硬盤,硬盤技術(shù)是什么意思

硬盤,硬盤技術(shù)是什么意思

硬盤（港臺(tái)稱之為硬碟，英文名：Hard Disc Drive 簡(jiǎn)稱HDD 全名 溫徹斯特式硬盤）是電腦主要的存儲(chǔ)媒介之一，由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。絕大多數(shù)硬盤都是固定硬盤，被永久性地密封固定在硬盤驅(qū)動(dòng)器中。
硬盤尺寸
　　5.25英寸硬盤；早期用于臺(tái)式機(jī)，已退出歷史舞臺(tái)。
　　3.5寸臺(tái)式機(jī)硬盤；風(fēng)頭正勁，廣泛用作各式電腦。
　　2.5寸筆記本硬盤；廣泛用于筆記本電腦，桌面一體機(jī)，移動(dòng)硬盤及便攜式硬盤播放器。
　　1.8寸微型硬盤；廣泛用于超薄筆記本電腦，移動(dòng)硬盤及蘋果播放器。
　　1.3寸微型硬盤；產(chǎn)品單一，三星獨(dú)有技術(shù)，僅用于三星的移動(dòng)硬盤。
　　1.0寸微型硬盤；最早由IBM公司開(kāi)發(fā)， MicroDrive微硬盤（簡(jiǎn)稱MD）。因符合CFII標(biāo)準(zhǔn)，所以廣泛用于單反數(shù)碼相機(jī)。
　　0.85寸微型硬盤；產(chǎn)品單一，日立獨(dú)有技術(shù)，已知僅用于日立的一款硬盤手機(jī)。

在Ultra ATA出現(xiàn)之前，被稱為Fast ATA的接口只能支持16.7MB/s的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（注：此后本文如無(wú)特殊說(shuō)明，均指接口數(shù)據(jù)傳輸率，即外部傳輸率），如果要避免順序傳輸（比如系統(tǒng)引導(dǎo)，大程序的載入，特別是視頻應(yīng)用）時(shí)的瓶頸，就必須提高傳輸率，以適應(yīng)磁盤內(nèi)部速率的提高。
　　 現(xiàn)在，整個(gè)業(yè)界已經(jīng)完全接納了Ultra ATA這一標(biāo)準(zhǔn)。芯片制造商，包括該市場(chǎng)的霸主Intel，以及其他所有的硬盤生產(chǎn)商，包括IBM，Maxtor，昆騰（Quantum），希捷（Seagate Technology）和西部數(shù)據(jù)（Western Digitial，WD）等早已宣布支持這個(gè)新的協(xié)議。隨著昆騰推出支持Ultra ATA的火球ST系列之后，來(lái)自各家廠商的Ultra ATA硬盤如雨后春筍般在市場(chǎng)上呈現(xiàn)出欣欣向榮之氣。不斷增大的硬盤容量
　　 自PC出現(xiàn)以來(lái)，硬件和軟件總是處在相互促進(jìn)和相互制約的矛盾當(dāng)中，而這種矛盾導(dǎo)致的一個(gè)最直接的結(jié)果就是，應(yīng)用軟件動(dòng)輒上百兆，而操作系統(tǒng)也是日趨龐大，從DOS 6的十幾兆到Windows 3.x的幾十兆，再到Windows 95的上百兆，而且隨著時(shí)間的推移，那些蝗蟲(chóng)般的DLL文件更是以難以想象的速度吞食掉你的硬盤空間，真有些讓人消受不了。與此同時(shí)，硬盤也從IBM AT時(shí)的十幾兆，發(fā)展到了現(xiàn)在的幾個(gè)GB，而IBM去年發(fā)布的Deskstar 16GP更是達(dá)到了16.8GB的海量。雖然硬盤不斷增大，但體積卻沒(méi)有什么改變，換句話說(shuō)，硬盤中的單片容量在不斷增大，盤片越來(lái)越少，容量越來(lái)越大已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。
　　 要使得硬盤的容量不斷增大，讀寫頭的改進(jìn)和讀寫記錄技術(shù)的提高應(yīng)該說(shuō)是起著決定性的作用：
　　 磁頭磁阻讀寫方式
　　 硬盤容量大幅提升和所使用的讀寫磁頭有著密不可分的關(guān)系。今天，高容量的硬盤幾乎都使用新一代的磁阻磁頭來(lái)讀寫數(shù)據(jù)。
　　 硬盤磁頭利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)的轉(zhuǎn)換來(lái)記錄盤片上的數(shù)據(jù)。磁頭在硬盤主軸馬達(dá)啟動(dòng)后很短的一段時(shí)間后，便會(huì)在盤片上以非常低的高度飛行。這種飛行的動(dòng)力除了來(lái)自主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的浮力外，磁頭的構(gòu)造與之也有很大的關(guān)系。
