現在提到硬碟，大家應該就只有「好貴」與「買不到」這兩種反應吧？畢竟泰國水災的影響實在是太大了，雖然部分硬碟廠商的廠房並沒有太大的受損，但問題其實在於上游零件製造廠的受損，在沒有零件供應而無法製造出硬碟

的情況下，價格當然就水漲船高，但硬碟廠商還是默默地在更新產品線，像單碟1TB的產品也已經開始販售了。

■ 佈滿磁性物質的碟盤

電腦是一台只能處理二進位資料的東西，也就是說它只認得0與1這兩種資料型態，因此儲存媒介只要能呈現出兩種變化就可以拿來當作紀錄資料使用，在擁有這樣物理特性且容易更改的物質裡，磁性物質算是較為穩定且成本較低的一種，所以在很早之前就被拿來當作儲存媒介使用。硬碟用來記錄資料的碟盤上就佈滿了密度相當高的磁性物質，並利用高精密度的讀寫頭去改變磁性物質的排列方向，來呈現出0與1的型態變化。

■ 越來越大的單碟容量

硬碟本身因為體積的限制，一顆3.5吋的產品頂多就只能裝設5個磁碟盤，在無法增加碟盤數目的限制下，要提升產品的總容量，就只能夠增加單一碟片的可儲存空間了。

● 垂直寫入技術

當磁碟盤上的磁性物質排列越緊密時，就能夠在單位面積裡創造出更大的儲存容量，單位成本也可以降低，因此將磁錄密度提升，一直都是硬碟廠商在努力研發的方向。近幾年來磁密度能夠持續發展且迅速成長，很大的原因在於「垂直寫入技術」的使用。以往磁性物質的排列方向是使用水平放置的方式，磁性變化需要佔用平面空間，而垂直寫入就是將磁性物質改為垂直方向的排列，因此不需要在平面上保留額外的空間，在單位面積之下就可以排列更多的磁性分子，磁錄密度也就可以順利地向上提升。

圖 / 垂直寫入技術將磁性物質改為重質方向來排列，可以有效地增加磁錄密度。（圖片來源：維基百科）

● 先進格式化

除了提升磁錄密度來增加單碟容量的方式之外，會影響到硬碟單碟可用空間的因素還有「先進格式化」，但一顆同樣為1TB的硬碟，採用先進格式化的產品並不會讓使用者有更多的可用容量，其目的只是為了減少硬碟本身的「公設比」，讓廠商端可以用較少的原始磁碟空間來創造出相同的容量。

在傳統的架構底下，一個磁區是以512Byte為單位，並且還要附加65Byte的經常性資料，其中包含了50Byte的ECC錯誤校正碼、總共15Byte的磁區間隙（Gap）與標示磁區起始點及識別磁區數量、位置資料也提供磁區本身狀態的同步及位置標記（Sync/DAM），所以原始的磁碟空間經過磁區化格式之後，僅有512/（512+65）x100%=88.7%的利用率而已。

而先進格式化將磁區從512Byte提升到4KB為一個單位，但ECC校正碼也增加為100Byte，不過每個磁區也只要附加100+15共115Byte的資料，磁區化格式的效率可以高達4096/（4096+115）x100%=97.3%，可以增加近10%的原始磁碟空間利用率。因此以一個單碟1TB產品的1000.2GB空間為例，使用傳統格式的硬碟就需要1000.2/88.7%=1127.6GB的原始磁碟空間，而使用先進格式化的產品就只需要1000.2/97.3%=1028GB的原始空間，這樣一來，廠商在生產更高單碟容量的產品時就更加容易了。

然而使用先進格式化並不會讓硬碟效能有所增長，內部的4KB磁區管理模式還要模擬成8個512Byte磁區來與外界做溝通，因為MBR（Master Boot Record，主開機紀錄）與大部分的作業系統也還是以512Byte為磁區單位，但是遇到像Windows XP這種較為老舊的作業系統，磁碟分割區的規劃是從LBA（Logical Block Address，邏輯區塊位址）定址的第63個磁區開始，換算之後就是從31.5KB之後才會有第一個磁碟區，這並不是一個完整4KB倍數的位置，在資料存放時就會發生無法對齊4KB實體磁區的狀況，一筆資料總是要多儲存到一個實體磁區的空間，在小檔案的寫入效能上會有較大的影響，而需要去進行4KB磁區校正的動作。

圖 / 使用先進格式化之後，從512Byte就必須附加65Byte的資料，變成每4KB才要附加115Bbyte，

磁區化格式的效率從88%提高到97%。

■ 轉速之外，磁錄密度也是影響效能的因素

在硬碟的物理結構影響之下，磁碟盤的轉速越快，硬碟的資料存取效能就越好，因為在單位時間內，轉速越高的硬碟，讀寫頭下通過的磁柱數量將會越多，但是硬碟轉速主要是用來區分不同使用者類型的，萬轉以上的3.5吋硬碟定位在企業及用戶，而5400～7200轉則是給一般使用者使用。

