【轉舊文】硬碟基本介紹



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Reco
2002-09-16, 10:50 PM
硬碟基本介紹

一、基本觀念
硬碟與電腦主機間必須透過一個標準的介面來傳輸資料, 對於一些剛入門的電腦使用者
來說, 硬碟是使用哪一種介面規格、或控制卡類型, 通常都不瞭解,以下帶領讀者了解
這些平時不曾關心過的知識!

◎控制卡

控制卡, 簡單的說就是控制磁碟機的硬體設備, 讀寫頭要停在那個磁軌、要讀或寫資
料、資料以何種編碼方式寫入, 這些都是由控制卡來發號施令的。以目前來說, 應用最
廣泛的硬碟控制卡有 EIDE (Enhanced IDE) 與 SCSI-2 兩種。通常 EIDE 控制卡都已
經內建在主機板中, 而 SCSI 卡則需另外購買, 而近來也有些廠商將SCSI控制卡內建到
主機板中。

◎介面規格

介面規格就是控制卡和磁碟機溝通的協定, 包含硬體配線、資料傳輸、控制方式等等,
這種相互溝通的協定, 稱為介面 (Interface)。所以控制卡是一種硬體設備, 用來控制
磁碟機的運作, 而介面則是一種規則或方式, 用來溝通介面卡與磁碟機。

通常廠商在設計「控制卡」和「磁碟機」時, 就要決定採取那一種『介面規格』(準備
講那一種話)。因為控制卡需具有某種介面規格, 所以有時候我們也稱控制卡為介面
卡。

在個人電腦上的磁碟介面規格基本上有四種: ST-506/412、ESDI、IDE (ATA) 及
SCSI。前兩種磁碟介面目前幾乎已經見不到了, 故不再予以介紹。而 IDE 介面與
SCSI 介面則仍在市場上活躍且不斷改進, IDE 已經發展到 Ultra DMA 33, 而 SCSI 也
已經發展到Ultra2 SCSI , 下一單元我們會分別介紹這些介面。

◎I/O Bus

磁碟的 I/O 最終是要由 Bus 來傳輸資料, Bus 就如同是資料流的高速公路, 也是影響
磁碟 I/O 效率的重要因素。目前 Pentium 電腦使用的 I/O Bus 是 PCI 和 ISA Bus。

◎磁碟的存取介面

除了硬體部分外, 還有軟體的部分, 也就是存取磁碟的介面, 這個介面是說應用程式能
透過它來存取磁碟資料, 在個人電腦上主要介面有三: 作業系統階層、BIOS 階層與
I/O Port 階層。


二、何謂 IDE 介面

IDE 介面是由 Western Digital 與 Compaq Computer 兩家公司所共同發展出來的。我
們一般亦稱 IDE 硬碟為 ATA 硬碟, 至於 IDE是那三個字的縮寫也眾說紛紜 , 有人認
為是 Intelligent Drive Electronics, 有人認為是 Internal Drive Electronics,
也有人覺得應該是 Integrated Drive Electronics, 不過事實上, 上述這三個 IDE 的
特性都符合對 IDE 的描述。

◎IDE 介面的優點

這種使用 IDE 介面的硬碟機, 其控制卡是 "黏" 在硬碟機上的, 兩者不可分離。而插
在電腦主機板上, 與 IDE 硬碟相接的就只是單純的一片介面卡 (和主機的介面), 並不
負 "控制" 硬碟的責任。

將磁碟機和控制卡做在一起的方式, 可以將安裝硬碟過程簡化、減少電子零件的數目、
降低成本及縮短電子信號的路徑, 並提高可信度等等。現今的主機板廠商都將 IDE 介
面卡整合進主機板上, 使用者不需要另外購買。

◎IDE 介面的缺點
早期 IDE 介面的缺點有二:

1.沒有統一的介面標準, 因此在一部電腦中, 不同廠商的 IDE 硬碟有時會無法和平共
存, 所以若要同時接兩部 IDE 硬碟, 最好是使用同一廠牌的產品, 或先行測試再決定
是否擴增之 (尤其是較早的機型, 更需注意此問題)!

2.是由於技術上的限制, 早期 IDE 硬碟最大容量限制在 528 MB, 這個容量過去對一般
使用者而言已經很足夠了, 但是在近來流行的多媒體環境下 , 528MB 顯然不敷所求。

◎Enhanced IDE 介面

IDE 介面有兩大優點: 易於使用與價格低廉。使它在電腦界打敗其它對手成為頂尖的磁
碟介面。但是隨著 CPU 速度的增快以及應用軟體與環境的日趨複雜, IDE 的缺點也開
始慢慢顯現出來。Enhanced IDE (加強型 IDE, 可簡稱為 EIDE) 就是 Western
Digital 公司針對傳統 IDE 介面的缺點加以改進之後所推出的新介面。

§Enhanced IDE 介面的優點

突破 528MB 的容量限制是 Enhanced IDE 的第一項訴求, 它使用擴充 CHS
(Cylinder-Head-Sector) 或 LBA (Logical Block Addressing) 定址的方式來打破過
去IDE硬碟之容量限制, 現在我們就可以順利使用容量達到數 GB 等級的 IDE 硬碟。在
傳輸速度方面, 因為技術不斷改進, Enhanced IDE 目前的最高傳輸速度可高達 33.3
MBps (Ultra DMA 33)。

Enhanced IDE 可以連接的週邊裝置為四個, 而且還能支援非硬碟的 IDE 裝置, 也就是
說, 使用者可以在硬碟機之外再接上光碟機或磁帶機設備等。

§Enhanced IDE 與 FAST ATA 之異同

除了 Enhanced IDE 之外, 市場上另外還有一個很相近的介面稱為 Fast ATA。
Fast-ATA 是另一硬碟大廠 Seagate 的產品。基本上, Fast-ATA 與 Enhanced IDE 都
相同地遵循 ATA Timing Extension for Local Bus attachment 的規範, 一般功能也
很相近。不過, EIDE 可以延伸到非硬碟裝置的功能, Fast-ATA 則尚無法提供。


三、何謂 SCSI 介面

SCSI 為 Small Computer System Interface 之縮寫, 事實上, 它並不能算是一種硬碟
介面, 而是一種可同時連接多台不同類型的 SCSI週邊設備 (如CD-ROM、磁帶機、掃描
器等) 的系統階層介面。

使用 SCSI 介面的硬碟和 IDE 硬碟相似之處是硬碟上已含有一片控制卡, 而插在 PC
上的那片卡 (Host Adapter) 則只是一片轉換介面卡而已, 所以在一些特性上, SCSI
硬碟和 IDE 硬碟有不少相似之處。不過 SCSI 的這片 Host Adapter (又稱主控卡) 的
功能比一般介面卡要來得複雜。它不但自己擁有一個 SCSI Bus, 讓資料可直接在所連
接的七個週邊裝置間傳遞, 而且它能將這些資料直接轉換成 PC之 I/O Bus 可接收的形
式。

◎SCSI 介面的缺點及改進

在 PC 上使用 SCSI 硬碟較大的困擾是相容性問題。由於 SCSI 介面與其他硬碟介面差
異太大, 因此現存的 BIOS 多不支援, SCSI 主控卡上也多自備 BIOS, 以免使用者無法
使用各 SCSI 週邊裝置。

