剖析Maxtor硬盘的专有技术

Dual Wave技术剖析

　　许多硬盘都拥有专用技术，但在宣传资料中并没有对它们进行介绍，用户常常在不知所云的情况下购买产品。以下几节将会简单分析Dual Wave等特性，看看这些技术对硬盘性能提升有何帮助。

    Dual Wave

    　　故名思义，Dual Wave是一种双重处理器架构，为了适应并行处理和多重任务而设计，两个处理器分别负责数据传输和操作，增加了整体性能。旧式硬盘使用一个微处理器进行磁盘寻道、错误纠正、主命令处理、缓冲、读取、写入和数据流程控制，每个任务都会减少微处理器的资源。

    　　Maxtor参考了SCSI硬盘上的双处理器特点，在IDE硬盘中加入了Dual Wave系统。它使用3.3V 0.25微米半导体工艺，是一款拥有50 MIPS（Million Instruction Per Second，百万条指令/秒）计算能力的RISC接口处理器，能够优化存储输入/输出和处理主机命令。再配合TI（Texas Instruments Inc. 德州仪器）的DSP芯片，来应付伺服系统、读取/写入、ECC（Error Checking and Correction，错误检查修正）等工作，减少了90%的命令处理量。

    　　Dual Wave技术的第二个好处是可以通过软件编程提高硬件性能和兼容性，某些ATA芯片组的设计与标准ATA稍有差别，普通硬盘不能与之很好地协调工作，严重降低速度。Dual Wave控制器支持固件（firmware）调整ATA协议，能够得到广泛的兼容性，较适合OEM（Original Equipment Manufacturer，原始设备制造商）厂商和系统集成者。

    　　Dual Wave的第三个特点是支持更新的接口标准，在主机与硬盘之间提供了一条更高速的数据通道，并优化磁盘控制器的内部架构来增加总线带宽，避免接口的瓶颈，满足多媒体应用程序需要。假设硬盘驱动器是一条高速公路，盘片是停车场，那么控制器就是管理系统，如果管理系统太慢，很容易造成塞车。DualWave系统中，在两个处理器之间设有缓存管理部分，让DSP和RISCH进行全速数据交换。

    　　由于多媒体和视频程序常常读入大文件，缓存越大对预读取越有帮助。Dual Wave支持2MB 100MHz SDRAM，并利用类似SCSI硬盘的特殊算法来优化缓存。磁盘容量的增加，也意味着错误纠正的工作加重，OTF（on-the-fly，高速数据传输错误纠正）用纯粹的硬件来完成ECC，完全无须附加数据读取，避免了等待盘片旋转（数据再一次来到磁头）而浪费时间。为了减少错误恢复的可能性，Dual Wave采用最新的第三代ECC代码，执行OTF可以保证修复任何的121位单突发错误或小尺寸16突发错误，甚至能利用固件来修复185位错误，比其它解决方案足足快了四倍。

MaxSafe (TM)

　　高性能高容量硬盘很重要，但可靠性也是一个不能忽视的因素，MaxSafe是Maxtor硬盘专有的数据安全系统。从硬盘原理我们可以知道，硬盘内部是一个非常非常清洁的空间，比医院的隔离病房还要干净得多，一个极小的微粒也会造成数据错误。尽管厂商们不断追求更为干净的制造环境，但是无论采用如何高级的过滤措施，仍然不能完全防止灰尘的入侵，MaxSafe系统的设计本意就是为了在数据丢失之前，发现和修正这些错误。

    　　Maxtor的数据完整性判断很简单：识别和决定可能发生问题的潜在点，MaxSafe先检查数据瞬时写入的正确与否，再监测长时间的数据存储过程，其中动用到三个技术：后台磁盘表面扫描、高级ECC、高速写入侦察。

    1、后台磁盘表面扫描

    　　ECC提供了一串数据位，使用复杂的译码算法计算，把自身附加在每一个存储在磁盘的数据上。当你存取这些资料时，附加的额外数据位会解码和校验数据，与原始记录相比较。如果编码/解码算法侦察有差异，将动用ECC位来修复不正确的数据。MaxSafe使用硬盘的idle（空闲）周期从磁盘读取数据，再使用硬盘电路版上的ECC来验证，最后把修复的数据存储在磁盘的另一点上，以上操作独立于主机系统，不会受到我们的干涉，充分利用了硬盘的每一段工作时间。

    2、高级ECC

    　　 从DiamondMax Plus 5120开始，Maxtor的所有产品已经包含了错误侦测和修正能力，与以前的产品相比，等于有了双重的ECC，每512byte个用户数据块，就有430 bits的ECC校验位。旧式的ECC可能会出现错误的修正，但高级ECC拥有两次校验操作，使错误发生率降到了1/10^20 bits。以250KB文件读取为例，1秒读1个文件，1天读取24小时，平均犯错时间为150万年。

