# Disk很大，你忍一下

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## 小故事

既然這篇要講硬碟，先問各位一下，電腦一般來說我們都把系統還有程式放在C槽，資料放在D槽，那麼各位知道為什麼沒有AB槽嗎？

杰哥昨天騎腳踏車聽呱吉的Podcast時才知道的，其實以前電腦還有兩個槽，裝的分別是大小磁碟，其中小磁碟容量為1.4MB，大磁碟是1.22MB，遠遠不及現在的SSD跟HDD。


而裝那兩片的位置我們就稱為AB槽，不過隨著時代演進以及習慣，AB槽已經被淘汰，而名稱也尚未被取代。

杰哥拿到的第一臺3C產品是爸爸買給杰哥的MP4，就是下圖的創見MP860，之前幾乎所有照片都是網路抓的，不過這次因為本體還在身邊，而且爸爸還在拿來騎車聽歌用，就有實體可以拿來拍照了。


那時候出了4GB跟8GB的款式，已經是那時候不可多得的酷東西了，基本上杰哥小學的時候，只要身上有一台MP4就是班上的King了，簡直可以配上MACKLEMORE的[THRIFT SHOP](https://www.youtube.com/watch?v=QK8mJJJvaes)，甚至有人還有MP5，更是有資格征服宇宙。


不過隨著時代演進，現在隨便一個小小的隨身碟都能有64GB的容量，手機也發展到512GB了，根據Moore's Law，每18~24個月，單位面積能儲存的電晶體數量能變兩倍，未來的成長值得期待。

## Disk功能

相較於前面的Cache跟Memory要求速度，Disk我們更需要的是它能夠安全的儲存資料，萬一資料消失了，花在多時間也沒有用。

後面我們會先介紹HDD的構造，再介紹Disk的Dependability。

## 構造

目前主要的Disk分為SSD跟HDD，這邊只介紹HDD，關於SSD的技術暫時不討論。

HDD是Hard Drive Disk的縮寫，也就是一般看到下圖這種好幾個盤子的構造：


底下的表格展示圓盤的結構：

<style>
table th:first-of-type {
width: 10%;
}
table th:nth-of-type(2) {
width: 50%;
}
table th:nth-of-type(3) {
width: 50%;
}
</style>

|名稱|圖片|說明|
|-|-|-|
|整體||HDD的架構是好幾個存取資料的platter，上面有好幾圈的track，每圈都有好幾個sector，由於每層都有一個讀寫頭，所以可以同時讀取一整個柱子的內容，這個track上下對應的tracks合稱cylinder。|
|track||每一圈都是一個track，上面被切成一段一段的sector。
|sector||track上儲存資料的小單位稱為sector。|
|cylinder||在每一個platter同樣位置的tracks合稱為cylinder，代表所有讀取頭能同時讀到的track集合。|

## 運作時間

圓盤做成圓形的就是為了旋轉給讀取頭讀取，由於轉動方向不改變，所以平均的轉動時間為半圈的轉動時間。


在硬碟上讀取資料時有三個步驟，花費的時間稱為下列三者：

* seek time:移動到正確的track上。
* rotational latency:轉動到正確的sector。
* transfer time:傳送一個區塊的資料。

最後還要把硬碟的資料放到Memory中，需要controller完成複雜的程序，此部份稱為controller time。

以上提到的四個時間再加上其他人佔用disk的時間稱為waiting time。

## 例子

>舉例來說：如果一個轉速為10000RPM的HDD，廣告提到seek time = 6ms，transfer rate = 50MB/sec，controller time = 0.2ms，那麼讀取或寫入一個512bytes所花的時間會是多少？

首先把每個時間算出或是列出：
seek time = 6ms
rotational latency = 1/2 x (ms per round = 60x1000/10000) = 3ms
transfer time = 1000x0.5KB/50MB = 0.01ms
controller time = 0.2ms

合計為9.21ms

計算的方式大概是這樣，計算部份不困難，只是要特別注意單位。

## What's Next?

下次會跟大家說說其實你的硬碟比你想的還大，主要就是為了防止你的資料損壞不能用，所以需要額外的空間做這件事情，就醬掰啦~

<style>
table th:first-of-type {
width: 50%;
}
table th:nth-of-type(2) {
width: 50%;
}
table th:nth-of-type(3) {
width: 50%;
}
</style>

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|-|-|
|[Miku Memory](https://hackmd.io/@dZfCcN4hT8aUuDPv3B8CWQ/r1ziQtgWF)|[RAID](https://hackmd.io/@dZfCcN4hT8aUuDPv3B8CWQ/rkjkZXBZY)