早期的 SCSI 硬碟是根據原始的 ANSI 標準而設計, 現在通常稱之為 SCSI-1, 它的最
大資料傳輸率僅有 5 MBps, 僅能接 7 台 SCSI裝置。所以後來推出的 SCSI 便努力在
擴充性及資料傳輸率上做改進。在擴充性上面 Wide-SCSI 可接 15 個 SCSI 裝置; 在
速度方面, 歷經 Fast SCSI、Ultra SCSI 到現今的 Ultra2 SCSI , 最大傳輸率已經高
達 80 MB/sec 了。

◎SCSI 介面的優點

由於 SCSI 支援各種不同的裝置, 於是每個裝置都必須有一個驅動程式來處理 SCSI 主
控卡與這個裝置間的溝通。但因 SCSI 尚無一個公認的標準, 所以很容易造成驅動程式
及主控卡不相容的情況, 例如甲廠商的 SCSI 硬碟無法接上乙廠商的 SCSI 主控卡, 於
是使得 SCSI 可在一片介面卡上連接 7 個週邊裝置的承諾落空。還好目前已有些廠商
推出相容性極高的 SCSI 主控卡, 算是替使用者免除了不少麻煩。

對 OS/2、Unix、及 Microsoft Windows NT 等多工的作業系統及電腦網路來說, SCSI
是相當好的選擇。SCSI 提供這些環境系統不僅能管理高容量的儲存裝置, 並可一次取
多個週邊裝置。這種可在一片 SCSI 卡上連接許多裝置 (包括 CD-ROM、大容量硬碟或
可讀寫光碟機等) 的能力正好符合設備密集的多媒體應用之需要。

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Reco
2002-09-16, 10:53 PM
ftp://ftp.nsysu.edu.tw/cpatch/faq/other_udma33.txt
您好,弟是_Kii_Ali

底下這篇當然不是我寫的,引自 Geoffrey Ho 寄給弟的文章。此君
目前在政大電算中心打工中。: ) 原先寄來的文章有 12 頁,該死的
Word97 格式。



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為什麼UltraDMA/33「不」可能碟跑得更快

前言
====

筆者寫這篇文章已經寫了好幾個月了,一直沒有寫完的原因是:原稿
毀掉過幾次 (筆者要向永不當機的 Windows 95 及 Word 97 致敬 )、又
深深覺得比筆者有資格寫這篇文章的人太多了。所以筆者一邊慢慢的寫、
一邊等、等等看有沒有哪一個大哥大大忍耐不住跳出來講話,筆者就可以
省一點墨水了。等啊等,等了幾個月以後,終於讓我寫完了

這篇文章主要的目的在釐清一些重要的觀念,所以在細節上並非十分
精確,如果讀者對更進一步的細節有興趣,建議參考相關的資料或是
E-Mail 給筆者,我們共同研究。

硬碟的速度
==========

翻開恐龍版的作業系統聖經 Operation Systems,我們可以看到磁碟
機的速度大致上可以這樣計算:

讀取某一筆資料的時間=在磁碟上找到所要讀的磁區的時間+所須要
讀的磁區數目*讀每一個磁區所需的時間

在磁碟上找到所要讀的磁區的時間就是所謂的 Average Seek Time
平均搜尋時間。這個數值大約就是:

平均搜尋時間=硬碟轉半圈的時間+磁頭由最外圈移到最內圈的時間
的一半

由於所要讀取的資料理論上可能在磁碟表面上的任何一點,所以是取
上述兩者的平均值相加。這個時間在比較新的硬碟上大約都在 10
millisecond(ms,千分之一秒 )上下,一般在硬碟的規格上都查得到這個
數字;必須注意的是由於各個廠商的測量方式不盡相同,這個數值僅具有
大概的參考意義。另外一個常常被提到的類似名詞是 Average Access
Time 平均存取時間:

平均存取時間=平均搜尋時間+存取單一磁區的時間

在一般的測試情況下用於決定平均存取時間的磁區通常很小(
512Byte),跟搜尋資料所用的時間比起來讀出該磁區的時間少到可以忽
略,所以平均存取時間幾乎就等於平均搜尋時間。

至於讀出磁區的時間就快得多了;這個值就是所謂的硬碟內部傳輸率
,也在硬碟規格中查得到,意思是硬碟找到資料後、在資料連續、不需要
更換磁軌的狀況下每一秒鐘最多可以從硬碟上讀出多少資料。磁碟內部傳
輸率主要反應的是磁碟轉速及磁密度的影響:如果在相同的磁密度之下,
轉速提高一倍,則內部傳輸率也會提高一倍;或者是在相同轉速下,磁密
度提高一倍,則內部傳輸率也會提高一倍。應用到 MR 磁頭的新款硬碟內
部傳輸率大約都有 10MByte/sec 以上,快的甚至接近 20MByte/sec。有
些廠商會用 bit 來當單位,10MByte/sec 也可以寫成 80Mbit/Sec。假設
每個磁區為 4K ,在內部傳輸率為 10MByte/sec 的情況下,我們可以算
出由硬碟上讀出每個磁區的時間為 4K/10M sec=4/10,000 sec=1/2,500
sec=0.4ms。這個速度跟搜尋資料的時間 (10ms) 相比,顯然是相當的快


參考上面的硬碟速度計算公式,我們可以發現,硬碟的速度受到作業
系統使用它的方式很大的影響:如果作業系統所需的資料散落在磁碟各處
,磁碟必須不斷的重新搜尋資料,則

速度= 10*n + 0.4*n(ms)

而如果要讀的資料都擺在一起:

速度= 10+0.4*n(ms)

假設要讀取十個磁區 (n=10),則前者的讀取時間為 104ms,後者的
讀取為 14ms;後者顯然比前者快得多。前者就是我們一般所說的「隨機
存取」,主要受磁碟平均存取時間的影響;後者就是所謂的「循序存取」
,主要受磁碟內部傳輸率的影響。然而實際上在作業系統的操作中,磁碟
的平均存取與隨機存取都是交互出現的,視使用者的作業方式不同,而有
不同的比重;總合起來,便是使用者所感受到的磁碟速度。

UltraDMA/33
===========


就如同它的前輩 PIO MODE4、DMA MODE2 一樣,UltraDMA/33 在本質
上是所謂的「界面標準」,也就是說,它規範的是主機板上的電路與硬碟
上的電路的溝通方式。如同它的名稱所提示的,這個標準最引人注目的地
方是:DMA 傳輸模式,以及 33MByte/sec 的傳輸速度。


DMA傳輸模式
===========



UltraDMA/33 的一個主要訴求是 DMA 模式。DMA 模式的好處已經廣
為人知:可以在讀取磁碟資料的同時讓 CPU 去做別的事情,因而能夠提
高電腦效率;當然,這時候 CPU 必須要有其他的事情可以做才能顯得出
提升的效率。純就單一的工作項目而言 DMA 模式不見得比 PIO 模式快 (
在 DOS 底下 PIO MODE 4 就比 DMA MODE 2 快 ),然而在多工的作業環
境下,DMA 模式就比 PIO MODE 來得更能提升電腦操作的整體效率。舉例
來說,在播放影片時,CPU 就不需要花太多的時間去讀取資料,而能專心
的進行影片資料解碼的工作。在作業系統日益複雜、多媒體電腦日益流行
的今天,DMA 存取模式顯然享有實質上的優勢。然而 DMA 模式的驅動程
式撰寫較為困難,對系統的影響也較大(按照筆者的經驗,如果是 PIO
模式下某裝置?驅動程式出問題,往往只是該裝置不能使用而已;如果是
DMA 模式下出問題,那整個系統通常會當掉),所以往往比 PIO 模式來
得不容易普及。

