Dlaczego dyski twarde tracą wydajność z powodu zmniejszenia pojemności?

15

Dzisiaj patrzyłem na arkusz danych HDD (Western Digital 500 GB WD5000BPKT) i zauważyłem, że dla całej rodziny „Host” wiersza „Host” do / z dysku (ciągły) nominalnie zmniejsza wydajność odczytu i zapisu z powodu spadek pojemności:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

To mnie zastanawia dlaczego. Nie zauważyłem żadnego innego parametru, który różni się w tej tabeli oprócz pojemności urządzenia (od 750 GB do 160 GB). Szukałem również innych rodzin i znalazłem to samo zachowanie (Samsung i Seagate nie pokazują tych parametrów wydajności w swoich arkuszach danych).

Biorąc pod uwagę, że wszystkie dyski należą do tej samej rodziny i są w gruncie rzeczy takie same, czy ktoś zna dokładny fizyczny powód takiego zachowania?

Diogo
źródło

Odpowiedzi:

17

Gęstość przechowywania większych dysków twardych jest większa niż gęstość mniejszych. Przy tej samej prędkości obrotowej (7200 obr./min) oznacza to, że dane można szybciej odczytywać / zapisywać.

Z gęstości pamięci: wpływ na wydajność - Wikipedia, wolna encyklopedia :

Zwiększenie gęstości przechowywania nośnika prawie zawsze poprawia prędkość transferu, przy której ten nośnik może działać. Jest to najbardziej oczywiste przy rozważaniu różnych nośników dyskowych, w których elementy pamięci są rozmieszczone na powierzchni dysku i muszą zostać fizycznie obrócone pod „głowicą”, aby można je było odczytać lub zapisać. Wyższa gęstość oznacza, że ​​więcej danych przesuwa się pod głową dla dowolnego ruchu mechanicznego.

Biorąc pod uwagę dyskietkę jako podstawowy przykład, możemy obliczyć efektywną prędkość transferu, określając szybkość ruchu bitów pod głową. Standardowa dyskietka 3½ "obraca się z prędkością 300 obrotów na minutę, a najbardziej wewnętrzna ścieżka o długości około 66 mm (promień 10,5 mm). Przy prędkości 300 obrotów na minutę prędkość liniowa mediów pod głowicą wynosi około 66 mm x 300 obrotów na minutę = 19800 mm / minutę lub 330 mm / s. Wzdłuż tej ścieżki bity są przechowywane z gęstością 686 bitów / mm, co oznacza, że ​​głowa widzi 686 bitów / mm x 330 mm / s = 226,380 bitów / s (lub 28,3 KiB / s) .

Teraz rozważ ulepszenie projektu, które podwaja gęstość bitów, zmniejszając długość próbki i zachowując ten sam odstęp ścieżek. Spowodowałoby to natychmiastowe podwojenie prędkości transferu, ponieważ bity przechodziłyby pod głową dwa razy szybciej. Wczesne interfejsy dyskietek zostały pierwotnie zaprojektowane z myślą o prędkości transferu 250 kbit / s, a już osiągnęły lepsze wyniki dzięki wprowadzeniu dyskietek o wysokiej gęstości 1,44 MB (1,440 KiB) w latach 80. Zdecydowana większość komputerów PC zawiera interfejsy przeznaczone dla dysków o wysokiej gęstości, które działały zamiast tego z prędkością 500 kbit / s. Te również zostały całkowicie przytłoczone nowszymi urządzeniami, takimi jak LS-120, które zostały zmuszone do korzystania z szybszych interfejsów, takich jak IDE.

