PATA硬碟

PATA硬碟

數據傳輸的一種載體,不需要安裝驅動,數據並列傳輸和成列(串)傳輸。

簡介

PATA硬碟 PATA硬碟

PATA硬碟叫做並行ATA硬碟,採用的是一根四芯的電源線和一根80芯的數據線與主機板相連線,把數據並列傳輸和成列(串)傳輸。傳輸速率由於受到並行傳輸的限制,傳輸率較低,PATA硬碟是不需要安驅動的。

PATA標準規範產生於上個世紀80年代中期,Imprimis公司推出Wren系列5.25英寸硬碟(當時Compaq PC機所使用的 硬碟)專用的“PCAT”接口,後來的3.5英寸硬碟也採用這項規格。由於“PC AT”這個名稱很容易同IBM PC/AT機混淆,人們就為它選擇了另 外的名字:“Advanced Technology Attachment(高級技術附屬檔案規格)”,簡稱ATA。但它並不是我們所說的“第一代ATA”。這項規格只生存 了短短數個月,因為它令不同廠商的硬碟出現嚴重的不兼容問題,尤其在主從盤安裝的時候更為嚴重。ATA-6也就是我們所說的ATA/100、UltraDMA/100,是當前最為普遍的ATA規格,它在2001年才通過ANSI認證。ATA -6增加了UltraDMA 5傳輸模式、速率提高到100MB/s的高水平,同時LBA模式的定址能力也由原來的28位擴充到48位,這樣就突破了硬碟最大可 用容量只能低於137GB的限制!

目前主流的ATA-100和ATA-133,使用80排線作為數據線。在傳輸速度方面,ATA-100的速度是100MB/s,那么ATA- 133的速度便是133MB/s。單從這一方面,SATA就比PATA快出不少。

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1、每分鐘轉速(RPM,Revolutions Per Minute):這一指標代表了硬碟主軸馬達(帶動磁碟)的轉速,比如5400RPM就代表該硬碟中的主軸轉速為每分鐘5400轉。

2、平均尋道時間(Average Seek Time):如果沒有特殊說明一般指讀取時的尋道時間,單位為ms(毫秒)。這一指標的含義是指硬碟接到讀/寫指令後到磁頭移到指定的磁軌(應該是柱面,但對於具體磁頭來說就是磁軌)上方所需要的平均時間。除了平均尋道時間外,還有道間尋道時間(Track to Track或Cylinder Switch Time)與全程尋道時間(Full Track或Full Stroke),前者是指磁頭從當前磁軌上方移至相鄰磁軌上方所需的時間,後者是指磁頭從最外(或最內)圈磁軌上方移至最內(或最外)圈磁軌上方所需的時間,基本上比平均尋道時間多一倍。出於實際的工作情況,我們一般只關心平均尋道時間。現在目前硬碟的平均尋道時間都是小於9.0ms的.

3、平均潛伏期(Average Latency):這一指標是指當磁頭移動到指定磁軌後,要等多長時間指定的讀/寫扇區會移動到磁頭下方(碟片是旋轉的),碟片轉得越快,潛伏期越短。平均潛伏期是指磁碟轉動半圈所用的時間。顯然,同一轉速的硬碟的平均潛伏期是固定的。7200RPM時約為4.167ms,5400RPM時約為5.556ms。

4、平均訪問時間(Average Access Time):又稱平均存取時間,一般在廠商公布的規格中不會提供,這一般是測試成績中的一項,其含義是指從讀/寫指令發出到第一筆數據讀/寫時所用的平均時間,包括了平均尋道時間、平均潛伏期與相關的內務操作時間(如指令處理),由於內務操作時間一般很短(一般在0.2ms左右),可忽略不計,所以平均訪問時間可近似等於平均尋道時間+平均潛伏期,因而又稱平均定址時間。如果一個5400RPM硬碟的平均尋道時間是9ms,那么理論上它的平均訪問時間就是14.556ms。

5、數據傳輸率(DTR,Data Transfer Rate):單位為MB/s(兆位元組每秒,又稱MBPS)或Mbits/s(兆位每秒,又稱Mbps)。DTR分為最大(Maximum)與持續(Sustained)兩個指標,根據數據交接方的不同又分外部與內部數據傳輸率。內部DTR是指磁頭與緩衝區之間的數據傳輸率,外部DTR是指緩衝區與主機(即記憶體)之間的數據傳輸率。外部DTR上限取決於硬碟的接口,目前流行的Ultra ATA-100接口即代表外部DTR最高理論值可達100MB/s,持續DTR則要看內部持續DTR的水平。內部DTR則是硬碟的真正數據傳輸能力,為充分發揮內部DTR,外部DTR理論值都會比內部DTR高,但內部DTR決定了外部DTR的實際表現。由於磁碟中最外圈的磁軌最長,可以讓磁頭在單位時間內比內圈的磁軌划過更多的扇區,所以磁頭在最外圈時內部DTR最大,在最內圈時內部DTR最小。

6、緩衝區容量(Buffer Size):很多人也稱之為快取(Cache)容量,單位為MB。在一些廠商資料中還被寫作Cache Buffer。緩衝區的基本要作用是平衡內部與外部的DTR。為了減少主機的等待時間,硬碟會將讀取的資料先存入緩衝區,等全部讀完或緩衝區填滿後再以接口速率快速向主機傳送。隨著技術的發展,廠商們後來為SCSI硬碟緩衝區增加了快取功能(這也是為什麼筆者仍然堅持說其是緩衝區的原因)。這主要體現在三個方面:預取(Prefetch),實驗表明在典型情況下,至少50%的讀取操作是連續讀取。預取功能簡單地說就是硬碟“私自”擴大讀取範圍,在緩衝區向主機傳送指定扇區數據(即磁頭已經讀完指定扇區)之後,磁頭接著讀取相鄰的若干個扇區數據並送入緩衝區,如果後面的讀操作正好指向已預取的相鄰扇區,即從緩衝區中讀取而不用磁頭再定址,提高了訪問速度。寫快取(Write Cache),通常情況下在寫入操作時,也是先將數據寫入緩衝區再傳送到磁頭,等磁頭寫入完畢後再報告主機寫入完畢,主機才開始處理下一任務。具備寫快取的硬碟則在數據寫入緩區後即向主機報告寫入完畢,讓主機提前“解放”處理其他事務(剩下的磁頭寫入操作主機不用等待),提高了整體效率。為了進一步提高效能,現在的廠商基本都套用了分段式快取技術(Multiple Segment Cache),將緩衝區劃分成多個小塊,存儲不同的寫入數據,而不必為小數據浪費整個緩衝區空間,同時還可以等所有段寫滿後統一寫入,性能更好。讀快取(Read Cache),將讀取過的數據暫時保存在緩衝區中,如果主機再次需要時可直接從緩衝區提供,加快速度。讀快取同樣也可以利用分段技術,存儲多個互不相干的數據塊,快取多個已讀數據,進一步提高快取命中率。

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