硬碟大小事

硬碟這東西，在我還沒出現在這世界上的時候，就有了，但早期的硬碟容量真的是少到可憐，噪音大的可以，還好科技日新月異，硬碟的容量已經來到1.5TB了!!(15000G的容量)。最近資料庫的課教到儲存體的單元，這篇文主要是要整理思緒用的，所以磁帶機或是伺服器專用的硬碟就不在本文討論的範圍了。

首先先來看買硬碟的時候是長什麼樣子的，如果你到所謂的3C電腦賣場，買到的硬碟大部分會跟上面一樣，用靜電套套著，再用吸震塊套住，穩穩的放在紙盒裡面，除了硬碟機以外，通常還會附上一包4顆螺絲，還有售後服務卡。

但硬碟這麼多種，要如何判讀買到的硬碟是你所想要買的嗎？我備用的硬碟，Maxtor 7200rpm(每分鐘7200轉)、160G、8MB緩衝，電路板是可以更換的！

待整理的硬碟，拿來當教學用 Seagate 7200rpm、160g、8mb緩衝，在標示的部分，其實都一樣，只不過標是擺放的位置會不一樣，要找一下就是了。

SATA-II的硬碟背板的部分也就和前一顆硬碟不一樣，而這顆的背板是裝反的(與前一顆來比較)，我想應該是要保護元件吧。

要買硬碟前一定要確認是要買哪一種的！要不然主機板不支援，就要搥心肝了....

由於採用單碟的設計，所以在重量上(忘了秤...) 和 體積上都有輕量化

重量：SATA-II < IDE；體積：SATA-II < IDE

硬碟按數據介面不同，大致分為 ATA 和 SATA以及 SCSI 和 SAS

• ATA全名為Advanced Technology Attachment  其實就是IDE！是用傳統的 40-pin 並列數據線連接主機板與硬碟，外部介面速度最大為133MB/s，因為並列線的抗干擾性太差，且排線佔空間，不利電腦散熱，逐漸被 SATA 所取代。

• SATA，全名為 Serial ATA  也就是使用串口的ATA介面，因抗干擾性強，且對數據線的長度要求比ATA低很多，支持熱插拔等功能，已越來越為人所接受。SATA-I的外部介面速度已達到150MB/s，SATA-II更將升至300MB/s，SATA的前景很廣闊。而SATA的傳輸線比ATA的細得多, 有利於機殼內的空氣流通。

• SCSI，全名為Small Computer System Interface（小型機系統介面）歷經多世代的發展，從早期的 SCSI-II，到目前的 Ultra320 SCSI 以及 Fiber-Channel （光纖通道），接頭型式也有多種。SCSI 硬碟廣為工作站級個人電腦以及伺服器所使用，因為它的轉速快，可達 15000 rpm，且資料傳輸時佔用 CPU 運算資源較低，但是單價也比同樣容量的 ATA 及 SATA 硬碟昂貴。

• SAS（Serial Attached SCSI）是新一代的SCSI技術，和SATA硬碟相同，都是採取序列式技術以獲得更高的傳輸速度，可達到3Gb/s，此外也透過縮小連接線改善系統內部空間等。

看完落落長的介紹除了後二種沒看過外，其他的我想有看過電腦的應該都很熟悉，在網路上看到有段關於硬碟容量的計算

【討論】關於硬碟容量計算 CHS，請教一個關於硬碟容量的計算問題

一顆硬碟是由許多圓型碟片組成, 這些碟片稱為磁盤 (platter)，每個 platter 又有上下兩面(surface) (指雙面碟片), 每面有一個磁頭(head)，如果在每面上畫出同心圓形這些一圈一圈的同心圓稱為磁軌 (track), 在每一磁軌上畫分成數個區間這些區間則稱為磁區(Sector)。而每面磁碟上"同編號的磁軌"稱為磁柱(Cylinder)。已知: 磁區 = 標準大小為 512 Bytes

所以：磁軌容量 = 每磁軌上的磁區數 * 512 Bytes；磁柱容量 = 磁頭數 * 每磁軌上的磁區數 * 512 Bytes。所以磁軌容量 不等於 磁柱容量，但磁軌數等於磁柱數。

我的問題就是, 為什麼在計算硬碟容量時都是用硬碟容量 = C(磁柱數) * H(磁頭數) * S(每軌磁區數) * 512 Bytes，而不是用硬碟容量 = T(磁軌數) * H(磁頭數) * S(每軌磁區數) * 512 Bytes。