然而在轉速固定的情形下，要改變資料存取的效能，磁錄密度就扮演相當重要的角色了。磁錄密度增加，磁性物質排列更緊密，磁碟盤同樣旋轉一圈，密度高的產品，通過讀寫頭下的磁柱數量也會比較多，因此在連續存取的速度上將會增加，提升磁錄密度來使效能成長的方式，甚至於會比提高硬碟轉速來得更有用。

而且同樣是1TB容量的產品，單碟500GB的就必須要使用到兩個碟片，不過單碟1TB的就只需要一個而已，重量降低了，碟盤馬達所需要的啟動電力也變少了，運作時的發熱量更會減少，實在是好處多多。不過因為碟片變少而使讀寫頭數目也跟著減少的情形下，再加上磁錄密度高、單位面積資料量變多，都會使得資料隨機搜尋與存取速度反而變慢。

■ 單碟500GB vs. 1TB效能比一比

小編特地向HITACHI借來了新款單碟1TB的7K1000.D系列硬碟，1TB容量的機種快取記憶體為32MB，支援介面為SATA 6Gbps。並與手上現有快取容量同樣為32MB但單碟為500GB的1TB硬碟來相比較，雖然舊硬碟的介面僅為SATA 3Gbps，不過這樣的介面頻寬已經相當足夠了，因此在排除介面頻寬這個因素的影響之下，來看看單碟500GB提升到1TB之後會有怎樣的效能差異吧。
 

圖 / HITACHI新推出的7K1000.D系列硬碟為SATA 6Gbps介面並支援NCQ，轉速7200轉，

快取為32MB，且支援先進格式化。

圖 / 產品型號為HDS721010DLE630，HD表示HITACHI Deskstar系列，72為7200轉，10是此系列

最大到1TB，之後的10是此產品為1TB容量，D是系列代號，E6為SATA 6Gbps，3則代表32MB快取。

圖 / 右方為單碟1TB機種的效能測試，可以看出平均讀寫速度有非常大的成長，但是存取時間會變得較慢。

圖 / 隨機存取的效能測試上，更能看出右方單碟1TB機種在各檔案大小都有不同程度的存取速度減少。

圖 / 在ATTO Disk Benchmark的不同資料大小傳輸測試上，右方單碟1TB機種有非常亮眼的效能表現。

圖 / 而CrystalDiskMark的測試中，單碟1TB的資料連續存取也還是強項，非常適合當作資料儲存碟使用。

■ 磁錄密度發展上的瓶頸

當硬碟磁碟盤上的磁性物質排列越緊密，分子就要越小，讀寫頭的結構就要做得更精密，但是以目前的技術而言，單碟1TB的磁錄密度似乎也已經達到了物理結構的上限，要再增加磁錄密度，那就必須研發別種技術來取代。但是更大的單碟容量，就並不保證寫入效能會有所提升，應該說以後若出現使用別種技術來達成單碟1TB以上的硬碟，就只是為了可以讓使用者擁有更多的儲存容量為前題，在寫入效能上可能會發生減少的情形。

目前僅剩的幾間硬碟大廠，其實都有研發出下一代提升單碟容量的方式，不過在製造成本普遍過高的情況下，短時間內還不會使用新技術來量產硬碟，更何況，要使用哪種技術來成為下一代的主流，也還是沒有一個定論出現。

■ 除了效能，創造便宜且大容量儲存媒體更是重點

容量大且單位儲存價格便宜，一直都是傳統硬碟的優勢，也是它永遠都不會消失的原因。未來硬碟的使用方式也漸漸地往只用來儲存資料的用途為主，在NAND FLASH記憶體製程不斷降低且良率越來越高而使單位容量價格快速下降的情形下，固態硬碟也越來越被一般使用者所接受了，尤其是目前傳統硬碟價格大漲，有裝機需求的使用者就會先選擇購買60GB左右的固態硬碟做系統碟使用，等待日後硬碟價格回穩再購入大容量傳統硬碟作為資料儲存，這樣一來不但有了良好的系統效能，也有大容量的儲存空間。

3.5吋單碟1TB的技術出現，就可以預測單顆容量高達5TB的產品也不遠了，不過基於分擔風險的觀念下，一般使用者會選擇的主流容量應該也還是會停留在單顆1TB左右的產品上，畢竟一個塞滿5TB資料的硬碟要是哪一天掛了，一次就少了這麼龐大的資料量，那真的是非常痛苦的一件事情。但是在有進行磁碟陣列架構來保護資料的使用者與企業用戶而言，單顆硬碟容量的提升就是非常好的一件事情了，使用同樣數量的硬碟，卻可以提供更多容量的儲存服務，耗電量也會有所降低，更對地球的環保有所幫助。