　　 傳統(tǒng)的硬盤磁頭是讀寫合一式的，也就是說(shuō)不論是寫入還是讀取都使用同一個(gè)磁頭。因此，就需要針對(duì)讀寫的不同特性做相應(yīng)地調(diào)整，這必然會(huì)犧牲某些功能和性能。而磁阻磁頭有兩個(gè)元件，分別負(fù)責(zé)寫入和讀取的動(dòng)作，所以可以針對(duì)他們的不同特性來(lái)做優(yōu)化，以獲得最好的存取性能。
　　 磁阻磁頭有一個(gè)比較寬的傳統(tǒng)的感應(yīng)式寫入磁頭，他的寬度等于磁道的寬度。而磁阻式讀取元件則相對(duì)較窄，這樣在讀取磁道時(shí)對(duì)于偏軌的容忍度就比較大了。而且，磁道的密度也可以隨之提高了。
　　 磁阻磁頭讀取元件工作時(shí)，電流會(huì)一直通過(guò)磁阻頭，而磁阻頭的電阻值會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的不同而變化，因此導(dǎo)致電流大小的改變。而傳統(tǒng)方式則利用磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，這是兩者最大的不同。因?yàn)榇抛璐蓬^對(duì)于磁場(chǎng)的變化有相當(dāng)高的靈敏度，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)信號(hào)和噪音信號(hào)之間的差異，因此信噪比得到了相當(dāng)大的提高。
　　 PRML讀取通道　　硬盤容量的提升和它的讀取通道的改進(jìn)也有著相當(dāng)緊密的關(guān)系。傳統(tǒng)的讀取通道采用的是“脈沖檢測(cè)（Pulse Detect）”方式，磁頭從盤片上讀取每一位信號(hào)以檢測(cè)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。它會(huì)設(shè)定一個(gè)臨界值來(lái)判斷信號(hào)是否有效，當(dāng)位信號(hào)比較微弱時(shí)，所獲得的數(shù)據(jù)就可能有錯(cuò)誤。另外，當(dāng)記錄信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到某一程度時(shí)，也可能造成兩個(gè)信號(hào)相互干擾的現(xiàn)象。所以當(dāng)磁密度到達(dá)某一程度后，這種現(xiàn)象就會(huì)更加嚴(yán)重。
　　 為了解決這一問(wèn)題，人們?cè)谟脖P的設(shè)計(jì)中加入了PRML――應(yīng)用于太空通信的一種技術(shù)。當(dāng)初發(fā)展PRML的目的是為了太空中數(shù)據(jù)通信之用，它最早是應(yīng)用在維京號(hào)宇宙飛船從火星傳送數(shù)據(jù)到地球的過(guò)程中，因?yàn)榭梢垣@得清楚的數(shù)據(jù)信號(hào)。
　　 所謂的PRML（部分響應(yīng)、最大匹配，Partial Response Maximum Likelihood）讀取通道方式可以簡(jiǎn)單地分成兩個(gè)部分來(lái)說(shuō)。首先是將磁頭從盤片上所讀取信號(hào)加以數(shù)字化，并將未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)加以舍棄，而沒(méi)有直接將信號(hào)輸出。這個(gè)部分便稱之為“部分響應(yīng)（Partial Response）”。而“最大匹配（Maximum Likelihood）”部分則是拿數(shù)字化后的信號(hào)模型與PRML芯片本身的信號(hào)模型庫(kù)加以對(duì)比，找出最接近、失真度最小的信號(hào)模型，再將這些信號(hào)重新組合而直接輸出數(shù)據(jù)。
　　 使用PRML方式，不需要象脈沖檢測(cè)方式那樣高的信號(hào)強(qiáng)度，也可以避開(kāi)因?yàn)樾盘?hào)記錄太密集而產(chǎn)生相互干擾的現(xiàn)象，因此采用PRML的方式可以大幅度提高磁盤表面密度。不斷加快的傳輸接口
　　 較早的硬盤使用的一種被稱為ST506/412的接口。這是由希捷公司在1980年生產(chǎn)出第一臺(tái)5.25英寸硬盤ST506時(shí)提出的。使用這一接口的硬盤需要一條20針的數(shù)據(jù)線和一條34針的控制線，而且還得插上一快價(jià)格不菲的控制卡。由于ST506/412的表現(xiàn)并不盡如人意，再加上硬盤系統(tǒng)在整套設(shè)備中的成本中占了相當(dāng)高的比重，因此出現(xiàn)了IDE接口。