DMA 模式並不是 UltraDMA/33 的專利,更早的 EIDE 硬碟即具有
Single/Multi-word DMA MODE 1/2 等等 DMA 模式,然而由於缺乏適當的
驅動程式,DMA 模式一直乏人問津,直到 Win95OSR2 的推出才漸漸流行
(註:OSR2 的 DMA 模式仍有若干 bug,直到 OSR2.1 才修正。OSR2 的
使用者可以下載 ESDI506.PDR 修正程式),然而這時剛好值媒體炒作
UDMA/33 之際,DMA 模式因而儼然 UDMA/33 的專利。事實上只要是
Triton VX/HX 甚至是 SiS 的主機板、配上支援 DMA MODE 1/2 的驅動程
式,早期的配備一樣可以享受 DMA 模式的好處。這似乎也印證了「軟體
的發展總是落在硬體後面」的說法。


33MByte/sec的傳輸速度
=====================


UltraDMA/33 利用 PRML 的方法,在幾乎不變更原有線路及提升硬體
成本的情況下,一舉將硬碟的界面速度提升一倍,因而頗受矚目。關於
UltraDMA/33,一般人常常有各式各樣的誤解,例如:「 UltraDMA/33 的
硬碟每秒鐘可以輸出 33MByte 的資料」和「由於界面傳輸時間的降低,
使得磁碟系統整體處理時間隨之降低,因而提升了磁碟系統的速度」;其
中最錯誤的一種,莫過於「 33/16.6=2,所以 UltraDMA/33 可以讓我的
硬碟比以前快兩倍」。事實上這所謂的 33MByte/sec,指的是「從硬碟上
的緩衝記憶體將資料讀到主機板上的控制晶片」的速度,參考上面的關於
硬碟速度的計算方式,我們可以發現,硬碟的界面速度,對於硬碟的速度
似乎毫無影響!這是由於:界面的速度就像是捷運系統的容量,加倍的車
速或兩倍大的車廂並不代表加倍的載客量、因為可能根本沒有那麼多人要
坐車。所以界面只要夠快就好了,更快的界面並不必然代表更快的速度。

那麼為什麼會有 UDMA/33 的出現呢?PIO MODE 4/DMA MODE 2 的傳
輸率為 16.6M/sec,許多的硬碟傳輸率似乎還不到此水準,看起來似乎是
夠快了?其實不然,因為當作業系統由磁碟系統傳送資料時,除了界面傳
輸資料的時間外,還必須加上主機處理資料的時間(這個時間叫做
command overhead 命令延遲時間,隨主機和作業系統的速度而增減),
因此不能把所有的時間都留給界面。所以如果硬碟越來越快,讀出資料的
速度大於「界面傳輸的速度加上主機處理資料的速度」,那麼將會形成瓶
頸,導致硬碟空轉以等待瓶頸清除;這種空轉的情形如果常常發生,可能
嚴重影響硬碟的效率。在 MR 磁阻式磁頭出現之前,硬碟的內部傳輸率遠
遠比不上界面的電子速度;然而 MR 磁頭與 PRML 技術的應用,使得硬碟
機可以在同樣空間塞入更多的資料,在轉速不變的情況下內部傳輸率卻可
大幅提升,甚至超過了 PIO MODE 4/DMA DMA 2 原本能夠負荷的程度;如
果不設法改進,則可能形成瓶頸而使磁碟空轉。面對這個問題,Quantum
與 Intel 等廠商提出的解決方法便是加快界面傳輸的速度、降低界面傳
輸所需的時間以及總傳輸時間,以減少空轉發生的可能性,這也就是
UltraDMA/33 的原理。


計算UltraDMA/33的效率
======================


這裡容我抄一下 UltraDMA/33 元祖之一 Quantum 的範例:

假設硬碟內部傳輸率為 10MByte/sec,快取記憶體的每個節區
(segment) 為 64K,每個磁區為 4K,則硬碟每 0.4ms 可以讀進一個磁區
的資料;按 Quantum 的說法,現在最快的桌上型 PC (這裡的「現在」
是一年前)要處理一個 4k 的磁區會有 0.275ms 的 overhead;而使用
PIO MODE 4/DMA MODE 2 將資料由硬碟上傳入主機中需要 4K/16M 約
0.25ms。

0.25+0.275=0.525>0.4ms

這表示硬碟轉得太快、內部傳輸率太高了,bus 來不即將資料送入主
機,而 0.4/0.525 約等於 3/4,硬碟每讀出四個 byte,只來得及將三個
byte 傳到主機中,另外一個就必須堆在 cache 中;當 cache 堆滿時,
硬碟就必須空轉一圈等 cache 清空。這種空轉的情形,理論上會大大影
響硬碟的 performance。然而如果使用 UltraDMA/33,則將資料由硬碟上
傳入主機中需要 4K/33M 約 0.125ms,總存取時間為:

0.125+0.275=0.4ms

則不會有空轉發生。由於 cache 的節區為 64k,所以空轉的情形每
256k 就會發生一次。假設硬碟為 5,400rpm( 每分鐘 5,400 轉 ),則轉
一圈要 1/(5,400/60)=1/90 約為 11ms。也就是說傳送 256k 的時間為
11+0.4*(256/4)=11+25.6=36.6ms,其中 11/36=30% 是浪費在空轉上。也
就是說,在這樣的條件下,UDMA/33 可以提升 30% 的循序讀取效能。但
即使在使用 UDMA/33 的情況下,循序讀取仍然受制於硬碟本身的速度,
最多也只是 10MByte/sec

Quantum 的範例在今天已經有點過時了,所以筆者稍稍的修改了相關
的參數,以便反應出技術的日益進步:假設硬碟內部傳輸率為
20MByte/sec,快取記憶體的每個節區 (segment) 為 64K,每個磁區為
4K,則硬碟每 0.2ms 可以讀進一個磁區的資料;主機的 overhead 為
0.15ms;硬碟為 5,400rpm。

使用PIO MODE 4/DMA MODE 2:

0.25+0.15=0.4 <-每個4k磁區要0.4ms
0.2/0.4=1/2 <-每128k就要空轉一次
11+0.2*(128/4)=11+6.4=17.4 <-傳輸128k要17.4ms
128/17.4=7.356M/Sec <-傳輸率

使用UltraDMA/33:
0.125+0.15=0.275 <-每個4k磁區要0.275ms
0.2/0.275=7/10 <-每210k就要空轉一次
11+0.2*(210/4)=11+10.5=21.5 <-傳輸210k要21.5ms
210/21.5=9.76MB/Sec <-傳輸率

7.356/9.76=75%,

在此範例中,UltraDMA/33 可以提升 25% 的循序讀寫效能。當硬碟
內部傳輸率持續往上提升時,可想而知的是即使使用了 UltraDMA/33,也
難免會有空轉的情形發生。但 UltraDMA/33 仍然比 PIO MODE 4/DMA
MODE 2 快。

另外一個在高價位機種上常見的做法就是加大快取記憶體節區,假設
加倍改為 128k,其餘同上:

