial ATA n'aient pas encore été officiellement lancés, Serial ATA. Le comité ATA a pris l'initiative d'établir la spécification Serial ATA 2.0. Serial ATA utilise une méthode de connexion série. Le bus Serial ATA utilise un signal d'horloge intégré et possède des capacités de correction d'erreur plus fortes que le passé, sa plus grande différence est qu'il peut vérifier automatiquement les instructions de transmission (pas seulement les données). corrigé une fois trouvé, ce qui améliore considérablement la fiabilité de la transmission des données. L'interface série présente également les avantages d'une structure simple et d'une prise en charge du remplacement à chaud.

SATA2

Seagate ajoute la technologie de matrice de commande locale NCQ à SATA et augmente la vitesse du disque.

SCSI signifie Small Computer System Interface. Il a traversé de nombreuses générations de développement, du premier SCSI-II à l'actuel Ultra320 SCSI et Fibre-Channel. Il existe également différents types de connecteurs. Les disques durs SCSI sont largement utilisés dans les ordinateurs personnels et les serveurs au niveau des postes de travail car ils tournent rapidement, jusqu'à 15 000 tr/min, et consomment moins de ressources informatiques CPU pendant la transmission de données. Cependant, le prix unitaire est également plus cher que les disques durs ATA et SATA. la même capacité.

SAS (Serial Attached SCSI) est une nouvelle génération de technologie SCSI Comme les disques durs SATA, il utilise la technologie série pour obtenir des vitesses de transmission plus élevées, pouvant atteindre 3 Gb/s. De plus, l'espace interne du système est amélioré en réduisant les câbles de connexion.

De plus, étant donné que les disques durs SAS peuvent partager le même fond de panier que les disques durs SATA, dans le même système de stockage SAS, les disques durs SATA peuvent être utilisés pour remplacer certains disques durs SCSI coûteux, économisant ainsi les coûts globaux de stockage.

Taille du disque dur

Disque dur de 5,25 pouces ; utilisé dans les ordinateurs de bureau au début, s'est retiré de la scène de l'histoire.

Disque dur de bureau de 3,5 pouces ; très populaire et largement utilisé dans divers ordinateurs.

Disque dur pour ordinateur portable de 2,5 pouces ; largement utilisé dans les ordinateurs portables, les machines de bureau tout-en-un, les disques durs mobiles et les lecteurs de disque dur portables.

Micro disque dur de 1,8 pouces ; largement utilisé dans les ordinateurs portables ultra-fins, les disques durs mobiles et les lecteurs Apple.

Micro disque dur de 1,3 pouces ; produit unique, technologie unique de Samsung, utilisée uniquement dans les disques durs mobiles de Samsung.

Micro disque dur de 1,0 pouce ; développé pour la première fois par IBM, micro disque dur MicroDrive (MD en abrégé). Parce qu'il est conforme aux normes CFII, il est largement utilisé dans les appareils photo numériques reflex.

Micro disque dur de 0,85 pouce ; produit unique, technologie unique d'Hitachi, connue pour n'être utilisée que dans un seul téléphone mobile HD d'Hitachi.