    3、高速写入侦察

    　　 以今天的技术来计算，每英寸盘片大约可以存储1百万个文件，在写入资料时，如何磁头飞得太高，数据将不能被准确地记录下来。高速写入侦察用于检查每次数据写入的高度，确保磁头维持在安全写入区域内。

ShockBlock Enhanced 和Silent Store技术剖析

Shock Block Enhanced（增强形）

    　　震动有可能出现在硬盘销售、安装、运行的各个过程，数据的价值比硬盘本身要高得多，因此高级震动保护已经成为许多硬盘厂商研发的主要目标。如果说MaxSafe是一种软件保护的话，Shock block就是硬件保护。从DiamondMax 6800开始，Maxtor硬盘已经加入了ShockBlock技术，测试证明它最大能忍受1000G的冲击，可以在不恰当操作时获得更多保护。虽然这己远远超过了日常可能遇到的碰撞力度，但为了避免高强度长时间（2ms-11ms）外击力而造成的损伤，非常规测试也是十分必要的。

    　　当能源关闭之后，磁头加自动回复到名叫着陆区（Landing Zone）的一个特殊区域，保证了磁头与记录区不会发生长时间物理接触。由于连接磁头的金属是具有一定的弯曲，强力的冲击仍然会使磁头与盘片瞬间碰撞，导致盘片微粒弹出。尽管以上情形是出现在着陆区，但磁头损伤是免不了的，而且飞出的微粒将会有潜在的危险性。

    　　ShockBlock的技术有二个阶段，第一步减少硬盘受到震动时磁头与硬盘碰撞的机会，第二步降低碰撞时发生的损害。通常在硬盘装入机箱的时候，容易发生侧部撞击，其特点是瞬时力度可达数百至数千G、持续时间只有1-2ms。为了应付短时期强力度撞击，在外壳及内部加上一定的防护措施。使用高速数字摄影技术，可以观察到磁头与盘片撞击时的情形，传统角度的磁头边角与盘片接触，很容易划伤磁介质。ShockBlock采用加长磁头臂设计，让磁头平面与盘片接触，减少划伤的机率。

    　　我们常常会发现，运行磁盘工具或软件直接操作文件的时候，硬盘受到震动最容易丢失文件。因此，操作期间的抗震力要比非操作状态弱很多。

上面是传统磁头，下面是ShockBlock设计

    Silent Store（寂静存储）

    　　　　噪音虽然不是直接衡量硬盘性能的标准，但是经常听到一阵阵硬盘乱响毕竟不是一件让人舒心的事。纵观硬盘的发展历史，可以发现硬盘的噪音实际上和硬盘的转速是成正比的：转速每提高一个档次，噪音等级都会相应提高??想当年第一块Seagate 大灰熊7200转的硬盘推出，噪音和热量是何等地让人吃不消。尽管现在7200转的硬盘已经改进不少，成为了市场的主流，但噪音仍然是要高于5400转的硬盘。通常硬盘内部有两个电机，一个是驱动硬盘旋转的主轴电机，该电机过去是主要的噪音和热量源，但是现在有很多厂家开始使用液态轴承电机，它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠，可有效的降低因金属磨擦而产生的噪声和发热问题。同时液油轴承也可有效的吸收震动，使硬盘的抗震能力得到提高，由此硬盘的寿命与可靠性也可以得到提高。但是另外还有一个寻道电机，由于技术和成本上的原因，该电机还没有采用液态轴承电机，我们平时听到硬盘发出的“答，答”声，就是由它发出的。主轴电机速度的加快，寻道电机只有加快步伐，才能协调，才能发挥主轴电机加快后的潜能。目前大多数硬盘的噪音主要都是由这个寻道电机引起的，不同厂家的硬盘声音都不一样

    1.“Silent Store“的工作原理

    　　实际上Maxtor很早就提出了这个降噪方案，名称叫“Acoustic Management”，只是由于大家都觉得这不是一个创新的新技术，而且还要降低硬盘的性能，所以其他硬盘厂家响应不积极。

    　　大家都知道硬盘有两个技术参数很重要：平均寻道时间（Average Seek Time）和平均潜伏时间（Average Latency Time）。平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间，这是衡量硬盘机械性能的重要指标，一般在5ms-13ms之间，这个时间直接影响着硬盘的随机数据传输速度。磁头平均寻道时间除了和单碟容量有关外，最主要的决定因素还是磁头动力臂的运行速度。目前的主流硬盘中，除了希捷的ATA酷鱼稍快为7.6毫秒外，其余品牌的主流型号基本为8.5～9毫秒，Maxtor的“Silent Store”实际上就是在硬盘的BIOS芯片加入了程序，人为降低磁头动力臂的反应速度，即降低寻道速度，从而降低噪音，所以说这是一个非常直接和简单的方法，谈不上是新发明。这样尽管从性能上有些损失，但是电机发出的噪音确实低多了。