　　 IDE，正式名稱為AT Attachment，ATA。這種接口將控制器和驅(qū)動(dòng)器本身集成在了一起，因而有效地節(jié)省了接口費(fèi)用，而且使得固件的實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)單。這種便宜而簡(jiǎn)單的集成隨即在磁盤驅(qū)動(dòng)器工業(yè)中呈現(xiàn)一片繁榮，而PC制造商也非常愿意采用這種低廉的替代品。了八十年代中，IDE已經(jīng)成為普通購(gòu)買者的首選。ATA-2和ATA-3　　當(dāng)硬盤技術(shù)的發(fā)展和軟件需要的不斷提高終于使ATA接口的容量變得相形見(jiàn)絀時(shí)，驅(qū)動(dòng)器工業(yè)的代表SFFC（Small Form Factor Commitee）制定了一種兼容ATA的擴(kuò)展―--ATA-2。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不僅添加了比ATA更快的PIO模式和DMA模式而且還因提出了“驅(qū)動(dòng)器識(shí)別”命令而堪稱巨大的飛躍。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器可以更加準(zhǔn)確地告知軟件自己的屬性，而這對(duì)于即插即用的實(shí)現(xiàn)是具有決定作用的。此外，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，還提出了一種尋址硬盤上的扇區(qū)的新方式――LBA，它突破了著名的504MB極限。
　　 ATA-3是對(duì)ATA-2的一個(gè)修訂。其中關(guān)鍵的部分包括：改善了的可靠性，尤其是在PIO模式4下更是如此；一種簡(jiǎn)單的基于口令的安全方案；更為出色的電源管理；以及允許驅(qū)動(dòng)器針對(duì)特定類型的錯(cuò)誤發(fā)出警告的自監(jiān)測(cè)，分析和報(bào)告技術(shù)（S.M.A.R.T）。ATA-3并沒(méi)有定義更快的模式，雖然某些廠商推出了所謂的“模式5”設(shè)備，但其實(shí)根本沒(méi)有ATA-2 PIO模式4以上的PIO模式。ATAPI　　ATA的的缺點(diǎn)之一就是它只是為硬盤設(shè)計(jì)的。如果回到高檔PC不過(guò)是帶一個(gè)軟驅(qū)和一個(gè)40MB硬盤的時(shí)代，這也許已經(jīng)足夠了。但今天CD-ROM和磁帶設(shè)備已經(jīng)是相當(dāng)普通的設(shè)備了，而它們完全應(yīng)該運(yùn)行在同一個(gè)便宜的接口之上。
　　 ATAPI(ATA Packet Interface)就是設(shè)計(jì)用來(lái)把CD-ROM和磁帶機(jī)之類的設(shè)備插入到普通的ATA端口中。ATAPI硬件的主要好處在于它成本低而且適用于任何IDE或EIDE適配器。APATI的磁帶機(jī)所具備的性能和可靠性足以和通用的QIC117“軟”磁帶機(jī)相媲美。
　　 有一點(diǎn)你必須弄清楚的是，雖然ATAPI可以插入IDE接口，但它們還是和IDE硬盤有著相當(dāng)大的區(qū)別。除非支持ATAPI，否則硬盤的緩存控制器或其他智能接口根本不起作用。而從ATAPI CD-ROM引導(dǎo)也需要最新的BIOS支持。Fast-ATA和EIDE　　首先，我們應(yīng)該明確一點(diǎn)，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與其說(shuō)是技術(shù)上的術(shù)語(yǔ)，倒不如說(shuō)是市場(chǎng)行銷的產(chǎn)物。EIDE是由WD制定的，它建立在兩個(gè)現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)之上：ATA-2和ATAPI。而Fast-ATA則是由希捷提出，然后得到昆騰支持的，不過(guò)它只支持ATA-2。
　　 快速的傳輸模式（PIO模式3和4，multiword DMA模式1和2）是Fast-ATA和EIDE的基石。除了這些，EIDE的主要內(nèi)容有：支持LBA模式，允許四臺(tái)設(shè)備連接到ATA接口上，支持IDE的從端口，在DOS下沒(méi)有504MB的限制，可以通過(guò)ATAPI連接CD-ROM和磁帶備份設(shè)備。而Fast-ATA也支持LBA尋址方式。另外它還包括讀/寫復(fù)合命令（也被稱作塊模式），它通過(guò)增加傳遞的扇區(qū)數(shù)來(lái)減少中斷次數(shù)，從而降低處理器的占用率。
　　 另外還有一種SCSI接口大家也一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)，現(xiàn)在，大多數(shù)的主板都已經(jīng)集成了IDE控制接口，因此使用者根本不需要再費(fèi)心去買一塊專門的接口卡，曾經(jīng)有廠商說(shuō)，如果SCSI控制芯片只要一美元，并把它集成到主板上，那么IDE接口就只有靠邊站了。這其實(shí)也道出了為什么IDE接口廣為流行的原因，因?yàn)閺哪撤N角度來(lái)說(shuō)，它幾乎是完全免費(fèi)的。為什么要Ultra ATA？