La structure physique du disque dur

1. Tête magnétique

La structure interne du disque dur Le magnétique La tête est le composant le plus cher du disque dur, et également la partie la plus importante et la plus critique de la technologie du disque dur. La tête magnétique traditionnelle est une tête à induction électromagnétique qui combine lecture et écriture. Cependant, lire et écrire sur un disque dur sont deux opérations complètement différentes. Pour cette raison, la conception de cette tête magnétique deux en un doit prendre en compte les deux. lecture et écriture. Ces deux caractéristiques ont entraîné des limitations dans la conception des disques durs. Les têtes MR (têtes magnétorésistives), c'est-à-dire les têtes magnétorésistives, utilisent une structure de tête magnétique séparée : la tête d'écriture utilise toujours une tête à induction magnétique traditionnelle (les têtes MR ne peuvent pas effectuer d'opérations d'écriture) et la tête de lecture utilise une nouvelle tête MR. écriture dite inductive et lecture magnétorésistive. De cette manière, les différentes caractéristiques des deux peuvent être optimisées séparément lors de la conception pour obtenir les meilleures performances de lecture/écriture. De plus, la tête MR détecte l'amplitude du signal via les changements de résistance plutôt que les changements de courant, elle est donc très sensible aux changements de signal et la précision de la lecture des données est également améliorée en conséquence. Et comme l'amplitude du signal de lecture n'a rien à voir avec la largeur de la piste, la piste peut être rendue très étroite, augmentant ainsi la densité du disque à 200 Mo/pouce2, alors que l'utilisation de têtes magnétiques traditionnelles ne peut atteindre que 20 Mo/pouce2. C'est également le cas. avec des têtes MR La principale raison pour laquelle il est largement utilisé. À l'heure actuelle, les têtes magnétiques MR sont largement utilisées et les têtes magnétiques GMR (têtes magnétorésistives géantes) constituées de matériaux avec une structure multicouche et un meilleur effet magnétorésistance deviennent également progressivement populaires.

2. Piste

Lorsque le disque tourne, si les têtes restent dans une position, chaque tête tracera une piste circulaire sur la surface du disque. Ces pistes circulaires sont appelées pistes. Ces pistes sont invisibles à l’œil nu car ce ne sont que des zones magnétisées du disque qui sont magnétisées d’une manière particulière. Les informations sur le disque sont stockées le long de ces pistes. Les pistes adjacentes ne sont pas immédiatement adjacentes les unes aux autres. En effet, lorsque les unités magnétisées sont trop proches les unes des autres, le magnétisme s'affectera et rendra également difficile la lecture et l'écriture de la tête magnétique. Une disquette de 1,44 Mo de 3,5 pouces comporte 80 pistes sur une face, alors que la densité des pistes sur un disque dur est bien supérieure, avec généralement des milliers de pistes sur une face.

3. Secteurs

Chaque piste du disque est divisée en plusieurs segments d'arc. Ces segments d'arc sont les secteurs du disque. Chaque secteur peut stocker 512. octets d'informations. Le lecteur de disque utilise des secteurs comme unité lors de la lecture et de l'écriture de données sur le disque. Disquette de 1,44 Mo de 3,5 pouces, chaque piste est divisée en 18 secteurs.

4. Cylindre

Les disques durs sont généralement composés d'un ensemble de plateaux superposés. Chaque disque est divisé en un nombre égal de pistes et commence à partir du bord extérieur. . La numérotation commence par "0" et les pistes portant le même numéro forment un cylindre, appelé cylindre du disque. Le nombre de cylindres sur un disque est égal au nombre de pistes sur un disque. Puisque chaque disque possède sa propre tête, le nombre de disques est égal au nombre total de têtes. Le soi-disant CHS du disque dur est Cylindre (cylindre), Tête (tête), Secteur (secteur). Tant que vous connaissez le nombre de CHS du disque dur, vous pouvez déterminer la capacité du disque dur. capacité du disque dur = nombre de cylindres * nombre de têtes * Nombre de secteurs*512B.

Structure logique du disque dur

1. Explication des paramètres du disque dur

Jusqu'à présent, les paramètres du disque dur que les gens On parle souvent encore des anciens paramètres CHS (Cylinder/Head/Sector). Alors pourquoi ces paramètres sont-ils utilisés ? Quelle est leur signification ?

Il y a longtemps, lorsque la capacité du disque dur était encore très petite, les gens utilisaient une structure similaire à celle d'un disque dur. disquette pour produire des disques durs. Autrement dit, chaque piste du plateau du disque dur possède le même nombre de secteurs. Il en résulte ce que l'on appelle les paramètres 3D (Disk Geometry). Il s'agit du nombre de têtes (Heads), du nombre de cylindres (Cylinders), du nombre de secteurs (Sectors) et des méthodes d'adressage correspondantes.