(moje podkreślenie)

Dennis
źródło
Uważaj na porównanie z dyskietką. Interfejs dyskietki (i ST-506) ma nieprzetworzone dane do / z kontrolera na komputerze-hoście. Dyski IDE i SATA mają wbudowane kontrolery dysków, które w pełni buforują dane po głowicy odczytu. Prędkości transferu PATA / SATA do / z komputera głównego są niezależne i całkowicie niezależne od operacji głowicy R / W. Te „trwałe” prędkości przesyłania na wykresie są średnimi, które obejmują czas bezczynności lub przestoju w interfejsie (podczas gdy sektory są dostępne / odczytywane), a także pełne transfery danych 3 Gb / s.
trociny
@sawdust: Analogia dyskietki ma jedynie zilustrować, w jaki sposób większa gęstość może skutkować wyższymi prędkościami. Mówienie, że szybkość transferu host-dysk jest niezależna i całkowicie niezależna od szybkości mediów, jest nieco dalekie. Utrzymana maksymalna szybkość transferu jest uśredniana w długim okresie czasu i zwykle jest określana dla odczytów sekwencyjnych. Dzięki temu przełączniki głowicy / cylindra są na minimalnym poziomie, więc szybkość mediów jest decydującym czynnikiem.
Dennis
OK, to nie było jasno sformułowane. Ponieważ czasy transferu sektora bufora odczytu głowicy do sektora i bufora sektora do hosta są sumowane, oba są matematycznie skorelowane ze średnią szybkością transferu. Ale te dwie operacje następują kolejno , a nie jednocześnie. Dane sektora są wczytywane do bufora (z szybkością opartą na gęstości bitów talerza). Następnie jest zatwierdzany. W razie potrzeby stosuje się korekcję błędów, a może sektor musi zostać ponownie odczytany. Dopiero po weryfikacji dane sektora są przesyłane do hosta (z prędkością interfejsu, w tym przypadku SATA II 3Gb / s).
trociny
4

Cóż, wszystkie dyski mają podobno taki sam rozmiar (jak wysokość, szerokość, głębokość). Tak więc, aby zmieścić więcej danych w tym rozmiarze, dane muszą być upakowane w większej gęstości.

Części ruchome (takie jak głowa) na dyskach HDD najprawdopodobniej poruszają się z tą samą prędkością.

Jeśli więc zwiększysz gęstość danych, ale prędkość, z jaką poruszasz się po danych, pozostanie stała, zwiększysz ogólną przepustowość.

Der Hochstapler
źródło
1
Tak, ale - typowy dysk może mieć jeden, dwa lub trzy talerze. Całkowita pojemność nie jest absolutnym wskaźnikiem gęstości danych. Oto post ( rml527.blogspot.com/2010/10/… ), w którym wymieniono 2,5-calowe dyski Western Digital o gęstości 160 GB, 250 GB, 320 GB i 500 GB na talerz.
Dave Becker
3

Wierzę, że Advanced Format odnosi się do użycia sektorów 4k zamiast 512 bajtów. Ta zmiana oznaczała między innymi, że do kodów ECC trzeba było użyć mniejszej liczby bitów na talerzu. W rezultacie trzeba odczytać nieco mniej bitów, aby pobrać określoną ilość danych z dysku; przy tym samym wszystkim spowodowałoby to nieco wyższą maksymalną prędkość transferu. Jest to prawdopodobnie wyjaśnienie różnicy między dwoma dyskami 500 MB.

Dan bawi się Firelightem
źródło
1

Cóż, po prostu dzikie domysły, ale:

Dysk twardy jest podzielony na kilka ścieżek, z których każda podzielona jest na kilka jednakowo dużych bloków.

Podczas odczytu danych dysk twardy najpierw przesuwa głowę do właściwej ścieżki, a następnie czeka, aż dysk obróci się do właściwego bloku. Aby móc odczytywać kolejne pliki obejmujące kilka bloków i ścieżek, ten ruch musi się zdarzać dość często. (jeszcze więcej przy większym rozdrobnieniu)

Większe dyski mają albo większą szybkość danych przechowywanych na każdej ścieżce, albo zawierają dodatkowy dysk. W ten sposób głowa nie musi się tak często ruszać, co skutecznie zwiększa szybkość transferu.

(przeczytaj o czasach dostępu na wikipedii )

Baarn
źródło
1

Oprócz wyższych gęstości bitów, inną możliwą odpowiedzią jest to, że większe dyski HD mają WIĘCEJ talerzy / dysków. Przy większej liczbie talerzy widać więcej bitów jednocześnie, bez konieczności przesuwania głowic czytających. Ponadto niektóre dyski przechodzą na talerze dwustronne z tym samym efektem

Ron
źródło