使用PIO MODE 4/DMA MODE 2:

每256k就要空轉一次
11+0.2*(256/4)=11+12.8=23.8
256/23.8=10.75MB/Sec <-傳輸率

使用UltraDMA/33:

每420k就要空轉一次
11+0.2*(420/4)=11+21=33
420/33=12.72MB/Sec <-傳輸率

10.75/12.72=85%,在此範例中,UltraDMA/33 可以提升 15% 的循序
讀寫效能。而加大 cache 後的 PIO MODE 4/DMA MODE 2 甚至比原來使用
UDMA/33 的效能還高。這告訴我們 UDMA/33 並非是解決問題的唯一方法
,甚至可能不是最好的方法。而 cache 比較大的機種,顯然也會有比較
好的效能。



為什麼UltraDMA/33「不」能讓您的硬碟跑得更快
============================================


上面所討論的、以及一般硬碟在規格中所列的資料傳輸率,指的其實
是資料的最大傳輸率:比較新的硬碟為了能夠充分運用硬碟的空間,在磁
軌長度(磁碟的圓周長度)比較長的硬碟外圈規劃比較多的磁區、而到了
內圈,磁區則會相應減少;由於「傳輸率=在一定時間內可以讀取的資料
」,在轉速不變的情況下,外圈的傳輸率,顯然會大於內圈的。對於時下
一般的 3.5 吋硬碟,磁碟最外圈的傳輸率、也就是磁碟的最大傳輸率,
可能會比最小傳輸率快一倍,一台最大傳輸率達 10M 的硬碟,到了最內
圈可能只剩下 5M/sec;而 5 吋的硬碟如大腳,差距可能會更大。當傳輸
率降低後,對於傳輸效率的需求顯然就相應的降低,以上面 Quantum 的
例子來看,只要硬碟的傳輸率小於 5.25M,那麼就不會產生空轉;或者既
使不能完全避免發生空轉,機率與效能損耗也隨著傳輸率的降低而降低。
當然,為了利用外圈的高傳輸率,廠商非常聰明的把硬碟的磁區由外圈往
內排;如果需要常常存取的資料位在磁碟的外圈,那麼 UDMA/33 的效能
可以接近上面理論上的數字,但平均來說,顯然不可能完全達到理想中的
效能。

比上述情形更致命的是我們上面所討論的種種情形,僅限於循序讀取
,對於磁碟的搜尋性能,UDMA/33 幾乎沒有任何的提升,而搜尋資料卻又
是磁碟操作不可避免的動作:對於任何一個檔案,作業系統起碼要先找目
錄、(然後次目錄)、FAT、才能真的找到檔案;如果檔案用的磁區還不
在一處,那可能又要多做好幾次搜尋。單一磁碟同時讀寫多個檔案的時候
更慘了,比較嚴謹的作業系統會不斷的更新目錄與檔案配置表,此時只聽
見硬碟不斷的運動?而? H 便任何一次多餘的搜尋,即可輕易的摧毀硬碟
的高效能。在我們上述的計算過程中並沒有加入搜尋資料的時間,此處我
們假設平均搜尋時間為 10ms:

420/33=12.72M/sec <-循序讀取,不須搜尋
420/(33+10)=9.7M/sec <-假設平均需要一次搜尋才能讀入420k的資料
420/(33+10*2)=7.9M/sec <-假設平均需要二次搜尋才能讀入420k的資料
420/(33+10*3)=6.6M/sec <-假設平均需要三次搜尋才能讀入420k的資料
420/(33+10*4)=5.8M/sec <-假設平均需要四次搜尋才能讀入420k的資料
(才做四次搜尋效能就跌到5.8M/sec了*)
420/(33+10*10)=3.2M/sec <-假設平均需要十次搜尋才能讀入420k的資料

同樣的情形對PIO MODE 4/DMA MODE 2也有影響:

256/23.8=10.75 <-循序讀取,不須搜尋
256/(23.8+10)=7.5 <-假設平均需要一次搜尋才能讀入256k的資料
256/(23.8+10*2)=5.8 <-假設平均需要二次搜尋才能讀入256k的資料
256/(23.8+10*3)=4.7 <-假設平均需要三次搜尋才能讀入256k的資料
256/(23.8+10*4)=4.0 <-假設平均需要四次搜尋才能讀入256k的資料
256/(23.8+10*10)=2.1M/sec <-假設平均需要十次搜尋才能讀入256k的資料

乍看之下似乎 UDMA/33 比 PIO MODE 4/DMA MODE 2 快得多,然而實
際上,搜尋的發生頻率與理論上可以不空轉所讀入的最長磁區幾乎成反比
:可想而知,一個 420k 的檔案跟一個 256k 的檔案比起來,磁區不連續
、因而需要多做搜尋的機率顯然會隨檔案的尺寸而水漲船高。要完全取得
這種效能上的優勢,必須在資料位於磁碟外圈、檔案相當的大 (在上述例
子中,超過 420k),而且又完全沒有磁區不連續、不需要做額外的搜尋資
料、不需要換磁軌、主機又很慢?等情形? U 才會發生。在種種的限制之
下,UltraDMA/33 到底比 PIO MODE4/DMA MODE 2 快多少,實在是非常可
疑。我們可以用真實世界中的數值來作佐證:在大家常用的 Winbench98
中,一般 5,400 轉的 MR 硬碟、Business WinMark 的測試值約為
1,300k/sec;而在 Highend WinMark 中,測試值則在 4,000k/sec 上下
。在商用應用的情況下,使用 Quantum 的假設,硬碟的內部傳輸率為
10M/sec,cache 為 64k 一節區,則硬碟運作的時間中:

1.3/10=13%在傳輸資料
1300/256*11(ms)/1(sec)=5.5%(PIO MODE4/DMA MODE 2)浪費在空轉(理論上的最大
值)

UDMA不會浪費時間在空轉

剩下的時間(1-13%-5.5%=81.5%)都是花在搜尋資料及電腦本身的資
料處理上!當有這麼高的比率的時間是花在可以改進的範圍以外時,就算
是將空轉的時間完全省下來(譬如說,將 UDMA/33 提升到 UDMA/10,000
﹛ ^,對硬碟效能的改進也是非常有限(小於 5.5%)。

在高階應用中:

3/10=30%在傳輸資料,
4,000/256*11(ms)/1(sec)=17.2%(PIO MODE4/DMA MODE 2) 浪費在空轉
UDMA不會浪費時間在空轉

數字上比較好看一點,但在天時地利加人和的情況下最多也只有
17.2% 的差異。而當使用 20M/sec,128k cache 節區的假設時:

商業應用:
1.3/20=6.5%在傳輸資料
1300/256*11(ms)/1(sec)=5.5%(PIO MODE4/DMA MODE 2) 浪費在空轉
1300/420*11(ms)/1(sec)=7.1%(UDMA/33) 浪費在空轉

高階應用:
3/20=15%在傳輸資料
4,000/256*11(ms)/1(sec)=17.2%(PIO MODE4/DMA MODE 2) 浪費在空轉
4,000/420*11(ms)/1(sec)=9.5%(UDMA/33) 浪費在空轉

