硬盘
2009-12-28 13:43:46 
阿炯
电脑之硬盘知识入门
硬盘的读写速度是电脑性能瓶颈的主要问题之一，在固态硬盘没有上市以前，机械硬盘是影响电脑性能重要因素之一，后来固态硬盘出来了，也要一些老一点的机器迎来了第二春，因为老电脑升级固态硬盘是提升电脑性能最直接的方式。
硬盘的种类：硬盘分机械硬盘、固态硬盘硬盘两种。其中固态硬盘又分SATA固态硬盘，M.2固态硬盘，M.2固态又分SATA协议和NVMe协议两种。其中目前最新的是NVMe PCI-E 4.0版本速度最快，如果从接口上分还有一种为工作站之上的主机提供的SAS接口协议。
机械硬盘
机械硬盘从以前的几G到目前的10T硬盘容量越来越大，价格越来越便宜，目前电脑用这种硬盘只是当作仓库来用，或者组阵列存储服务器用，很少用机械硬盘当主硬盘来用，因为它读写速度很慢，但是使用寿命和稳定性，数据安全性数据的可恢复性是固态硬盘无法比拟的。主要分叠瓦式和垂直式。
叠瓦式优点：存储密度大，相同尺寸的盘片可实现更大的存储容量，降低成本。
叠瓦式缺点：删除数据可能会影响到邻近轨道数据。所以叠瓦式硬盘的缓存往往很大，什么128M或者256M缓存，这种缓存级别的硬盘基本都是叠瓦式。这种硬盘速度相对垂直式慢很多，尤其叠瓦式机械硬盘在频繁地擦写数据的时候或者碎片化文件写入时候，会出现速度变慢(因为缓存用没了)还有可能出现突发性掉速，严重的突发掉速会造成系统死机或者游戏卡死等问题。
垂直式优点：擦写数据不会影响相邻轨道的数据，安全性比较高，同时碎片化文件写入也不会加大硬盘负担而造成大幅度掉速，垂直式硬盘缓存基本在64M。
垂直式缺点：存储密度低，相同尺寸的盘片相对叠瓦式容量不能做那么大，成本相对较高。
固态硬盘
固态硬盘主要分两种：SATA接口的和M.2接口。第一个自然是SATA3的接口固态硬盘，第二个是M.2 SATA接口(NGFF)固态硬盘，走的是SATA，速度是最大的问题，第三个是M.2 PCIe接口(NGFF)固态硬盘，速度是关键。
普通SATA固态硬盘优点：相对于机械硬盘对电脑速度的提升明显，同配置下操作流畅度机械硬盘无法和固态硬盘相提并论不在一个层面上。所以目前的主流组合都是固态硬盘当系统盘和软件盘，机械硬盘当仓库存东西用。
普通SATA固态硬盘缺点：相对于机械硬盘固态硬盘容量小，价格贵，单位容量价格式固态硬盘的好几倍甚至几十倍，目前从60G到2T都有，越大越贵。
固态硬盘的品牌：其中比较知名的品牌有intel，三星，金士顿，西部数据，美光，亿储等。固态硬盘的牌子也是相当的杂，比内存条的品牌还杂。
目前来看固态硬盘普及已经是个趋势，而且已经普及开来，几乎所有最近几年配的电脑都会加固态硬盘，而且固态硬盘也不像刚上市那么贵，已经便宜得可以让大家所接受，一个120G的这种小容量固态已经单价降到100以内。
M.2固态硬盘
M.2固态是专用的M.2接口，支持M.2的主板上有这种口，有的有一个有的高端型号有两个这种接口。
M.2固态协议：有些老主板虽然有这种接口但是它是老的sata协议，对速度提升不算太大，只有NVMe协议的固态硬盘速度才会更快，尤其支持PCI-E 4.0。
优点：优点速度快，非常的快因为集成在主板上，比普通固态硬盘速度更快，而且现在从B150-250 H410 H510这种入门主板都支持NVMe协议的固态，所以目前这种固态在新电脑中也已经大面积普及价格也已经沦为白菜价了。
缺点：和普通sata固态面临同样的缺点，单位容量低，而且门槛低牌子泛滥，杂牌子太多，固态硬盘的杂牌率仅次于内存，我个人觉得比内存都多。最重要的一个缺点就是固态硬盘的存储原理和机械硬盘不一样，固态硬盘你格式化了就真的格式化了，做数据恢复是恢复不出来的。所以大家要注意这一点。
如果预算充足能上M.2固态坚决不上sata固态，能上sata固态的坚决不上机械硬盘。机械硬盘以后慢慢就会成为仓库，存存照片，文件，软件等，但是淘汰它目前不可能。下面就从较为专业的角度介绍硬盘结构。
机械硬盘发展
2000年10月6日，通过换股的方式，迈拓收购昆腾；2005年，硬盘存储领导厂商希捷和迈拓达成协议，以19亿美元(股票)收购迈拓，进而巩固了全球第一大硬盘厂商的地位。到了2011年，希捷又收购了韩国三星的硬盘业务，进一步巩固了希捷的领导地位。另一边，老牌硬盘厂商IBM被日立收购；2009年日本东芝收购了富士通；2012年西部数据收购日立，至此三足鼎立局面形成。经过多年的收购和折腾，目前为止也就剩下希捷、西数、东芝三家机械硬盘企业。三家寡头中，东芝实力最弱，市场份额最低。根据公布的数据显示，2020年机械硬盘总出货量超过2.5亿块，其中希捷出货1.1亿块，占据了42.7%的市场份额。排在第二的西数出货9605万块，占市场份额37%；剩下的5280万块是东芝的，占据20.3%市场份额。
固态硬盘是未来的主流之选
同样是硬盘，同样是2020年，全球SSD(固态硬盘)出货总量达到3.3亿块，同比增加20.8%，正式超过了机械硬盘的全球出货总量。在越来越多的人选择使用固态硬盘的今天，固态的出货量超过机械硬盘咱们一点都不吃惊。毕竟固态硬盘相对机械硬盘除了单位容量较贵，其他可都是优点，尤其是读写速度方面，简直一个天上一个地下。加上现在各大固态硬盘控制芯片厂商有很多成熟的解决方案，缓存和闪存颗粒可以直接购买大厂生产的，然后自己整合一下。所以现在冒出了很多做固态硬盘的厂商，比如监控的海康威视，做电器的康佳，都有自己的固态硬盘产品。而真正的国产固态硬盘还得看是不是自主研发的主控、是不是自主研发的闪存，毕竟这两个东西是固态硬盘的全部。
其实国内曾经也有过自己的机械硬盘品牌，比如长城、易拓、慧深极致、忆捷科技等，只不过现在有的倒闭了，有的转型了。
硬盘是一种主要的电脑存储媒介，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料，绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。不过现在可移动硬盘越来越普及，种类也越来越多。机械硬盘是用磁性来记录数据的，磁铁有N北极和S南极，这个磁性被用来表示0和1。机械硬盘的磁盘上分布有大量的磁性颗粒，其磁头是一块电磁铁，电脑会根据数据生成的0和1来控制电磁铁通电改变磁块的磁性，这样就起到了记录数据的作用。读取数据时，读取磁头再根据磁性的不同就可以还原出大量的0和1这样的2进制代码，这些代码经电脑转化，就成了我们能看得懂的文件了。
LMR水平式记录磁盘
硬盘在运行的时候，磁头会悬浮在磁盘上几纳米的地方，磁盘面上有很多的小格，小格内有小磁粒，磁头上的读磁头，可以读取磁力的极性，当磁力的极性冲着右边的时候是1，磁力的极性冲着左边的时候是0，这样就可以读取数据，而磁头又可以改变磁力的极性，这样就可以进行写入或改写数据，这种机械硬盘的磁性颗粒是水平排列的，以前的硬盘多采用这种排列方式，一个盘片上放不下太多的磁性颗粒，记录不了太多的数据，所以早期的硬盘容量都不大。
PMR垂直式记录磁盘
为了能存储更多的数据，厂家研发出了垂直式磁盘，随着技术的升级，磁头可以做得更小了，这时候可以将小格竖起来。磁力极性向下是0，磁力极性向上是1，这个就是后来的PMR垂直式记录磁盘。由于PMR垂直式记录磁盘内，摆放磁粒的小格竖起来了，占用的空间变小了，所以相同的面积，单盘容量有了巨大的提升，LMR水平式记录磁盘，存储密度仅为每平方英寸133GB，而现在我们使用的PMR垂直式记录磁盘是可以做到每平方英寸1108GB，翻了将近9倍。
SMR叠瓦式磁盘
近些年PMR垂直式记录磁盘下又出现了一个新的分支，也就是SMR叠瓦式磁盘。SMR磁盘是基于PMR进行改进的，而改进之前没有使用瓦叠磁道技术的传统PMR磁盘，就被我们称为CMR磁盘。这两种磁盘都属于PMR垂直式记录磁盘的范畴。厂家为了进一步提升容量和节省成本，搞出来了叠瓦式排列。每个磁道像瓦片一样重叠在一起，这样就更进一步的提升了密度，增大了机械硬盘的容量。
这个技术看上去很美好，但也带来新的问题。由于写入磁头比较大，所以磁头在改变磁快磁性的时候，会牵连到后面的磁块。如果要修改中间某一个磁块的磁性，垂直式的就可以直接更改，但是叠瓦式的由于更密集，磁头一次会修改两个磁块。所以叠瓦式只能把后面的数据全都复制一份到缓存里，然后对这个磁块进行修改，之后再把缓存里的数据一个一个写上来，这样的话修改文件的效率非常慢。所以这种硬盘被用户发现它的弊病以来，口碑一直都很差。因此叠瓦式机械硬盘不适合进行频繁的数据修改，不建议作为电脑系统盘，也不适合装软件和游戏。
叠瓦式硬盘在改写数据的时候需要先搬走会被影响到的数据，这些搬出的数据都需要一个临时储存的地方，叠瓦式硬盘的缓存都从64M升级成了256M，这个多出来的缓存容量不是用来加速的，而是用来临时存放那些因改写受影响到的数据，所以在购买时要注意其缓存是64M还是256M。除此之外，在硬盘容量的大小上也要注意，目前一般1T左右的机械硬盘没有使用叠瓦式设计，因为没必要，而2T及2T以上容量大小的2.5寸硬盘，大部分超大容量硬盘也使用了叠瓦式设计，在购买时要注意。
众所周知，硬盘的寿命跟读写的次数有关，而单次改写数据时叠瓦式硬盘读写数据的次数远超于其他类型的硬盘，因此寿命肯定会大打折扣。当然叠瓦式也有优点，由于磁块密度很大，所以相同容量下可以做的很薄，比较适合做大容量的仓库盘，就是存个东西进去就不再动的那种，比如存一些文件、视频等。有的硬盘是7200转，有的是5400转，转速不同有什么区别呢；转速越快，硬盘的读写速度也就越快，性能越强。但相比之下，转速快也意味着硬盘更耗电，噪音与磨损也会更大。
硬盘接口分类
绝大多数台式电脑使用的硬盘要么采用 IDE 接口，要么采用 SCSI 接口。SCSI 接口硬盘的优势在于，最多可以有七种不同的设备可以联接在同一个控制器面板上。由于硬盘以每分钟3000--10000转的恒定高速度旋转，因此，从硬盘上读取数据只需要很短的时间。在笔记本电脑中，硬盘可以在空闲的时候停止旋转，以便延长电池的使用时间。老式硬盘的存储容量最小只有 5MB，而且，使用的是直径达12英寸的碟片。现在的硬盘，存储容量已从以MB为单位发展到以GB、TB为单位，台式电脑硬盘使用的碟片直径一般为3.5 英寸，笔记本电脑硬盘使用的碟片直径一般为2.5英寸。新硬盘一般都在装配工厂中经过低级格式化，目的在于把一些原始的扇区鉴别信息存储在硬盘上。
sata(serial ata)，即串行ata接口，它作为一种新型硬盘接口技术于2000年初由intel公司率先提出。虽然与传统并行ata存储设备相比，sata硬盘有着无可比拟的优势。而磁盘系统的真正串行化是先从主板方面开始的，早在串行硬盘正式投放市场以前，主板的sata接口就已经就绪了。但在intel ich5、sis964以及via vt8237这些真正支持sata的南桥芯片出现以前，主板的sata接口是通过第三方芯片实现的。这些芯片主要是siliconimage的sil 3112和promise的pdc20375及pdc20376，它们基于pci总线，部分产品还做成专门的pci raid控制卡。
硬盘物理结构
1、磁头
磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads)，即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作)，读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到 200MB/英寸2，而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads)也逐渐普及。
2、磁道
当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。
3、扇区
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘，每个磁道分为18个扇区。
4、柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder(柱面)、 Head(磁头)、Sector(扇区)，只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数磁头数扇区数512B。
硬盘逻辑结构
1. 硬盘参数释疑
到目前为止， 人们常说的硬盘参数还是古老的 CHS(Cylinder/Head/Sector)参数。那么为什么要使用这些参数，它们的意义是什么，它们的取值范围是什么?
很久以前，硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘，也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3D参数 (Disk Geometry)，既磁头数(Heads)，柱面数(Cylinders)，扇区数(Sectors)，以及相应的寻址方式。其中：
磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几面盘片， 最大为 255 (用 8 个二进制位存储)；
柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为 1023(用 10 个二进制位存储)；
扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区， 最大为 63(用 6个二进制位存储)；
每个扇区一般是 512个字节， 理论上讲这不是必须的，但好像没有取别的值的。
所以磁盘最大容量为：
255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盘厂商常用的单位：
255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )
在 CHS 寻址方式中，磁头，柱面，扇区的取值范围分别为 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (注意是从 1 开始)。
2. 基本 Int 13H 调用简介
BIOS Int 13H 调用是 BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用，它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位，读写，校验，定位，诊断，格式化等功能。它使用的就是 CHS 寻址方式， 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘(本文中如不作特殊说明，均以 1M = 1048576 字节为单位)。
3. 现代硬盘结构简介
在老式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道，因此会浪费很多磁盘空间 (与软盘一样)。为了解决这一问题，进一步提高硬盘容量，人们改用等密度结构生产硬盘。也就是说，外圈磁道的扇区比内圈磁道多，采用这种结构后，硬盘不再具有实际的3D参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。
为了与使用3D寻址的老软件兼容 (如使用BIOSInt13H接口的软件)， 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式，对应不同的3D参数， 如 LBA，LARGE，NORMAL)。
4. 扩展 Int 13H 简介
虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址，但是由于基本 Int13H 的制约，使用 BIOS Int 13H 接口的程序， 如 DOS 等还只能访问 8 G以内的硬盘空间。为了打破这一限制， Microsoft 等几家公司制定了扩展 Int 13H 标准(Extended Int13H)，采用线性寻址方式存取硬盘， 所以突破了 8 G的限制，而且还加入了对可拆卸介质 (如活动硬盘) 的支持。
硬盘基本参数
一、容量
作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。以兆字节(MB)或千兆字节(GB)为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。
硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。对于用户而言，硬盘的容量就象内存一样，永远只会嫌少不会嫌多。Windows操作系统带给我们的除了更为简便的操作外，还带来了文件大小与数量的日益膨胀，一些应用程序动辄就要吃掉上百兆的硬盘空间，而且还有不断增大的趋势。因此，在购买硬盘时适当的超前是明智的。近两年主流硬盘是80G，而160G 以上的大容量硬盘亦已开始逐渐普及。
二、转速
转速(Rotational speed 或Spindle speed)是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm。早期IDE硬盘的转速一般为5200rpm或5400rpm，曾经Seagate的“大灰熊”系列和Maxtor则达到了7200rpm，是IDE硬盘中转速最快的。如今的硬盘都是7200rpm的转速，而更高的则达到了10000rpm。
三、平均访问时间
平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。
硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。
硬盘的等待时间，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。
四、传输速率
传输速率(Data Transfer Rate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒(MB/s)。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。
内部传输率(Internal Transfer Rate)也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。
外部传输率(External Transfer Rate)也称为突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。
目前Fast ATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s，而Ultra ATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。
使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说，就具有非常多的优势。首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，这比最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
五、缓存
与主板上的高速缓存(RAM Cache)一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。目前，大多数IDE硬盘的缓存在128K到256K之间，而Seagate的“大灰熊”系列则使用了512K Cache。
硬盘数据保护技术
硬盘容量越做越大，我们在硬盘里存放的数据也越来越多。那么，这么大量的数据存放在这样一个铁盒子里究竟有多安全呢？虽然目前的大多数硬盘的无故障运行时间(MTBF)已达300，000小时以上，但这仍不够，一次故障便足以造成灾难性的后果。因为对于不少用户，特别是商业用户而言，数据才是PC系统中最昂贵的部分，他们需要的是能提前对故障进行预测。正是这种需求与信任危机，推动着各厂商努力寻求一种硬盘安全监测机制，于是，一系列的硬盘数据保护技术应运而生。
1、S.M.A.R.T.技术
S.M.A.R.T.技术的全称是Self-Monitoring， Analysis and Reporting Technology，即“自监测、分析及报告技术”。在ATA-3标准中，S.M.A.R.T.技术被正式确立。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等，由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告，而更先进的技术还可以提醒网络管理员的注意，自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其它安全扇区，甚至把文件备份到其它硬盘或存储设备。通过S.M.A.R.T.技术，确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测，提高数据的安全性。但我们也应该看到，S.M.A.R.T.技术并不是万能的，它只能对渐发性的故障进行监测，而对于一些突发性的故障，如盘片突然断裂等，硬盘再怎么smart也无能为力了。因此不管怎样，备份仍然是必须的。
2、DFT技术
DFT(Drive Fitness Test，驱动器健康检测)技术是IBM公司为其PC硬盘开发的数据保护技术，它通过使用DFT程序访问IBM硬盘里的DFT微代码对硬盘进行检测，可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。据研究表明，在用户送回返修的硬盘中，大部分的硬盘本身是好的。DFT能够减少这种情形的发生，为用户节省时间和精力，避免因误判造成数据丢失。它在硬盘上分割出一个单独的空间给DFT程序，即使在系统软件不能正常工作的情况下也能调用。
DFT微代码可以自动对错误事件进行登记，并将登记数据保存到硬盘上的保留区域中。DFT微代码还可以实时对硬盘进行物理分析，如通过读取伺服位置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移动等参数，并给出图形供用户或技术人员参考。这是一个全新的观念，硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的机械状况。而DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件，它可以在用户其他任何软件失效的情况下运行。
硬盘扩展分区
由于主分区表中只能分四个分区， 无法满足需求，因此设计了一种扩展分区格式。基本上说，扩展分区的信息是以链表形式存放的，但也有一些特别的地方。首先，主分区表中要有一个基本扩展分区项，所有扩展分区都隶属于它，也就是说其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中。对于DOS / Windows 来说，扩展分区的类型为 0x05。除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放，后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中，但两个扩展分区的空间并不重叠。
扩展分区类似于一个完整的硬盘，必须进一步分区才能使用.但每个扩展分区中只能存在一个其他分区。 此分区在 DOS/Windows环境中即为逻辑盘。因此每一个扩展分区的分区表(同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项)。
硬盘的相关名词解释
缓存
(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，如果有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。
硬盘的缓存主要起三种作用：一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时，硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的，所以读取命中率较高)，当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候，硬盘则不需要再次读取数据，直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了，由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度，所以能够达到明显改善性能的目的；二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后，并不会马上将数据写入到盘片上，而是先暂时存储在缓存里，然后发送一个“数据已写入”的信号给系统，这时系统就会认为数据已经写入，并继续执行下面的工作，而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升，但也不可避免地带来了安全隐患：如果数据还在缓存里的时候突然掉电，那么这些数据就会丢失。对于这个问题，硬盘厂商们自然也有解决办法：掉电时，磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域，等到下次启动时再将这些数据写入目的地；第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候，某些数据是会经常需要访问的，硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中，再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。
缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同，早期的硬盘缓存基本都很小，只有几百KB，已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品，甚至达到了16MB、64MB等。大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下，让更多的数据存储在缓存中，以提高硬盘的访问速度，但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题，即便缓存容量很大，而没有一个高效率的算法，那将导致应用中缓存数据的命中率偏低，无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成，大容量的缓存需要更为有效率的算法，否则性能会大大折扣，从技术角度上说，高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。
内部数据传输率
(Internal Transfer Rate)是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度。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，它是衡量硬盘性能的真正标准。有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显的提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、提高转速以外，最主要的就是不断的提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输速率也就提高了。虽然硬盘技术发展的很快，但内部数据传输率还是在一个比较低(相对)的层次上，内部数据传输率低已经成为硬盘性能的最大瓶颈。目前主流的家用级硬盘，内部数据传输率基本还停留在 70~90 MB/s左右，而且在连续工作时，这个数据会降到更低。
数据传输率的单位一般采用MB/s或Mbit/s，尤其在内部数据传输率上官方数据中更多的采用Mbit/s为单位。此处有必要讲解一下两个单位二者之间的差异：
MB/s的含义是兆字节每秒，Mbit/s的含义是兆比特每秒，前者是指每秒传输的字节数量，后者是指每秒传输的比特位数。MB/s中的B字母是 Byte的含义，虽然与Mbit/s中的bit翻译一样，都是比特，也都是数据量度单位，但二者是完全不同的。Byte是字节数，bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是1Byte＝8bit，是1:8的对应关系。因此1MB/s等于8Mbit/s。因此在在书写单位时一定要注意B字母的大小写，尤其有些人还把Mbit/s简写为Mb/s，此时B字母的大小真可以称为失之毫厘，谬以千里。
上面这是一般情况下MB/s与Mbit/s的对应关系，但在硬盘的数据传输率上二者就不能用一般的MB和Mbit的换算关系(1B=8bit)来进行换算。比如某款产品官方标称的内部数据传输率为683Mbit/s，此时不能简单的认为683除以8得到85.375，就认为85MB/s是该硬盘的内部数据传输率。因为在683Mbit中还包含有许多bit(位)的辅助信息，不完全是硬盘传输的数据，简单的用8来换算，将无法得到真实的内部数据传输率数值。
外部数据传输率
硬盘数据传输率的英文拼写为Data Transfer Rate，简称DTR。硬盘数据传输率表现出硬盘工作时数据传输速度，是硬盘工作性能的具体表现，它并不是一成不变的而是随着工作的具体情况而变化的。在读取硬盘不同磁道、不同扇区的数据；数据存放的是否连续等因素都会影响到硬盘数据传输率。因为这个数据的不确定性，所以厂商在标示硬盘参数时，更多是采用外部数据传输率(External Transfer Rate)和内部数据传输率(Internal Transfer Rate)。
外部数据传输率(External Transfer Rate)，一般也称为突发数据传输或接口传输率。是指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率，也就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的ATA66、ATA100、ATA133等接口，就是以硬盘的理论最大外部数据传输率来表示的。ATA100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是100MB/s；ATA133则代表外部数据传输率理论最大值是133MB/s；而SATA接口的硬盘外部理论数据最大传输率可达150MB/s。这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率，在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。
转速
(Rotationl Speed)是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是Revolutions Per minute的缩写，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。
硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。
家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘，一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小，笔记本硬盘的尺寸(2.5寸)也被设计的比台式机硬盘(3.5寸)小，转速提高造成的温度上升，对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求；噪音变大，又必须采取必要的降噪措施，这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高，而其它的维持不变，则意味着电机的功耗将增大，单位时间内消耗的电就越多，电池的工作时间缩短，这样笔记本的便携性就受到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。
转速是随着硬盘电机的提高而改变的，现在液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上，它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度被减至最低；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；更可减少磨损，提高寿命。
平均寻道时间
(Average Seek Time)是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数，单位为毫秒(ms)。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样，但这个时间越低，则产品越好，现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。
平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低；单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时，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，加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。
磁头数
硬盘磁头是硬盘读取数据的关键部件，它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输，而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据，磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。目前比较常用的是GMR(Giant Magneto Resisive)巨磁阻磁头，GMR磁头的使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，这比以前的传统磁头和MR(Magneto Resisive)磁阻磁头更为敏感，相对的磁场变化能引起来大的电阻值变化，从而实现更高的存储密度 。
磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具，是硬盘中最精密的部位之一。磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的。硬盘在工作时，磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据；通过改变盘片上的磁场来写入数据。为避免磁头和盘片的磨损，在工作状态时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触，只有在电源关闭之后，磁头会自动回到在盘片上的固定位置(称为着陆区，此处盘片并不存储数据，是盘片的起始位置)。
由于磁头工作的性质，对其磁感应敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁头采用铁磁性物质，在磁感应敏感度上不是很理想，因此早期的硬盘单碟容量都比较低，单碟容量大则碟片上磁道密度大，磁头感应程度不够，就无法准确读出数据。这就造成早期的硬盘容量都很有限。随着技术的发展，磁头在磁感应敏感度和精密度方面都有了长足的进步。最初磁头是读、写功能一起的，这对磁头的制造工艺、技术都要求很高，而对于个人电脑来说，在与硬盘交换数据的过程中，读取数据远远快于写入数据，读、写操作二者的特性也完全不同，这也就导致了读、写分离的磁头，二者分别工作、各不干扰。
薄膜感应(TEI)磁头
在1990年至1995年间，硬盘采用TFI读/写技术。TFI磁头实际上是绕线的磁芯。盘片在绕线的磁芯下通过时会在磁头上产生感应电压。TFI读磁头之所以会达到它的能力极限，是因为在提高磁灵敏度的同时，它的写能力却减弱了。
各向异性磁阻(AMR)磁头
AMR(Anisotropic Magneto Resistive)90年代中期希捷公司推出了使用AMR磁头的硬盘。AMR磁头使用TFI磁头来完成写操作，但用薄条的磁性材料来作为读元件。在有磁场存在的情况下，薄条的电阻会随磁场而变化，进而产生很强的信号。硬盘译解由于磁场极性变化而引起的薄条电阻变化，提高了读灵敏度。AMR磁头进一步提高了面密度，而且减少了元器件数量。由于AMR薄膜的电阻变化量有一定的限度，AMR技术最大可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度，所以AMR磁头的灵敏度也存在极限。这导致了GMR磁头的研发。
GMR(Giant Magneto Resistive，巨磁阻)
GMR磁头继承了TFI磁头和AMR磁头中采用的读/写技术。但它的读磁头对于磁盘上的磁性变化表现出更高的灵敏度。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的：一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。GMR传感器的灵敏度比AMR磁头大3倍，所以能够提高盘片的密度和性能。
硬盘的磁头数取决于硬盘中的碟片数，盘片正反两面都存储着数据，所以一个盘片对应两个磁头才能正常工作。比如总容量80GB的硬盘，采用单碟容量 80GB的盘片，那只有一张盘片，该盘片正反面都有数据，则对应两个磁头；而同样总容量120GB的硬盘，采用二张盘片，则只有三个磁头，其中一张盘片的一面没有磁头。
硬盘及磁盘阵列常用技术术语
硬盘的转速(Rotational Speed)：也就是硬盘电机主轴的转速，转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。目前市场上常见的硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理论上，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。可是转速越快发热量越大，不利于散热。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。
平均寻道时间(Average seek time)：指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当单碟片容量增大时，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，加快硬盘速度。目前市场上主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下，大于10ms的硬盘属于较早的产品，一般不值得购买。
平均潜伏时间(Average latency time)：指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动到磁头下的时间，一般在2ms-6ms之间。
平均访问时间(Average access time)：指磁头找到指定数据的平均时间，通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。平均访问时间最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间，越短的平均访问时间越好，一般在11ms-18ms之间。注意：现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
突发数据传输率(Burst data transfer rate)：指的是电脑通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。也叫外部数据传输率(External data transfer rate)。目前采用UDMA/66技术的硬盘的外部传输率已经达到了66.6MB/s。
最大内部数据传输率(Internal data transfer rate)：指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。也叫持续数据传输率 (sustained transfer rate)。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过25-30MB/s，只有极少数产品超过30MB/s，由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈，因此大家在购买时要分清这两个概念。不过一般来讲，硬盘的转速相同时，单碟容量大的内部传输率高；在单碟容量相同时，转速高的硬盘的内部传输率高。
自动检测分析及报告技术(Self-Monitoring Analysis and Report Technology，简称S.M.A.R.T)：现在出厂的硬盘基本上都支持S.M.A.R.T技术。这种技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等进行监测，当 S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警以避免电脑数据受到损失。S.M.A.R.T技术必须在主板支持的前提下才能发生作用，而且S.M.A.R.T技术也不能保证能预报出所有可能发生的硬盘故障。
磁阻磁头技术MR(Magneto-Resistive Head)：MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)即磁阻磁头的简称。MR技术可以更高的实际记录密度、记录数据，从而增加硬盘容量，提高数据吞吐率。目前的MR技术已有几代产品。MAXTOR的钻石三代/四代等均采用了最新的MR技术。磁阻磁头的工作原理是基于磁阻效应来工作的，其核心是一小片金属材料，其电阻随磁场变化而变化，虽然其变化率不足2%，但因为磁阻元件连着一个非常灵敏的放大器，所以可测出该微小的电阻变化。MR技术可使硬盘容量提高40%以上。GMR(GiantMagnetoresistive)巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，从而可以实现更高的存储密度，现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸，而GMR磁头可以达到10Gbit- 40Gbit/in2以上。目前GMR磁头已经处于成熟推广期，在今后的数年中，它将会逐步取代MR磁头，成为最流行的磁头技术。
缓存：缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读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。在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段的时候，缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。目前主流硬盘的缓存主要有512KB和2MB等几种。其类型一般是EDO DRAM或SDRAM，目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同，有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时，系统先检查请求指令，看看所要的数据是否在缓存中，如果在的话就由缓存送出响应的数据，这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据，由于SDRAM的速度比磁介质快很多，因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找，如果找到就由缓存就数据写入盘中，现在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘，这样就大大提高了性能。
连续无故障时间(MTBF)：指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，一般硬盘的MTBF至少在30000或40000或2000000小时。
部分响应完全匹配技术PRML(Partial Response Maximum Likelihood)：它能使盘片存储更多的信息，同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。是当前应用于硬盘数据读取通道中的先进技术之一。 PRML技术是将硬盘数据读取电路分成两段“操作流水线”，流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理然后只选取部分“标准”信号移交第二段继续处理，第二段将所接收的信号与PRML芯片预置信号模型进行对比，然后选取差异最小的信号进行组合后输出以完成数据的读取过程。PRML技术可以降低硬盘读取数据的错误率，因此可以进一步提高磁盘数据密集度。
单磁道时间(Single track seek time)：指磁头从一磁道转移至另一磁道所用的时间。
超级数字信号处理器(Ultra DSP)技术：应用Ultra DSP进行数学运算，其速度较一般CPU快10到50倍。采用Ultra DSP技术，单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能，以减少其它电子元件的使用，可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率，最大的益处在于可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源，提高系统性能。
硬盘表面温度：指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括MR磁头)的数据读取灵敏度，因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。
全程访问时间(Max full seek time)：指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间。
硬盘镜像(Disk Mirroring)：硬盘镜像最简单的形式是，一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘，二个硬盘上的数据完全相同，因此一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据。
硬盘数据跨盘(Disk Spanning)：利用这种技术，几个硬盘看上去像一个大硬盘；这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上，用户不需要关心哪个盘上存有他需要的数据。
硬盘数据分段(Disk striping)：数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0，第2段放在盘1，……直到达到硬盘链中的最后一个盘，然后下一个逻辑段放在硬盘0，再下一个逻辑段放在盘1，……如此循环直至完成写操作。
双控(Duplexing)：这里指的是用二个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障，另一个控制器马上控制硬盘操作。此外，如果编写恰当的控制器软件，可实现不同的硬盘驱动器同时工作。
容错：(Fault Tolerant)：具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的，镜像盘中的一个出故障，硬盘子系统仍能正常工作。
主机控制器(Host Adapter)：这里指的是使主机和外设进行数据交换的控制部件(如SCSI控制器)。
热修复(Hot Fix)：指用一个硬盘热备份来替换发生故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换了，用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据，然后系统恢复工作。
热补(Hot Patch)：具有硬盘热备份，可随时替换故障盘的系统。
热备份(Hot Spare)：与CPU系统电连接的硬盘，它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是，冷备份盘平时与机器不相连接，硬盘故障时才换下故障盘。
平均数据丢失时间(MTBDL – Mean Time Between Data Loss)：发生数据丢失的事件间的平均时间。
平均无故障工作时间(MTBF – Mean Time Between Failure 或 MTIF)：设备平均无故障运行时间。
廉价冗余磁盘阵列(RAID – Redundant Array of Inexpensive Drives)：一种将多个廉价硬盘组合成快速，有容错功能的硬盘子系统的技术。
系统重建(Reconstruction or Rebuild)：一个硬盘发生故障后，从其他正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。
恢复时间(Reconstruction Time)：为故障盘重建数据所需要的时间。
单个大容量硬盘(SED – Singe Expensive Drive)。
传输速率(Transfer Rate)：指在不同条件下存取数据的速度。