Parmi eux :

Le nombre de têtes (Heads) indique le nombre total de têtes que possède le disque dur, c'est-à-dire le nombre de plateaux, le maximum est de 255 (stockés dans 8 bits binaires);

Le nombre de cylindres (Cylinders) indique le nombre de pistes de chaque côté du disque dur, le maximum est de 1023 (stockés avec 10 bits binaires)

Le nombre ; de secteurs (Secteurs) indique le nombre de pistes sur chaque piste Plusieurs secteurs, le maximum est de 63 (stocké avec 6 bits binaires

Chaque secteur fait généralement 512 octets Théoriquement, ce n'est pas nécessaire, mais c'est le cas). il semble qu'il n'y ait pas d'autre valeur.

La capacité maximale du disque est donc :

255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7,837 Go (1M = 1048576 octets) ou l'unité couramment utilisée par les fabricants de disques durs :

255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8,414 Go (1M = 1000000 octets)

En mode d'adressage CHS, la plage de valeurs de la tête, du cylindre et du secteur va de 0 à Heads - 1,0 respectivement. Aux cylindres - 1. 1 aux secteurs (notez à partir de 1).

2. Introduction à l'appel Int 13H de base

L'appel BIOS Int 13H est l'appel d'interruption d'entrée et de sortie de base du disque fourni par le BIOS, qui peut compléter le disque (y compris disque dur et disquette) Réinitialisation, lecture et écriture, vérification, positionnement, diagnostic, formatage et autres fonctions. Il utilise la méthode d'adressage CHS, il peut donc accéder à un disque dur d'environ 8 Go au maximum (sauf indication contraire dans cet article, l'unité est 1M = 1048576 octets).

3. Introduction à la structure moderne du disque dur

Dans les anciens disques durs, puisque le nombre de secteurs dans chaque piste est égal, la densité d'enregistrement de la piste externe est beaucoup plus faible que celle de la piste interne, gaspillant ainsi beaucoup d'espace disque (comme les disquettes). Afin de résoudre ce problème et d’augmenter encore la capacité du disque dur, les gens ont opté pour l’utilisation d’une structure à densité égale pour produire des disques durs. En d'autres termes, la piste externe comporte plus de secteurs que la piste interne. Après avoir adopté cette structure, le disque dur n'a plus de paramètres 3D réels et la méthode d'adressage est également modifiée en adressage linéaire, c'est-à-dire en unités de secteurs.

Afin d'être compatible avec les anciens logiciels utilisant l'adressage 3D (comme les logiciels utilisant l'interface BIOSInt13H), un traducteur d'adresses est installé à l'intérieur du contrôleur de disque dur, qui se charge de traduire les anciens paramètres 3D en nouveaux paramètres linéaires. C'est aussi la raison pour laquelle il existe désormais de nombreux choix pour les paramètres 3D des disques durs (différents modes de fonctionnement correspondent à différents paramètres 3D, tels que LBA, LARGE, NORMAL).

4. Introduction à Extended Int 13H

Bien que les disques durs modernes aient adopté l'adressage linéaire, en raison des contraintes de Int13H de base, les programmes utilisant l'interface BIOS Int 13H, Par exemple, DOS ne peut accéder qu'à l'espace disque dans la limite de 8 Go. Afin de briser cette limitation, plusieurs sociétés comme Microsoft ont développé la norme Extended Int 13H (Extended Int13H), qui utilise l'adressage linéaire pour accéder au disque dur, dépassant ainsi la limite de 8G, et ajoutant également la prise en charge des supports amovibles (tels que support mobile).

Paramètres de base du disque dur

1. Capacité

En tant que stockage de données du système informatique, la capacité est la plus grande. facteur important du paramètre du disque dur.