　　 續(xù)增長(zhǎng)的處理器速度，不斷膨脹的文件大小，多線程的操作系統(tǒng)，更高帶寬的總線，更高性能的硬盤――這些速度的需要充斥了我們的桌面系統(tǒng)。事實(shí)證明，硬盤速度是著驅(qū)動(dòng)器的容量自然擴(kuò)展的，傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器工業(yè)每18個(gè)月將磁盤存儲(chǔ)容量翻一番。這是通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一是讓磁盤上的磁道更加靠近（磁道密度）；二是讓寫在磁道上的數(shù)據(jù)更加緊密（線密度），通常它們是按同的比例改進(jìn)的。這樣做所導(dǎo)致的結(jié)果就是，線密度每三年翻一番。而這接著就會(huì)使得磁盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率翻倍，因?yàn)楫?dāng)磁盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，會(huì)有更多的數(shù)據(jù)能夠供傳使用。此外，由于磁盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)取決于線密度和轉(zhuǎn)速，所以不斷地提高轉(zhuǎn)速也會(huì)加快內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的提高。
　　 現(xiàn)在，越來(lái)越大的程序，對(duì)多媒體應(yīng)用的集成，使得文件的大小以令人瞠目結(jié)舌的速度增長(zhǎng)。在一個(gè)無(wú)碎片的硬盤上，這些文件通常都是順序?qū)懭氲抹D―磁道接著磁道。此時(shí)，大型文件的傳輸會(huì)受到外部傳輸速度的很大影響。這是因?yàn)樵陧樞蜃x取時(shí)，具有高內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的驅(qū)動(dòng)器填緩沖的速度可能要比主機(jī)清空快得多。讓我們看看這是為什么？不夠充分的總線利用
　　 在許多高密驅(qū)動(dòng)器可以保持以10MB/s的速度向緩存順序輸數(shù)據(jù)。你也許會(huì)說(shuō)，既然外部傳輸速度能夠達(dá)到16.7MB/s，那么Fast ATA應(yīng)該能夠非常輕松地避免緩存溢出。問(wèn)題在于它還需要花費(fèi)時(shí)間來(lái)處理宿主機(jī)（PC）的指令。這種指令處理時(shí)間――此時(shí)總線出于空閑狀態(tài)――對(duì)總線來(lái)說(shuō)肯定是一個(gè)消耗，并且是整體消耗中一個(gè)非常重要的部分。
　　 因?yàn)橛行У臄?shù)據(jù)傳輸時(shí)間等于突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間減去指令處理時(shí)間，所以后者就是使得Fast ATA的有效傳輸率利用不夠充分的原因。歸根到底，原因在于作為宿主的PC無(wú)法充分地使用ATA總線。
　　 指令處理時(shí)間會(huì)隨著主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的命令的數(shù)量而增長(zhǎng)，而命令的數(shù)量又取決于數(shù)據(jù)請(qǐng)求的大小。這些請(qǐng)求通常是4KB，而這和采用虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)所支持的頁(yè)面大小是相同的。下面，我們來(lái)作一個(gè)計(jì)算。
　　 當(dāng)以10.2MB/s的順序數(shù)據(jù)傳輸速率從緩存中讀取4KB的數(shù)據(jù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器大約需要400毫秒的時(shí)間。假設(shè)Fast ATA的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率是16.7MB/s，那么主機(jī)清空4KB的緩存需要250毫秒。這時(shí)，有150毫秒可以供指令使用――它用來(lái)在緩存的清空和填充操作間進(jìn)行平衡。遺憾的是，最快的臺(tái)式機(jī)也需要275毫秒的指令處理時(shí)間。這樣一來(lái)，清空4KB的緩存就需要525毫秒，這就將Fast ATA的有效傳輸速率降低到了大約7.8MB/s（4096字節(jié)除以525毫秒）。比起16.7MB/s的突發(fā)傳輸速率，這無(wú)疑就慢了許多。