數字上的差距是非常有限的。從這裡我們也可以看出來,隨著硬碟內
部傳輸率的提升,UDMA/33 很快的就跟 PIO MODE 4/DMA MODE 2 沒有太
大差異了(兩者都不能有效的避免空轉)。更不幸的是隨著作業系統與應
用的日漸繁雜,隨機存取其實是有增無減;例如以最近最風行的 WWW 而
言,所有的暫存檔幾乎都不到 32k,硬碟光在目錄及一個一個的小檔案間
跳來跳去就已經花光了所有的時間,哪裡還談得到什麼高傳輸率?理論上
UDMA/33 絕對不會比 PIO MODE 4/DMA MODE 2 慢,可是也快不了多少。

撇開那些不怎麼好看的數據,其實不論 UltraDMA/33 與否,以今日
的應用情形來看,硬碟都已經不算慢了。DVD 也不過是 900K/sec, 32X
CDROM 的理論上極速是 4.8M,但是除非是在測試中,您絕對體會不到這
種速度(平均搜尋時間最快也只有 6x ms,而且 ISO 9660 的 File
Format 又很複雜??^。一般的 Windows 95 開機後最多佔約 16M 的記憶
體,如果能直接從硬碟灌進去,既使硬碟每秒只能讀 2M/sec,也只要八
秒就可以讀完了。作業系統和應用軟體上可以努力的地方,其實還很多。
而大多數的時候(伺服器除外),硬碟往往是處於待機的狀態,真正用來
讀資料的時間很少,對於系統的效率,影響其實極為有限。



Ultra/UltraWide SCSI對UltraDMA/33
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UDMA/33 的出現,再度炒熱了 IDE 與 SCSI 之間孰優孰劣的論戰;
SCSI 的擁護者一本初衷,所以我們會聽到下列的說法:

「我的 SCSI 硬碟轉速是 xxxxRPM,cache 有 xxxxK,當然比 IDE
硬碟快」

「 Ultra Wide SCSI 有 40M/sec,40>33,所以比 UltraDMA/33 快


最直接的一種則是:

「 SCSI 硬碟要 IDE 硬碟的兩倍價錢,怎麼可能比較慢?你的卡一
定不是 A 牌的。」

界面傳輸速度對硬碟整體速度的影響極為有限,上面已經說得很詳細
了,此處不再重複。然而在比較 SCSI 與 IDE 界面時,有一個非常重要
觀念:由於界面本身的設計,SCSI 系統中的資料天生就必須經過層層轉
手、又有許多額外的功能,不像 IDE 界面的設計是能省則省,也因此
SCSI 的命令延遲時間,也比 IDE 來得長;而我們在上面所講到的關於命
令延遲時間對 IDE 硬碟的影響,在 SCSI 硬碟上也一樣適用;而更長的
命令延遲時間,意味著更慢的處理速度(雖然實際上的差異很小);於是
我們可以看得出來,就單工或少量的多工而言,「 SCSI 硬碟,天生就比
IDE 硬碟慢」!之所以有很長一段時間,SCSI 硬碟給人比 IDE 硬碟快的
印象,那多半是因為高階的產品(7,200 或更高轉速、一大堆的 cache)
通常只有 SCSI 的版本,IDE 則只有「經濟型」的機種;如果是同樣規格
的硬碟、只有界面的差別,則筆者從來沒有看過 SCSI 硬碟在單工測試中
比 IDE 硬碟快的例子。而隨著 IDE 機種的競爭日益激烈,廠商無不使勁
把最尖端的技術廣泛的使用在所有的產品線上,造成了 IDE 與 SCSI 硬
碟的性能日益接近、甚至局勢逆轉。如果一台使用最先進 MR 磁頭的
5,400 轉硬碟機,在單工測試中打敗了 10,000 轉的印度豹,那也不是什
麼奇怪的事情。然而這並不意味著 SCSI 毫無優點:也同時由於 SCSI 的
天生特性,在比較高階的 SCSI 卡中,周邊的存取主要是由 SCSI 控制晶
片完成的,這意味著:


1. 更好的多工性能:
相對於極度簡化的IDE晶片,SCSI控制器通常

當同時有多個磁碟存取需求時(讀寫多個檔案)

2. 更低的CPU使用率更穩定的資料流:
由於 SCSI 控制晶片負擔了大多數實際上的存取工作,則不論 CPU
忙碌的程度如何,SCSI 裝置都能穩定的輸入、輸出相



這對於時下盛行的多媒體作業、CDR燒錄等

雖然 IDE 界面也具有 DMA 及 UDMA 的操作模式,CPU 的使用率仍然
遠在 SCSI 裝置之上,

有很多使用者之所以認為 SCSI 硬碟比較快,也是因為 SCSI 能夠即
時回用

3. 更方便的串接更多種類的周邊:
既使到了今天,IDE界面的使用者仍然三不五時的要面對安裝上的困擾,


接線長度也遠超過 PIO MODE 4/DMA MODE 2/UDMA/33 的 15 英吋,
還可以有內接、外接的選擇。

4. 更多的功能、更好的穩定性、更長的保固期
這跟SCSI界面本身其實沒有太大關係,然而

然而上述的特性,在一般量化而且單工為主的測試中很難表現出來,
所以大家一天到晚聽到 SCSI 多好多好,卻很難找到一個可以用來比較的
數據(拿 7,200 轉的 SCSI 硬碟跟 5,400 轉的 IDE 硬碟比較實在有欠
公允);而在一般的使用環境下,SCSI 的優點也確實不見得能夠表現出
來。然而筆者以為今日的 SCSI 產品與技術已經相當成熟,應用範圍廣、
多工效能又佳、安裝也相當容易,只要能夠進一步降低價格,其實不難取
IDE 而代之(別的不講,光考慮接線問題筆者就寧可用 SCSI);關鍵可
能在於廠商並不願意放棄目前利潤較佳的市場定位如:伺服器、工作站等
,賤賣 SCSI 技術。在 UDM A/33、UDMA/66 進一步逼宮下,SCSI 廠商也
許會回心轉意?


UDMA光碟機
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隨著 UDMA 硬碟的出現,同樣使用 ATAPI 的 CDROM 現在也有 UDMA
版本了,只是:如果最高傳輸速率 10M,平均搜尋時間 10ms 的硬碟用了
UDMA 都佔不了太大便宜,那最快 5.4M(36x),平均搜尋時間 6x ms 的光
碟機,又哪裡佔得到什麼便宜?宣傳的效果,遠大於實質的意義。也許我
們快要有 UDMA 的 ZIP、LS120 和?磁?a 機了?