La capacité d'un disque dur se mesure en mégaoctets (Mo) ou gigaoctets (Go), 1 Go = 1024 Mo. Cependant, les fabricants de disques durs prennent généralement 1G = 1 000 Mo pour la capacité nominale du disque dur, donc la capacité que nous voyons dans le BIOS ou lors du formatage du disque dur sera inférieure à la valeur nominale du fabricant.

L'indice de capacité du disque dur inclut également la capacité d'un seul disque du disque dur. La capacité dite d'un disque unique fait référence à la capacité d'un seul plateau de disque dur. Plus la capacité d'un disque unique est grande, plus le coût unitaire est faible et plus le temps d'accès moyen est court.

Pour les utilisateurs, la capacité d'un disque dur est comme la mémoire, il y en a toujours trop peu et pas trop. En plus des opérations plus simples, le système d'exploitation Windows a également entraîné une augmentation de la taille et du nombre de fichiers. Certaines applications peuvent facilement consommer des centaines de mégaoctets d'espace disque, et il existe une tendance à l'augmentation continue. Par conséquent, il est sage d’être suffisamment avancé lors de l’achat d’un disque dur. Au cours des deux dernières années, le disque dur grand public était de 80 Go, et les disques durs de grande capacité supérieure à 160 Go ont commencé à devenir plus populaires.

En général, plus la capacité du disque dur est grande, plus le prix par octet est bas, mais il existe de légères exceptions pour les disques durs qui dépassent la capacité standard. Début décembre 2008, le prix d'un disque dur Seagate de 1 To (1 000 Go) à Zhongguancun était de 700 RMB, et celui d'un disque dur de 500 Go était d'environ 320 RMB.

2. Vitesse de rotation

La vitesse de rotation (Rotationl Speed ​​​​ou Spindle speed) est la vitesse de rotation de la broche du moteur dans le disque dur, qui est ce que Le plateau du disque dur peut effectuer en une minute le nombre maximum de tours effectués. La vitesse de rotation est l'un des paramètres importants qui indique la qualité du disque dur. C'est l'un des facteurs clés qui déterminent le taux de transmission interne du disque dur et affecte directement dans une large mesure la vitesse du disque dur. Plus le disque dur tourne rapidement, plus il recherche les fichiers rapidement et la vitesse de transmission relative du disque dur est également améliorée. La vitesse du disque dur est exprimée en tours par minute et l'unité est RPM. RPM est l'abréviation de Revolutions Per minute, qui signifie tours par minute. Plus la valeur RPM est élevée, plus le taux de transfert interne est rapide, plus le temps d'accès est court et meilleures sont les performances globales du disque dur.

Le moteur de broche du disque dur entraîne le plateau à tourner à grande vitesse, créant une flottabilité qui fait flotter la tête magnétique au-dessus du plateau. Pour amener le secteur de données auquel accéder sous la tête, plus la vitesse de rotation est rapide, plus le temps d'attente est court. Par conséquent, la vitesse de rotation détermine dans une large mesure la vitesse du disque dur.