    　　平均潜伏时间是指相应数据所在的扇区转到磁头下的时间，该参数完全由主轴电机转速决定，一般在1ms－6ms之间。我们下面的测试数据都是针对7200转的硬盘，所以这项参数的差别可以不考虑。

    　　说到这里，也许有人要问：我原来速度是比较快的，使用该功能后，会不会不适应。其实 Maxtor所有内置了该功能的硬盘出厂时都默认打开了该功能的，也就是说噪音等级是最低或较低的，它的速度当然也就不是最快的，实际上我们在购买了一块新硬盘回家测试一下就可以看出来了，通常测试数据都明显低于硬盘的标称数据，而硬盘上的标称数据实际上是在没有打开降噪功能时的最大值。

    2.具体使用方法

    　　1)、到Maxtor的网站上下载最新的控制程序Maxtor’s AMSET utility

    　　2)、首先要确认你所使用的硬盘是否支持“Silent Store” 技术??支持的产品包括DiamondMax 60， DiamondMax VL 30， DiamondMax Plus 40 UDMA/100， DiamondMax 60 UDMA/100和DiamondMax VL 30 UDMA/100及其后期推出的系列产品。需要说明一点，一般来说，ATA/100及其后续接口的Maxot硬盘支持降噪功能，但只支持ATA66的Maxtor却不支持降噪。不过如果你将支持ATA100的内含降噪功能的硬盘设置在ATA66模式下使用，降噪功能仍然是发挥作用的，关键是看硬盘的ROM中BIOS是否加入了支持降噪的程序，接口形式不是判断依据。

    　　3、必须保证你的硬盘是挂在主板芯片组所支持的IDE控制器的接口上，而且必须是IDE口插槽的Primary位置。

    　　4、设置程序必须在纯DOS模式下运行，假如你的机器安装的是Win2K或 Win Me，必须找一张95/98/98 SE的启动软盘，然后将下载的这个文件解压到软盘上，然后使用这张软盘启动。

    　　5.运行AMSET 程序：
A:DriversMaxtor AMSET /xxxx
Xxxx参数分别为三种模式： Quiet， Fast 或Off。

    　　Quiet：此模式允许以性能的降低换取噪音的下降，在空闲状态，噪音在一个分贝以内主要用于对环境噪音要求比较高的场合，但是如果你机器其他相关部件的噪音没有解决，单独设置此项，不会有什么效果，比如电源和CPU的散热风扇发出的噪音仍然较大。笔者认为此项设置以后到是可以在笔记本硬盘上采用，笔记本在使用时，主要的噪音源就是硬盘，这里才是它发挥作用的地方。现在凡是支持降噪功能的硬盘在出厂时，都被默认设置在Quiet。

    　　Fast：此模式允许以性能的稍许降低换取噪音的下降，实际上是性能和噪音之间的一种妥协。如果你觉得你的机器硬盘噪音实在大，可以选择此项试试。

    　　Off ：降噪功能选项完全关闭，硬盘的寻道时间最快。

    　　运行后程序会提示下面信息：

    Chipset.drv Version x.xx (x表示版本号)
Searching for Maxtor Drives on (Chip Set) Primary . . . . .
Searching for Drive 0 . . . . .
Maxtor Drive 0 Found . . . . .
****** Acoustic Management Turned on (off) in the Maxtor Drive ******
Searching for Drive 1 . . . . .
Non-Maxtor Drive 1 Found . . . . .
Searching for Maxtor Drives on (Chip Set) Secondary . . . . .
Searching for Drive 0 . . . . .
No Drive Found . . . . .
Searching for Drive 1 . . . . .
No Drive Found . . . . .

    　　但是如果出现下面提示，说明的的硬盘IDE口接错了，或你的硬盘不支持降噪功能，需要更正

    Searching for Maxtor Drives on (Chip Set) Secondary . . . . .
Searching for Drive 0 . . . . .
No Drive Found . . . . .
Searching for Drive 1 . . . . .
No Drive Found . . . . .

    　　假如没有问题，在出现提示后，软盘会返回DOS提示符，将软盘取出，重新启动机器，刚才的设置就会生效。

　　由于Maxtor公司目前统一地对某些型号预设了降噪功能，对于DIY爱好者来说，刚买的支持降噪功能的硬盘，实际并没有发挥最大的速度潜能，因此我们需要使用软件将降噪功能关闭，增快硬盘寻道时间，以求得最快的硬盘整体速度。

未经允许不得转载：DOIT » 剖析Maxtor硬盘的专有技术