虚拟盘(Virtual Disk)：与虚拟存储器类似，虚拟盘是一个概念盘，用户不必关心他的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘，但用户看到的只是一个盘。
热插拔(Hot Swap)：指在不宕机制情况下，在线更换设备。
DAS (direct access storage device)：直接访问存储设备。
NAS (Network Attached Storage)：网络附加存储设备。
SAN (Storage Area Networks)：存储区域网。
IDE与ATA区别
IDE即Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。
IDE接口是由Western Digital与COMPAQ Computer两家公司所共同发展出来的接口。因为技术不断改进，新一代Enhanced IDE(加强型IDE，简称为EIDE)最高传输速度可高达100MB/秒(Ultra ATA/100)。IDE接口有两大优点：易于使用与价格低廉，问世后成为最为普及的磁盘接口。但是随着CPU速度的增快以及应用软件与环境的日趋复杂，IDE的缺点也开始慢慢显 现出来。Enhanced IDE就是Western Digital公司针对传统IDE接口的缺点加以改进之后所推出的新接口。Enhanced IDE使用扩充CHS(Cylinder-Head-Sector)或LBA(Logical Block Addressing)寻址的方式，突破528MB的容量限制，可以顺利地使使用容量达到数十GB等级的IDE硬盘。
在PC中，I/O设备，如硬盘驱动，不是直接与系统中央总线连接的(AT总线在AT系统，或PCI总线在之后的系统)。而I/O设备与接口芯片相连，而接口芯片与系统总线连接。接口芯片组成了I/O设备与系统总线的桥，在系统总线协议(PCI或AT)与I/O设备协议(如IDE或SCSI)之间进行翻译。这使I/O设备可以独立于系统总线协议。
IDE传输模式
IDE 硬盘接口的几种传输模式有明显区别。IDE接口硬盘的传输模式经历过三个不同的技术变化，由PIO(Programmed I/O)模式，DMA(Direct Memory Access)模式，直至现今的Ultra DMA模式(简称UDMA)。
PIO(Programmed I/O)模式的最大弊端是耗用极大量的中央处理器资源，在以前还未有DMA模式光驱的时候，光驱都是以PIO模式运行。大家可能还记得，当时用光驱播放 VCD光盘，再配以软件解压，就算使用Pentium 166，其流畅度也不理想，这就是处理器被长期大量占用的缘故。以PIO模式运行的IDE接口，数据传输率达3.3MB/秒(PIO mode 0)至16MB/秒(PIO mode 4)不等。后来随着Fast ATA/DMA模式的出现，IDE接口及装置都开始有了DMA的支持，DMA模式分为Single-Word DMA及Multi - Word DMA两种，跟PIO模式的最大区别是：DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。不过后来由于Ultra DMA模式的出现和决速普及。这两个模式也只会是昙花一现，不久即被UDMA所取代。Single-Word DMA模式的最高传输率达8.33MB/秒，Multi-Word DMA(Double Word)则可达16.66MB/秒。
由于Ultra DMA模式(Ultra ATA制式下所引用的一个标准)的普及，UDMA模式就全以16-bit Multi-Word DMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除已拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC(Cyclic Redundancy Check)技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。在最初UATA/33规格制定时，为了保留IDE系统的最高兼容性，所以在硬件的设计上 并没做出太大的修改，不仅能完全向下兼容旧式ATA装置，也无需硬件生产商改变接头及讯号联接的设计。自Ultra ATA标准推行以来，其接口便应用了DDR(Double Data Rate 技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到Ultra ATA/100了，其传输速度高达100MB/秒。
Ultra DMA/66/100专用的硬盘连接线和一般的40芯连接线有所不同。Quantum在制定Ultra ATA/66的同时，在旧有IDE排线的规格上略作修改。除沿用40芯的IDE接头外，排线更换成80芯，在原有40芯排线的每条线芯之间，都多加一条线 来相隔，并将这40条新线跟原先40芯排线之中原有的7条地线相连，把构成Crosstalk现象的电磁波滤走而增加了数据传输的稳定性(在高速的电子讯 号传输时，当一大堆带着高频讯号的电线互相靠近一起的时候，讯号线上发出的电磁波便会互相干扰，这就是所谓的“Crosstalk”现象)。Ultra ATA/66/100排线的基本规格是徘线全长不超过18英寸。也就是说要真正发挥Ultra DMA/66的高速传输是需硬盘、排线的配合的，当然如果搭配一般的40芯排线，Ultra DMA/66接口的硬盘依然能够以向下兼容的方式工作，只不过无法使用Ultra DMA/66罢了。
硬盘的传输模式进入UltraATA/100的时代。目前，硬盘的传输模式已由最早的PIO Mode 4(传输速率为16.6 MB/秒)进入UltraATA/100的时代。提醒DIY朋友注意，所选购的硬盘不仅要本身支持Ultra
ATA/100，而所选购的主板的芯片组也要支持Ultra ATA/100，这样才能真正达到100MB/秒的传输速度。如果你现在使用的主板不支持Ultra ATA/1OO，只要购买一块i815E的主板或支持Ultra ATA/100的硬盘控制卡就行了。
Serial ATA：(即串行ATA)，是英特尔公司在2000年IDF(Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛)上发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据 传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。这样做法能降低电力消耗，减小发热量。目前市面也有了部份支持此接口的硬盘，如希捷公司推出的新款硬盘就支持串行ATA，不过非常少见。
关于基本磁盘、动态磁盘、MBR与GPT磁盘分区
基本磁盘、动态磁盘为磁盘的属性，GPT磁盘和MBR磁盘应该是分区的方式，准确的说应该叫做GPT磁盘分区和MBR磁盘分区。
基本磁盘 VS 动态磁盘：
基本磁盘：受26个英文字母的限制，也就是说磁盘的盘符只能是26个英文字母中的一个。因为A、B已经被软驱占用，所以只能是24个，因此Windws下是以C盘开始的。基本磁盘只能有四个主分区。
动态磁盘：不受26个英文字母的限制，它是用卷(volume)来命名的。
1、更改磁盘容量
基本磁盘：分区一旦创建，就无法更改磁盘大小，除非借助于特殊的磁盘工具软件。
动态磁盘：在不重新启动的情况下可以更改磁盘大小，而且不丢失数据。
2、磁盘空间的限制
基本磁盘：必须是在同一磁盘上的连续空间才可以分为一个区，分区最大的容量也就是磁盘的容量。
动态磁盘：可被扩展到磁盘中的不连续空间，还可以创建跨物理卷，也就是将几个磁盘合并成一个大的volume，跨区卷、带区卷相当于软raid。
3、卷集或者分区个数
基本磁盘：一个磁盘上最多有4个主分区。
动态磁盘：可创建多个卷集，没有限制。
4、磁盘配置信息
基本磁盘：磁盘配置信息存放在磁盘引导分区中，如果使用了 RAID 容错功能，则保存在注册表中。因此 RAID 磁盘移动到其他计算机上会丢失信息。
动态磁盘：磁盘配置信息存放在磁盘上的。可以被 RAID 容错，系统复制到其他动态磁盘上，因此可以移动到其他计算机上继续使用。
小结
ATA接口优点：
价格低廉
兼容性非常好
ATA接口缺点：
速度慢
只能内置使用
对接口电缆的长度有很严格的限制
性能与容量之争下的新技术应用
硬盘行业正在进行着一场性能对决容量的战争，由希捷引领的硬盘—闪存混合设备对阵西数—HGST的充氦气设备。希捷暗示可能要推出新的固态混合设备SSHD—这将把非易失性NAND缓存和磁片结合起来—涉及到贴片磁记录技术SMR和热辅助磁记录技术HAMR。
希捷把贴片技术作为推动如今广泛使用的垂直磁记录技术的一种方式。存储行业正在接近超顺磁技术的极限：大约为1Tbit/in2磁录密度，超过了这个限度，用于记录数据的磁性颗粒就会太小，在温度改变或受到周围颗粒的影响下，它们的磁极就会改变，从而影响数据存储。如今希捷硬盘存储的数据大概是500到600Gbit/in2 ，从理论上来说，希捷可以推出第六代PMR设备，密度达到700至800Gbit/in2 磁录密度，但是它会这样做吗？
以前希捷说过，它可能在今年推出第一款SMR设备容量达到4.8至5TB，在2014年推出HAMR设备，容量达到6.4TB。很明显，SMR和HAMR将会同时出现。我们认为，SMR硬盘将会用于低随机写入率的应用，而HAMR硬盘将会用于高写入率的设备，至于闪存混合硬盘，将会用于高读取率的软件，当然，与固态硬盘相比，它们价钱要可以接受才行。同时也注意到西部数据的HGST对生产混合硬盘好像没有兴趣。虽然希捷没有明确提到会在以后推出这些产品，但是从逻辑上来讲，这些混合闪存的SMR和HAMR产品最终会出现在市场上。若SMR和HAMR算是未来的技术，那现在希捷要在其硬盘产品中采用的技术就是混合技术。现在充氦硬盘已经出现，这些就是现在的技术。
桌面混合硬盘
我们在三月份的时候介绍过这种硬盘，现在我们有了更多的信息。这种3.5英寸的硬盘将会有2，3，4TB的容量版本，还可能有16GB到32GB的NAND缓存用于系统引导文件，或用于其它高访问率的数据块。它的转速能达到5400rpm。
企业级涡轮混合硬盘
希捷把这种硬盘称为世界上速度最快的硬盘，它是2.5英寸混合硬盘，转速达到10000rpm，容量最高能到600GB。我们可以猜测，不久之后就会有转速达15000rpm的版本出现。希捷宣称10k的版本的随机读取性能最高能达15000rpm版本硬盘的三倍，这主要是通过一个16GB的MLC NAND缓存控制热数据来实现的。我们认为希捷的NAS硬盘最终也会混合化，这在逻辑上是行得通的。有一条关于希捷介绍会的评论是：假以时日，所有的硬盘都会变成混合硬盘。希捷所有的硬盘都会成为SSHD。换句话说，希捷会把它所有的产品都混合化。还了解到希捷在测试数据自动定位功能。通过这个功能，用户可以自主选择把什么数据存储在闪存中，而不用依赖自动化控制器或软件。那将会在硬盘中装更多的NAND，以便自动选择数据存储到闪存缓存中。这个概念可与英特尔的“智能缓存”相媲美。
惊人的贴片磁记录技术
借助贴片磁记录技术，连续的写入磁道可跟原先的磁道重叠，并有效地缩小它们，又因为读取头比写入头更窄，所以仍然可以读取这些单独的磁道。当数据被重新写入时，问题就来了：写入头相对较宽，新的磁道区域将会覆盖下一个磁道区域，从而删除它。所以磁盘系统不得不先读取将要被覆盖的磁道区域，保存数据，然后再写入新的数据，最后做一步至关重要的操作：把保存的数据再次写入进去。但是这种二次写入覆盖了下一个磁道，这样那些在将要被覆盖的磁道的数据，要经过读取，保存等一系列操作直到磁盘寿命到头。另外数据写入时还要插入到磁道组或磁道带之间的空间以保证在一个磁道带内进行连续的重写。希捷没有透露在一个带上有多少个磁道，不过它指出轨道带之间的空间被浪费了，从这个意义上来说，如果合理利用的话，这些空间可以记录数据。
如今的PMR存储技术使得在每个磁道之间都有空间，而贴片磁记录技术则尝试利用尽可能多的空间来记录数据，虽然会以牺牲随机写入速度为代价，但最终能实现理想的连续写入性能。贴片磁记录技术可以被用于PMR和HAMR硬盘设备中。目前我们还无从知晓什么时候SMR硬盘会出现。但被告知目前已经有了标准的SMR硬盘产品，它们正作为潜在的产品被测试评估，我们则觉得希捷的Terascale设备的后继者将会使用SMR技术。
HAMR技术
据之前透露，PMR能实现大约1Tbit/in2 的磁录密度，而HAMR最高能实现 5Tbit/in2的磁录密度。
如今的PMR设备的磁录密度会受多方面的影响，比如温度改变会导致数据丢失，而HAMR则很好地解决了这个问题，它采用一种新的记录介质，有很高的矫顽磁性价值，这意味着就算是温度发生随机变化，它所记录的信息也不会发生改变。但这使写入数据变得困难，保存数据的区域需要在数据被写入之前能随时被激光脉冲加温，冷却之后，数据的状态才保持稳定。因此，这种技术才被称为热辅助磁记录技术HAMR。
希捷的发言人表示HAMR硬盘可能在“这十年的后期出现”，但是他还表示希捷的CEO，董事长兼总裁史蒂夫·卢克索对金融分析师做了陈述，内容是关于去年研究的HAMR技术。
HAMR联手贴片技术对决氦气
借助氦气，HGST的硬盘将会实现容量的大幅度提升，当然前期是这项技术起作用。这家公司可以把更多的磁片放入到一个3.5英寸或2.5英寸的硬盘中，在其中充入氦气来代替正常的空气，借此来增加容量。这是因为氦气的密度比空气低，磁片所受的阻力更小，而精密的内部机械机制会把读写头移动到磁表面，降低震动的影响，这样就可以放入更多的磁片，刻录更多的数据轨道。
假设这种方法可行，然后HGST就会把现有的数据存储技术向着充入氦气的技术转移，接着实现硬盘容量1.5倍的增长，最后我们就可以有来自希捷的4TB容量第五代PMR硬盘，同时还会有来自HGST的6TB容量的第五代氦气硬盘。若希捷生产SMR硬盘来竞争，那HGST可以做一个氦气SMR硬盘来保持自己的容量优势。这样的话，希捷可以借助HAMR来实现磁道密度的提升，凭此带来的硬盘工作效率的提升来对抗HGST氦气硬盘的大容量。希捷还会混合化它的硬盘产品，以它们的读取性能优势来对抗竞争对手。除非HGST能和希捷一样在同样的时间范围内推出HAMR硬盘，否则和希捷相比，它的氦气硬盘的容量优势可能会变得没有优势。一旦HGST推出使用HAMR技术的产品，氦气HAMR硬盘将会大大提高HGST的容量优势。相信希捷也正在研究氦气硬盘技术，它以前拒绝过这项技术，不过现在看来，这项技术将成为击败HGST容量优势的重要因素。
机械硬盘缺陷您知道多少
在电脑配件中，机械硬盘是最难修的，一般来说， 硬盘的缺陷大致分为六大类：坏扇区，也称缺陷扇；磁道伺服缺陷；磁头组件缺陷；系统信息错乱；电子线路缺陷；综合性能缺陷。而每一类问题的发生，对于用户来说都意味着极大的麻烦。
由于技术门槛所限，硬盘都是返厂维修。所有出问题的硬盘，无论是希捷还是西数，都需要送到国外去修理。一般是经销商收集坏盘，送到上游供货商处，再由供货商统一返给总代理，而总代理则负责将坏盘送到国外进行维修。厂家会对返厂盘片表面按物理地址全面扫描，检查出所有的缺陷磁道和缺陷扇区，并将这些缺陷磁道和缺陷扇区按实际物理地址记录在永久缺陷列表中。之后，系统调用内部低级格式化程序，根据相应的内部参数进行内部低级格式化。在内部低级格式化过程中，对所有的磁道和扇区进行编号、信息重写、清零等工作。在编号时，采用跳过的方法忽略掉记录在永久缺陷列表中的缺陷磁道和缺陷扇区，保证以后用户不会也不能使用到那些缺陷磁道和缺陷扇区。
磁盘IO的相关指标
一般从单位时间内磁盘入发生的IO总数(IOPS)和单位时间内的吞吐量(Throughput)两方面来衡量磁盘性能。对于随机读写频繁的应用，如OLTP，IOPS是关键衡量指标。而对于大量顺序读写，则更关注吞吐量指标。
IOPS
磁盘完成一次I/O的时间，由寻道时间，旋转时间和数据传输时间构成。而一般寻道时间约为4 ~ 15ms。
1、旋转时间可通过1分钟除磁盘转速算出，磁盘转速可使用hdparm、smartctl、sg3_utils等工具查看，但不同厂商对这些命令返回结果不同，所以一个相对准确的方法是通过序列号去官网查询。对于7200 rpm的机器，其平均旋转时间为601000/7200/2=4.17ms(平均寻道时间为磁盘旋转一圈时间的1/2)。数据传输时间可由IO传输大小除以磁盘的最大传输速度得到，磁盘的最大传输速度是磁盘单纯处理2进制的0/1信号而得出的，实际很难达到这个值，一般SATA的传输都达到Gbps
2、若为3Gb/s，若传输1MB的数据，传输时间约为1/(31024*80%)/8=3.3ms。因此，单次IO时间的公式如下：
IO_TIME = Seek_Time + 60 * 1000/ Rotational_Speed/2 + IO_Chunk_Size/Transfer_Rate
于是可得出最大IOPS：
IOPS = 1 /IO_TIME = 1(Seek_Time + 60 * 1000/ Rotational_Speed/2 + IO_Chunk_Size/Transfer_Rate)
对于7200rpm，带宽为3Gb/s的SATA盘而言，若寻道时间为5ms，则读取不同IO块时最大IOPS如下：
IO size = 3k
IOPS = 1 / (5 + 601000/7200/2 + 3/(31024102480%)/8)ms = 1/(5 + 4.1)ms = 110
IO size = 3M
IOPS = 1 / (5 + 601000/7200/2 + 3/(31024*80%)/8)ms = 1/(5 + 4.1 + 0.01)ms = 110
IO size = 3G
IOPS = 1 / (5 + 601000/7200/2 + 3/380%/8)ms = 1/(5 + 4.1 + 10)ms = 52.4
因此可看出，当单次IO越小时，IOPS越大。
吞吐量
每秒IO吞吐量= IOPS * 平均IO大小。因此IOPS越高，平均IO大小越大，则每秒吞吐量越大。
NVMe SSD latencies can be as low as 250 µs (microseconds). Much faster than the typical 2-4 ms (millisecond) latencies of HDDs that spin at 7,500 - 15,000 RPM. 0.25 ms vs 2 ms means that an NVMe SSD will have about 1/8th the latency of a fast 15,000 RPM HDD.
性能测试之每秒的读写次数：IOPS（Input/Output Operations Per Second），更多性能指标可见《Hard disk drive performance characteristics》。
硬盘工作原理简述
先看一下机械硬盘的工作原理。
1)、机械硬盘的工作原理
机械硬盘的内部结构主要由马达、磁盘、磁头臂、磁头组成。其在工作的时候，磁头会悬浮于磁盘面上方几纳米的距离。磁盘面上有很多的小格子，小格子内有很多的小磁粒。这些磁盘上的磁粒有一定的极性，当磁粒极性朝下的时候记为0，磁粒极性朝上的时候记为1，这样磁头就可以通过识别磁盘磁粒的极性读取数据了。
而磁头也可以利用其变化的磁场改变磁盘磁粒的极性，这样就做到写入和改写磁盘数据了。
为了能够精准定位数据所在磁盘面上的位置，磁盘本身又被划分了无数的扇区和磁道。
假设：数据存放在磁盘的第五磁道的第七扇区上：
那磁头就会先摆动到第五磁道上空，然后等待第七扇区转过来。当第七扇区转到磁头下面的时候，才可以读取数据。这就是机械硬盘的工作原理，也正是因为机械硬盘是利用磁性极粒来存储数据的，所以机械硬盘通常又被称作磁盘。接下来在看看固态硬盘的原理。而固态硬盘同机械硬盘的工作原理完全不同，固态硬盘采用纯电子结构。
2)、固态硬盘的工作原理
固态硬盘存储数据的基本单元叫浮栅晶体管，基本结构有：存储电子的浮栅层，控制极G、衬底P、源极D与漏极S。
将浮栅层中的电子数量高于一定值计为0，低于一定值计为1。
那固态硬盘具体是如何工作的呢？接着往下看吧。
写入数据
写入数据时，需要在控制极G施加一个高压，这样电子就可以穿过隧穿层，进入浮栅层，因为有绝缘层的存在，电子不能再向前移动了，就被囚禁在了浮栅层。
而当把电压撤去，这些电子依然会被囚禁在浮栅层，因为隧穿层本质上也相当于绝缘体，所以电子们只能被关押着，这样一位数据就被存储进去了。这些电子能被“囚禁”多长时间也就是固态硬盘能够存储数据的年限，一般一块新的固态硬盘能够保存数据的年限为10年。因为随着时间的流逝，不断地有电子“越狱”成功。等“越狱”的电子多到一定的数量，所保存的数据就不见了。
擦除数据
擦除固态硬盘上的数据其实就是在释放这些可怜的电子，即在衬底上施加高压，这样电子被吸出来，信息也就被擦除了。
通过上面的描述了解了数据的写入和擦除过程。那么又是如何读取数据的呢？
读取数据
关于它读取数据的原理也非常简单。
当浮栅层中不存在电子时(存储数据为1)，我们给控制级一个低压，由于电压低，电子只能被吸引到靠近隧穿层的位置，却无法穿过隧穿层，因而源极漏极可以导通，形成电流。如果检测到电流，那么说明它没有储存电子，则读取数据为1。
当浮栅层中存在电子时(存储数据为0)，我们还给控制极一个低压，由于浮栅层里面的电子对这些电子有排斥作用，所以电子无法被吸引到靠近隧穿层的位置，源极漏极不会导通，不会形成电流。如果无法检测到电流，那么说明浮栅层储存一定量电子，则读取数据为0。
无数的浮栅晶体管堆叠在一块就可以存储大量的0和1，它们就类似于图书馆当中的书架一样，存储着无限的0101数据。
相对于机械硬盘这种机械结构，固态硬盘这种纯电子结构在存取速度方面的优势就非常突出。在机械硬盘在读取数据之前，需要先摆动磁头臂到对应的磁道上方，再等待对应的扇区转过来。
尽管目前的机械硬盘大部分都是7200转/分钟或者5400转/分钟的，看起来已经很快了，但是这两个操作依然会导致大约十几毫秒的延迟。这种延迟对于人类来讲确实微不足道，但是对于计算机内存和CPU来讲，就确实会产生显著影响。而固态硬盘全程都是电子交互，电子信号的速度要远超磁头臂和磁盘这种机械结构。
如果数据是随机分散在磁盘的各个角落，那机械硬盘需要经过多次的寻道和寻址，多次等待扇区转动到磁头底下，所以机械硬盘在读取分散性文件的时候，性能就显得非常弱，速度很慢，即随机读写性能低下。
了解固态硬盘的原理之后想必一定知道为什么固态硬盘有擦写次数限制？
是因为在浮栅晶体管擦写的过程中，电子反复在隧穿层反复进出，导致隧穿层损坏，不能有效的阻拦电子，失去了隧穿层应有的作用。
固态盘和机械盘如何储存数据
首先我们要明白的是，计算机中只有0和1，那么存入硬盘的数据，实际上也就是一堆0和1，换句话说，如果有办法记录0和1就可以记录数据了，比如有2个灯泡，一个不亮一个亮就可以表示01，即数字1，两个都亮11，即表示数字2，越大的数可以用越多的灯泡来表示。
硬盘分为机械硬盘和固态硬盘，由于结构的不同它们储存数据的原理也不同。先来看机械硬盘，其最重要的结构是两面涂有磁性材料的磁盘，在工作时会以每分钟7200转的速度旋转。
磁盘的作用就是记录数据，在盘片上有序的排列了很多的小颗粒材料，它们都是磁性物质，可以被永久磁化和改变磁极，这两个磁极就分别表示了计算机二进制中的0和1。
写入数据时，距离盘面3纳米的磁头会利用电磁铁，改变磁盘上磁性材料的极性来记录数据，两种极性分别对应0或1。而读取数据时，旁边的读取器可以识别磁性材料的不同极性，再还原成0或1。
由于磁盘是转动后读写数据的，所以，当初设计就是在类似磁盘同心圆上面切出一个一个的小区块，这些小区块整合成一个圆形，让机器手臂上的磁头去存取。这个小区块就是磁盘的最小物理储存单位，称之为扇区 (sector)，大小一般是512字节，而同一个扇区组合成的圆就是所谓的磁道(track)。因此，磁头要想读取某个文件，必须在电机驱动下，先找到对应的磁道，再等磁盘转到对应扇区才行，一般会有十几毫秒的延迟，这就让机械硬盘在读取分散于磁盘各处的数据时，速度将大幅降低。
相较于机械硬盘里面的复杂结构，固态硬盘就要简单许多。它主要是靠FLASH芯片来作为储存数据的介质，由主控芯片来承担数据的中转，并调配数据储存在闪存芯片上面。
闪存的基本存储单元是浮栅晶体管，其中的浮栅被二氧化硅包裹，和上下绝缘，在断电时也能够保存电子，当电子数量高于一个中间值就表示0，低于中间值就表示1。
晶体管每次写入数据前都要先擦除，在P极上加一个电压，浮栅中原有的电子会因为量子隧穿效应通过绝缘层被吸出来，让浮栅中的电子数量低于中间值，还原成1；如果要写入0，就在控制极加一个电压，让电子穿过绝缘层再注回浮栅，使电子数量高于中间值，表示0。但在读取时，闪存无法直接得知浮栅中有多少电子。因为往控制极加一定大小的电压，会导通这两个N极。控制极上的电压越大，N极间的电流也越大。然而，存储0的浮栅，相比存储1的浮栅，有更多的电子，会抵消控制极上的电压，所以控制极需要更大的电压才能导通两个N极。
因此，当不知道浮栅中有多少电子时，就可以往控制极加一个中间值电压，如果两个N极导通，就能反推出浮栅中的电子较少，识别为1；如果没有导通，就说明浮栅中的电子较多，识别为0。传统的单阶存储单元SLC ，电子数量只有两种状态，只能保存一比特的数据。而多阶存储单元MLC、TLC和QLC，它们的电子数量有4~16种状态，一个单元可保存2~4比特。