Les vitesses des disques durs ordinaires pour un usage domestique incluent généralement 5 400 tr/min et 7 200 tr/min. Les disques durs à grande vitesse sont également le premier choix pour les utilisateurs d'ordinateurs de bureau, tandis que pour les utilisateurs d'ordinateurs portables, 4 200 tr/min et 5 400 tr/min sont les principaux, bien que certains soient les plus rapides. les entreprises ont lancé des disques durs pour ordinateurs portables à 7 200 tr/min, mais ils sont encore relativement rares sur le marché ; les utilisateurs de serveurs ont les exigences les plus élevées en matière de performances des disques durs utilisés dans les serveurs, et leurs performances sont essentiellement de 10 000 tr/min. bien supérieur à celui des produits ménagers. Une vitesse de rotation plus élevée peut raccourcir le temps de recherche moyen et le temps de lecture et d'écriture réel du disque dur. Cependant, à mesure que la vitesse de rotation du disque dur continue d'augmenter, elle entraîne également des effets négatifs tels qu'une augmentation de la température, une usure accrue de l'axe du moteur et un fonctionnement accru. bruit. La vitesse de rotation des disques durs d'ordinateurs portables est inférieure à celle des disques durs de bureau, qui est affectée dans une certaine mesure par ce facteur. L'espace interne de l'ordinateur portable est petit et la taille du disque dur de l'ordinateur portable (2,5 pouces) est également conçue pour être plus petite que celle du disque dur de bureau (3,5 pouces). L'augmentation de la température provoquée par l'augmentation de la vitesse de rotation impose des exigences plus élevées. sur les performances de dissipation thermique de l'ordinateur portable lui-même ; le bruit devient plus fort et les mesures de réduction du bruit nécessaires doivent être prises, ce qui impose davantage d'exigences à la technologie de fabrication des disques durs des ordinateurs portables. Dans le même temps, l'augmentation de la vitesse de rotation, tout en gardant les autres choses inchangées, signifie que la consommation d'énergie du moteur augmentera, plus l'électricité sera consommée par unité de temps et la durée de fonctionnement de la batterie sera raccourcie, ce qui Cela affectera la portabilité de l'ordinateur portable. Par conséquent, les disques durs des ordinateurs portables utilisent généralement des disques durs à vitesse relativement lente de 4 200 tr/min.

La vitesse de rotation a changé avec l'amélioration des moteurs à disque dur. Désormais, les moteurs à roulements fluides (moteurs à roulements dynamiques fluides) ont complètement remplacé les moteurs à roulements à billes traditionnels. Les moteurs à roulements liquides sont généralement utilisés dans l'industrie des machines de précision. Ils utilisent des roulements à huile liquide à membrane muqueuse, utilisant des films d'huile au lieu de billes. Cela peut éviter le frottement direct sur la surface métallique et minimiser le bruit et la température ; en même temps, le film d'huile peut absorber efficacement les vibrations, améliorant ainsi la résistance aux tremblements de terre, il peut également réduire l'usure et prolonger la durée de vie ;

3. Temps d'accès moyen

Le temps d'accès moyen (Average Access Time) signifie que la tête atteint la position cible de la piste à partir de la position de départ et trouve l'emplacement souhaité à partir de la piste cible. Le temps nécessaire pour lire et écrire les secteurs de données.

Le temps d'accès moyen reflète la vitesse de lecture et d'écriture du disque dur, qui comprend le temps de recherche et le temps d'attente du disque dur, c'est-à-dire : temps d'accès moyen = temps de recherche moyen + temps d'attente moyen.

Le temps de recherche moyen d'un disque dur (Average Seek Time) fait référence au temps nécessaire à la tête du disque dur pour se déplacer vers une piste spécifiée sur la surface du disque. Bien entendu, plus le temps est petit, mieux c'est. Actuellement, le temps de recherche moyen des disques durs est généralement compris entre 8 ms et 12 ms, tandis que celui des disques durs SCSI doit être inférieur ou égal à 8 ms.

Le temps d'attente du disque dur, également appelé latence, fait référence au temps qu'il faut pour que la tête magnétique soit sur la piste à accéder et pour que le secteur auquel accéder tourne sous la tête magnétique. Le temps d'attente moyen est la moitié du temps nécessaire pour que le disque tourne une fois et devrait généralement être inférieur à 4 ms.

4. Taux de transmission

Taux de transfert (taux de transfert de données) Le taux de transfert de données d'un disque dur fait référence à la vitesse à laquelle le disque dur lit et écrit des données. L'unité est le mégaoctet par seconde (Mo/s). Le taux de transfert de données du disque dur comprend également le taux de transfert de données interne et le taux de transfert de données externe.

Le taux de transfert interne (taux de transfert interne) est également appelé taux de transfert soutenu (taux de transfert soutenu), qui reflète les performances du tampon du disque dur lorsqu'il n'est pas utilisé. Le taux de transfert interne dépend principalement de la vitesse de rotation du disque dur.