降級的UDMA硬碟
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雖然 UDMA/33 所帶來的益處可能很少,然而在所費不多的情況下提
升速度,總是有益無害。然而有些廠商並不把 UDMA/33 用來提升性能,
而是用來降低成本,譬如說:刪減硬碟的快取記憶體,而不至於對產品的
性能有太大的影響。也有些廠商把 UDMA 拿來做廣告,例如把原來已經快
要絕跡的 4,500 轉硬碟,加上 UDMA 的功能重新推出;這些硬碟內部傳
輸率本來就不快,使用 UDMA 其實幾無意義。結果是:這些標榜 UDMA 的
硬碟,既使在 UDMA 模式下,也不見得比沒有 UDMA 的硬碟快。當然就商
言商,廠商的成本降低,使用者也可以享受到更低的價格,但使用者必須
認清:UDMA 並不是快速的同義詞。在這類有點「掛羊頭賣狗肉」的產品
中,筆者注意到某些相當不好的特例:某些硬碟如果以 UDMA/33 驅動,
那麼硬碟循序存取速度尚可維持一定的水準;然而如果不以 UDMA/33 驅
動,則循序存取的速度會大幅下滑。以一般的 5,400 轉、MR 磁頭的硬碟
來說,在硬碟的空磁區連續的情況下、無論是否啟動 UDMA/33,循序讀取
的測試的結果都應該在 6M/sec 以上(筆者看過的最高值是 11M)。然而
這些硬碟如果不驅動 UDMA/33,測試的結果可能會跌到 2M/sec 不到。這
顯示硬碟過於依賴 UDMA/33 的益處,忽略了應用環境的多變。在
UDMA/33 的軟硬體環境並未普及成熟到如同 PIO MODE 4 的情形下,使用
這些硬碟獲致的效能可能遠比在 UDMA/33 環境中測試中顯示出來的數字
差得多;即使在 UDMA/33 的環境中,一般說來這些硬碟也是屬於比較慢
的一群。對於這些只有在 UDMA/33 下 performance 大幅增加的硬碟,筆
者建議讀者避之則吉。

Reco
2002-09-16, 11:00 PM
題外話:FAT32的效率
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OSR2 提供的最重要功能就是能讓使用者能使用容量高達 8G 的單一
分割區、並節省硬碟空間的 FAT32;然而很多人使用了以後卻抱怨連連:
除了跟原來的 FAT16 不相容、不能開機進入之前版本的 DOS 外,一個很
大的抱怨是 FAT32 居然不比 FAT16 快。其實 FAT32 按理論上來說,本
來就比 FAT16 慢:當每個分割區為 2G 時,FAT16 的每個磁區是 32K,
而 FAT32 仍舊維持 4K。此時如果要寫入一個 64k 的檔案,FAT16 只需
要兩個磁區,而 FAT32 則需要動用到 16 個磁區;動用的磁區越多,則
資料搜尋的次數也相應增加,速度顯然的會因而下滑。不過以筆者的實際
使用經驗來說,下滑的程度應該是少到無法感覺的程度,然而如果您的硬
碟上有一大堆的小檔案(小圖示、小文件、WWW 的暫存檔),FAT32 節省
硬碟空間的本事絕對值得您嘗試。筆者有某台工作用的硬碟,由 FAT16
轉換為 FAT32 後原本幾乎全滿的硬碟一下空了一半出來。


Intel/Triones的UltraDMA驅動程式與Winbench 97
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如果完全依照上面的理論,UDMA 永遠不可能大紅大紫,畢竟在電腦
的世界是現實的,performance 還是最重要一件事,我們也曾有過聽起來
不錯的 ECP 和 EPP,最後還是無疾而終。然而,奇蹟發生了 *

要發揮UltraDMA的功能,理論上需要三個要素:
支援UltraDMA的主機板
支援UltraDMA的硬碟
支援UltraDMA的驅動程式

由於 Windows 95 出貨日期遠早於 UltraDMA 的出現,想當然耳不可
能提供 UltraDMA 的驅動程式,要享受 UltraDMA 的「好處」,便必須依
賴外掛的驅動程式。這個驅動程式最早是由 Intel 和一家小公司
Triones 合作開發(所謂的合作開發似乎是:Intel 出錢,Triones 出力
),後來兩造不知何故拆夥,因此市面上常見的 UltraDMA 驅動程式就分
成 Intel 和 Triones 兩派,但兩者事實上原本都是出於 Triones 之手
,只不過拆夥後 Triones 掛自己的招牌罷了。這些驅動程式一般都是由
主機板廠商向 Intel 或 Triones 取得授權,附在主機板中出貨。

令人訝異的事情發生了:在 TX 主機板和 UltraDMA 硬碟推出不久後
,使用者紛紛發現,在業界硬碟測試的標竿:Winbench 97 的測試下,
UltraDMA 硬碟+ TX 主機板+ Intel/Triones UltraDMA 驅動程式的組
合,有者驚人的表現:同樣的一個系統,在換裝了 UltraDMA 驅動程式、
改用 UltraDMA 方式驅動後,表現紛紛暴漲數十個百分點;在記憶體充足
的情況下,Winmark 的測試結果甚至可以提高一倍以上,把 7,200 甚至
10,000 的 SCSI 硬碟踩在腳下。一時 UltraDMA 硬碟與 TX 主機板洛陽
紙貴。


測試的異常結果與解釋
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由於測試的結果明顯異常,在一段知其然而不知所以然的狀態後,硬
體測試的玩家終於醞釀出了一個標準答案:

「掛上 UltraDMA 驅動程式所產生的超高的 Winmark 值,是由於
DMA 模式可以大幅減少 CPU 的使用率」

這個說法首先是某電腦雜誌的技術編輯提出的,跟著「蔓延」到了其
他的電腦雜誌。然而這個答案並沒能解釋所有的疑問:

15. 就設計的理念而言,Winbench 的磁碟測試的部份並不太受 CPU 能量
的影響。也就是說,除非您的系統慢得驚人(486 ﹛ ^,否則不論在
多快的系統上,測出來的結果應該是類似的,因為這個測試的目的,
是為了測量磁碟子系統的效能,而對於硬碟的機械動作而言,CPU 的
速度無論如何都夠快了。


22. 在同樣的測試中,CPU 使用率跟掛了 Intel/Triones 驅動程式相類
似的 DMA MODE 2,並沒有因之而使 Winmark 大幅膨脹。而 CPU 使
用率遠比 IDE 硬碟低的 SCSI 硬碟,也沒有 Winmark 大幅膨脹的情
形。


27. 如果真的是因為 CPU 需求降低而提高了 WinMark 值,那測試結果跟
剩餘記憶體的量應該毫無關係;然而事實上,Winmark 的提升只會發
生在配有大量記憶體的機器上。


Tom Hardware Guide: Bus Master驅動程式作弊!
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UltraDMA 的超高性能喧騰了幾個月,SCSI 硬碟的愛用者終於等到了
扳回一城的機會:在 1997 年八月底,著名的硬體測試網站 Tom's
Hardware Guide 刊出了一篇報導,指控 Intel 及其他 Busmaster 驅動
程式的撰寫者有作弊之嫌:由於 Winbench 在磁碟測試要求資料必須真正
由磁碟子系統、而非作業系統的緩衝區 (buffer) 獨取,故必須仰賴
Win95 內部某旗標 (flag) 來設定資料是從何處讀取。然而由於 Win95
內部的 bug,當資料區塊小於 4K 時 Win95 並會忽略該旗標並逕自由緩
衝區讀取資料(如果資料已經快取到緩衝區裡的話),使得使用該旗標的
程式(如 Winbench)誤以為該資料是由磁碟子系統讀取。由於 Winbench
每次執行磁碟測試前會先將所有的資料解壓縮到目的硬碟去建立一些虛擬
的目錄並在其中進行測試,如果主記憶體有夠大的剩餘空間,則大部分的
資料都會被 buffer 起來;而這些所謂的 Bus-master 驅動程式動程式則
會利用上述的 bug 故意將所有資料傳輸的區塊切割成 4K 以下,使得
Winbench 可能在 buffer 裡面抓到資料、卻以為是從硬碟裡抓到的;結
果 Winbench 在測試時絕大多數的時間都是在 buffer 裡面打轉,測不出
硬碟真正的 performace。