多阶存储单元大大降低了固态硬盘单位容量的成本，但也影响了硬盘寿命和性能。这是因为晶体管擦写数据时，二氧化硅绝缘层会困住一部分电子，这些电子的累积会逐渐抵消控制极上的电压，使得控制极为了导通两个N极所需的电压越来越大，当这个偏移超过中间值，那么读取时也就无法分辨0和1。
而多阶存储单元由于不同状态之间分得非常细，也就更容易受这种偏移的影响，所以从SLC到QLC，它们总的擦写次数呈几何级数递减。
总结来说，机械硬盘是磁头通过磁盘旋转来读写数据的，所以磁盘读写数据的速度跟磁盘的旋转速度有很大的关系，磁盘转得越快磁头就能更快的访问到更多区域，速度自然就越快了。但也正是转速比较快，所以抗震抗摔以及抗尘能力比较差，试想每分钟几千转的磁盘震了一下或者撞上了灰尘，磁头即使只是发生了一点点小小的偏移，也会带来不可逆转的损坏。
而固态硬盘由于没有了机械结构，完全不用担心这些的问题。但是固态硬盘也有一个硬伤就是：它是靠在存储单元里面存放电子的方式来存储数据。而电子大家知道是一个非常非常小的东西，这样如果同一个位置存放电子再擦除，如此反复长久以来就会出现不稳定的情况，比如电子会写不上。尤其是将要到来的QLC储存芯片，每个存储单元里面放了4个电子，由于电子之间也会互相影响，导致寿命大大减少。
不过一块消费级的MLC或TLC固态硬盘也足够你至少使用5年，且使用体验远超机械硬盘，读写速度可达后者的十倍以上。此外由于没有复杂的机械结构，固态硬盘工作时也更安静、更抗震。
叠瓦硬盘
叠瓦盘(SMR)叫做分层磁记录(Shingled magnetic recording)技术，是利用现代硬盘的一个物理特性实现的数据分层存储技术。这个物理特性就是磁盘的磁头的结构：
简单地说就是硬盘磁头的读头和写头的尺寸不同，“写头”需要在更大范围内用更大的磁力来改变磁盘上磁性物质的的磁极方向，而“读头”仅仅是拾取磁性变化信号本身就做得相当的小。这就造成了硬盘在写一个磁道的时候占用的宽度要比硬盘在读取一个磁道的时候所需要的宽度小得多。于是在被磁盘存贮密度问题搞得焦头烂额的磁盘工程师眼里，这个现象就成了一个可以压榨出储存空间的宝藏。
磁盘在写入的时候磁道一层层地叠起来，在读取的时候只读取漏在外面的一半磁道。这种方法在写入全新数据的时候没什么问题，但如果写入的磁道边缘还有其他数据的时候就需要将被写入的数据污染的相邻磁道数据先备份再恢复，但如果需要恢复的数据磁道边上还有数据呢？重复以上过程，这是一个多米诺骨牌效应，直到没有磁道被影响结束。这就导致了磁盘的写入速度大幅度下降。
相比传统的CMR(conventional magnetic recording)，呃，CMR这个词在SMR之前是没有的，只不过是做了一个区分，很多UP主也不知道CMR到底是什么意思吧？这叫做“常规磁记录”，在SMR之前CRM通常都被写做“PMR(垂直磁记录)”，PMR是和PMR之前没有的HMR(水平磁记录)相互对应的。
回头说CMR，由于磁道不重叠因此CRM是可以一次性写入数据而无需担心对周边磁道的影响的。因此从理论上来说CRM的确是要比SMR的写入速度高。但是为什么工程师们要费劲吧啦地搞出一个写入速度低且被认为不靠谱的技术呢？计算机最早的硬盘大小是40MB的，那是很多很多年前的事情了。放到现在，一块硬盘连一张高分辨率的照片都存不下来，后来经历了210MB、540MB、1G、40GB、300GB……一路走下来终于到了容量自由的时间了。
但硬盘为了符合规格不惜做得越来越复杂，SMR并不是什么可怕的东西，由于这种硬盘先天的写入性能不行，厂商都还给叠瓦盘上安装了更大的缓存。一般的硬盘缓存64MB，而叠瓦盘上的缓存则设置到了256MB，这样大的缓存在日常使用中就足以弥补叠瓦盘的写入性能低下的问题。从测试数据上我们也的确可以看到SMR在持续写入一定时间数据后性能出现下降：
真正的消费选择权在消费者自己，如果不接受SMR的“性能低下”，还可以选择CMR硬盘，唯一需要付出的其实就是同等容量价格上贵了那么20-30%而已。但在技术领域真的没必要也不应该非黑即白，任何技术都有自己的优缺点和局限性，单纯放大某一个技术的优点和缺点往往只能让小白用户更加无所适从，至于产生鄙视链也就更没有任何必要性了。
西数硬盘：蓝盘、绿盘、紫盘、红盘、黑盘，到底该怎么选择
西部数据公司根据旗下所产机械硬盘的特点而做的分类，并且在硬盘上的颜色有体现，具体的区别主要从突出优势、质量、应用、规格参数四个方面区分。
蓝盘：大容量且高可靠性，适合家用，优点是性能较强，价格较低，性价比高，转速为7200转;缺点是声音比绿盘略响，性能比黑盘略差。蓝盘适合日常计算的稳固性能和可靠性。蓝硬盘为台式电脑、外置机箱和某些工业应用提供稳固的性能和可靠性。
绿盘：噪音低，适合家用，作为下载盘，优点是发热量更低、更安静、更环保。节能盘，适合大容量存储;采用IntelliPower技术，转速会在5400-7200间自动调整。优势是安静、价格低;缺点是性能差，延迟高，寿命短。
绿盘运行温度低、安静，既高效又环保的计算技术。绿盘硬盘专为在 PC 电脑、外置机箱以及需要低噪音和低热量的其他应用中当作辅助硬盘使用而设计。西数绿盘目前已经不生产，将性能整合到蓝盘。
紫盘：绿盘AV-GP的马甲，支持串流忽视CRC校验，适合视频监控存储，24*7设计。目前因为绿盘已经不再生产，监控硬盘已为紫色代替。
红盘：高容量网络存储，红盘为 NAS 增添新的亮色。 西数红盘采用了IntelliPower变速技术，非读写下5400转，而且功耗比蓝盘低！适合做数据盘而非系统、软件盘！
适合在NAS环境运作，7天24小时运作的环境。西数新推出的针对NAS市场的硬盘，面向的是拥有1 至5 个硬盘位的家庭或小型企业NAS用户。性能特性与绿盘比较接近，功耗较低、噪音较小、能够适应长时间的连续工作，拥有特色技术NASware，这技术让其兼容性更加出色，无论是针对NAS或是RAID都能够拥有突出的兼容性表现。
黑盘：性能级用户首选。黑盘适合高端计算的超高性能。黑片硬盘专为需要领先性能的玩家和创意人士而设计。高性能，大缓存，速度快，主要适用于企业，吞吐量大的服务器，高性能计算应用，诸如多媒体视频和相片编辑，高性能游戏机。
通过上面的西部数据机械硬盘介绍可以看出，绿盘和蓝盘适合家用电脑选用，一般来说绿盘速度不佳，多数装机都选用蓝盘，而黑盘通常是服务器上使用的，而红盘介于蓝绿间，是纯粹为NAS系统所打造的可以说是NAS专属，而紫盘适合用在监控系统，支持高达32高清摄影机。
此外还有企业盘(金盘)：最高性能，超大缓存，速度快。企业级硬盘具有7*24小时不间断作业能力，与桌面级硬盘相比，企业级硬盘最重要的不同之处在于可靠性，长时间运作，以及很高的MTBF(Mean Time Before Failure，平均故障时间)。速度是差不多的。企业级硬盘跟服务器级别硬盘并不太一样，在性能上不一定要拥有比桌面级更加优秀的表现，对于企业用户来说，稳定性更为重要的，在长时间复杂的工作中，假如硬盘忽然发生故障，将会给企业带来不可弥补的损失。
型号参数知多少
产品线型号组：“Hyperscale SATA”、“SATA 6Gb/s Standard”和“12Gb/s SAS Standard”。
Standard标准模式，就是最普通的硬盘格式，而Hyperscale超大规模模式则是针对于大规模的OLTP在线事务处理，Hadoop数据密集型分布式存储，Ceph存储和对高性能计算应用进行了优化的磁盘。
Capacity(容量参数)，无论是超大规模模式和标准模式都是有不同的容量，出厂容量是多大。是不是Hyperscale模式的硬盘更好呢？这里就得看下面的一组参数了：
Standard Model (512e)、Hyperscale Model (512e)、Standard Model (4Kn)、SED Model (512e)、SED Model (4Kn)、SED-FIPS Model (512e)以及SED-FIPS Model (4Kn)。
希捷在参数上设置得就比较多了，这一列参数是磁盘的扇区和存储标准，得分括号外和括号内两部分来看。
首先说括号内的，就只有两种，一个是512e，另一个是4Kn。这是出厂的时候的扇区格式。最早的磁盘格式中，512字节的扇区是硬盘的最小存储单元。然而每个扇区都不能完全用于数据存储，因为一些如ECC、地址标记等用途的代码也要占用磁盘空间(大约每个扇区会有65字节)。512字节扇区的数据存储的实际使用可量不会超过 1-65/512 = 87.3%。这也就是为什么拿到的10T的硬盘最终看起来是不到10T容量的原因了，这里面并不完全是1000和1024这样的换算导致的磁盘容量减小。
再后来厂商就提出了一个叫做AF(高级格式)的标准，用了8个512字节的扇区组成了一个新的存储单元，这个存储单元8个512字节的扇区共同的使用一套磁盘地址代码，于是磁盘的空间利用率就成了 1- 65/(8*512)= 98.4%。磁盘空间的利用率就大幅度地提高了，这就是上面的“512e”。其实这是一个特别折中的办法。8*512 =4K，其实这个扇区就是一个4K扇区，只是为了兼容老旧系统被人为的再拆分开成8个512字节的扇区来使用，如果是新系统可以直接支持4K扇区就不需要这个步骤了。在数码圈有句话叫“4K对齐”实际上就是规整4K扇区。不过这是个忽悠的事情：在Windows 7之后只要格式化4K扇区的磁盘，系统默认是自动执行4K对齐的操作的。
如果不考虑对老旧系统的兼容性，那么磁盘直接提供原生的4K扇区也就是参数4Kn了。
括号外的参数信息，Standard Model标准模式，就是标准的磁盘数据传输模式；Hyperscale Model是超大规模模式；SED Model这个是一个自己加密自己数据的磁盘格式，配合主板上的硬件存储的密钥把磁盘内部的数据进行加密处理。SED-FIPS Model这也是一个加密模式，SED的加密是希捷自己的技术，而SED-FIPS则是挂上了美国的《联邦信息处理标准》140-2和140-3等级相关要求的加密形式，对数据安全进行更进一步的保护防止数据被非授权读取和篡改。
因此厂商提供这几个参数形成了一个矩阵，每个节点上对应了自己的更进一步的衍生型号。
Helium Sealed-Drive Design With Wide Weld：这是氦气盘，确切的说是氦气填充并在氦气保护下结合焊接缝隙的密封盘，内部填充氦气。氦气是一种惰性气体，可以有效地保护磁盘内部的部件不被氧化，这是惰性气体的特性。另外，世界上只有氢气比氦气更轻。在相同的压力下，更轻的气体对运动物体的阻力也就更小，这会让硬盘的能耗更低。在大规模应用的企业硬盘中氦气盘更有能耗优势。
Digital Environmental Sensors：这是数字环境传感器，在硬盘上是有各种传感器的。一方面监控硬盘不同位置的温度，另外还会对电机转速的误差和硬盘本身受到的震动做出测量。
再结合着固件内的算法对硬盘机械部分进行调整，以确保数据安全。
Protection Information (T10 DIF)：信息保护(T10)，这个是一个SAS(SCSI)上专门对磁盘数据完整性进行保护的设置，采用的方法就是把前面咱们说的512个字节的扇区数据进行扩展，扩展到520个字节。加的这8个字节信息可以在端到端的传输过程中保持数据的一致性。只不过这个技术是在scsi上做出的命令，所以SATA是无缘接触到的。
SuperParity：超级奇偶校验，这是希捷专利技术，可以合并多个扇区的奇偶校验信息，表现出的特性就是在读取磁盘数据的时候有一定的性能提升。
PowerChoice/PowerBalance Technology：能源之选是希捷企业级硬盘的一个节能技术，其实这个东西对家用NAS也有相当大的节能收益，在企业高负荷环境下这个技术可以降低大约54%的磁盘能耗，在家用环境中由于大部分时间NAS的硬盘都是并不读写的，因此对节能的贡献就更大了。而能源平衡则是通过算法在IOPS和能耗之间做出调整。如果你的硬盘有大量随机读写任务，那么可以进一步通过能源平衡获得节能收益。
Low Halogen/Hot-Plug Support：这是热插拔特性。很多的人认为只要是盘架支持热插拔，硬盘就可以热插拔。其实这这是错误的。极有可能导致硬盘的故障。
典型的热插拔硬盘的引脚不仅仅是有长短设计，在检测端发现拔出动作的时候其内部电路会在0.5秒内让磁头臂复位。这个设计你如果多插拔硬盘的时候你会发现，在按下硬盘的拔除手柄的时候往往能听到“嗒”的一声，这就是硬盘磁头极速复位的声音。这也是为什么磁盘架都会设计一个手柄的原因，并不仅仅是让你能很快地锁紧硬盘，而且还要在拉出硬盘的时候，抬起手柄的时间给硬盘一个相对较长的复位时间。很多人就有的时候不管硬盘是不是支持热插拔，那么都会将硬盘热插拔。
Cache, Multisegmented (MB)：这里是缓存，特地注明了是多段缓存，高达256MB。很多人一看这个硬盘缓存远远的高于64MB是不是就是叠瓦盘了呢？当然不一定了。缓存的使用往往是为了达到性能指标而采取的补救措施，这款硬盘转速只有7200转，相对于10000转或者150000转的硬盘是有性能瓶颈的，但又是一款突出能耗比的硬盘，因此加入更大的缓存来提高硬盘的性能。
Organic Solderability Preservative：有机焊接保护剂，这是环保的考虑，避免了很多助焊剂和防腐剂之内的有毒有害物质，现在绿色环保的呼声很大。因此硬盘厂商也会把这个作为一个功能点来说说。
其实就是在焊接层面上覆盖的漆是有机的，并不像之前含有很多重金属和有毒材料。只不过这个技术目前还不成熟，没有之前有毒有害的保护剂更结实，进而会在一定程度上影响寿命。
Mean Time Between Failures (MTBF, hours)：这是平均无故障时间间隔，所有的这个系列的硬盘都是250万个小时，是不是看起来很高的样子。但是MTBF是美军的一个标准，通过大量的统计公式来计算出来的，250万小时约等于6850年。这是一个属于从字面上看靠谱但从实际上没啥意义的参数。你如果真的觉得一块硬盘可以从夏朝神话时代用到现在也就有点太天真了。
Reliability Rating @ Full 24×7 Operation (AFR)：硬盘可靠性等级，在7X24小时运行状况下的年故障率。希捷自己都说用MTBF不靠谱，他们用AFR来标定自己的硬盘可靠性。其实这个数值依旧不太靠谱，按照希捷的说法是机箱内温度不大于40摄氏度、全年运行8760小时、启动关闭循环在250次以内、电压稳定……这个东西和工信部油耗是一样的只有大致的参考意义，但实际结果往往更加悲观。所以说数值表上的0.35%需要放大。按照我们给客户作项目配硬盘的做法就是3年的系统生命周期内根据任务的不同配备5～15%的备用硬盘。按照实际经验来看，3年左右的时间内我们所准备的备用硬盘至少会消耗掉80%。
Nonrecoverable Read Errors per Bits Read：这个我们叫做URE，也就是希捷说的每位出错概率。企业盘在这点上做得很高1/10的出错率。不过我们来计算一个数学题：
一个10块硬盘的Raid5阵列，咱们就使用这个系列的最高容量10T的硬盘。1TB是10字节，也就是8X10位，10T也就达到了8X10位，如果是10块硬盘的阵列，就达到了8X10位。按概率来说8块硬盘组成的RAID5 在出现故障恢复的过程中阵列中的数据错误会出现8次，这样从理论概率上说RAID5也是无法做到成功恢复的。其实这个数值是一个磁盘阵列的最大上限。
Power-On Hours per Year (24x7)：每年开机工作时间，8760小时，如果按照一天24小时来计算，这个硬盘可以工作365天。
512e Sector Size (Bytes per Sector)：这是提到的512e扇区的尺寸。在不使用磁盘的“信息保护(T10)”功能下，磁盘的扇区都是模拟了512字节大小，在使用了信息保护(T10)共功能下根据不同等级，大小有520字节和528字节的区别。当然了这两个不同的扇区大小仅仅适用于SAS接口的硬盘，SATA硬盘没有这个问题。
4Kn Sector Size (Bytes per Sector)：4K原生扇区的大小，4096字节，这里你会发现表格中Hyperscale Model模式硬盘是画了“-”的，这也是刚才在说的Hyperscale模式更多的支持密集缩放存储因此在4Kn的支持上是没有的。而SAS接口则还是有相应的信息保护用途的额外字节需要扩展出来。
Limited Warranty (years)：保修时间，都是5年。硬件保修这件事其实对于个人用户有点用，但对于企业用户很少选择保修。毕竟来回折腾换硬盘的时间导致的系统停机的费用比硬盘贵多了，大多是采用备件的形式来进行替换。而且“保修”修回来的硬盘正式的项目也真不敢继续用。也正因为，各种企业硬盘的保修时间都给你设置得很长。面子上好看，但没有人去修理。
Spindle Speed (RPM)：转速，7200转，硬盘的转速是一个很重要的因素！但是这件事对于企业用户来说有时候并不注重。转速关系到了硬盘的平均寻道时间，这是一个硬盘接收到了读写指令后的平均响应时间，分两个阶段，第一是磁头移动到相关的磁盘上相应的柱面上，第二则是需要读取的数据扇区转动到磁头下面。我们可以知道转动得越快的磁盘第二阶段越省时间。
在需要高速的读写速度的应用场景下，例如一台服务器上会选择15000转的硬盘或者直接用SSD、NVMe，这个系列的硬盘平均寻道时间是4.16毫秒，15000转的硬盘平均寻道时间是2毫秒左右的确是快一倍。连续读取速度也可以达到300兆/秒以上，都不是7200转硬盘能比的。所以也就不提SSD和NVMe了。
Interface Access Speed (Gb/s)：接口速率，这是一个很微妙的东西！SATA 6G接口应该的速率是6G，SAS 12G的接口应该是12G，这些硬盘都会向下兼容，支持3G、1.5G接口，SAS也兼容6G和3G，但这个东西看看就好，这是电器标准，接口速度并不决定和改善硬盘的速度。
Max. Sustained Transfer Rate OD (MB/s, MiB/s)：最大连续传输速度，这也是一个特别坑人的数据参数。这是单块硬盘理论上能达到的最快数据传输速度，数据表上只有249MB/s。即便是SAS硬盘的速度也就是254MB/s远远达不到接口速率。首先说为什么达不到接口速率还把接口速率做这么大，因为这是为兼容后继的高速设备来准备的，不过SATA几乎是没啥指望，SAS则有可能通过菊链的方式跑满接口速率。这里就是接阵列卡了。
Random Read/Write 4K QD16 WCD (IOPS)：这是随机读写4K数据串的指标，用IOPS来表示，也就是每秒完成了多少个IO。这是硬盘最重要的性能指标，没有之一！这是一个完全的综合指标，越大越证明在实际使用的过程中硬盘的响应速度越快。
Average Latency (ms)：平均寻道时间，也叫做平均响应时间。刚刚在转速的时候说过了，不再说了。
Interface Ports：接口数量，这个大家会很奇怪，其实大部分sas硬盘都是支持双端口设计的，可以让SAS硬盘直接接入到两个HBA卡中，这样就可以做故障迁移了，当一个HBA卡出故障的时候可以切换到另外一个HBA卡上。而单端口的SATA硬盘是不具备这个功能的。只不过这个选项对普通个人用户的意义并不大。
Rotational Vibration @ 1500Hz (rad/s2)：抗旋转震动性，这是一个硬盘固有的指标，越大越好，直接表示了硬盘运行的稳定性。
Idle A (W) Average：闲置功耗这是指硬盘加电完毕后不做读写的时候的功耗，如果有一个NAS，在不读区NAS的日常时间内硬盘的耗电量，这个数值越低越好，但是太低的会影响硬盘的响应速度，在间隔一段时间后读取数据的时候有空可能有顿挫感。
Max Operating Power, Random Write (WCD) 4K/4Q RR50% / RW50%：最大操作耗电量：这是通过随机读写4K的数据块测出的平均耗电量，可以当作你的硬盘的最大耗电量指标来看待。
Power Supply Requirements：电源需求，就是接什么电，不过目前大部分硬盘都是12V+5V鲜有其他。
Temperature, Operating (°C)：运行温度，这是一个相当重要的指标，决定了你的硬盘故障率和寿命。一般的来说企业级硬盘的运行温度需要限制在60摄氏度以内。超过了这个温度硬盘将受到严重影响。同时这是使用硬盘的时候日常监控的一个重要观察指标。如果硬盘数量太多观察不过来，般会直接降低机房温度。这样从根源上解决问题。
Vibration, Nonoperating: 10Hz to 500Hz (Grms)：震动，GRMS是“总均方根加速度”，是指一个位置震动强度的单位。2.27这个数值差不多就是田间的拖拉机的震动，一般家里还真的是达不到。
Shock, Operating 2ms (Read/Write) (Gs)：在工作的时候可以承受的冲击力，2毫秒内加速度是40G，这个加速度一般家里也不容易实现，基本上我们可以参考汽车安全气囊的标准，汽车安全气囊的启动也是2ms/40G的撞击加速度。
Shock, Nonoperating, 1ms/2ms (Gs)：未工作的撞击加速度，250Gs是多大的强度可以参考上面了。
然后最后就是长宽高重量等数据了，基本上一个相同尺寸的硬盘长宽都是基本相同的，厚度和里面的盘数量有关系。盘越多也就越厚。
中国对生产机械硬盘的一些观点
机械硬盘的生产是现代制造业的极致。硬盘的工作原理是：盘片上布满磁性材料，信息的存储靠磁性材料极性的排列组织来存储；信息的读写就是靠硬盘的磁头“掠过”盘片，依靠磁场的变化去读取或写入信息。硬盘中磁头同盘片之间的距离很小，一般来说只有十万分之一厘米，因此在工厂中生产硬盘，必须在无尘的环境中进行。大部分精细的装配环节，都由机械臂自动完成。硬盘要求硬盘的平均无故障时间为120万小时，对工艺的精度、材料的可靠性要求无疑是现代制造业的极致。磁头和盘片之间的缝隙一般为5-10纳米，且盘片和碰头不能接触，盘片和磁头也不能有任何杂物，否则硬盘就物理损坏了。磁头在读写数据的时候，磁头会顺着“磁道”旋转、伸缩；旋转的速度一般为每分钟7200转或1万转。
机械硬盘是高度精密的高科技产品，三大部件：磁头，盘片，主轴电机，全部是日本独家生产。
机械VS固态
随着固态硬盘的出现，严重威胁到了机械硬盘的地位。根据统计，2022年第二季度，全球机械硬盘出货量为 4465 万块，环比下滑多达 15.4%。而且随着固态硬盘工艺的不断成熟，其价格也在不断降低，这也严重挤压到了机械硬盘的价格，京东电商平台2TB机械硬盘售价通常在300元~400元，这和几年前相比，下降了好几倍。
随着固态硬盘数据读写速度的进一步提升，现在已经发展到PCIE4.0，能提供5000MB/s左右的顺序读取速度。而目前机械硬盘的读写速度平均60---80M每秒，最高的可以达到500MB/s，这已然和SSD的速度存在着巨大的差距，但就这一项，SSD就可以碾压机械硬盘，让其淘汰出存储市场。
但是为什么机械硬盘现在依然维持着一年大概2亿块的出货量？这是因为，目前来说，大存储的设备越来越多，和固态硬盘比，机械硬盘的性价比显然比较高，对于只做存储的设备来说，容量显然比速度来得重要。而最重要的一点是机械硬盘的可靠性和寿命比固态高很多，固态硬盘万一坏了，数据恢复难度比普通硬盘要大很多。对于那些大公司来说，数据是无价的，保存资料的可靠度往往是放在首位的。
基于以上原因，机械硬盘不仅没有被淘汰，它的技术也在进一步发展之中，东芝硬盘把机械硬盘容量提升至30TB，而希捷研发的MACH.2硬盘,其最大读取速度可达500MB/s以上。
中国为什么没有国产的机械硬盘品牌
目前四大机械硬盘制造商（希捷，西数，日立，东芝），全部是采购后自行组装和分装，可以说机械硬盘是“美日垄断”全球的！20年前，IBM硬盘还活着的时候，长城硬盘由IBM代工贴牌，IBM的玻璃硬盘声名狼藉后，中国“易拓”硬盘由“迈拓”代工贴牌，迈拓2007年被希捷收购后，中国的机械硬盘彻底消失。而中国机械硬盘很难有国产品牌出现，主要基于以下三个主要原因：
1、自主知识产权问题。目前机械硬盘的加工生产工艺已经不是问题，最重要的原因是知识产权。因为中国起步发展慢，很多基础和先进技术都在国外公司手上。
2、市场销售问题。机械硬盘不是一般的厂商都能运作的，没有千万级销量会死得很快，曾经的三星也做过机械硬盘，品质堪称一流，苹果电脑里大量采用定制的最高品质的“黑标签”三星硬盘，但2008年之后，三星的机械硬盘也被希捷收购了。连三星都竞争不过市场上已有的巨鳄。民用电子消费领域的特点是，作为后来者很难获得广泛的认可，也很难提高性价比。认可度少，销量就低。如果销量低，就很难降低成本，更难获得进一步研发的资金来源。其实国产机械硬盘在国防航天等这些领域一直在应用，因为不存在市场竞争的问题。
3、前景问题。机械硬盘在国内看来已经是夕阳产业，所以直接走捷径，跳过机械硬盘，发展更具前景的固态硬盘技术。固态硬盘的核心是内存颗粒，目前有能力生产内存颗粒只有Intel、三星、美光、铠侠（东芝）、西数（闪迪）等少数几家厂商。很多号称国产的牌子其实使用的都是上述几家厂商的内存颗粒。而紫光、致钛等国产品牌，采用的都是国产的长江存储颗粒。说明中国在SSD生成上面已经有了重要突破和长足进步。虽然水平和三星和intel可能还存在一些差距，但是正在奋起直追的路上。
参考文档：
SATA硬盘
数据存储设备的进化