　　 同時(shí)，7.8MB/s也只有10.2MB/s的順序傳輸速率的75%――這意味著每有三個(gè)字節(jié)發(fā)送給主機(jī)，就會(huì)有一個(gè)字節(jié)滯留在緩存中。這樣，每三個(gè)單位的緩存數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)，就會(huì)有一個(gè)單位的緩存數(shù)據(jù)會(huì)被滯留，而驅(qū)動(dòng)器就必須“空轉(zhuǎn)”一圈（讓所需要的扇區(qū)再次經(jīng)過(guò)磁頭）以允許主機(jī)清空緩存。考慮到典型的緩存大小是64KB，因此每讀寫256KB就會(huì)空轉(zhuǎn)一圈――這明顯是對(duì)驅(qū)動(dòng)器利用率的浪費(fèi)。解決方案
　　 使得ATA不再成為系統(tǒng)的瓶頸可以有幾種方式。其中有兩種解決辦法不是磁盤驅(qū)動(dòng)器廠商所能夠控制的了的。最直接的，也是最困難的辦法就是設(shè)法減少命令處理時(shí)間。對(duì)于這種方式，提高處理器的速度是一種行之有效的手段，但以現(xiàn)在的發(fā)展速度來(lái)看，我們只有重新建立中斷優(yōu)先級(jí)的結(jié)構(gòu)才能夠在性能上得到?jīng)Q定性的突破。
　　 另一個(gè)更簡(jiǎn)單的方法可能就是提高主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器請(qǐng)求的數(shù)據(jù)塊的大小。例如，將請(qǐng)求大小從4KB翻倍到8KB就相當(dāng)于把固定的指令處理時(shí)間減半。如果通過(guò)未來(lái)的協(xié)議變更或硬件修改（例如減少電纜長(zhǎng)度，等等）無(wú)法把ATA擴(kuò)展到33MB/s以上，那么增加請(qǐng)求的大小可能就是最實(shí)際的方法了。
　　 最傳統(tǒng)的方法是在系統(tǒng)級(jí)提高突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率，這樣，實(shí)際用來(lái)從緩存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)的時(shí)間就會(huì)減少。而這就是Ultra ATA所要做的。Ultra ATA的解決方式　　具體來(lái)講，在使用Ultra ATA的33MB/s的突發(fā)傳輸速率的情況下，4KB的數(shù)據(jù)塊只需要125毫秒的傳輸時(shí)間。這樣就有275毫秒可供消耗了。而這正是命令處理所需要的時(shí)間。此時(shí)，緩存就不會(huì)再滯留數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)器也無(wú)需“空轉(zhuǎn)”了。
　　 那么如何達(dá)到33MB/s，也就是使突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率翻倍呢？其中一個(gè)突破性的設(shè)計(jì)就是在STROBE脈沖的上升和下降邊緣同時(shí)傳遞數(shù)據(jù)。在過(guò)去，F(xiàn)ast ATA只是利用數(shù)據(jù)的STROBE上升沿作為傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間脈沖。但為什么不利用同樣存在的下降沿呢？通過(guò)使用這兩個(gè)邊緣，Ultra ATA把傳輸率有效地增加了兩倍――而且實(shí)際上根本不用提高STROBE脈沖的頻率（這種提高會(huì)導(dǎo)致噪聲的出現(xiàn)）――這樣突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率也就得到了翻倍，也就是達(dá)到33MB/s。