Intel/Triones驅動程式到底能不能讓磁碟操作變快?
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Tom Hardware Guide 的原文中,使用了非常強烈的字眼如「
cheating( 作弊 )」「蓄意操控廣為人知的測試程式 () 」來形容這些
Bus Master 驅動程式。筆者沒有能力直接拆解這些驅動程式,無法確認
是否真有其事;然而事有蹊蹺,徵兆必然不只一端,如果 UDMA 在理論上
根本不可能達到這樣的性能,那這些數字又是哪裡出來的:接下來的部份
,筆者要引證、歸納各大雜誌的測試結果,來證明下列的看法:

1.Intel/Triones驅動程式的高Winmark值和UDMA並沒有關係。

2.Intel/Triones 驅動程式確實有使用類似快取的方法來提高
Winbench97 的測試結果。
3.在掛上了 Intel/Triones 驅動程式後,Winbench97 的測試結果不能反
應硬碟的實質速度(講白一點,Winbench97 不準)。最重要的一點:
4. Intel/Triones 驅動程式並不見得能夠提供任何實質上的速度增強、
甚至可能變慢。

使用現成的數據、不另提供數據的原因是避免「炮製」數據之嫌,所
以讀者可以隨便拿一本自己喜歡的雜誌,對照看看筆者的說法是否屬實:

1.在剩餘實體記憶體充足的情況下,即使明明不具備 UDMA 功能的 IDE
硬碟及主機板,在掛上 Intel/Triones 所謂的 UDMA 驅動程式後,
WinMark 值也會暴增。這證明了「超高的 WinMark 值,跟 UDMA 根
本沒有關係!而是驅動程式的『特異功能』所導致的。」

2.在實體記憶體不是非常多(但足以執行 Winbench97)的情況下,掛
上 UltraDMA 驅動程式也無法增加 WinMark 值。然而在逐次增加記
憶體後,WinMark 值也隨之水漲船高。也就是說,Intel/Triones 的
驅動程式非常有可能是以多餘記憶體當作快取記憶體,來達到高
WinMark 的效果。

3.在磁碟循序讀取?寫入項目中,速度最快的並不是 UDMA/33,而是
DMA MODE2;一般說來,DMA MODE 2 > UDMA/33 > PIO4。領先幅度雖
然不大,可是趨勢是蠻明顯的(差距都有上千 K)。這對於以提高循
序傳輸速率為目的而設計的 UDMA/33 而言,實在是一個令人訝異的
結果,原因可能在於不斷的檢查緩衝區,反而變慢了。而在磁碟隨機
讀取?寫入項目中,三者的速度都差不多(幾乎一樣)。某個在循序
?隨機都不特別快的驅動程式,居然可以在 WinMark 值遙遙領先,
這顯示了:
1.WinMark不準。
2.UDMA 驅動程式確實有做某些「奇怪的事」,導致了 WinMark 值的
暴增。
3.磁碟的存取一定是隨機及循序存取的組合,兩樣都不快的驅動程式
,在正常操作上顯然也快不起來。

總而言之,這些 Intel/Triones 的 UltraDMA 驅動程式,很可能在
有意無意間利用了 Win95 內部的 bug,讓 Winbench97 去讀取快取記憶
體的資料而不自知,因而造就了驚人的數字,Tom ︿ Hardware Guide 的
說法,可信度非常的高。至於在實際使用上,Intel/Triones 驅動程式的
做法,到底有沒有實質益處?答案只怕是:根本完全沒有。
Intel/Triones 驅動程式之所以能在 Winbench97 中夠取得較高的測試數
值,原因並不在於它有做任何磁碟存取最佳化的動作,而是在於它誤導
Winbench97 去緩衝區裡讀資料、卻以為是從磁碟中讀出來的;由於不論
任何資料都會先去緩衝區找,命中率顯然不高,這樣的做法在實際的應用
中,不但不會讓磁碟存取的速度變快,反而很可能會變慢!循序讀取和隨
機讀取的測試結果,似乎證明了這一點。對於像是 CDR 燒錄這種對資料
流量很敏感的應用,掛上一隻這樣的驅動程式,無疑是給自己找麻煩。正
常情況下作業系統自然會決定最適當的檔案讀寫、記憶體管理策略,讓一
隻驅動程式越俎代庖,豈不是天下大亂?


Intel/Triones驅動程式的穩定性與相容性
================================

事實上不論 Intel/Triones 是不是故意在 Winbench97 中做做小手
腳,對於磁碟系統的速度影響都相當的有限:畢竟 CPU 運作的速度遠快
於硬碟的機械速度,所以掛也罷、不掛也罷,Intel/Triones 的驅動程式
本來應該無傷大雅。然而讓筆者對 Intel/Triones 驅動程式非常感冒的
地方是:這個驅動程式非常的不穩定。一般使用者用來在 Win95 下驅動
磁碟子系統的方法大概有:

1.Windows 95的PIO MODE4
2.OSR2以後的DMA模式
3.Triones/Intel 的Busmaster驅動程式

此外有些先進的使用者可能已經在使用號稱支援 UDMA/33 的
Win98beta。

筆者從來沒有在 PIO MODE4 上遇到問題;DMA 模式有些情況下會出
問題,但是 patch 過 ESDI506.PDR 後也大致相安無事;Win98beta 內建
的驅動程式也工作得很穩定。然而在 Intel/Triones 驅動程式上看過、
聽過的狀況,可以說是多如牛毛,例如:跟某些硬碟機、光碟組合相衝突
,開機的過程中當掉;不支援其他 ATAPI 設備;跟 SCSI 設備衝突;CDR
燒出飛盤;不能抓音軌?? ABug report 到處可見,不穩定的情況多到甚
至有雜誌專文介紹如何反安裝;如果一個驅動程式既不能提高速度、又不
能穩定的工作,那筆者不知道何苦一定要安裝這個驅動程式?TX 主機板
出貨到現在已經兩年了,兩年的時間 Triones 弄不出一隻比較穩定的驅
動程式,那大概也不用再等了。其實以筆者的看法:隨者作業系統的日益
複雜,驅動程式的相容性遠比速度來得重要,


那到底應不應該買UltraDMA的硬碟
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應該。而且事實上,現在您要買到不支援 UltraDMA 的硬碟,大概也
不太容易了。平均來講,支援 UltraDMA 的硬碟通常也支援了 MR、PRML
等特性,因此速度比前代的產品為高(雖然這跟 UltraDMA 一點關係都沒
有)。此外,買 UltraDMA 硬碟的最大好處是這些硬碟的設計都比較新,
可以減少諸如 3.3V/5V 主機板相容性的問題。但更重要的是,您不但要
買 UDMA 硬碟,還要買快的 UDMA 硬碟。


就算是但依筆者的看法,Intel/Triones 的驅動程式不掛也罷;如果
您真的想要享用 DMA 模式的好處,將 Win95 內建驅動程式的 DMA 模式
打開即可。