硬盘的读写速度是电脑性能瓶颈的主要问题之一，在固态硬盘没有上市以前，机械硬盘是影响电脑性能重要因素之一，后来固态硬盘出来了，也要一些老一点的机器迎来了第二春，因为老电脑升级固态硬盘是提升电脑性能最直接的方式。
硬盘的种类：硬盘分机械硬盘、固态硬盘硬盘两种。其中固态硬盘又分SATA固态硬盘，M.2固态硬盘，M.2固态又分SATA协议和NVMe协议两种。其中目前最新的是NVMe PCI-E 4.0版本速度最快，如果从接口上分还有一种为工作站之上的主机提供的SAS接口协议。
机械硬盘
机械硬盘从以前的几G到目前的10T硬盘容量越来越大，价格越来越便宜，目前电脑用这种硬盘只是当作仓库来用，或者组阵列存储服务器用，很少用机械硬盘当主硬盘来用，因为它读写速度很慢，但是使用寿命和稳定性，数据安全性数据的可恢复性是固态硬盘无法比拟的。主要分叠瓦式和垂直式。
叠瓦式优点：存储密度大，相同尺寸的盘片可实现更大的存储容量，降低成本。
叠瓦式缺点：删除数据可能会影响到邻近轨道数据。所以叠瓦式硬盘的缓存往往很大，什么128M或者256M缓存，这种缓存级别的硬盘基本都是叠瓦式。这种硬盘速度相对垂直式慢很多，尤其叠瓦式机械硬盘在频繁地擦写数据的时候或者碎片化文件写入时候，会出现速度变慢(因为缓存用没了)还有可能出现突发性掉速，严重的突发掉速会造成系统死机或者游戏卡死等问题。
垂直式优点：擦写数据不会影响相邻轨道的数据，安全性比较高，同时碎片化文件写入也不会加大硬盘负担而造成大幅度掉速，垂直式硬盘缓存基本在64M。
垂直式缺点：存储密度低，相同尺寸的盘片相对叠瓦式容量不能做那么大，成本相对较高。
固态硬盘
固态硬盘主要分两种：SATA接口的和M.2接口。第一个自然是SATA3的接口固态硬盘，第二个是M.2 SATA接口(NGFF)固态硬盘，走的是SATA，速度是最大的问题，第三个是M.2 PCIe接口(NGFF)固态硬盘，速度是关键。
普通SATA固态硬盘优点：相对于机械硬盘对电脑速度的提升明显，同配置下操作流畅度机械硬盘无法和固态硬盘相提并论不在一个层面上。所以目前的主流组合都是固态硬盘当系统盘和软件盘，机械硬盘当仓库存东西用。
普通SATA固态硬盘缺点：相对于机械硬盘固态硬盘容量小，价格贵，单位容量价格式固态硬盘的好几倍甚至几十倍，目前从60G到2T都有，越大越贵。
固态硬盘的品牌：其中比较知名的品牌有intel，三星，金士顿，西部数据，美光，亿储等。固态硬盘的牌子也是相当的杂，比内存条的品牌还杂。
目前来看固态硬盘普及已经是个趋势，而且已经普及开来，几乎所有最近几年配的电脑都会加固态硬盘，而且固态硬盘也不像刚上市那么贵，已经便宜得可以让大家所接受，一个120G的这种小容量固态已经单价降到100以内。
M.2固态硬盘
M.2固态是专用的M.2接口，支持M.2的主板上有这种口，有的有一个有的高端型号有两个这种接口。
M.2固态协议：有些老主板虽然有这种接口但是它是老的sata协议，对速度提升不算太大，只有NVMe协议的固态硬盘速度才会更快，尤其支持PCI-E 4.0。
优点：优点速度快，非常的快因为集成在主板上，比普通固态硬盘速度更快，而且现在从B150-250 H410 H510这种入门主板都支持NVMe协议的固态，所以目前这种固态在新电脑中也已经大面积普及价格也已经沦为白菜价了。
缺点：和普通sata固态面临同样的缺点，单位容量低，而且门槛低牌子泛滥，杂牌子太多，固态硬盘的杂牌率仅次于内存，我个人觉得比内存都多。最重要的一个缺点就是固态硬盘的存储原理和机械硬盘不一样，固态硬盘你格式化了就真的格式化了，做数据恢复是恢复不出来的。所以大家要注意这一点。
如果预算充足能上M.2固态坚决不上sata固态，能上sata固态的坚决不上机械硬盘。机械硬盘以后慢慢就会成为仓库，存存照片，文件，软件等，但是淘汰它目前不可能。下面就从较为专业的角度介绍硬盘结构。
机械硬盘发展
2000年10月6日，通过换股的方式，迈拓收购昆腾；2005年，硬盘存储领导厂商希捷和迈拓达成协议，以19亿美元(股票)收购迈拓，进而巩固了全球第一大硬盘厂商的地位。到了2011年，希捷又收购了韩国三星的硬盘业务，进一步巩固了希捷的领导地位。另一边，老牌硬盘厂商IBM被日立收购；2009年日本东芝收购了富士通；2012年西部数据收购日立，至此三足鼎立局面形成。经过多年的收购和折腾，目前为止也就剩下希捷、西数、东芝三家机械硬盘企业。三家寡头中，东芝实力最弱，市场份额最低。根据公布的数据显示，2020年机械硬盘总出货量超过2.5亿块，其中希捷出货1.1亿块，占据了42.7%的市场份额。排在第二的西数出货9605万块，占市场份额37%；剩下的5280万块是东芝的，占据20.3%市场份额。
固态硬盘是未来的主流之选
同样是硬盘，同样是2020年，全球SSD(固态硬盘)出货总量达到3.3亿块，同比增加20.8%，正式超过了机械硬盘的全球出货总量。在越来越多的人选择使用固态硬盘的今天，固态的出货量超过机械硬盘咱们一点都不吃惊。毕竟固态硬盘相对机械硬盘除了单位容量较贵，其他可都是优点，尤其是读写速度方面，简直一个天上一个地下。加上现在各大固态硬盘控制芯片厂商有很多成熟的解决方案，缓存和闪存颗粒可以直接购买大厂生产的，然后自己整合一下。所以现在冒出了很多做固态硬盘的厂商，比如监控的海康威视，做电器的康佳，都有自己的固态硬盘产品。而真正的国产固态硬盘还得看是不是自主研发的主控、是不是自主研发的闪存，毕竟这两个东西是固态硬盘的全部。
其实国内曾经也有过自己的机械硬盘品牌，比如长城、易拓、慧深极致、忆捷科技等，只不过现在有的倒闭了，有的转型了。
硬盘是一种主要的电脑存储媒介，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料，绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。不过现在可移动硬盘越来越普及，种类也越来越多。机械硬盘是用磁性来记录数据的，磁铁有N北极和S南极，这个磁性被用来表示0和1。机械硬盘的磁盘上分布有大量的磁性颗粒，其磁头是一块电磁铁，电脑会根据数据生成的0和1来控制电磁铁通电改变磁块的磁性，这样就起到了记录数据的作用。读取数据时，读取磁头再根据磁性的不同就可以还原出大量的0和1这样的2进制代码，这些代码经电脑转化，就成了我们能看得懂的文件了。
LMR水平式记录磁盘
硬盘在运行的时候，磁头会悬浮在磁盘上几纳米的地方，磁盘面上有很多的小格，小格内有小磁粒，磁头上的读磁头，可以读取磁力的极性，当磁力的极性冲着右边的时候是1，磁力的极性冲着左边的时候是0，这样就可以读取数据，而磁头又可以改变磁力的极性，这样就可以进行写入或改写数据，这种机械硬盘的磁性颗粒是水平排列的，以前的硬盘多采用这种排列方式，一个盘片上放不下太多的磁性颗粒，记录不了太多的数据，所以早期的硬盘容量都不大。
PMR垂直式记录磁盘
为了能存储更多的数据，厂家研发出了垂直式磁盘，随着技术的升级，磁头可以做得更小了，这时候可以将小格竖起来。磁力极性向下是0，磁力极性向上是1，这个就是后来的PMR垂直式记录磁盘。由于PMR垂直式记录磁盘内，摆放磁粒的小格竖起来了，占用的空间变小了，所以相同的面积，单盘容量有了巨大的提升，LMR水平式记录磁盘，存储密度仅为每平方英寸133GB，而现在我们使用的PMR垂直式记录磁盘是可以做到每平方英寸1108GB，翻了将近9倍。
SMR叠瓦式磁盘
近些年PMR垂直式记录磁盘下又出现了一个新的分支，也就是SMR叠瓦式磁盘。SMR磁盘是基于PMR进行改进的，而改进之前没有使用瓦叠磁道技术的传统PMR磁盘，就被我们称为CMR磁盘。这两种磁盘都属于PMR垂直式记录磁盘的范畴。厂家为了进一步提升容量和节省成本，搞出来了叠瓦式排列。每个磁道像瓦片一样重叠在一起，这样就更进一步的提升了密度，增大了机械硬盘的容量。
这个技术看上去很美好，但也带来新的问题。由于写入磁头比较大，所以磁头在改变磁快磁性的时候，会牵连到后面的磁块。如果要修改中间某一个磁块的磁性，垂直式的就可以直接更改，但是叠瓦式的由于更密集，磁头一次会修改两个磁块。所以叠瓦式只能把后面的数据全都复制一份到缓存里，然后对这个磁块进行修改，之后再把缓存里的数据一个一个写上来，这样的话修改文件的效率非常慢。所以这种硬盘被用户发现它的弊病以来，口碑一直都很差。因此叠瓦式机械硬盘不适合进行频繁的数据修改，不建议作为电脑系统盘，也不适合装软件和游戏。
叠瓦式硬盘在改写数据的时候需要先搬走会被影响到的数据，这些搬出的数据都需要一个临时储存的地方，叠瓦式硬盘的缓存都从64M升级成了256M，这个多出来的缓存容量不是用来加速的，而是用来临时存放那些因改写受影响到的数据，所以在购买时要注意其缓存是64M还是256M。除此之外，在硬盘容量的大小上也要注意，目前一般1T左右的机械硬盘没有使用叠瓦式设计，因为没必要，而2T及2T以上容量大小的2.5寸硬盘，大部分超大容量硬盘也使用了叠瓦式设计，在购买时要注意。
众所周知，硬盘的寿命跟读写的次数有关，而单次改写数据时叠瓦式硬盘读写数据的次数远超于其他类型的硬盘，因此寿命肯定会大打折扣。当然叠瓦式也有优点，由于磁块密度很大，所以相同容量下可以做的很薄，比较适合做大容量的仓库盘，就是存个东西进去就不再动的那种，比如存一些文件、视频等。有的硬盘是7200转，有的是5400转，转速不同有什么区别呢；转速越快，硬盘的读写速度也就越快，性能越强。但相比之下，转速快也意味着硬盘更耗电，噪音与磨损也会更大。
硬盘接口分类
绝大多数台式电脑使用的硬盘要么采用 IDE 接口，要么采用 SCSI 接口。SCSI 接口硬盘的优势在于，最多可以有七种不同的设备可以联接在同一个控制器面板上。由于硬盘以每分钟3000--10000转的恒定高速度旋转，因此，从硬盘上读取数据只需要很短的时间。在笔记本电脑中，硬盘可以在空闲的时候停止旋转，以便延长电池的使用时间。老式硬盘的存储容量最小只有 5MB，而且，使用的是直径达12英寸的碟片。现在的硬盘，存储容量已从以MB为单位发展到以GB、TB为单位，台式电脑硬盘使用的碟片直径一般为3.5 英寸，笔记本电脑硬盘使用的碟片直径一般为2.5英寸。新硬盘一般都在装配工厂中经过低级格式化，目的在于把一些原始的扇区鉴别信息存储在硬盘上。
sata(serial ata)，即串行ata接口，它作为一种新型硬盘接口技术于2000年初由intel公司率先提出。虽然与传统并行ata存储设备相比，sata硬盘有着无可比拟的优势。而磁盘系统的真正串行化是先从主板方面开始的，早在串行硬盘正式投放市场以前，主板的sata接口就已经就绪了。但在intel ich5、sis964以及via vt8237这些真正支持sata的南桥芯片出现以前，主板的sata接口是通过第三方芯片实现的。这些芯片主要是siliconimage的sil 3112和promise的pdc20375及pdc20376，它们基于pci总线，部分产品还做成专门的pci raid控制卡。
硬盘物理结构
1、磁头
磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads)，即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作)，读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到 200MB/英寸2，而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads)也逐渐普及。
2、磁道
当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。
3、扇区
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘，每个磁道分为18个扇区。
4、柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder(柱面)、 Head(磁头)、Sector(扇区)，只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数磁头数扇区数512B。
硬盘逻辑结构
1. 硬盘参数释疑
到目前为止， 人们常说的硬盘参数还是古老的 CHS(Cylinder/Head/Sector)参数。那么为什么要使用这些参数，它们的意义是什么，它们的取值范围是什么?
很久以前，硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘，也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3D参数 (Disk Geometry)，既磁头数(Heads)，柱面数(Cylinders)，扇区数(Sectors)，以及相应的寻址方式。其中：
磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几面盘片， 最大为 255 (用 8 个二进制位存储)；
柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为 1023(用 10 个二进制位存储)；
扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区， 最大为 63(用 6个二进制位存储)；
每个扇区一般是 512个字节， 理论上讲这不是必须的，但好像没有取别的值的。
所以磁盘最大容量为：
255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盘厂商常用的单位：
255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )
在 CHS 寻址方式中，磁头，柱面，扇区的取值范围分别为 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (注意是从 1 开始)。
2. 基本 Int 13H 调用简介
BIOS Int 13H 调用是 BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用，它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位，读写，校验，定位，诊断，格式化等功能。它使用的就是 CHS 寻址方式， 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘(本文中如不作特殊说明，均以 1M = 1048576 字节为单位)。
3. 现代硬盘结构简介
在老式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道，因此会浪费很多磁盘空间 (与软盘一样)。为了解决这一问题，进一步提高硬盘容量，人们改用等密度结构生产硬盘。也就是说，外圈磁道的扇区比内圈磁道多，采用这种结构后，硬盘不再具有实际的3D参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。
为了与使用3D寻址的老软件兼容 (如使用BIOSInt13H接口的软件)， 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式，对应不同的3D参数， 如 LBA，LARGE，NORMAL)。
4. 扩展 Int 13H 简介
虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址，但是由于基本 Int13H 的制约，使用 BIOS Int 13H 接口的程序， 如 DOS 等还只能访问 8 G以内的硬盘空间。为了打破这一限制， Microsoft 等几家公司制定了扩展 Int 13H 标准(Extended Int13H)，采用线性寻址方式存取硬盘， 所以突破了 8 G的限制，而且还加入了对可拆卸介质 (如活动硬盘) 的支持。
硬盘基本参数
一、容量
作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。以兆字节(MB)或千兆字节(GB)为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。
硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。对于用户而言，硬盘的容量就象内存一样，永远只会嫌少不会嫌多。Windows操作系统带给我们的除了更为简便的操作外，还带来了文件大小与数量的日益膨胀，一些应用程序动辄就要吃掉上百兆的硬盘空间，而且还有不断增大的趋势。因此，在购买硬盘时适当的超前是明智的。近两年主流硬盘是80G，而160G 以上的大容量硬盘亦已开始逐渐普及。
二、转速
转速(Rotational speed 或Spindle speed)是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm。早期IDE硬盘的转速一般为5200rpm或5400rpm，曾经Seagate的“大灰熊”系列和Maxtor则达到了7200rpm，是IDE硬盘中转速最快的。如今的硬盘都是7200rpm的转速，而更高的则达到了10000rpm。
三、平均访问时间
平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。
硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。
硬盘的等待时间，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。
四、传输速率
传输速率(Data Transfer Rate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒(MB/s)。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。
内部传输率(Internal Transfer Rate)也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。
外部传输率(External Transfer Rate)也称为突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。
目前Fast ATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s，而Ultra ATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。
使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说，就具有非常多的优势。首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，这比最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
五、缓存
与主板上的高速缓存(RAM Cache)一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。目前，大多数IDE硬盘的缓存在128K到256K之间，而Seagate的“大灰熊”系列则使用了512K Cache。
硬盘数据保护技术
硬盘容量越做越大，我们在硬盘里存放的数据也越来越多。那么，这么大量的数据存放在这样一个铁盒子里究竟有多安全呢？虽然目前的大多数硬盘的无故障运行时间(MTBF)已达300，000小时以上，但这仍不够，一次故障便足以造成灾难性的后果。因为对于不少用户，特别是商业用户而言，数据才是PC系统中最昂贵的部分，他们需要的是能提前对故障进行预测。正是这种需求与信任危机，推动着各厂商努力寻求一种硬盘安全监测机制，于是，一系列的硬盘数据保护技术应运而生。
1、S.M.A.R.T.技术
S.M.A.R.T.技术的全称是Self-Monitoring， Analysis and Reporting Technology，即“自监测、分析及报告技术”。在ATA-3标准中，S.M.A.R.T.技术被正式确立。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等，由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告，而更先进的技术还可以提醒网络管理员的注意，自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其它安全扇区，甚至把文件备份到其它硬盘或存储设备。通过S.M.A.R.T.技术，确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测，提高数据的安全性。但我们也应该看到，S.M.A.R.T.技术并不是万能的，它只能对渐发性的故障进行监测，而对于一些突发性的故障，如盘片突然断裂等，硬盘再怎么smart也无能为力了。因此不管怎样，备份仍然是必须的。
2、DFT技术
DFT(Drive Fitness Test，驱动器健康检测)技术是IBM公司为其PC硬盘开发的数据保护技术，它通过使用DFT程序访问IBM硬盘里的DFT微代码对硬盘进行检测，可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。据研究表明，在用户送回返修的硬盘中，大部分的硬盘本身是好的。DFT能够减少这种情形的发生，为用户节省时间和精力，避免因误判造成数据丢失。它在硬盘上分割出一个单独的空间给DFT程序，即使在系统软件不能正常工作的情况下也能调用。
DFT微代码可以自动对错误事件进行登记，并将登记数据保存到硬盘上的保留区域中。DFT微代码还可以实时对硬盘进行物理分析，如通过读取伺服位置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移动等参数，并给出图形供用户或技术人员参考。这是一个全新的观念，硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的机械状况。而DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件，它可以在用户其他任何软件失效的情况下运行。
硬盘扩展分区
由于主分区表中只能分四个分区， 无法满足需求，因此设计了一种扩展分区格式。基本上说，扩展分区的信息是以链表形式存放的，但也有一些特别的地方。首先，主分区表中要有一个基本扩展分区项，所有扩展分区都隶属于它，也就是说其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中。对于DOS / Windows 来说，扩展分区的类型为 0x05。除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放，后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中，但两个扩展分区的空间并不重叠。
扩展分区类似于一个完整的硬盘，必须进一步分区才能使用.但每个扩展分区中只能存在一个其他分区。 此分区在 DOS/Windows环境中即为逻辑盘。因此每一个扩展分区的分区表(同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项)。
硬盘的相关名词解释
缓存
(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，如果有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。
硬盘的缓存主要起三种作用：一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时，硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的，所以读取命中率较高)，当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候，硬盘则不需要再次读取数据，直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了，由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度，所以能够达到明显改善性能的目的；二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后，并不会马上将数据写入到盘片上，而是先暂时存储在缓存里，然后发送一个“数据已写入”的信号给系统，这时系统就会认为数据已经写入，并继续执行下面的工作，而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升，但也不可避免地带来了安全隐患：如果数据还在缓存里的时候突然掉电，那么这些数据就会丢失。对于这个问题，硬盘厂商们自然也有解决办法：掉电时，磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域，等到下次启动时再将这些数据写入目的地；第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候，某些数据是会经常需要访问的，硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中，再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。
缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同，早期的硬盘缓存基本都很小，只有几百KB，已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品，甚至达到了16MB、64MB等。大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下，让更多的数据存储在缓存中，以提高硬盘的访问速度，但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题，即便缓存容量很大，而没有一个高效率的算法，那将导致应用中缓存数据的命中率偏低，无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成，大容量的缓存需要更为有效率的算法，否则性能会大大折扣，从技术角度上说，高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。
内部数据传输率
(Internal Transfer Rate)是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度。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，它是衡量硬盘性能的真正标准。有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显的提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、提高转速以外，最主要的就是不断的提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输速率也就提高了。虽然硬盘技术发展的很快，但内部数据传输率还是在一个比较低(相对)的层次上，内部数据传输率低已经成为硬盘性能的最大瓶颈。目前主流的家用级硬盘，内部数据传输率基本还停留在 70~90 MB/s左右，而且在连续工作时，这个数据会降到更低。
数据传输率的单位一般采用MB/s或Mbit/s，尤其在内部数据传输率上官方数据中更多的采用Mbit/s为单位。此处有必要讲解一下两个单位二者之间的差异：
MB/s的含义是兆字节每秒，Mbit/s的含义是兆比特每秒，前者是指每秒传输的字节数量，后者是指每秒传输的比特位数。MB/s中的B字母是 Byte的含义，虽然与Mbit/s中的bit翻译一样，都是比特，也都是数据量度单位，但二者是完全不同的。Byte是字节数，bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是1Byte＝8bit，是1:8的对应关系。因此1MB/s等于8Mbit/s。因此在在书写单位时一定要注意B字母的大小写，尤其有些人还把Mbit/s简写为Mb/s，此时B字母的大小真可以称为失之毫厘，谬以千里。
上面这是一般情况下MB/s与Mbit/s的对应关系，但在硬盘的数据传输率上二者就不能用一般的MB和Mbit的换算关系(1B=8bit)来进行换算。比如某款产品官方标称的内部数据传输率为683Mbit/s，此时不能简单的认为683除以8得到85.375，就认为85MB/s是该硬盘的内部数据传输率。因为在683Mbit中还包含有许多bit(位)的辅助信息，不完全是硬盘传输的数据，简单的用8来换算，将无法得到真实的内部数据传输率数值。
外部数据传输率
硬盘数据传输率的英文拼写为Data Transfer Rate，简称DTR。硬盘数据传输率表现出硬盘工作时数据传输速度，是硬盘工作性能的具体表现，它并不是一成不变的而是随着工作的具体情况而变化的。在读取硬盘不同磁道、不同扇区的数据；数据存放的是否连续等因素都会影响到硬盘数据传输率。因为这个数据的不确定性，所以厂商在标示硬盘参数时，更多是采用外部数据传输率(External Transfer Rate)和内部数据传输率(Internal Transfer Rate)。
外部数据传输率(External Transfer Rate)，一般也称为突发数据传输或接口传输率。是指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率，也就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的ATA66、ATA100、ATA133等接口，就是以硬盘的理论最大外部数据传输率来表示的。ATA100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是100MB/s；ATA133则代表外部数据传输率理论最大值是133MB/s；而SATA接口的硬盘外部理论数据最大传输率可达150MB/s。这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率，在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。
转速
(Rotationl Speed)是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是Revolutions Per minute的缩写，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。
硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。
家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘，一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小，笔记本硬盘的尺寸(2.5寸)也被设计的比台式机硬盘(3.5寸)小，转速提高造成的温度上升，对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求；噪音变大，又必须采取必要的降噪措施，这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高，而其它的维持不变，则意味着电机的功耗将增大，单位时间内消耗的电就越多，电池的工作时间缩短，这样笔记本的便携性就受到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。
转速是随着硬盘电机的提高而改变的，现在液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上，它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度被减至最低；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；更可减少磨损，提高寿命。
平均寻道时间
(Average Seek Time)是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数，单位为毫秒(ms)。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样，但这个时间越低，则产品越好，现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。
平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低；单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时，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，加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。
磁头数
硬盘磁头是硬盘读取数据的关键部件，它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输，而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据，磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。目前比较常用的是GMR(Giant Magneto Resisive)巨磁阻磁头，GMR磁头的使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，这比以前的传统磁头和MR(Magneto Resisive)磁阻磁头更为敏感，相对的磁场变化能引起来大的电阻值变化，从而实现更高的存储密度 。
磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具，是硬盘中最精密的部位之一。磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的。硬盘在工作时，磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据；通过改变盘片上的磁场来写入数据。为避免磁头和盘片的磨损，在工作状态时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触，只有在电源关闭之后，磁头会自动回到在盘片上的固定位置(称为着陆区，此处盘片并不存储数据，是盘片的起始位置)。
由于磁头工作的性质，对其磁感应敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁头采用铁磁性物质，在磁感应敏感度上不是很理想，因此早期的硬盘单碟容量都比较低，单碟容量大则碟片上磁道密度大，磁头感应程度不够，就无法准确读出数据。这就造成早期的硬盘容量都很有限。随着技术的发展，磁头在磁感应敏感度和精密度方面都有了长足的进步。最初磁头是读、写功能一起的，这对磁头的制造工艺、技术都要求很高，而对于个人电脑来说，在与硬盘交换数据的过程中，读取数据远远快于写入数据，读、写操作二者的特性也完全不同，这也就导致了读、写分离的磁头，二者分别工作、各不干扰。
薄膜感应(TEI)磁头
在1990年至1995年间，硬盘采用TFI读/写技术。TFI磁头实际上是绕线的磁芯。盘片在绕线的磁芯下通过时会在磁头上产生感应电压。TFI读磁头之所以会达到它的能力极限，是因为在提高磁灵敏度的同时，它的写能力却减弱了。
各向异性磁阻(AMR)磁头
AMR(Anisotropic Magneto Resistive)90年代中期希捷公司推出了使用AMR磁头的硬盘。AMR磁头使用TFI磁头来完成写操作，但用薄条的磁性材料来作为读元件。在有磁场存在的情况下，薄条的电阻会随磁场而变化，进而产生很强的信号。硬盘译解由于磁场极性变化而引起的薄条电阻变化，提高了读灵敏度。AMR磁头进一步提高了面密度，而且减少了元器件数量。由于AMR薄膜的电阻变化量有一定的限度，AMR技术最大可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度，所以AMR磁头的灵敏度也存在极限。这导致了GMR磁头的研发。
GMR(Giant Magneto Resistive，巨磁阻)
GMR磁头继承了TFI磁头和AMR磁头中采用的读/写技术。但它的读磁头对于磁盘上的磁性变化表现出更高的灵敏度。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的：一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。GMR传感器的灵敏度比AMR磁头大3倍，所以能够提高盘片的密度和性能。
硬盘的磁头数取决于硬盘中的碟片数，盘片正反两面都存储着数据，所以一个盘片对应两个磁头才能正常工作。比如总容量80GB的硬盘，采用单碟容量 80GB的盘片，那只有一张盘片，该盘片正反面都有数据，则对应两个磁头；而同样总容量120GB的硬盘，采用二张盘片，则只有三个磁头，其中一张盘片的一面没有磁头。
硬盘及磁盘阵列常用技术术语
硬盘的转速(Rotational Speed)：也就是硬盘电机主轴的转速，转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。目前市场上常见的硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理论上，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。可是转速越快发热量越大，不利于散热。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。
平均寻道时间(Average seek time)：指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当单碟片容量增大时，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，加快硬盘速度。目前市场上主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下，大于10ms的硬盘属于较早的产品，一般不值得购买。
平均潜伏时间(Average latency time)：指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动到磁头下的时间，一般在2ms-6ms之间。
平均访问时间(Average access time)：指磁头找到指定数据的平均时间，通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。平均访问时间最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间，越短的平均访问时间越好，一般在11ms-18ms之间。注意：现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
突发数据传输率(Burst data transfer rate)：指的是电脑通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。也叫外部数据传输率(External data transfer rate)。目前采用UDMA/66技术的硬盘的外部传输率已经达到了66.6MB/s。
最大内部数据传输率(Internal data transfer rate)：指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。也叫持续数据传输率 (sustained transfer rate)。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过25-30MB/s，只有极少数产品超过30MB/s，由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈，因此大家在购买时要分清这两个概念。不过一般来讲，硬盘的转速相同时，单碟容量大的内部传输率高；在单碟容量相同时，转速高的硬盘的内部传输率高。
自动检测分析及报告技术(Self-Monitoring Analysis and Report Technology，简称S.M.A.R.T)：现在出厂的硬盘基本上都支持S.M.A.R.T技术。这种技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等进行监测，当 S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警以避免电脑数据受到损失。S.M.A.R.T技术必须在主板支持的前提下才能发生作用，而且S.M.A.R.T技术也不能保证能预报出所有可能发生的硬盘故障。
磁阻磁头技术MR(Magneto-Resistive Head)：MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)即磁阻磁头的简称。MR技术可以更高的实际记录密度、记录数据，从而增加硬盘容量，提高数据吞吐率。目前的MR技术已有几代产品。MAXTOR的钻石三代/四代等均采用了最新的MR技术。磁阻磁头的工作原理是基于磁阻效应来工作的，其核心是一小片金属材料，其电阻随磁场变化而变化，虽然其变化率不足2%，但因为磁阻元件连着一个非常灵敏的放大器，所以可测出该微小的电阻变化。MR技术可使硬盘容量提高40%以上。GMR(GiantMagnetoresistive)巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，从而可以实现更高的存储密度，现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸，而GMR磁头可以达到10Gbit- 40Gbit/in2以上。目前GMR磁头已经处于成熟推广期，在今后的数年中，它将会逐步取代MR磁头，成为最流行的磁头技术。
缓存：缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读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。在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段的时候，缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。目前主流硬盘的缓存主要有512KB和2MB等几种。其类型一般是EDO DRAM或SDRAM，目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同，有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时，系统先检查请求指令，看看所要的数据是否在缓存中，如果在的话就由缓存送出响应的数据，这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据，由于SDRAM的速度比磁介质快很多，因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找，如果找到就由缓存就数据写入盘中，现在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘，这样就大大提高了性能。
连续无故障时间(MTBF)：指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，一般硬盘的MTBF至少在30000或40000或2000000小时。
部分响应完全匹配技术PRML(Partial Response Maximum Likelihood)：它能使盘片存储更多的信息，同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。是当前应用于硬盘数据读取通道中的先进技术之一。 PRML技术是将硬盘数据读取电路分成两段“操作流水线”，流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理然后只选取部分“标准”信号移交第二段继续处理，第二段将所接收的信号与PRML芯片预置信号模型进行对比，然后选取差异最小的信号进行组合后输出以完成数据的读取过程。PRML技术可以降低硬盘读取数据的错误率，因此可以进一步提高磁盘数据密集度。
单磁道时间(Single track seek time)：指磁头从一磁道转移至另一磁道所用的时间。
超级数字信号处理器(Ultra DSP)技术：应用Ultra DSP进行数学运算，其速度较一般CPU快10到50倍。采用Ultra DSP技术，单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能，以减少其它电子元件的使用，可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率，最大的益处在于可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源，提高系统性能。
硬盘表面温度：指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括MR磁头)的数据读取灵敏度，因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。
全程访问时间(Max full seek time)：指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间。
硬盘镜像(Disk Mirroring)：硬盘镜像最简单的形式是，一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘，二个硬盘上的数据完全相同，因此一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据。
硬盘数据跨盘(Disk Spanning)：利用这种技术，几个硬盘看上去像一个大硬盘；这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上，用户不需要关心哪个盘上存有他需要的数据。
硬盘数据分段(Disk striping)：数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0，第2段放在盘1，……直到达到硬盘链中的最后一个盘，然后下一个逻辑段放在硬盘0，再下一个逻辑段放在盘1，……如此循环直至完成写操作。
双控(Duplexing)：这里指的是用二个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障，另一个控制器马上控制硬盘操作。此外，如果编写恰当的控制器软件，可实现不同的硬盘驱动器同时工作。
容错：(Fault Tolerant)：具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的，镜像盘中的一个出故障，硬盘子系统仍能正常工作。
主机控制器(Host Adapter)：这里指的是使主机和外设进行数据交换的控制部件(如SCSI控制器)。
热修复(Hot Fix)：指用一个硬盘热备份来替换发生故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换了，用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据，然后系统恢复工作。
热补(Hot Patch)：具有硬盘热备份，可随时替换故障盘的系统。
热备份(Hot Spare)：与CPU系统电连接的硬盘，它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是，冷备份盘平时与机器不相连接，硬盘故障时才换下故障盘。
平均数据丢失时间(MTBDL – Mean Time Between Data Loss)：发生数据丢失的事件间的平均时间。
平均无故障工作时间(MTBF – Mean Time Between Failure 或 MTIF)：设备平均无故障运行时间。
廉价冗余磁盘阵列(RAID – Redundant Array of Inexpensive Drives)：一种将多个廉价硬盘组合成快速，有容错功能的硬盘子系统的技术。
系统重建(Reconstruction or Rebuild)：一个硬盘发生故障后，从其他正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。
恢复时间(Reconstruction Time)：为故障盘重建数据所需要的时间。
单个大容量硬盘(SED – Singe Expensive Drive)。
传输速率(Transfer Rate)：指在不同条件下存取数据的速度。