　　 不過(guò)，需要說(shuō)明的是，33MB/s只是個(gè)理論數(shù)據(jù)，雖然我們這次測(cè)試的幾塊硬盤都支持Ultra DMA/33，但并沒(méi)有誰(shuí)能夠達(dá)到這一極限。在我們的資料中，內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率最快的希捷“大灰熊”硬盤也只有24MB/s（192Mb/s除以8），而外部數(shù)據(jù)傳輸率是不可能超過(guò)內(nèi)部速率的，所以可以說(shuō)現(xiàn)在還沒(méi)有任何一家廠商的硬盤能夠達(dá)到33MB/s這一速率。IEEE1394：潛在的未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)　　IEEE1394是在PC和消費(fèi)類A/V產(chǎn)品之間建立一條聯(lián)系的紐帶的技術(shù)。它允許A/V產(chǎn)品能夠如同一臺(tái)真正的多媒體外設(shè)那樣工作，而PC可以成為一臺(tái)真正的消費(fèi)類設(shè)備。有了IEEE1394，OEM就可以滿足客戶把PC和音頻、視頻和普通多媒體外設(shè)連接起來(lái)的需要了。
　　 IEEE1394使用很便宜的電纜和簡(jiǎn)單的連接器來(lái)支撐著互聯(lián)設(shè)備之間的幾個(gè)數(shù)字音頻、數(shù)字視頻、以及控制信息的信道。這種簡(jiǎn)單的連接都具備極高的傳輸率和穩(wěn)定性，以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力，而且IEEE1394低廉的價(jià)格使得它對(duì)于絕大多數(shù)的應(yīng)用程序都非常理想。1394即插即用的能力和無(wú)需掉電與重新啟動(dòng)的熱插拔功能是與消費(fèi)產(chǎn)品集成的關(guān)鍵。
　　 EEE1394的一個(gè)非常重要的功能就是對(duì)等通信，這使得消費(fèi)類產(chǎn)品在無(wú)需通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)（如PC）獲取路由信息的情況下，就可以直接互相通信。更為重要的是，現(xiàn)在只有IEEE1394能夠?qū)崿F(xiàn)如圖所示的PC和消費(fèi)類產(chǎn)品的連接（如錄像機(jī)）。
　　 1394連接的核心是一個(gè)物理層和一個(gè)鏈路層半導(dǎo)體芯片。物理層芯片是一個(gè)支持多個(gè)1394端口的信號(hào)混合設(shè)備。它包括執(zhí)行總線仲裁和初始化功能的邏輯。鏈路層芯片傳送和接收經(jīng)1394格式化過(guò)的數(shù)據(jù)包，并支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸。同步傳輸能力使PC能夠更為有效地處理在多媒體應(yīng)用中比較典型的高帶寬數(shù)據(jù)流。而當(dāng)把A/V產(chǎn)品集成到使用PC硬盤做為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的系統(tǒng)中時(shí)，高級(jí)的異步數(shù)據(jù)處理則會(huì)非常有價(jià)值。ATA的兩種傳輸模式　　ATA硬盤有PIO模式和DMA模式兩種傳輸方式。PIO是Programmed Input Output（可編程輸入輸出）的縮寫。顧名思義，它是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程加以程序化，但這明顯會(huì)加重CPU的負(fù)擔(dān)。因此在這種模式下，即便是CPU的效率很高，但由于它必須全力去處理數(shù)據(jù)存取，因此無(wú)法再做別的事情。目前的PIO有1、2、3、4四種模式。
　　 DMA大家都很熟悉，它是Direct Memory Access，直接內(nèi)存訪問(wèn)的縮寫。而ATA的DMA模式自然就是通過(guò)DMA通道傳輸硬盤數(shù)據(jù)了。DMA模式又分作Single Word和Multi Word兩種模式，它們和PIO模式所對(duì)應(yīng)的速率見(jiàn)“ATA的傳輸模式和速率”。IDE（ATA）總線的理論傳輸速率Single word DMA 02.1MB/s
　　 PIO mode 03.3MB/s
　　 Single word DMA 1，multi word DMA 04.2MB/s
　　 PIO mode 15.2MB/s
　　 PIO mode 2，single word DMA 28.3MB/s
　　 ATA-2總線的理論傳輸速率PIO mode 311.1MB/s
　　 Multi word DMA 113.3MB/s
　　 PIO mode 4，multi word DMA 216.6MB/s
