【原创】事实的真相：机械硬盘4KB先进格式?

我相信大家都听过很多关于4KB先进格式的消息，现在卖的火热的WD绿盘EARS系列也首次为我们带来了4KB先进格式技术。

很多已经购买了的用户纷纷指责说4KB先进格式兼容性差或者性能烂，尤其是在Windows XP系统下面。 甚至有人说：“ 西数官方说先进格式能带来7~11%的容量提升，为啥我没有看到任何这样的提升？我格式化后还是原来的容量。”

下面我就解释下何谓4KB先进格式。（太深的我也不懂，你们也不愿意看 ^_^）

总的来说，4KB先进格式的"未来的意义"大于"当前的意义"，为了给今后的机械硬盘容量、性能提升打下坚实基础，4KB先进格式是必须要采用的一种技术手段。这是整个硬盘工业的新转变，所以WD只是第一个采用4KB格式的厂商，之后别的厂商也会跟进。

扇区的容量到底是多大？

从软盘开始，磁盘就被分成一个个扇区，每个扇区为512B大小，紧跟着的是ECC单元。过去的几十年间，这个模式一直工作的很好，厂商们靠着其他新发明/技术提升着硬盘数据密度。说实话真不敢相信在同样一个3.5英寸的碟片上，我们把容量从1MB做到了大于500GB。终硬盘工业到了一个必须做出改变的时候了，在那么小的扇区容量下再次提升容量显得越来越不”经济实惠“。

4KB先进格式有许多优点：1.相比以前的8个512B扇区所需要的ECC容量更小（相当于提升了容量）。2.大的ECC容量能够采用更长的代码，会提升ECC的效率。（相当于提升了分析纠错能力）3.ECC算法在几十年中也得到了更新，新算法可以在大的扇区内采用。（为先进格式下的ECC打下基础）4.新的4KB扇区更好的兼容于新的文件系统（NTFS等）。（NTFS默认文件分配单元大于2GB分区的为4KB）。

我能得到更多的使用空间吗？

WD发话了，从512B扇区向4KB扇区转变后，能带来7~11%的物理容量提升。看清楚了：物理容量 - 作为一个顾客，我们看不到更多的使用空间，而且你也不能把你现有的硬盘转换为4KB先进格式的硬盘。 这需要完全的对硬盘控制器和固件进行升级。不管你买的是不是4KB先进格式的硬盘，你买2TB容量的，当你格式化后，你还是拿到2TB的容量。（容量没变）

这就奇怪了，有人会说，如果4KB先进格式给了硬盘厂商更多的可用空间，那么这些容量到了哪里去了？这个答案就是：为了未来做准备。硬盘厂商为了兼容性，目前的做法是把4KB的扇区转换为8个512B的扇区，这意味着理论上说，4KB先进格式和非4KB先进格式的盘容量相同，性能也不会变。实际哪？

4KB先进格式的硬盘更快吗？

坦率的说：不，至少目前来说没有。就拿WD的EARS绿盘来看吧，他的单碟容量和转速和先前的EADS是一样的，所以读/写磁头在单次旋转中能覆盖的数据量也是相同的。WD说提升了1~2%的性能，更多的原因其实是缓存容量从32MB提升到64MB而非4KB先进格式带来的。

其实我认为，更大的缓存是必须的，因为4KB先进格式化带来了"读改写"操作，打个比方，如果系统需要在4KB扇区里写入一个512B数据，硬盘必须读取整个4KB扇区到缓存,再在缓存里改写数据然后重新写回4KB扇区。不像SSD，硬盘只能在同一时间访问盘片上的一个区域。（SSD内部多通道，同一时间可以访问多个区域），这带来了和以前硬盘读/写操作完全不同的操作方式（需要2次转动）。当然，WD说这并不会影响性能，而且操作系统是看不见这一“暗箱”操作的。（谁会说自己新产品新技术会比以前产品慢。{:4_133:} ）


上面说的大家基本应该明白了，而对于想了解更多的朋友们，抛开上面的不管，我们可以再深入点。^_^

先进格式为磁性存储设备上扇区容量超过512B~520B容量的新标准，我们可以把先进格式看做一个里程碑。（从1956年开始，机械硬盘就一直是512B扇区）
先进格式第一版定义和目的：靠着提升扇区容量为4KB，利用更有效率的存储空间来使用更强大的ECC算法来维持数据在更高密度下的完整性。
先进格式第一版标准完成时间：2010年3月。

在1998年NSIC的一份技术报告里，第一次出现了对更大数据扇区的需求，这种技术被用来突破磁性介质存储密度和增加ECC能力。2000年IDEMA（International Disk Drive Equipment and Materials Association) 国际磁盘驱动器设备和材料协会回应了这个提议，2010年3月，第一版的先进格式标准完成，从2011年1月底起，所有的机械硬盘都会采用4KB先进格式。