虚拟盘(Virtual Disk)：与虚拟存储器类似，虚拟盘是一个概念盘，用户不必关心他的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘，但用户看到的只是一个盘。
热插拔(Hot Swap)：指在不宕机制情况下，在线更换设备。
DAS (direct access storage device)：直接访问存储设备。
NAS (Network Attached Storage)：网络附加存储设备。
SAN (Storage Area Networks)：存储区域网。
IDE与ATA区别
IDE即Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。
IDE接口是由Western Digital与COMPAQ Computer两家公司所共同发展出来的接口。因为技术不断改进，新一代Enhanced IDE(加强型IDE，简称为EIDE)最高传输速度可高达100MB/秒(Ultra ATA/100)。IDE接口有两大优点：易于使用与价格低廉，问世后成为最为普及的磁盘接口。但是随着CPU速度的增快以及应用软件与环境的日趋复杂，IDE的缺点也开始慢慢显 现出来。Enhanced IDE就是Western Digital公司针对传统IDE接口的缺点加以改进之后所推出的新接口。Enhanced IDE使用扩充CHS(Cylinder-Head-Sector)或LBA(Logical Block Addressing)寻址的方式，突破528MB的容量限制，可以顺利地使使用容量达到数十GB等级的IDE硬盘。
在PC中，I/O设备，如硬盘驱动，不是直接与系统中央总线连接的(AT总线在AT系统，或PCI总线在之后的系统)。而I/O设备与接口芯片相连，而接口芯片与系统总线连接。接口芯片组成了I/O设备与系统总线的桥，在系统总线协议(PCI或AT)与I/O设备协议(如IDE或SCSI)之间进行翻译。这使I/O设备可以独立于系统总线协议。
IDE传输模式
IDE 硬盘接口的几种传输模式有明显区别。IDE接口硬盘的传输模式经历过三个不同的技术变化，由PIO(Programmed I/O)模式，DMA(Direct Memory Access)模式，直至现今的Ultra DMA模式(简称UDMA)。
PIO(Programmed I/O)模式的最大弊端是耗用极大量的中央处理器资源，在以前还未有DMA模式光驱的时候，光驱都是以PIO模式运行。大家可能还记得，当时用光驱播放 VCD光盘，再配以软件解压，就算使用Pentium 166，其流畅度也不理想，这就是处理器被长期大量占用的缘故。以PIO模式运行的IDE接口，数据传输率达3.3MB/秒(PIO mode 0)至16MB/秒(PIO mode 4)不等。后来随着Fast ATA/DMA模式的出现，IDE接口及装置都开始有了DMA的支持，DMA模式分为Single-Word DMA及Multi - Word DMA两种，跟PIO模式的最大区别是：DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。不过后来由于Ultra DMA模式的出现和决速普及。这两个模式也只会是昙花一现，不久即被UDMA所取代。Single-Word DMA模式的最高传输率达8.33MB/秒，Multi-Word DMA(Double Word)则可达16.66MB/秒。
由于Ultra DMA模式(Ultra ATA制式下所引用的一个标准)的普及，UDMA模式就全以16-bit Multi-Word DMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除已拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC(Cyclic Redundancy Check)技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。在最初UATA/33规格制定时，为了保留IDE系统的最高兼容性，所以在硬件的设计上 并没做出太大的修改，不仅能完全向下兼容旧式ATA装置，也无需硬件生产商改变接头及讯号联接的设计。自Ultra ATA标准推行以来，其接口便应用了DDR(Double Data Rate 技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到Ultra ATA/100了，其传输速度高达100MB/秒。
Ultra DMA/66/100专用的硬盘连接线和一般的40芯连接线有所不同。Quantum在制定Ultra ATA/66的同时，在旧有IDE排线的规格上略作修改。除沿用40芯的IDE接头外，排线更换成80芯，在原有40芯排线的每条线芯之间，都多加一条线 来相隔，并将这40条新线跟原先40芯排线之中原有的7条地线相连，把构成Crosstalk现象的电磁波滤走而增加了数据传输的稳定性(在高速的电子讯 号传输时，当一大堆带着高频讯号的电线互相靠近一起的时候，讯号线上发出的电磁波便会互相干扰，这就是所谓的“Crosstalk”现象)。Ultra ATA/66/100排线的基本规格是徘线全长不超过18英寸。也就是说要真正发挥Ultra DMA/66的高速传输是需硬盘、排线的配合的，当然如果搭配一般的40芯排线，Ultra DMA/66接口的硬盘依然能够以向下兼容的方式工作，只不过无法使用Ultra DMA/66罢了。
硬盘的传输模式进入UltraATA/100的时代。目前，硬盘的传输模式已由最早的PIO Mode 4(传输速率为16.6 MB/秒)进入UltraATA/100的时代。提醒DIY朋友注意，所选购的硬盘不仅要本身支持Ultra
ATA/100，而所选购的主板的芯片组也要支持Ultra ATA/100，这样才能真正达到100MB/秒的传输速度。如果你现在使用的主板不支持Ultra ATA/1OO，只要购买一块i815E的主板或支持Ultra ATA/100的硬盘控制卡就行了。
Serial ATA：(即串行ATA)，是英特尔公司在2000年IDF(Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛)上发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据 传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。这样做法能降低电力消耗，减小发热量。目前市面也有了部份支持此接口的硬盘，如希捷公司推出的新款硬盘就支持串行ATA，不过非常少见。
关于基本磁盘、动态磁盘、MBR与GPT磁盘分区
基本磁盘、动态磁盘为磁盘的属性，GPT磁盘和MBR磁盘应该是分区的方式，准确的说应该叫做GPT磁盘分区和MBR磁盘分区。
基本磁盘 VS 动态磁盘：
基本磁盘：受26个英文字母的限制，也就是说磁盘的盘符只能是26个英文字母中的一个。因为A、B已经被软驱占用，所以只能是24个，因此Windws下是以C盘开始的。基本磁盘只能有四个主分区。
动态磁盘：不受26个英文字母的限制，它是用卷(volume)来命名的。
1、更改磁盘容量
基本磁盘：分区一旦创建，就无法更改磁盘大小，除非借助于特殊的磁盘工具软件。
动态磁盘：在不重新启动的情况下可以更改磁盘大小，而且不丢失数据。
2、磁盘空间的限制
基本磁盘：必须是在同一磁盘上的连续空间才可以分为一个区，分区最大的容量也就是磁盘的容量。
动态磁盘：可被扩展到磁盘中的不连续空间，还可以创建跨物理卷，也就是将几个磁盘合并成一个大的volume，跨区卷、带区卷相当于软raid。
3、卷集或者分区个数
基本磁盘：一个磁盘上最多有4个主分区。
动态磁盘：可创建多个卷集，没有限制。
4、磁盘配置信息
基本磁盘：磁盘配置信息存放在磁盘引导分区中，如果使用了 RAID 容错功能，则保存在注册表中。因此 RAID 磁盘移动到其他计算机上会丢失信息。
动态磁盘：磁盘配置信息存放在磁盘上的。可以被 RAID 容错，系统复制到其他动态磁盘上，因此可以移动到其他计算机上继续使用。
小结
ATA接口优点：
价格低廉
兼容性非常好
ATA接口缺点：
速度慢
只能内置使用
对接口电缆的长度有很严格的限制
性能与容量之争下的新技术应用
硬盘行业正在进行着一场性能对决容量的战争，由希捷引领的硬盘—闪存混合设备对阵西数—HGST的充氦气设备。希捷暗示可能要推出新的固态混合设备SSHD—这将把非易失性NAND缓存和磁片结合起来—涉及到贴片磁记录技术SMR和热辅助磁记录技术HAMR。
希捷把贴片技术作为推动如今广泛使用的垂直磁记录技术的一种方式。存储行业正在接近超顺磁技术的极限：大约为1Tbit/in2磁录密度，超过了这个限度，用于记录数据的磁性颗粒就会太小，在温度改变或受到周围颗粒的影响下，它们的磁极就会改变，从而影响数据存储。如今希捷硬盘存储的数据大概是500到600Gbit/in2 ，从理论上来说，希捷可以推出第六代PMR设备，密度达到700至800Gbit/in2 磁录密度，但是它会这样做吗？
以前希捷说过，它可能在今年推出第一款SMR设备容量达到4.8至5TB，在2014年推出HAMR设备，容量达到6.4TB。很明显，SMR和HAMR将会同时出现。我们认为，SMR硬盘将会用于低随机写入率的应用，而HAMR硬盘将会用于高写入率的设备，至于闪存混合硬盘，将会用于高读取率的软件，当然，与固态硬盘相比，它们价钱要可以接受才行。同时也注意到西部数据的HGST对生产混合硬盘好像没有兴趣。虽然希捷没有明确提到会在以后推出这些产品，但是从逻辑上来讲，这些混合闪存的SMR和HAMR产品最终会出现在市场上。若SMR和HAMR算是未来的技术，那现在希捷要在其硬盘产品中采用的技术就是混合技术。现在充氦硬盘已经出现，这些就是现在的技术。
桌面混合硬盘
我们在三月份的时候介绍过这种硬盘，现在我们有了更多的信息。这种3.5英寸的硬盘将会有2，3，4TB的容量版本，还可能有16GB到32GB的NAND缓存用于系统引导文件，或用于其它高访问率的数据块。它的转速能达到5400rpm。
企业级涡轮混合硬盘
希捷把这种硬盘称为世界上速度最快的硬盘，它是2.5英寸混合硬盘，转速达到10000rpm，容量最高能到600GB。我们可以猜测，不久之后就会有转速达15000rpm的版本出现。希捷宣称10k的版本的随机读取性能最高能达15000rpm版本硬盘的三倍，这主要是通过一个16GB的MLC NAND缓存控制热数据来实现的。我们认为希捷的NAS硬盘最终也会混合化，这在逻辑上是行得通的。有一条关于希捷介绍会的评论是：假以时日，所有的硬盘都会变成混合硬盘。希捷所有的硬盘都会成为SSHD。换句话说，希捷会把它所有的产品都混合化。还了解到希捷在测试数据自动定位功能。通过这个功能，用户可以自主选择把什么数据存储在闪存中，而不用依赖自动化控制器或软件。那将会在硬盘中装更多的NAND，以便自动选择数据存储到闪存缓存中。这个概念可与英特尔的“智能缓存”相媲美。
惊人的贴片磁记录技术
借助贴片磁记录技术，连续的写入磁道可跟原先的磁道重叠，并有效地缩小它们，又因为读取头比写入头更窄，所以仍然可以读取这些单独的磁道。当数据被重新写入时，问题就来了：写入头相对较宽，新的磁道区域将会覆盖下一个磁道区域，从而删除它。所以磁盘系统不得不先读取将要被覆盖的磁道区域，保存数据，然后再写入新的数据，最后做一步至关重要的操作：把保存的数据再次写入进去。但是这种二次写入覆盖了下一个磁道，这样那些在将要被覆盖的磁道的数据，要经过读取，保存等一系列操作直到磁盘寿命到头。另外数据写入时还要插入到磁道组或磁道带之间的空间以保证在一个磁道带内进行连续的重写。希捷没有透露在一个带上有多少个磁道，不过它指出轨道带之间的空间被浪费了，从这个意义上来说，如果合理利用的话，这些空间可以记录数据。
如今的PMR存储技术使得在每个磁道之间都有空间，而贴片磁记录技术则尝试利用尽可能多的空间来记录数据，虽然会以牺牲随机写入速度为代价，但最终能实现理想的连续写入性能。贴片磁记录技术可以被用于PMR和HAMR硬盘设备中。目前我们还无从知晓什么时候SMR硬盘会出现。但被告知目前已经有了标准的SMR硬盘产品，它们正作为潜在的产品被测试评估，我们则觉得希捷的Terascale设备的后继者将会使用SMR技术。
HAMR技术
据之前透露，PMR能实现大约1Tbit/in2 的磁录密度，而HAMR最高能实现 5Tbit/in2的磁录密度。
如今的PMR设备的磁录密度会受多方面的影响，比如温度改变会导致数据丢失，而HAMR则很好地解决了这个问题，它采用一种新的记录介质，有很高的矫顽磁性价值，这意味着就算是温度发生随机变化，它所记录的信息也不会发生改变。但这使写入数据变得困难，保存数据的区域需要在数据被写入之前能随时被激光脉冲加温，冷却之后，数据的状态才保持稳定。因此，这种技术才被称为热辅助磁记录技术HAMR。
希捷的发言人表示HAMR硬盘可能在“这十年的后期出现”，但是他还表示希捷的CEO，董事长兼总裁史蒂夫·卢克索对金融分析师做了陈述，内容是关于去年研究的HAMR技术。
HAMR联手贴片技术对决氦气
借助氦气，HGST的硬盘将会实现容量的大幅度提升，当然前期是这项技术起作用。这家公司可以把更多的磁片放入到一个3.5英寸或2.5英寸的硬盘中，在其中充入氦气来代替正常的空气，借此来增加容量。这是因为氦气的密度比空气低，磁片所受的阻力更小，而精密的内部机械机制会把读写头移动到磁表面，降低震动的影响，这样就可以放入更多的磁片，刻录更多的数据轨道。
假设这种方法可行，然后HGST就会把现有的数据存储技术向着充入氦气的技术转移，接着实现硬盘容量1.5倍的增长，最后我们就可以有来自希捷的4TB容量第五代PMR硬盘，同时还会有来自HGST的6TB容量的第五代氦气硬盘。若希捷生产SMR硬盘来竞争，那HGST可以做一个氦气SMR硬盘来保持自己的容量优势。这样的话，希捷可以借助HAMR来实现磁道密度的提升，凭此带来的硬盘工作效率的提升来对抗HGST氦气硬盘的大容量。希捷还会混合化它的硬盘产品，以它们的读取性能优势来对抗竞争对手。除非HGST能和希捷一样在同样的时间范围内推出HAMR硬盘，否则和希捷相比，它的氦气硬盘的容量优势可能会变得没有优势。一旦HGST推出使用HAMR技术的产品，氦气HAMR硬盘将会大大提高HGST的容量优势。相信希捷也正在研究氦气硬盘技术，它以前拒绝过这项技术，不过现在看来，这项技术将成为击败HGST容量优势的重要因素。
机械硬盘缺陷您知道多少
在电脑配件中，机械硬盘是最难修的，一般来说， 硬盘的缺陷大致分为六大类：坏扇区，也称缺陷扇；磁道伺服缺陷；磁头组件缺陷；系统信息错乱；电子线路缺陷；综合性能缺陷。而每一类问题的发生，对于用户来说都意味着极大的麻烦。
由于技术门槛所限，硬盘都是返厂维修。所有出问题的硬盘，无论是希捷还是西数，都需要送到国外去修理。一般是经销商收集坏盘，送到上游供货商处，再由供货商统一返给总代理，而总代理则负责将坏盘送到国外进行维修。厂家会对返厂盘片表面按物理地址全面扫描，检查出所有的缺陷磁道和缺陷扇区，并将这些缺陷磁道和缺陷扇区按实际物理地址记录在永久缺陷列表中。之后，系统调用内部低级格式化程序，根据相应的内部参数进行内部低级格式化。在内部低级格式化过程中，对所有的磁道和扇区进行编号、信息重写、清零等工作。在编号时，采用跳过的方法忽略掉记录在永久缺陷列表中的缺陷磁道和缺陷扇区，保证以后用户不会也不能使用到那些缺陷磁道和缺陷扇区。
磁盘IO的相关指标
一般从单位时间内磁盘入发生的IO总数(IOPS)和单位时间内的吞吐量(Throughput)两方面来衡量磁盘性能。对于随机读写频繁的应用，如OLTP，IOPS是关键衡量指标。而对于大量顺序读写，则更关注吞吐量指标。
IOPS
磁盘完成一次I/O的时间，由寻道时间，旋转时间和数据传输时间构成。而一般寻道时间约为4 ~ 15ms。
1、旋转时间可通过1分钟除磁盘转速算出，磁盘转速可使用hdparm、smartctl、sg3_utils等工具查看，但不同厂商对这些命令返回结果不同，所以一个相对准确的方法是通过序列号去官网查询。对于7200 rpm的机器，其平均旋转时间为601000/7200/2=4.17ms(平均寻道时间为磁盘旋转一圈时间的1/2)。数据传输时间可由IO传输大小除以磁盘的最大传输速度得到，磁盘的最大传输速度是磁盘单纯处理2进制的0/1信号而得出的，实际很难达到这个值，一般SATA的传输都达到Gbps
2、若为3Gb/s，若传输1MB的数据，传输时间约为1/(31024*80%)/8=3.3ms。因此，单次IO时间的公式如下：
IO_TIME = Seek_Time + 60 * 1000/ Rotational_Speed/2 + IO_Chunk_Size/Transfer_Rate
于是可得出最大IOPS：
IOPS = 1 /IO_TIME = 1(Seek_Time + 60 * 1000/ Rotational_Speed/2 + IO_Chunk_Size/Transfer_Rate)
对于7200rpm，带宽为3Gb/s的SATA盘而言，若寻道时间为5ms，则读取不同IO块时最大IOPS如下：
IO size = 3k
IOPS = 1 / (5 + 601000/7200/2 + 3/(31024102480%)/8)ms = 1/(5 + 4.1)ms = 110
IO size = 3M
IOPS = 1 / (5 + 601000/7200/2 + 3/(31024*80%)/8)ms = 1/(5 + 4.1 + 0.01)ms = 110
IO size = 3G
IOPS = 1 / (5 + 601000/7200/2 + 3/380%/8)ms = 1/(5 + 4.1 + 10)ms = 52.4
因此可看出，当单次IO越小时，IOPS越大。
吞吐量
每秒IO吞吐量= IOPS * 平均IO大小。因此IOPS越高，平均IO大小越大，则每秒吞吐量越大。
NVMe SSD latencies can be as low as 250 µs (microseconds). Much faster than the typical 2-4 ms (millisecond) latencies of HDDs that spin at 7,500 - 15,000 RPM. 0.25 ms vs 2 ms means that an NVMe SSD will have about 1/8th the latency of a fast 15,000 RPM HDD.
性能测试之每秒的读写次数：IOPS（Input/Output Operations Per Second），更多性能指标可见《Hard disk drive performance characteristics》。
硬盘工作原理简述
先看一下机械硬盘的工作原理。
1)、机械硬盘的工作原理
机械硬盘的内部结构主要由马达、磁盘、磁头臂、磁头组成。其在工作的时候，磁头会悬浮于磁盘面上方几纳米的距离。磁盘面上有很多的小格子，小格子内有很多的小磁粒。这些磁盘上的磁粒有一定的极性，当磁粒极性朝下的时候记为0，磁粒极性朝上的时候记为1，这样磁头就可以通过识别磁盘磁粒的极性读取数据了。
而磁头也可以利用其变化的磁场改变磁盘磁粒的极性，这样就做到写入和改写磁盘数据了。
为了能够精准定位数据所在磁盘面上的位置，磁盘本身又被划分了无数的扇区和磁道。
假设：数据存放在磁盘的第五磁道的第七扇区上：
那磁头就会先摆动到第五磁道上空，然后等待第七扇区转过来。当第七扇区转到磁头下面的时候，才可以读取数据。这就是机械硬盘的工作原理，也正是因为机械硬盘是利用磁性极粒来存储数据的，所以机械硬盘通常又被称作磁盘。接下来在看看固态硬盘的原理。而固态硬盘同机械硬盘的工作原理完全不同，固态硬盘采用纯电子结构。
2)、固态硬盘的工作原理
固态硬盘存储数据的基本单元叫浮栅晶体管，基本结构有：存储电子的浮栅层，控制极G、衬底P、源极D与漏极S。
将浮栅层中的电子数量高于一定值计为0，低于一定值计为1。
那固态硬盘具体是如何工作的呢？接着往下看吧。
写入数据
写入数据时，需要在控制极G施加一个高压，这样电子就可以穿过隧穿层，进入浮栅层，因为有绝缘层的存在，电子不能再向前移动了，就被囚禁在了浮栅层。
而当把电压撤去，这些电子依然会被囚禁在浮栅层，因为隧穿层本质上也相当于绝缘体，所以电子们只能被关押着，这样一位数据就被存储进去了。这些电子能被“囚禁”多长时间也就是固态硬盘能够存储数据的年限，一般一块新的固态硬盘能够保存数据的年限为10年。因为随着时间的流逝，不断地有电子“越狱”成功。等“越狱”的电子多到一定的数量，所保存的数据就不见了。
擦除数据
擦除固态硬盘上的数据其实就是在释放这些可怜的电子，即在衬底上施加高压，这样电子被吸出来，信息也就被擦除了。
通过上面的描述了解了数据的写入和擦除过程。那么又是如何读取数据的呢？
读取数据
关于它读取数据的原理也非常简单。
当浮栅层中不存在电子时(存储数据为1)，我们给控制级一个低压，由于电压低，电子只能被吸引到靠近隧穿层的位置，却无法穿过隧穿层，因而源极漏极可以导通，形成电流。如果检测到电流，那么说明它没有储存电子，则读取数据为1。
当浮栅层中存在电子时(存储数据为0)，我们还给控制极一个低压，由于浮栅层里面的电子对这些电子有排斥作用，所以电子无法被吸引到靠近隧穿层的位置，源极漏极不会导通，不会形成电流。如果无法检测到电流，那么说明浮栅层储存一定量电子，则读取数据为0。
无数的浮栅晶体管堆叠在一块就可以存储大量的0和1，它们就类似于图书馆当中的书架一样，存储着无限的0101数据。
相对于机械硬盘这种机械结构，固态硬盘这种纯电子结构在存取速度方面的优势就非常突出。在机械硬盘在读取数据之前，需要先摆动磁头臂到对应的磁道上方，再等待对应的扇区转过来。
尽管目前的机械硬盘大部分都是7200转/分钟或者5400转/分钟的，看起来已经很快了，但是这两个操作依然会导致大约十几毫秒的延迟。这种延迟对于人类来讲确实微不足道，但是对于计算机内存和CPU来讲，就确实会产生显著影响。而固态硬盘全程都是电子交互，电子信号的速度要远超磁头臂和磁盘这种机械结构。
如果数据是随机分散在磁盘的各个角落，那机械硬盘需要经过多次的寻道和寻址，多次等待扇区转动到磁头底下，所以机械硬盘在读取分散性文件的时候，性能就显得非常弱，速度很慢，即随机读写性能低下。
了解固态硬盘的原理之后想必一定知道为什么固态硬盘有擦写次数限制？
是因为在浮栅晶体管擦写的过程中，电子反复在隧穿层反复进出，导致隧穿层损坏，不能有效的阻拦电子，失去了隧穿层应有的作用。
固态盘和机械盘如何储存数据
首先我们要明白的是，计算机中只有0和1，那么存入硬盘的数据，实际上也就是一堆0和1，换句话说，如果有办法记录0和1就可以记录数据了，比如有2个灯泡，一个不亮一个亮就可以表示01，即数字1，两个都亮11，即表示数字2，越大的数可以用越多的灯泡来表示。
硬盘分为机械硬盘和固态硬盘，由于结构的不同它们储存数据的原理也不同。先来看机械硬盘，其最重要的结构是两面涂有磁性材料的磁盘，在工作时会以每分钟7200转的速度旋转。
磁盘的作用就是记录数据，在盘片上有序的排列了很多的小颗粒材料，它们都是磁性物质，可以被永久磁化和改变磁极，这两个磁极就分别表示了计算机二进制中的0和1。
写入数据时，距离盘面3纳米的磁头会利用电磁铁，改变磁盘上磁性材料的极性来记录数据，两种极性分别对应0或1。而读取数据时，旁边的读取器可以识别磁性材料的不同极性，再还原成0或1。
由于磁盘是转动后读写数据的，所以，当初设计就是在类似磁盘同心圆上面切出一个一个的小区块，这些小区块整合成一个圆形，让机器手臂上的磁头去存取。这个小区块就是磁盘的最小物理储存单位，称之为扇区 (sector)，大小一般是512字节，而同一个扇区组合成的圆就是所谓的磁道(track)。因此，磁头要想读取某个文件，必须在电机驱动下，先找到对应的磁道，再等磁盘转到对应扇区才行，一般会有十几毫秒的延迟，这就让机械硬盘在读取分散于磁盘各处的数据时，速度将大幅降低。
相较于机械硬盘里面的复杂结构，固态硬盘就要简单许多。它主要是靠FLASH芯片来作为储存数据的介质，由主控芯片来承担数据的中转，并调配数据储存在闪存芯片上面。
闪存的基本存储单元是浮栅晶体管，其中的浮栅被二氧化硅包裹，和上下绝缘，在断电时也能够保存电子，当电子数量高于一个中间值就表示0，低于中间值就表示1。
晶体管每次写入数据前都要先擦除，在P极上加一个电压，浮栅中原有的电子会因为量子隧穿效应通过绝缘层被吸出来，让浮栅中的电子数量低于中间值，还原成1；如果要写入0，就在控制极加一个电压，让电子穿过绝缘层再注回浮栅，使电子数量高于中间值，表示0。但在读取时，闪存无法直接得知浮栅中有多少电子。因为往控制极加一定大小的电压，会导通这两个N极。控制极上的电压越大，N极间的电流也越大。然而，存储0的浮栅，相比存储1的浮栅，有更多的电子，会抵消控制极上的电压，所以控制极需要更大的电压才能导通两个N极。
因此，当不知道浮栅中有多少电子时，就可以往控制极加一个中间值电压，如果两个N极导通，就能反推出浮栅中的电子较少，识别为1；如果没有导通，就说明浮栅中的电子较多，识别为0。传统的单阶存储单元SLC ，电子数量只有两种状态，只能保存一比特的数据。而多阶存储单元MLC、TLC和QLC，它们的电子数量有4~16种状态，一个单元可保存2~4比特。