　　 Ultra-ATA的理論傳輸速率Multi word DMA 333.3MB/sS.M.A.R.T：保護(hù)神還是看家狗　　當(dāng)人越來(lái)越依賴于一件事物時(shí)，就會(huì)逐漸在信任問(wèn)題上產(chǎn)生危機(jī)。硬盤是現(xiàn)代用戶必備的存儲(chǔ)設(shè)備，因?yàn)榕c其他的存儲(chǔ)設(shè)備比較起來(lái)，硬盤有著存取快速、使用方便和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)所有這些優(yōu)點(diǎn)都得以實(shí)現(xiàn)時(shí)，人們便對(duì)它的可靠性產(chǎn)生了懷疑。與提高硬盤容量、加快存取速度相比，人們更多地考慮的是自己的數(shù)據(jù)在硬盤上到底有多安全。隨著硬盤容量的不斷增大，人們?cè)谏厦娲娣诺臄?shù)據(jù)就越來(lái)越多，這種危機(jī)感也越發(fā)讓人寢食不安。
　　 S.M.A.R.T是自監(jiān)測(cè)，分析和報(bào)告技術(shù)的簡(jiǎn)稱。這種目前的新型硬盤系統(tǒng)都具備的新功能可以說(shuō)是暫時(shí)緩解此類問(wèn)題的一劑良藥。這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在ATA或SCSI硬盤上。它最早由Compaq提出，Compaq原先只是希望它的硬盤供應(yīng)商可以在硬盤的設(shè)計(jì)中加入可以自我監(jiān)視與分析各種參數(shù)的能力，藉此分析硬盤是否正常，以便事先通知系統(tǒng)，針對(duì)各種可能的故障采取對(duì)應(yīng)措施。后來(lái)各大硬盤廠商在ATA-3的規(guī)格中正式將S.M.A.R.T列入標(biāo)準(zhǔn)。工作機(jī)理
　　 當(dāng)硬盤啟動(dòng)后，硬盤上微控制器的程序便會(huì)自動(dòng)、持續(xù)、定期監(jiān)控某些項(xiàng)目，一旦所監(jiān)控的數(shù)值低于臨界值時(shí)，便會(huì)通知系統(tǒng)，警告可能會(huì)有問(wèn)題發(fā)生。但它所監(jiān)視的范圍大部分是機(jī)械上的磨損或是輸出的信號(hào)異常，而對(duì)于突發(fā)性的故障，比如機(jī)械零件突然斷裂或是失效時(shí)，S.M.A.R.T就束手無(wú)策了。也就是說(shuō)，它所能預(yù)測(cè)的故障是在長(zhǎng)期的監(jiān)視中，有跡可循的故障，若是突發(fā)的類型，當(dāng)然無(wú)法預(yù)測(cè)出來(lái)。正確的認(rèn)識(shí)
　　 雖然S.M.A.R.T技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑使數(shù)據(jù)的安全性得到了很大的提高。但并不是擁有這項(xiàng)技術(shù)，最終用戶就可以高枕無(wú)憂，不必再做什么備份了。正如我們上面所看到的，這項(xiàng)技術(shù)并不能百分之百地預(yù)測(cè)出所有的故障。因此，不要把S.M.A.R.T看成是硬盤系統(tǒng)的保護(hù)神，它充其量不過(guò)是一條看家狗，保護(hù)神能夠?yàn)槟阆麨?zāi)免禍，而看家狗只能對(duì)小偷小摸的梁上君子叫喚幾聲，遇上兇狠蠻橫的江洋大盜可能就只能變成一頓美味佳肴了。IDE和SCSI，不同應(yīng)用的選擇　　無(wú)需多說(shuō)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)集成在主板上的EIDE控制器加上EIDE硬盤要比SCSI驅(qū)動(dòng)器便宜得多。要使用SCSI你還需要額外的一個(gè)適配器（接口卡），這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)主板并不集成SCSI控制器。這樣一來(lái)，再加上昂貴的SCSI磁盤，SCSI系統(tǒng)要比EIDE系統(tǒng)貴上許多。
　　 EIDE有一個(gè)主通道和一個(gè)從通道，每個(gè)都可以連接兩臺(tái)設(shè)備，加起來(lái)總共四個(gè)。這可以是硬盤，也可以是CD-ROM。現(xiàn)在已經(jīng)有了帶EIDE連接器的磁帶機(jī)，但你需要特殊的備份軟件。
　　 在IDE通道中，兩個(gè)設(shè)備是輪流控制總線的。如果在同一條通道上有一個(gè)硬盤和一個(gè)CD-ROM，那么硬盤就必須等待CD-ROM發(fā)出的請(qǐng)求得到完成。因?yàn)镃D-ROM相對(duì)來(lái)說(shuō)要慢一些，因此這必定會(huì)導(dǎo)致性能上折衷。這就是為什么每個(gè)人都會(huì)告訴你把CD-ROM連接到從通道，而把你的硬盤設(shè)置為主設(shè)備的原因。主通道和從通道或多或少是以相互獨(dú)立的方式工作的（這歸功于EIDE控制器芯片）。