1. 增加主機的記憶體
2. 重組磁碟
3.使用Raid
4.避免在同一台實體硬碟上做檔案複製
5.使用其他的作業系統

高轉速仍然是提升硬碟速度的唯一法門,高轉速意味著更低的搜尋時




反思
====


一個本來應該沒沒無聞的傳輸界面居然佔據了這麼多的版面,
UltraDMA 的故事也許比較誇張,但絕非獨一無二的特例:我們還有永遠
跑不到 33.6k 的 33.6k modem,永遠跑不到 56k 的 56k modem,有「
32/64 位元」音效卡,有完全沒有 3D 功能的「 3D 音效卡」,有 64 位
元的 Pentium CPU,沒有快多少卻吵得像工地施工的X倍速 CDROM,有「
因為傳輸速度大幅提升而使得音質大幅提高」「 100% 與聲霸卡相容」的
PCI 音效卡,有名字叫做 586 的 486,名字叫做 686 的 586,有可以讓
硬碟跑得更快的硬碟風扇,有跑得比 PCI 顯示卡還慢的 AGP 顯示卡,有
ECP/EPP,有「可以大幅提升系統性能」的 EDO RAM 及 SDRAM,有幾乎從
來沒有發揮作用的 MMX,有 USB(Useless Silly Bus) 和可能會無疾而終
的 FireWire;為了對付各式各樣的測試,我們有在連線速率上灌水的數
據機驅動程式,有自備測試字串、鎖住 bus、讓您的音效嘎拉嘎拉的超級
無敵雙 turbo 顯示卡驅動程式,有分數越跑越高、Game 越跑越慢、畫質
越來越差的 3D 顯示卡驅動程式,有為了那一丁點的 performance 而發
展的各式各樣超頻技巧與工具;

(我可沒有提到iCOMP)

或是使用美工技巧,把 5% 的差異,擴張成 50%,或是把比我們快的
產品,全部從圖表中刪掉。以後我們可能會看到針對 WinBench 「完全最
佳化」的驅動程式:如果偵測到 Winbench 的執行,馬上自動啟動「超速
模式」,不論 Winbench 要執行什麼動作馬上在 0.001ms 內回報 Ok,至
於該動作有沒有真的執行?誰管那麼?h。或是直接去修改 WinBench 的測
試結果:如果偵測到硬碟上有 Winbench 的檔案,馬上自動進行 patch,
將 xxx 牌顯示卡的測試結果調到最高??C


最諷刺的一點是:會被數字或其他三個字母的縮寫所迷惑的往往不是
那些分不清楚 RAM 與硬碟的一群,而是那些人稱電腦高手的超級使用者
。個人電腦科技已經發展到一個相當複雜的程度,如果這麼多的專家都不
見得能夠正確的了解或評價某項新科技,「公關」的重要性,可能會遠遠
的凌駕 R&D 之上,對於電腦科技的健全發展,是禍非福。早年 Creative
Labs 的產品(直到 AWE32)在 ZD 集團英文版的刊物中總是吃鱉,自
AWE32 PnP 後突然由黑翻紅,箇中原因頗堪玩味。

科技已經到達了某一個瓶頸,要再提高速度的代價太過高昂,遠不如
搞搞公關來得實際拆去名牌與高科技的外衣,我們追求某一個數字來證明
表面上看起來我們是使用理性來作決定 (586>486>386)

4. 電腦科技跟很多其他的產品一樣,其中非理性的部份遠比我們預期的
大。測試程式本身實則我們往往濫用數字而「偽科學 pseudo science


資料往往是來自與新產品、新技術有利害關係的廠商我們很難期待靠
硬碟吃飯的人會說 UDMA 一無是處。難免就會照廠商的方式去思考


我們可以看到絕大多數荒腔走板的評論,都是照抄廠商的宣傳資料所
致。在廠商有意無意剪裁扭曲事實、而評論者對於產品本身並不是非常了
解的情況下,自然不敢造次隨便批評廠商。於是我們的產品評論越來越鄉
愿:不快的謂之穩,不穩的謂之造型獨特、造型不獨特的謂之包裝精美,
包裝不精美的謂之配件齊全,配件不齊全的謂之附有中文使用說明書,沒
有附中文使用說明書的謂之價格低廉,價格也不怎麼低廉的??* ??u 出
自國內大廠,品質有保障」「可以列入選購時的參考」,封皮外面是廣告
,封皮裡面依然是廣告。在產品同質性越來越高的時候,除了正面的推薦
以外,我們也需要更多的負面報導:如果市面上同時有十台噴墨印表機、
十台 32 倍速光碟機、十片主機板、十顆硬碟、十張顯示卡,那麼大多數
的讀者都會想要知道:該買哪「一」種,應該避免哪「幾」種,以及為什
麼。這必須有很這是一個資訊的時代。這是一個廣告的時代。

媒體的影響力是毋庸置疑的。如果 UDMA 當初在雜誌上的評語是:對
提高硬碟速度有「些許的幫助」,那麼這個字眼很

您今天有緣讀了這篇文章,可能您也相信了,但翻開任何一本電腦雜
誌,廣告加內文 UltraDMA 的字樣至少出現二三十次,您可能心裡又會滴
咕「 UltraDMA 可能還是有一點用的吧,不然怎麼會有這麼多人把它白紙
黑字的印在雜誌上?? v。三人成虎及 S95 的故事,在昨天、今天與未來
,都一樣的適用。

也許今天我們應該要求的是:bug 少一點的文書處理軟體,瘦一點的
作業系統、好用一點的輸入裝置、少塞車一點的網路、以及其他看得到摸
得到的好處。

至於 100mhz 外頻的主機板到底可以讓電腦快多少?


PCI架構與Hub架構對Ultra ATA/66傳輸的影響


Ultra ATA/66可以供應每個IDE裝置66.66MB/Sec的資料傳輸量,如果四個裝置都以Ultra
ATA/66的協定傳輸,且同時傳輸的話,最尖峰的資料量將達266.66MB/Sec

但是PCI的規格為32bit,33.33MHz,傳輸速率最高為133.33MB/Sec,等於只能應付兩個
Ultra ATA/66裝置的尖峰傳輸,但無法應付第三,第四個Ultra ATA/66裝置的尖峰傳輸,
此時PCI介面將成為傳輸瓶頸之所在.

其實這樣的情形,Intel公司早就發現了,因此積極改變這種狀況,所以在4開頭的晶片組
後,放棄了以PCI做分界的南北橋晶片,改在8開頭的810晶片組上,以Hub架構替代掉PCI架


在810晶片組上主要也是分兩個晶片,一顆負責記憶體存取與cpu控制的GMCH晶片,另一顆
負責I/O方面的ICH晶片,提供Ultra ATA/66功能的是ICH晶片,但是ICH與GMCH晶片間的資
料傳輸方式,就是Hub架構,該架構使用8bit的資料傳輸寬度,但加高傳輸時脈,時脈頻率
為133.33MHz,但與DDR SDRAM相同,時脈的上下觸發緣皆加以利用傳輸,所以就相當於
266.66MHz的時脈,如此就能因應四個Ultra ATA/66裝置的傳輸.


參考資料:
http://cweb.msi.com.tw/html/e_service/techexpress/dictionary/ata.htm
http://cweb.msi.com.tw/html/e_service/techexpress/tech_column/uata100/uata100_1.htm
http://cweb.msi.com.tw/html/e_service/techexpress/tech_column/uata100/uata100_2.htm
http://cweb.msi.com.tw/html/e_service/techexpress/tech_column/uata100/uata100_3.htm


http://www.big5.tomshardware.com/storage/02q3/020816/index.html