先进格式第一版主控工作模式类别：
1. 512模拟（512e)：把碟片上4KB的物理扇区模拟成512B的逻辑结构并传输到系统总线。WD的EARS目前采用
2. 4KB原生 (4kn) ：碟上上的4KB的物理扇区以4KB的结构传输到系统总线。
3. 4KB兼容  ：主控制器对老的512B扇区支持和新的512模拟模式支持保持相同的性能。

从1956年至今，已经有超过58亿颗传统512B扇区硬盘投向市场，系统，程序，应用都是面向512B扇区硬盘做的优化，所以早期的先进格式化硬盘必须完成新标准的软硬件过渡、Vista，Win7和Windows Server 2008，最新核心Linux和MAC OS X雪豹已经普遍的开始支持先进格式。

先进格式会影响到哪些直接磁盘访问操作？
1.软件程序。2.软件驱动。3.备份程序。4.镜像工具。5.测试工具。6.整合工具。7.数据库程序。8.操作系统等等。。

既然WD的EARS已经上市，而且上面我也解释了他采用了512e模式，那么我来解释下这个工作模式吧。



很多系统，程序都是为了512B扇区优化的，为了兼容旧的512B扇区结构，WD在主控制器固件里加入了虚拟512B代码，把磁盘介质上的4KB扇区虚拟成8个512B的扇区。



在512e模式下，假设有一个来自主系统的512B文件的读取请求，那么操作步骤如图：1.接到系统512B读取请求。2.硬盘把包含这个512B请求的4KB扇区整个读入缓存。3.主控制器虚拟扇区固件从整个4KB扇区内提取出512B的目标文件发送到主系统。这个一般不会造成性能的下降。



在512e模式下，假设有一个来自主系统的512B文件的写入请求，那么操作步骤如图：1.接到系统512B写入请求。2.硬盘把包含这个512B请求的4KB扇区整个读入缓存。（碟片第一次转动）3.硬盘靠着主控制器虚拟扇区固件的技术在缓存里改写这个512B的数据。4.硬盘把整个改写后的4KB扇区写回存储介质上。（碟片下次转动）这就带来了“读改写”操作，会比较明显的影响磁盘性能。所以正确的offset对齐可以缩小先进格式512e模式写入性能的影响。

原本8个512B的扇区，每个后面再加上50B的ECC数据，当中还有几B的扇区间隔，地址等。现在变成了1个4096B加上100B ECC的区，自然省了不少。 100B ECC的能力比以前50B的强，效率自然也高了。

不知道你们看不看的懂,都说的啥话啊。。。

1.做成4KB扇区是为了今后做大容量的盘考虑。同样大小的3.5英寸盘上要做大于500GB以上的容量，这个密度已经很低了，低到磁头的信噪比要求高，在磁盘使用了段时候，磁性表面老化的时候，信噪比不达标对数据的读/写需要进行多次的操作，这就需要重新设计更强大的ECC来保证数据的完整性，不然你就等着文件出错，速度下降吧。而更强大的ECC需要更大的容量，把以前8个ECC的容量节省下来现在做成一个更强的ECC自然会有优势。
2.目前软硬件对4KB的支持都不好，你们从SSD上就能看出来了，所以4KB需要模拟成逻辑8个512B以向下兼容也是没办法的事，在主控固件里多了层转换，在操作上也有了质的变化，你们竟然会说这不会影响性能。真没搞懂，难道你们认为以4KB操作的“读改写”比传统以512B的“写”更快吗？读取上不会有明显差距，不过写入策略上已经完全不同了，虽说和SSD不完全相同但也基本差不多了。可是你们要知道，同一时间硬盘只能做一件事（不管你如何操作，磁头只能同一时间定位一个点吧），而SSD内部是颗粒通道间的”阵列“，这个速度能比吗？你们认为WD那么好心给你64MB缓存吗？那是不得已，缓存在先进格式上的意义已经和以前完全不同了。没有多出来的缓存如何来弥补这些性能损失？为啥需要做分区对齐？为啥不能用XP直接格式化？不就是为了尽量避免512B操作对写入的影响吗？物理扇区已经是4KB了，操作的数据不对齐，会同时横跨2个扇区进行操作，这个就需要”读改写“整整8KB的数据量啊。

物理上必须使用4KB来达到高容量，高效率ECC。
实际为了兼容，必须使用老格式，所以把物理的改动用虚拟的8X512B替代。
所以造成了性能在某些情况下还不如纯物理512B扇区的硬盘。

1.分区对齐即可，外置盒只是个桥接，内部啥格式你自己说了算，FAT32浪费容量。
2.他们乱说，4KB的盘，物理扇区确实是4KB的，只不过固件模拟成8个512B逻辑扇区，所以必须分区对齐，不然性能很烂。
3.用Win7系统自带的分区即可，分区完格式化成对应的文件系统格式。
4.我也买日立的，因为我喜欢那个一次性手撕金属包装，看上去舒服。