雖然兩者計算出來的結果是一樣的, 但意義不同,照理來說應該要用 THS 來計算才是正確的, 也比較直覺～

ANS : 因為直覺上，磁軌指的是一片碟片，而磁柱則代表整顆硬碟；這樣的解釋不知您是否能接受。

資料來源:小紅帽技術論壇

來算個題目吧~以某個具有下列特性的磁碟為例  （這些不是任何一種特定磁碟裝置的參數）：

區塊大小 B=512 個位元組；區塊間隔大小G=128 個位元組，區塊間隔不記錄資料！

每個磁軌中的區塊個數=20；每個磁面的磁軌個數 = 400；一個磁碟組是由 15 個雙面磁碟所組成

請問：

a.它的一個磁軌的總容量是多少 ？而可用容量又是多少（扣除區塊間隔）？

• 磁軌總容量   20 * (128+512) = 12800 bytes = 12.8 Kbytes，磁軌區塊 * (區塊間隔大小 + 區塊大小) = 磁軌總容量
• 可用容量     512 * 20 = 10240 bytes = 10.24 Kbytes，磁軌區塊 * 區塊大小 = 可用容量

b.它有多少個磁柱 ？  

• 磁軌數同磁柱數是   400

c.一個磁柱的總容量和可用容量各是多少 ？

• 一個磁軌容量 15*2*20*(512+128) = 384000 bytes = 384 Kbytes
• (15個雙面磁碟 * 2) = 30個磁面
• (30個磁面 * 20個區塊) = 600個區塊
• (600個區塊* (區塊大小 + 區塊間隔大小)) = 一個磁柱的總容量
•  可用容量是 512 *20 = 10240 bytes = 10.24 Kbytes，磁碟數 * 雙面 * 區塊數 * 區塊大小 = 可用容量。

d.一個磁碟組的總容量和可用容量各是多少 ？

  磁碟組總容量是  15個磁碟 * 雙面 * 400個磁軌 * 20的區塊大小 * (512+128)= 153600000 bytes = 153.6 Mbytes，可用容量是      15 * 2 * 400 * 20 * 512 = 122.88 Mbytes

e.假設這台磁碟機是以 2400rpm 的速度來旋轉磁碟組

•   請問傳輸速率（tr，transfer rate ）是多少 byte/msec ？
•   區塊傳輸時間（btt，block transfer time ）多少msec ？ 
•   平均旋轉延遲 （rd，rotationaldelay ）是多少 msec ？
•   而整體傳輸速率 （bulk transfer rate）是多少？ (請參閱附錄 B）？
•   傳輸速率 = 一磁軌容量(bytes) / 每毫秒(msec)  [20 * (128+512) = 12800 bytes] / [ (60 / 2400)* 1000 ] = 512 bytes/msec
• 區塊傳輸時間 = 512 / 512 = 1 msec
• 平均旋轉延遲時間 = 25 / 2= 12.5 msec
•  每旋轉一週所需時間為 60 * 1000 / 2400 = 25毫秒
•  則平均旋轉延遲時間為 25 / 2 =12.5 毫秒(平均情況，需要旋轉半圈)。
• 整體傳輸速率 = 512*(512/640) = 409.6 bytes/msec

f.假設平均搜尋時間是 30msec 。平均而言，給定區塊位址後要搜尋和傳輸單一區塊所花的時間是多少 msec ？

• 平均定址和傳輸時間 t = 30+12.5+1 = 43.5 msec
• 搜尋時間 + 旋轉延遲 + 區塊傳輸時間

g.請計算傳送 20 個隨機挑選的區塊 ，平均需要花多少時間？如果與傳送20 個連續區塊，  請使用雙緩衝區技術以節省搜尋時間和旋轉延遲所花的時間相比，結果如何 ？

• 傳輸 20 個隨機區塊= 20 * 43.5msec (平均定址和傳輸時間) = 870 msec
• 使用雙緩衝傳輸 20 個連續區塊   = 30 + 12.5 + (20*1) = 62.5 msec (由於是連續資料所以是用累計的)
• 平均搜尋時間 + 平均旋轉延遲時間 + (20 個連續區塊 * 區塊傳輸時間)

原來硬碟的計算是這樣的...

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