多阶存储单元大大降低了固态硬盘单位容量的成本，但也影响了硬盘寿命和性能。这是因为晶体管擦写数据时，二氧化硅绝缘层会困住一部分电子，这些电子的累积会逐渐抵消控制极上的电压，使得控制极为了导通两个N极所需的电压越来越大，当这个偏移超过中间值，那么读取时也就无法分辨0和1。
而多阶存储单元由于不同状态之间分得非常细，也就更容易受这种偏移的影响，所以从SLC到QLC，它们总的擦写次数呈几何级数递减。
总结来说，机械硬盘是磁头通过磁盘旋转来读写数据的，所以磁盘读写数据的速度跟磁盘的旋转速度有很大的关系，磁盘转得越快磁头就能更快的访问到更多区域，速度自然就越快了。但也正是转速比较快，所以抗震抗摔以及抗尘能力比较差，试想每分钟几千转的磁盘震了一下或者撞上了灰尘，磁头即使只是发生了一点点小小的偏移，也会带来不可逆转的损坏。
而固态硬盘由于没有了机械结构，完全不用担心这些的问题。但是固态硬盘也有一个硬伤就是：它是靠在存储单元里面存放电子的方式来存储数据。而电子大家知道是一个非常非常小的东西，这样如果同一个位置存放电子再擦除，如此反复长久以来就会出现不稳定的情况，比如电子会写不上。尤其是将要到来的QLC储存芯片，每个存储单元里面放了4个电子，由于电子之间也会互相影响，导致寿命大大减少。
不过一块消费级的MLC或TLC固态硬盘也足够你至少使用5年，且使用体验远超机械硬盘，读写速度可达后者的十倍以上。此外由于没有复杂的机械结构，固态硬盘工作时也更安静、更抗震。
叠瓦硬盘
叠瓦盘(SMR)叫做分层磁记录(Shingled magnetic recording)技术，是利用现代硬盘的一个物理特性实现的数据分层存储技术。这个物理特性就是磁盘的磁头的结构：
简单地说就是硬盘磁头的读头和写头的尺寸不同，“写头”需要在更大范围内用更大的磁力来改变磁盘上磁性物质的的磁极方向，而“读头”仅仅是拾取磁性变化信号本身就做得相当的小。这就造成了硬盘在写一个磁道的时候占用的宽度要比硬盘在读取一个磁道的时候所需要的宽度小得多。于是在被磁盘存贮密度问题搞得焦头烂额的磁盘工程师眼里，这个现象就成了一个可以压榨出储存空间的宝藏。
磁盘在写入的时候磁道一层层地叠起来，在读取的时候只读取漏在外面的一半磁道。这种方法在写入全新数据的时候没什么问题，但如果写入的磁道边缘还有其他数据的时候就需要将被写入的数据污染的相邻磁道数据先备份再恢复，但如果需要恢复的数据磁道边上还有数据呢？重复以上过程，这是一个多米诺骨牌效应，直到没有磁道被影响结束。这就导致了磁盘的写入速度大幅度下降。
相比传统的CMR(conventional magnetic recording)，呃，CMR这个词在SMR之前是没有的，只不过是做了一个区分，很多UP主也不知道CMR到底是什么意思吧？这叫做“常规磁记录”，在SMR之前CRM通常都被写做“PMR(垂直磁记录)”，PMR是和PMR之前没有的HMR(水平磁记录)相互对应的。
回头说CMR，由于磁道不重叠因此CRM是可以一次性写入数据而无需担心对周边磁道的影响的。因此从理论上来说CRM的确是要比SMR的写入速度高。但是为什么工程师们要费劲吧啦地搞出一个写入速度低且被认为不靠谱的技术呢？计算机最早的硬盘大小是40MB的，那是很多很多年前的事情了。放到现在，一块硬盘连一张高分辨率的照片都存不下来，后来经历了210MB、540MB、1G、40GB、300GB……一路走下来终于到了容量自由的时间了。
但硬盘为了符合规格不惜做得越来越复杂，SMR并不是什么可怕的东西，由于这种硬盘先天的写入性能不行，厂商都还给叠瓦盘上安装了更大的缓存。一般的硬盘缓存64MB，而叠瓦盘上的缓存则设置到了256MB，这样大的缓存在日常使用中就足以弥补叠瓦盘的写入性能低下的问题。从测试数据上我们也的确可以看到SMR在持续写入一定时间数据后性能出现下降：
真正的消费选择权在消费者自己，如果不接受SMR的“性能低下”，还可以选择CMR硬盘，唯一需要付出的其实就是同等容量价格上贵了那么20-30%而已。但在技术领域真的没必要也不应该非黑即白，任何技术都有自己的优缺点和局限性，单纯放大某一个技术的优点和缺点往往只能让小白用户更加无所适从，至于产生鄙视链也就更没有任何必要性了。
西数硬盘：蓝盘、绿盘、紫盘、红盘、黑盘，到底该怎么选择
西部数据公司根据旗下所产机械硬盘的特点而做的分类，并且在硬盘上的颜色有体现，具体的区别主要从突出优势、质量、应用、规格参数四个方面区分。
蓝盘：大容量且高可靠性，适合家用，优点是性能较强，价格较低，性价比高，转速为7200转;缺点是声音比绿盘略响，性能比黑盘略差。蓝盘适合日常计算的稳固性能和可靠性。蓝硬盘为台式电脑、外置机箱和某些工业应用提供稳固的性能和可靠性。
绿盘：噪音低，适合家用，作为下载盘，优点是发热量更低、更安静、更环保。节能盘，适合大容量存储;采用IntelliPower技术，转速会在5400-7200间自动调整。优势是安静、价格低;缺点是性能差，延迟高，寿命短。
绿盘运行温度低、安静，既高效又环保的计算技术。绿盘硬盘专为在 PC 电脑、外置机箱以及需要低噪音和低热量的其他应用中当作辅助硬盘使用而设计。西数绿盘目前已经不生产，将性能整合到蓝盘。
紫盘：绿盘AV-GP的马甲，支持串流忽视CRC校验，适合视频监控存储，24*7设计。目前因为绿盘已经不再生产，监控硬盘已为紫色代替。
红盘：高容量网络存储，红盘为 NAS 增添新的亮色。 西数红盘采用了IntelliPower变速技术，非读写下5400转，而且功耗比蓝盘低！适合做数据盘而非系统、软件盘！
适合在NAS环境运作，7天24小时运作的环境。西数新推出的针对NAS市场的硬盘，面向的是拥有1 至5 个硬盘位的家庭或小型企业NAS用户。性能特性与绿盘比较接近，功耗较低、噪音较小、能够适应长时间的连续工作，拥有特色技术NASware，这技术让其兼容性更加出色，无论是针对NAS或是RAID都能够拥有突出的兼容性表现。
黑盘：性能级用户首选。黑盘适合高端计算的超高性能。黑片硬盘专为需要领先性能的玩家和创意人士而设计。高性能，大缓存，速度快，主要适用于企业，吞吐量大的服务器，高性能计算应用，诸如多媒体视频和相片编辑，高性能游戏机。
通过上面的西部数据机械硬盘介绍可以看出，绿盘和蓝盘适合家用电脑选用，一般来说绿盘速度不佳，多数装机都选用蓝盘，而黑盘通常是服务器上使用的，而红盘介于蓝绿间，是纯粹为NAS系统所打造的可以说是NAS专属，而紫盘适合用在监控系统，支持高达32高清摄影机。
此外还有企业盘(金盘)：最高性能，超大缓存，速度快。企业级硬盘具有7*24小时不间断作业能力，与桌面级硬盘相比，企业级硬盘最重要的不同之处在于可靠性，长时间运作，以及很高的MTBF(Mean Time Before Failure，平均故障时间)。速度是差不多的。企业级硬盘跟服务器级别硬盘并不太一样，在性能上不一定要拥有比桌面级更加优秀的表现，对于企业用户来说，稳定性更为重要的，在长时间复杂的工作中，假如硬盘忽然发生故障，将会给企业带来不可弥补的损失。
型号参数知多少
产品线型号组：“Hyperscale SATA”、“SATA 6Gb/s Standard”和“12Gb/s SAS Standard”。
Standard标准模式，就是最普通的硬盘格式，而Hyperscale超大规模模式则是针对于大规模的OLTP在线事务处理，Hadoop数据密集型分布式存储，Ceph存储和对高性能计算应用进行了优化的磁盘。
Capacity(容量参数)，无论是超大规模模式和标准模式都是有不同的容量，出厂容量是多大。是不是Hyperscale模式的硬盘更好呢？这里就得看下面的一组参数了：
Standard Model (512e)、Hyperscale Model (512e)、Standard Model (4Kn)、SED Model (512e)、SED Model (4Kn)、SED-FIPS Model (512e)以及SED-FIPS Model (4Kn)。
希捷在参数上设置得就比较多了，这一列参数是磁盘的扇区和存储标准，得分括号外和括号内两部分来看。
首先说括号内的，就只有两种，一个是512e，另一个是4Kn。这是出厂的时候的扇区格式。最早的磁盘格式中，512字节的扇区是硬盘的最小存储单元。然而每个扇区都不能完全用于数据存储，因为一些如ECC、地址标记等用途的代码也要占用磁盘空间(大约每个扇区会有65字节)。512字节扇区的数据存储的实际使用可量不会超过 1-65/512 = 87.3%。这也就是为什么拿到的10T的硬盘最终看起来是不到10T容量的原因了，这里面并不完全是1000和1024这样的换算导致的磁盘容量减小。
再后来厂商就提出了一个叫做AF(高级格式)的标准，用了8个512字节的扇区组成了一个新的存储单元，这个存储单元8个512字节的扇区共同的使用一套磁盘地址代码，于是磁盘的空间利用率就成了 1- 65/(8*512)= 98.4%。磁盘空间的利用率就大幅度地提高了，这就是上面的“512e”。其实这是一个特别折中的办法。8*512 =4K，其实这个扇区就是一个4K扇区，只是为了兼容老旧系统被人为的再拆分开成8个512字节的扇区来使用，如果是新系统可以直接支持4K扇区就不需要这个步骤了。在数码圈有句话叫“4K对齐”实际上就是规整4K扇区。不过这是个忽悠的事情：在Windows 7之后只要格式化4K扇区的磁盘，系统默认是自动执行4K对齐的操作的。
如果不考虑对老旧系统的兼容性，那么磁盘直接提供原生的4K扇区也就是参数4Kn了。
括号外的参数信息，Standard Model标准模式，就是标准的磁盘数据传输模式；Hyperscale Model是超大规模模式；SED Model这个是一个自己加密自己数据的磁盘格式，配合主板上的硬件存储的密钥把磁盘内部的数据进行加密处理。SED-FIPS Model这也是一个加密模式，SED的加密是希捷自己的技术，而SED-FIPS则是挂上了美国的《联邦信息处理标准》140-2和140-3等级相关要求的加密形式，对数据安全进行更进一步的保护防止数据被非授权读取和篡改。
因此厂商提供这几个参数形成了一个矩阵，每个节点上对应了自己的更进一步的衍生型号。
Helium Sealed-Drive Design With Wide Weld：这是氦气盘，确切的说是氦气填充并在氦气保护下结合焊接缝隙的密封盘，内部填充氦气。氦气是一种惰性气体，可以有效地保护磁盘内部的部件不被氧化，这是惰性气体的特性。另外，世界上只有氢气比氦气更轻。在相同的压力下，更轻的气体对运动物体的阻力也就更小，这会让硬盘的能耗更低。在大规模应用的企业硬盘中氦气盘更有能耗优势。
Digital Environmental Sensors：这是数字环境传感器，在硬盘上是有各种传感器的。一方面监控硬盘不同位置的温度，另外还会对电机转速的误差和硬盘本身受到的震动做出测量。
再结合着固件内的算法对硬盘机械部分进行调整，以确保数据安全。
Protection Information (T10 DIF)：信息保护(T10)，这个是一个SAS(SCSI)上专门对磁盘数据完整性进行保护的设置，采用的方法就是把前面咱们说的512个字节的扇区数据进行扩展，扩展到520个字节。加的这8个字节信息可以在端到端的传输过程中保持数据的一致性。只不过这个技术是在scsi上做出的命令，所以SATA是无缘接触到的。
SuperParity：超级奇偶校验，这是希捷专利技术，可以合并多个扇区的奇偶校验信息，表现出的特性就是在读取磁盘数据的时候有一定的性能提升。
PowerChoice/PowerBalance Technology：能源之选是希捷企业级硬盘的一个节能技术，其实这个东西对家用NAS也有相当大的节能收益，在企业高负荷环境下这个技术可以降低大约54%的磁盘能耗，在家用环境中由于大部分时间NAS的硬盘都是并不读写的，因此对节能的贡献就更大了。而能源平衡则是通过算法在IOPS和能耗之间做出调整。如果你的硬盘有大量随机读写任务，那么可以进一步通过能源平衡获得节能收益。
Low Halogen/Hot-Plug Support：这是热插拔特性。很多的人认为只要是盘架支持热插拔，硬盘就可以热插拔。其实这这是错误的。极有可能导致硬盘的故障。
典型的热插拔硬盘的引脚不仅仅是有长短设计，在检测端发现拔出动作的时候其内部电路会在0.5秒内让磁头臂复位。这个设计你如果多插拔硬盘的时候你会发现，在按下硬盘的拔除手柄的时候往往能听到“嗒”的一声，这就是硬盘磁头极速复位的声音。这也是为什么磁盘架都会设计一个手柄的原因，并不仅仅是让你能很快地锁紧硬盘，而且还要在拉出硬盘的时候，抬起手柄的时间给硬盘一个相对较长的复位时间。很多人就有的时候不管硬盘是不是支持热插拔，那么都会将硬盘热插拔。
Cache, Multisegmented (MB)：这里是缓存，特地注明了是多段缓存，高达256MB。很多人一看这个硬盘缓存远远的高于64MB是不是就是叠瓦盘了呢？当然不一定了。缓存的使用往往是为了达到性能指标而采取的补救措施，这款硬盘转速只有7200转，相对于10000转或者150000转的硬盘是有性能瓶颈的，但又是一款突出能耗比的硬盘，因此加入更大的缓存来提高硬盘的性能。
Organic Solderability Preservative：有机焊接保护剂，这是环保的考虑，避免了很多助焊剂和防腐剂之内的有毒有害物质，现在绿色环保的呼声很大。因此硬盘厂商也会把这个作为一个功能点来说说。
其实就是在焊接层面上覆盖的漆是有机的，并不像之前含有很多重金属和有毒材料。只不过这个技术目前还不成熟，没有之前有毒有害的保护剂更结实，进而会在一定程度上影响寿命。
Mean Time Between Failures (MTBF, hours)：这是平均无故障时间间隔，所有的这个系列的硬盘都是250万个小时，是不是看起来很高的样子。但是MTBF是美军的一个标准，通过大量的统计公式来计算出来的，250万小时约等于6850年。这是一个属于从字面上看靠谱但从实际上没啥意义的参数。你如果真的觉得一块硬盘可以从夏朝神话时代用到现在也就有点太天真了。
Reliability Rating @ Full 24×7 Operation (AFR)：硬盘可靠性等级，在7X24小时运行状况下的年故障率。希捷自己都说用MTBF不靠谱，他们用AFR来标定自己的硬盘可靠性。其实这个数值依旧不太靠谱，按照希捷的说法是机箱内温度不大于40摄氏度、全年运行8760小时、启动关闭循环在250次以内、电压稳定……这个东西和工信部油耗是一样的只有大致的参考意义，但实际结果往往更加悲观。所以说数值表上的0.35%需要放大。按照我们给客户作项目配硬盘的做法就是3年的系统生命周期内根据任务的不同配备5～15%的备用硬盘。按照实际经验来看，3年左右的时间内我们所准备的备用硬盘至少会消耗掉80%。
Nonrecoverable Read Errors per Bits Read：这个我们叫做URE，也就是希捷说的每位出错概率。企业盘在这点上做得很高1/10的出错率。不过我们来计算一个数学题：
一个10块硬盘的Raid5阵列，咱们就使用这个系列的最高容量10T的硬盘。1TB是10字节，也就是8X10位，10T也就达到了8X10位，如果是10块硬盘的阵列，就达到了8X10位。按概率来说8块硬盘组成的RAID5 在出现故障恢复的过程中阵列中的数据错误会出现8次，这样从理论概率上说RAID5也是无法做到成功恢复的。其实这个数值是一个磁盘阵列的最大上限。
Power-On Hours per Year (24x7)：每年开机工作时间，8760小时，如果按照一天24小时来计算，这个硬盘可以工作365天。
512e Sector Size (Bytes per Sector)：这是提到的512e扇区的尺寸。在不使用磁盘的“信息保护(T10)”功能下，磁盘的扇区都是模拟了512字节大小，在使用了信息保护(T10)共功能下根据不同等级，大小有520字节和528字节的区别。当然了这两个不同的扇区大小仅仅适用于SAS接口的硬盘，SATA硬盘没有这个问题。
4Kn Sector Size (Bytes per Sector)：4K原生扇区的大小，4096字节，这里你会发现表格中Hyperscale Model模式硬盘是画了“-”的，这也是刚才在说的Hyperscale模式更多的支持密集缩放存储因此在4Kn的支持上是没有的。而SAS接口则还是有相应的信息保护用途的额外字节需要扩展出来。
Limited Warranty (years)：保修时间，都是5年。硬件保修这件事其实对于个人用户有点用，但对于企业用户很少选择保修。毕竟来回折腾换硬盘的时间导致的系统停机的费用比硬盘贵多了，大多是采用备件的形式来进行替换。而且“保修”修回来的硬盘正式的项目也真不敢继续用。也正因为，各种企业硬盘的保修时间都给你设置得很长。面子上好看，但没有人去修理。
Spindle Speed (RPM)：转速，7200转，硬盘的转速是一个很重要的因素！但是这件事对于企业用户来说有时候并不注重。转速关系到了硬盘的平均寻道时间，这是一个硬盘接收到了读写指令后的平均响应时间，分两个阶段，第一是磁头移动到相关的磁盘上相应的柱面上，第二则是需要读取的数据扇区转动到磁头下面。我们可以知道转动得越快的磁盘第二阶段越省时间。
在需要高速的读写速度的应用场景下，例如一台服务器上会选择15000转的硬盘或者直接用SSD、NVMe，这个系列的硬盘平均寻道时间是4.16毫秒，15000转的硬盘平均寻道时间是2毫秒左右的确是快一倍。连续读取速度也可以达到300兆/秒以上，都不是7200转硬盘能比的。所以也就不提SSD和NVMe了。
Interface Access Speed (Gb/s)：接口速率，这是一个很微妙的东西！SATA 6G接口应该的速率是6G，SAS 12G的接口应该是12G，这些硬盘都会向下兼容，支持3G、1.5G接口，SAS也兼容6G和3G，但这个东西看看就好，这是电器标准，接口速度并不决定和改善硬盘的速度。
Max. Sustained Transfer Rate OD (MB/s, MiB/s)：最大连续传输速度，这也是一个特别坑人的数据参数。这是单块硬盘理论上能达到的最快数据传输速度，数据表上只有249MB/s。即便是SAS硬盘的速度也就是254MB/s远远达不到接口速率。首先说为什么达不到接口速率还把接口速率做这么大，因为这是为兼容后继的高速设备来准备的，不过SATA几乎是没啥指望，SAS则有可能通过菊链的方式跑满接口速率。这里就是接阵列卡了。
Random Read/Write 4K QD16 WCD (IOPS)：这是随机读写4K数据串的指标，用IOPS来表示，也就是每秒完成了多少个IO。这是硬盘最重要的性能指标，没有之一！这是一个完全的综合指标，越大越证明在实际使用的过程中硬盘的响应速度越快。
Average Latency (ms)：平均寻道时间，也叫做平均响应时间。刚刚在转速的时候说过了，不再说了。
Interface Ports：接口数量，这个大家会很奇怪，其实大部分sas硬盘都是支持双端口设计的，可以让SAS硬盘直接接入到两个HBA卡中，这样就可以做故障迁移了，当一个HBA卡出故障的时候可以切换到另外一个HBA卡上。而单端口的SATA硬盘是不具备这个功能的。只不过这个选项对普通个人用户的意义并不大。
Rotational Vibration @ 1500Hz (rad/s2)：抗旋转震动性，这是一个硬盘固有的指标，越大越好，直接表示了硬盘运行的稳定性。
Idle A (W) Average：闲置功耗这是指硬盘加电完毕后不做读写的时候的功耗，如果有一个NAS，在不读区NAS的日常时间内硬盘的耗电量，这个数值越低越好，但是太低的会影响硬盘的响应速度，在间隔一段时间后读取数据的时候有空可能有顿挫感。
Max Operating Power, Random Write (WCD) 4K/4Q RR50% / RW50%：最大操作耗电量：这是通过随机读写4K的数据块测出的平均耗电量，可以当作你的硬盘的最大耗电量指标来看待。
Power Supply Requirements：电源需求，就是接什么电，不过目前大部分硬盘都是12V+5V鲜有其他。
Temperature, Operating (°C)：运行温度，这是一个相当重要的指标，决定了你的硬盘故障率和寿命。一般的来说企业级硬盘的运行温度需要限制在60摄氏度以内。超过了这个温度硬盘将受到严重影响。同时这是使用硬盘的时候日常监控的一个重要观察指标。如果硬盘数量太多观察不过来，般会直接降低机房温度。这样从根源上解决问题。
Vibration, Nonoperating: 10Hz to 500Hz (Grms)：震动，GRMS是“总均方根加速度”，是指一个位置震动强度的单位。2.27这个数值差不多就是田间的拖拉机的震动，一般家里还真的是达不到。
Shock, Operating 2ms (Read/Write) (Gs)：在工作的时候可以承受的冲击力，2毫秒内加速度是40G，这个加速度一般家里也不容易实现，基本上我们可以参考汽车安全气囊的标准，汽车安全气囊的启动也是2ms/40G的撞击加速度。
Shock, Nonoperating, 1ms/2ms (Gs)：未工作的撞击加速度，250Gs是多大的强度可以参考上面了。
然后最后就是长宽高重量等数据了，基本上一个相同尺寸的硬盘长宽都是基本相同的，厚度和里面的盘数量有关系。盘越多也就越厚。
中国对生产机械硬盘的一些观点
机械硬盘的生产是现代制造业的极致。硬盘的工作原理是：盘片上布满磁性材料，信息的存储靠磁性材料极性的排列组织来存储；信息的读写就是靠硬盘的磁头“掠过”盘片，依靠磁场的变化去读取或写入信息。硬盘中磁头同盘片之间的距离很小，一般来说只有十万分之一厘米，因此在工厂中生产硬盘，必须在无尘的环境中进行。大部分精细的装配环节，都由机械臂自动完成。硬盘要求硬盘的平均无故障时间为120万小时，对工艺的精度、材料的可靠性要求无疑是现代制造业的极致。磁头和盘片之间的缝隙一般为5-10纳米，且盘片和碰头不能接触，盘片和磁头也不能有任何杂物，否则硬盘就物理损坏了。磁头在读写数据的时候，磁头会顺着“磁道”旋转、伸缩；旋转的速度一般为每分钟7200转或1万转。
机械硬盘是高度精密的高科技产品，三大部件：磁头，盘片，主轴电机，全部是日本独家生产。
机械VS固态
随着固态硬盘的出现，严重威胁到了机械硬盘的地位。根据统计，2022年第二季度，全球机械硬盘出货量为 4465 万块，环比下滑多达 15.4%。而且随着固态硬盘工艺的不断成熟，其价格也在不断降低，这也严重挤压到了机械硬盘的价格，京东电商平台2TB机械硬盘售价通常在300元~400元，这和几年前相比，下降了好几倍。
随着固态硬盘数据读写速度的进一步提升，现在已经发展到PCIE4.0，能提供5000MB/s左右的顺序读取速度。而目前机械硬盘的读写速度平均60---80M每秒，最高的可以达到500MB/s，这已然和SSD的速度存在着巨大的差距，但就这一项，SSD就可以碾压机械硬盘，让其淘汰出存储市场。
但是为什么机械硬盘现在依然维持着一年大概2亿块的出货量？这是因为，目前来说，大存储的设备越来越多，和固态硬盘比，机械硬盘的性价比显然比较高，对于只做存储的设备来说，容量显然比速度来得重要。而最重要的一点是机械硬盘的可靠性和寿命比固态高很多，固态硬盘万一坏了，数据恢复难度比普通硬盘要大很多。对于那些大公司来说，数据是无价的，保存资料的可靠度往往是放在首位的。
基于以上原因，机械硬盘不仅没有被淘汰，它的技术也在进一步发展之中，东芝硬盘把机械硬盘容量提升至30TB，而希捷研发的MACH.2硬盘,其最大读取速度可达500MB/s以上。
中国为什么没有国产的机械硬盘品牌
目前四大机械硬盘制造商（希捷，西数，日立，东芝），全部是采购后自行组装和分装，可以说机械硬盘是“美日垄断”全球的！20年前，IBM硬盘还活着的时候，长城硬盘由IBM代工贴牌，IBM的玻璃硬盘声名狼藉后，中国“易拓”硬盘由“迈拓”代工贴牌，迈拓2007年被希捷收购后，中国的机械硬盘彻底消失。而中国机械硬盘很难有国产品牌出现，主要基于以下三个主要原因：
1、自主知识产权问题。目前机械硬盘的加工生产工艺已经不是问题，最重要的原因是知识产权。因为中国起步发展慢，很多基础和先进技术都在国外公司手上。
2、市场销售问题。机械硬盘不是一般的厂商都能运作的，没有千万级销量会死得很快，曾经的三星也做过机械硬盘，品质堪称一流，苹果电脑里大量采用定制的最高品质的“黑标签”三星硬盘，但2008年之后，三星的机械硬盘也被希捷收购了。连三星都竞争不过市场上已有的巨鳄。民用电子消费领域的特点是，作为后来者很难获得广泛的认可，也很难提高性价比。认可度少，销量就低。如果销量低，就很难降低成本，更难获得进一步研发的资金来源。其实国产机械硬盘在国防航天等这些领域一直在应用，因为不存在市场竞争的问题。
3、前景问题。机械硬盘在国内看来已经是夕阳产业，所以直接走捷径，跳过机械硬盘，发展更具前景的固态硬盘技术。固态硬盘的核心是内存颗粒，目前有能力生产内存颗粒只有Intel、三星、美光、铠侠（东芝）、西数（闪迪）等少数几家厂商。很多号称国产的牌子其实使用的都是上述几家厂商的内存颗粒。而紫光、致钛等国产品牌，采用的都是国产的长江存储颗粒。说明中国在SSD生成上面已经有了重要突破和长足进步。虽然水平和三星和intel可能还存在一些差距，但是正在奋起直追的路上。
参考文档：
SATA硬盘
数据存储设备的进化
该文章最后由 阿炯 于 2023-11-24 11:09:32 更新，目前是第 2 版。