容量の減少により、HDDのパフォーマンスが低下するのはなぜですか?


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今日、HDDデータシート(Western Digital 500GB WD5000BPKT)を調べていましたが、ファミリー全体で、「パフォーマンス」行の「ホスト(ドライブへの/からのドライブ(持続))」が読み取りおよび書き込みパフォーマンスで名目上低下していることに気付きました容量の減少:

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これはなぜだろうと思う。デバイスの容量(750GB〜160GB)を除いて、この表で異なる他のパラメーターに気付きませんでした。他のファミリも探しましたが、同じ動作を発見しました(サムスンとシーゲイトはデータシートにこのパフォーマンスパラメータを表示していません)。

それで、すべてのディスクが同じファミリーに属し、本質的に同じであることを考えると、誰かがこの動作の正確な物理的理由を知っていますか?

回答:


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大きなハードドライブのストレージ密度は、小さなハードドライブの密度よりも高くなっています。同じ回転速度(7200 RPM)で、これはデータの読み取り/書き込みを高速化できることを意味します。

メモリストレージ密度から#パフォーマンスへの影響-ウィキペディア、無料​​の百科事典

メディアのストレージ密度を上げると、ほとんどの場合、そのメディアが動作できる転送速度が向上します。これは、ストレージ要素がディスクの表面全体に広がり、読み取りまたは書き込みのために「ヘッド」の下で物理的に回転する必要があるさまざまなディスクベースのメディアを検討する場合に最も明白です。密度が高いほど、特定の機械的な動きに対して、頭の下でより多くのデータが移動します。

基本的な例としてフロッピーディスクを考えると、ビットがヘッドの下を移動する速度を決定することにより、有効な転送速度を計算できます。標準の3.5インチフロッピーディスクは300 rpmで回転し、最も内側のトラックは長さ約66 mm(半径10.5 mm)です。300rpmでは、ヘッドの下のメディアの直線速度は約66 mm x 300 rpm = 19800 mm /分です。 、または330 mm / s。ビットは686ビット/ mmの密度で保存されます。つまり、ヘッドは686ビット/ mm x 330 mm / s = 226,380ビット/ s(または28.3 KiB / s)を認識します。 。

次に、サンプルの長さを減らし、同じトラック間隔を維持することにより、ビットの密度を2倍にする設計の改善を検討します。これにより、ビットがヘッドの下を2倍速く通過するため、転送速度が2倍になります。初期のフロッピーディスクインターフェイスは、もともと250 kbit / sの転送速度を念頭に置いて設計されていましたが、1980年代に「高密度」1.44 MB(1,440 KiB)フロッピーの導入により既に性能が向上していました。PCの大部分には、代わりに500 kbit / sで実行される高密度ドライブ用に設計されたインターフェイスが含まれていました。これらもLS-120のような新しいデバイスに完全に圧倒され、IDEなどの高速インターフェイスを使用せざるを得なくなりました。

(エンファシス鉱山)


フロッピーとの比較に注意してください。フロッピーディスク(およびST-506)インターフェースには、ホストPC上のコントローラーとの生データがあります。IDEおよびSATAドライブには、読み取りヘッドの後のデータを完全にバッファリングするオンボードディスクコントローラがあります。ホストPCとの間のPATA / SATA転送速度は独立しており、R / Wヘッド操作とはまったく異なります。グラフ内のこれらの「持続」転送速度は、インターフェース上のアイドル時間またはデッド時間(セクターへのアクセス/読み取り中)および3 Gb /秒の完全なデータ転送を含む平均です。
おがくず

@sawdust:フロッピーの例えは、単に密度が高いほど高速になることを説明することです。ホストからドライブへの転送速度は、メディア速度とは独立しており、完全に分離されていると言うのは少し遠いことです。持続的な最大転送速度は、長期間にわたって平均化され、通常は順次読み取りに指定されます。これにより、ヘッド/シリンダーの切り替えが最小限に抑えられるため、メディアレートが決定的な要因になります。
デニス

OK、それははっきりとは言いませんでした。read-head-to-sector-bufferとセクター-buffer-to-hostのセクター転送時間は合計されるため、両方とも平均転送レートと数学的に相関しています。ただし、これらの2つの操作は、同時にではなく、連続して発生します。セクターデータはバッファーに読み込まれます(プラッターのビット密度に基づいたレートで)。その後、検証されます。必要に応じてエラー修正が適用されるか、セクターを再読み取りする必要があります。検証後のみ、セクターデータがホストに転送されます(インターフェイスのレート、この場合はSATA II 3Gb /秒)。
おがくず

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まあ、すべてのドライブはおそらく同じサイズです(高さ、幅、奥行きなど)。したがって、より多くのデータをそのサイズに収めるには、データをより高密度でパックする必要があります。

ほとんどの場合、HDDの可動部分(ヘッドなど)はすべて同じ速度で移動します。

したがって、データ密度を増やしても、そのデータを移動する速度が一定のままであれば、全体的なスループットが向上します。


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はい、しかし-典型的なドライブには1、2、または3つのプラッターがあります。総容量は、データ密度の絶対的な指標ではありません。ここに、プラッターあたり160 GB、250 GB、320 GB、および500 GBの密度のWestern Digital 2.5インチドライブをリストした投稿(rml527.blogspot.com/2010/10/…)があります。
デイブベッカー

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Advanced Formatは、512バイトではなく4kセクターの使用を指すと思います。とりわけ、この変更により、ECCコードに使用する必要があるプラッタのビット数が少なくなりました。その結果、所定量のデータをドライブから取得するために読み取る必要があるビットがわずかに少なくなります。他のすべてが同じ場合、最大転送速度がわずかに高くなります。これは、おそらく2つの500MBドライブの違いの説明です。


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まあ、単なるワイルドな推測ですが、:

ハードドライブは複数のトラックに分割され、各トラックは同じ大きさの複数のブロックに分割されます。

データを読み取るとき、ハードドライブはまず頭を正しいトラックに移動し、ディスクが正しいブロックに回転するまで待機します。複数のブロックとトラックにまたがる大きなファイルを連続して読み取る場合、この動きは頻繁に発生する必要があります。(さらに高い断片化で)

ドライブが大きいほど、各トラックに格納されるデータのレートが高くなるか、追加のディスクが含まれます。このように、ヘッドはこれを頻繁に動かすことを強いられず、転送速度を効果的に高めます。

ウィキペディアでアクセス時間について読む)


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より高いビット密度に加えて、別の考えられる答えは、より大きなHDにはより多くのプラッター/ディスクがあるということです。より多くのプラッタを使用すると、読み取りヘッドを移動することなく、同時により多くのビットを見ることができます。また、一部のドライブは、同じ効果で両面プラッターに移動します

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