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生活小常识,用力按压硬盘可以提升 几十MB/s 读写速度

科技数码佚名2023-06-16

现在基本每台电脑都配置了 SSD (固态硬盘),但如果用在服务器、NAS 等大容量存储设备中,HDD(机械硬盘)的性价比依然无人能敌。一方面因为它便宜量大,一方面因为它可靠性强,数据存储时间长。

1956 年 IBM 研发出第一 台 磁盘存储系统,盘片直径 61 厘米,重量上百公斤,两台冰箱大小,但容量只有 5MB。

1991 年 IBM 应用温彻斯特技术制造出首款 3.5 英寸的 1GB 硬盘。也是我们现在常见的台式机机械硬盘。而笔记本和移动硬盘用的 2.5 英寸硬盘,其内部构造和工作原理与 3.5 英寸是一样的。

机械硬盘最基本的组成部分有:

盘片。存储数据;

磁头。在盘片上读写数据;

磁头臂。控制磁头在盘片上移动;

电路板。控制硬盘各部件工作;

接口。传输数据和供电

……

当机械硬盘工作时,存储数据的盘片会高速旋转,速度通常是 5400 转、7200 转、10000 转/分钟,需求更高的设备上(例如服务器)速度可以更快。

在盘片旋转时,磁头会快速精准地定位到盘片上非常非常狭窄的磁道上方,读写盘片中存储的数据。

也就是说,盘片转的越快,硬盘读写数据的速度就越快。但是受限于机械结构,盘片转速总是有瓶颈的。

为了增加容量和读写速度,盘片和磁头并不是我们从正面看到的一块,而是多个盘片重叠在一起。磁头也并不是只扫上面,通常是上下夹住盘片,两面都能读写。

机械硬盘从名字到价格再到外形都给我们一种硬汉形象,但是其实它非常「娇气」,一点点环境改变都可以降低它的工作效率甚至直接让它报废。

前面说了硬盘是通过磁头在非常非常狭窄的盘片磁道上读写数据,如果磁头的角度位置有一丢丢错位,就无法正确读写数据。

这种错位其实经常发生,最常见的原因就是「振动」,只要轻微振动就会导致磁头位置发生变化。

为了更直观感受这种精度,我们以西部数据 8TB 紫盘举例,这款硬盘大约有 2.48 亿条磁道,每个盘片的单面有 1550 万条磁道。这是一块 3.5 英寸(8.89cm)磁盘,去除主轴占有后盘片的实际可用半径大约是 0.875 英寸(2.22cm)。

2.22cm 上并排了 1550 万条磁道,每毫米大约有 698198 条磁道。一根头发的直径大约是 0.06mm。也就是说头发丝直径的长度下大约有 41892 条磁道。

这就是为什么最微小的振动就能影响硬盘读写速度。磁头每一次错位,意味着盘片那一圈为无效旋转,下一圈到来前磁头要尽量回到正确的位置,振动稍微大一点就需要几圈才能回正,也就增加了读写时间。