Le taux de transfert externe est également appelé taux de transfert de données en rafale ou taux de transfert d'interface. Il s'agit nominalement du taux de transfert de données entre le bus système et le tampon du disque dur, le taux de transfert de données externe est lié au disque dur. le type d'interface et la taille du cache du disque dur.

Le taux de transfert externe maximum actuel du disque dur d'interface Fast ATA est de 16,6 Mo/s, tandis que le disque dur d'interface Ultra ATA atteint 33,3 Mo/s.

Les disques durs utilisant le port SATA (Serial ATA) sont également appelés disques durs série et constituent la future tendance des disques durs de PC. En 2001, le comité Serial ATA, composé de grands fabricants dont Intel, APT, Dell, IBM, Seagate et Maxtor, a officiellement établi la spécification Serial ATA 1.0. En 2002, bien que les équipements liés au Serial ATA n'aient pas encore été officiellement lancés, le Comité Serial ATA a pris l'initiative d'établir la spécification Serial ATA 2.0. Serial ATA utilise une méthode de connexion série. Le bus Serial ATA utilise un signal d'horloge intégré et possède des capacités de correction d'erreur plus fortes que le passé, sa plus grande différence est qu'il peut vérifier automatiquement les instructions de transmission (pas seulement les données). corrigé une fois trouvé, ce qui améliore considérablement la fiabilité de la transmission des données. L'interface série présente également les avantages d'une structure simple et d'une prise en charge du remplacement à chaud.

Le disque dur série est un nouveau type d'interface de disque dur complètement différent de l'ATA parallèle. Il est célèbre pour son utilisation de la transmission de données en série. Par rapport à l'ATA parallèle, il présente de nombreux avantages. Tout d'abord, Serial ATA transmet les données de manière série continue et seul 1 bit de données est transmis à la fois. Cela peut réduire le nombre de broches dans l'interface SATA, réduire le nombre de câbles de connexion et être plus efficace. En fait, Serial ATA peut effectuer tout le travail avec seulement quatre broches, qui sont utilisées pour connecter les câbles, connecter les fils de terre, envoyer et recevoir des données. En même temps, cette architecture peut également réduire la consommation d'énergie du système et réduire sa complexité. . Deuxièmement, Serial ATA a un point de départ plus élevé et un plus grand potentiel de développement. Le taux de transfert de données défini par Serial ATA 1.0 peut atteindre 150 Mo/s, ce qui est supérieur au débit de données le plus élevé de 133 Mo/s que l'ATA parallèle le plus rapide (c'est-à-dire ATA/). 133) peut atteindre. Le taux de transfert est toujours élevé et le taux de transfert de données dans Serial ATA 2.0 atteint 300 Mo/s. Finalement, SATA atteindra un taux de transfert de données maximum de 600 Mo/s.

5. Cache

La mémoire cache est une puce mémoire sur le contrôleur de disque dur avec une vitesse d'accès extrêmement rapide. C'est le stockage interne et le stockage du disque dur. Tampon entre les interfaces externes. Étant donné que la vitesse de transfert de données interne du disque dur est différente de la vitesse de transfert de l'interface externe, le cache joue un rôle tampon. La taille et la vitesse du cache sont des facteurs importants directement liés à la vitesse de transmission du disque dur et peuvent grandement améliorer les performances globales du disque dur. Lorsque le disque dur accède à des données fragmentées, il doit échanger en permanence des données entre le disque dur et la mémoire. S'il existe un cache volumineux, les données fragmentées peuvent être temporairement stockées dans le cache, réduisant ainsi la charge sur le système externe et augmentant la charge. vitesse de transmission des données.

Pour des articles plus techniques liés aux problèmes courants, veuillez visiter la colonne FAQ tutoriel pour en savoir plus !

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!