掐住电脑脖子的硬盘——从参数认识硬盘
硬派学堂
每当我们玩大型3D游戏的时候，总会看到一个进度条。即便你的电脑处理器再好、内存再大，这个该死的进度条的滚动时间还是拖拖拉拉，无法让我们 “秒进”游戏去杀敌。到底是谁掐住了电脑的脖子？硬盘。今天让我们一起来了解，为什么硬盘这样放不开？
两只黑手：掐住了系统的脖子
一直以来，我们都对硬盘抱着强烈的不满，为什么？因为它里面有两只“黑手”掐住了系统的脖子，拖慢整台电脑的速度。
左手：平均访问时间
我们在电脑上进行文件读写操作时，就给处理器说我要做XX事，这个时候聪明绝顶、反应迅速的处理器就会依次到内存、硬盘里面找。为了形象地理解，大家可以认为信息是成环状记录在盘片上的，这个和旧社会的老式唱片机很类似。我们在需要听某一首歌时会凭着记忆把唱片机的针头放在唱片的上方，这个找具体唱片轨道的过程在硬盘这边叫平均寻道时间。这个时候唱片是旋转的，当我们需要的那首歌曲开始的位置正好在针头下方时，我们就会放下针头开始听歌（硬盘磁头是悬空的）。这个过程花掉的时间，我们称之为潜伏期，因为针头和唱片都是不停在运动，每首歌的起始位置也不一样，所以我们在潜伏期前面加上了平均，称为平均潜伏期，这样能让每个不同转速的硬盘有可比性。比如7200rpm（转/分钟），在等指定的扇区移动到磁头读这个期间，我们大约要等上4.167ms。而以前转速为5400rpm的硬盘更慢，会让我们干巴巴地等上5.556ms。
上面写了整个硬盘读取数据的过程，这个过程所花费的时间就是上面提到的几个时间加上相关硬盘内部操作时间（如指令处理），又因为内部操作时间很短，几乎可以忽略不计，所以我们可以近似地将平均访问时间看作平均寻道时间+平均潜伏期。
右手：数据传输率
过了这个漫长的平均访问时间后，磁头开始在磁盘上进行读/写操作，这时又遇到了一个新问题，就是数据传输率。这个和我们城市的自来水管道很类似。我们知道管道从水厂出来的时候是很粗一根的，它每秒传输的水量我们记为1立方米/秒。而到了我们家里，水管就细了，它每秒传输水量我们记为1立方厘米/秒。这个时候哪怕你水厂每秒供应水量再大，到我这里还不是涓涓细流。硬盘传输原理也是如此，硬盘和主板会有数据线，SATA2传输率理论值达到3Gb/s，是不是很粗的“水管”。只不过这是外部水管，硬盘快不快还得看内部的“水管”。7200rpm硬盘内部平均读取速度为55MB/s-70MB/s，也就是说，硬盘内部的“水流”只提供这么点，哪怕你外部管道做得比马路还要宽，比房屋还要高，你也只能干瞪眼地看着宽大的马路中间流着一条小溪，快不起来。
你知道吗：我们一般把缓存到磁头之间的速率称为内部传输率；把缓存到系统总线之间的速率称为外部传输率。而内部传输率的数值远小于外部传输率。
单碟容量越大，系统性能越好
远的不说，仅仅从2000年到现在，硬盘容量就从主流的10GB、40GB发展到了现在的250GB、320GB，而只要你资金充足，各大厂家容量为1TB（对于硬盘来说，1TB=1024GB）的硬盘也是任你选择。虽然硬盘容量扩大了几倍甚至几十倍，但硬盘始终还是那个样子，一个长方体的金属小盒子，并没有因为容量的增加而变成个庞然大物。体积不变，装得更多，密度肯定就提高了，这就得谈到垂直记录技术。
要解释垂直记录技术其实很简单，我们知道，传统硬盘盘片上磁记录单元的排列方式是“躺”着的，是“首尾相接”的水平排列，而垂直记录技术则让它们全部肩并肩地“站”了起来，这样当然就可以在有限的盘片空间里放入更多的磁记录单元，整个硬盘的容量自然就大了。那垂直记录技术也总该有个极限吧？是的，不过我们也不必去杞人忧天地担心当垂直记录技术发展到尽头的时候，硬盘容量是否也就到头了，因为那时候肯定又有更新的技术。总之一句话，硬盘在容量方面的发展没有尽头。
回到我们的问题上来，之前说到现在硬盘盘片上如此大的磁密度会不会导致寻道难度增加，使得平均寻道时间变长呢？我们认为不会，而且结论恰恰相反，正因为磁密度的增加，磁头只需要移动更短的距离就可以实现定位。更短的平均寻道时间就意味着硬盘在读写大量小文件时的性能更好，因为这个时候磁头是运动得最频繁的。而通过在“硬件评测周刊”第40期的320GB硬盘测试中，也证明了这一点。
不过光是靠增加磁密度的方法“顺便”来提升硬盘的读写速度并不能从根本上解决硬盘掐住整个PC系统脖子的事实。很多朋友就在想了，刚才说了硬盘的平均潜伏期和转速有联系，要是可以把台式机硬盘转速从现在的7200rpm提高到10000rpm以上，岂不是潜伏期就缩短了？没有错，但事实是这样做的后果就是硬盘的发热量和噪音都会有明显的升高，影响硬盘寿命不说，还影响人们在使用电脑时的体验。如果说前一个硬盘寿命可以通过一些技术处理来解决的话，后面的噪音问题现在还没有好的解决方法。因此硬盘厂家为了让自己的硬盘在舒适性和本身的性能上达到一个平衡点，就选择了7200rpm这个转速，很多年过去了，这个桌面PC的转速也一直在原地踏步。
你知道吗：用两块硬盘来组建RAID 0，在理论上可以让硬盘的传输率提高一倍，用起来会感觉系统如飞。不过这样做的缺点就是当其中一块硬盘出现故障时，另一个硬盘上的数据也会丢失。因此，它不适合存放重要文件而适合用它来玩游戏等做“非正经事”时使用。
黑暗中的曙光：ioDrive
除了做RAID 0以外，我们想让系统运行如飞的梦想又如何实现呢？只能说，期待吧。至少Fusion-io公司推出了一种基于NAND闪存的ioDrive“硬盘”给了我们一线希望，它是以NAND闪存芯片作为存储介质的一种新型硬盘，插在PCI-E插槽上。这种闪存硬盘的读速度最高可达800MB/s，写速度也有600MB/s，是现在主流硬盘的十倍以上。而在未来的一年时间内，该硬盘的容量可达到640GB，发展前景广阔。不过它现在才刚推出不久，价格也是普通用户无法接受的，但新技术总有一个从稚嫩到成熟的过程，到时候价格和容量都能满足主流消费者需求的时候，用户就会有更多的选择，发烧用户会选择固态硬盘来消除PC系统的瓶颈。
总结
我们今天从硬盘的工作原理入手，知道了硬盘工作时为什么会慢的几个重要的因素。在未来的很长一段时间内，硬盘都会成为掐住系统脖子的那只“黑手”。就普通硬盘来说，虽然硬盘本身也在不断发展和进步，为了在功耗、发热量和噪音方面找到一个平衡点，硬盘在速度方面的变化不会太大。而在容量方面，硬盘却是一日千里，发展得非常迅速。这也是硬盘发展的一个特点吧。