　　 SCSI接口有幾種類型。8位（50針數(shù)據(jù)電纜）或者16位（68針數(shù)據(jù)電纜，Wide SCSI）。時(shí)鐘頻率有5MHz（SCSI 1），10MHz（Fast SCSI），20MHz（Fast-20或者Ultra SCSI）或者40MHz（Ultra-2 SCSI）。它實(shí)際是一種微型計(jì)算機(jī)總線，它將磁盤控制器的功能全部集成到了設(shè)備當(dāng)中，而且在設(shè)備中還增加了SCSI接口控制電路。SCSI總線的理論傳輸速率SCSI總線時(shí)鐘頻率 8位(50針數(shù)據(jù)電纜) 16位(68針數(shù)據(jù)電纜)5MHz (SCSI 1) 5MB/s N/A10MZ (Fast SCSI, SCSI II) 10MB/s 20MB/s20MHz(Fast-20, Ultra SCSI) 20MB/s 40MB/s40MHz(Fast-40, Ultra SCSI) 40MB/s 80MB/s　　SCSI接口是以主機(jī)系統(tǒng)對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一I/O總線的形式出現(xiàn)的，它處在主機(jī)適配器（SCSI接口卡）與外設(shè)控制器之間，它不僅可以控制磁盤驅(qū)動(dòng)器，而且可以控制磁帶機(jī)等外設(shè)，但有個(gè)前提條件，就是這些外設(shè)中必須包含自己的控制器。
　　 掃描儀以及許多CD-W并沒(méi)有EIDE接口，它們只能通過(guò)SCSI連接。你可以在一條SCSI總線上連接7臺(tái)設(shè)備，或者在Wide SCSI上連接15臺(tái)設(shè)備。在標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中，單個(gè)硬盤的性能并不會(huì)因?yàn)槭褂肧CSI接口而有太大的提高。SCSI的威力在于多個(gè)設(shè)備可以同時(shí)使用總線，而不是在別人不需要的情況下才使用。所以，當(dāng)幾個(gè)設(shè)備都同時(shí)使用同一條總線時(shí)，你就會(huì)切身感受到SCSI的好處了。在多任務(wù)的環(huán)境下，SCSI的好處更是體現(xiàn)的淋漓盡致，因?yàn)榇藭r(shí)經(jīng)常發(fā)生同時(shí)訪問(wèn)。如果你有一個(gè)服務(wù)器或者要使用大尺寸的文件，如音頻、視頻或者磁盤密集型的應(yīng)用，SCSI就會(huì)體現(xiàn)出高出EIDE一等的大家風(fēng)范。

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3.硬件磁盤陣列還是軟件磁盤陣列

市面上有所謂硬件磁盤陣列與軟件磁盤陣列之分,因?yàn)檐浖疟P陣列是使用一塊SCSI卡與磁盤連接,一般用戶誤以為是硬件磁盤陣列。以上所述主要是針對(duì)硬件磁盤陣列,其與軟件磁盤陣列有幾個(gè)最大的區(qū)別:

l 一個(gè)完整的磁盤陣列硬件與系統(tǒng)相接。
l 內(nèi)置CPU,與主機(jī)并行運(yùn)作,所有的I/O都在磁盤陣列中完成,減輕主機(jī)的工作負(fù)載, 增加系統(tǒng)整體性能。
l 有卓越的總線主控(bus mastering)及DMA(Direct Memory Access)能力,加速數(shù)據(jù)的存取及傳輸性能。
l 與快取內(nèi)存結(jié)合在一起,不但增加數(shù)據(jù)的存取及傳輸性能,更因減少對(duì)磁盤的存取而增加磁盤的壽命。
l 能充份利用硬件的特性,反應(yīng)快速。

軟件磁盤陣列是一個(gè)程序,在主機(jī)執(zhí)行,透過(guò)一塊SCSI卡與磁盤相接形成陣列,它最大的優(yōu)點(diǎn)是便宜,因?yàn)闆](méi)有硬件成本(包括研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)等),而SCSI卡很便宜(亦有的軟件磁盤陣列使用指定的很貴的SCSI卡);它最大的缺點(diǎn)是使主機(jī)多了很多進(jìn)程(process),增加了主機(jī)的負(fù)擔(dān),尤其是輸出入需求量大的系統(tǒng)。目前市面上的磁盤陣列
系統(tǒng)大部份是硬件磁盤陣列,軟件磁盤陣列較少。

RAID并沒(méi)有限制使用多少個(gè)盤，應(yīng)時(shí)盤越多越好。
對(duì)于SCSI結(jié)構(gòu)的RAID來(lái)說(shuō)，盤的最大數(shù)量與SCSI通道（SCSI總線）的數(shù)量有關(guān)一般是每個(gè)通道最多裝15個(gè)盤（SCSI/3）對(duì)于FC-AL（光纖)則是每個(gè)通道200個(gè)盤當(dāng)然，要有這樣大的磁盤箱才行!