2012年9月3日 星期一

何謂「先進格式化 Advanced Format Technology」?


何謂「先進格式化 Advanced Format Technology」?

小編前幾天去光華商場幫BOSS採購2.5"HDD,發現有些硬碟強調支援「先進格式化」,什麼是先進格式化?

先進格式化(英文:Advanced Format)是由IDEMA(International Disk Drive Equipment and Materials Association)2009年12月制定的格式化標準。IDMEA在2005年與Hitachi、Seagate、WD、LSI、Intel、Microsoft、Dell、HP、Lenovo等硬軟體廠商制定出1024位元組、2048位元組和4096位元組三種幾種容量磁區配置,先進格式化是規範中的4096位元組(4KB)配置。從2011年1月1日起,硬碟廠商新推出的產品,都將遵循Advanced Format(4KB)的設計。

在磁碟發展早期,每扇區為512byte比較適合當時硬碟的儲存結構。但隨著單盤容量的增加,儲存密度的上升會明顯降低磁頭讀取磁碟的信噪比,雖然可以用ECC校驗保證數據可靠性,但消耗的空間會抵消儲存密度上升帶來的多餘空間。所以提出了以4kbyte為一個扇區為主的改變。

最主要的好處減少ECC的佔用和提升ECC校驗效率。因為512byte扇區需要另外40byte作為ECC校驗空間,而4kbyte扇區只需要100byte,所以,同樣提供4kbyte扇區空間,使用先進格式化能節約出220byte的儲存空間,而且能令ECC校驗完成更多空間的檢驗糾錯,提高ECC校驗的效率。
Afdia1 何謂 先進格式化  Advanced Format Technology ?

512byte和4Kbyte的物理空間佔用比較示意

Ds fig3 何謂 先進格式化  Advanced Format Technology ?

512byte和4Kbyte扇區受到物理污染時所產生的電磁信號影響示意
除外,在x86架構下,通常內存分頁容量為4KB,而且很多磁碟文件系統(如NTFS、ext3、HFS+等 )的簇容量也為4KB,而如果使用4KB為一個扇區,硬碟對一個扇區的讀寫數據量剛好裝滿一個內存頁或對應文件系統分區的一個簇,能避免過多的磁頭讀寫操作,一定程度上能提升讀寫速度。

現在推行主要問題為Windows 5.x核心系統(Windows 2000、Windows XP、Windows Server 2003)讀取分區無法對準扇區而讀取出錯和文件系統,簇橫跨多個扇區造成轉換延遲影響隨機寫入性能。除外一些較舊版本的磁碟管理工具在不支持4Kbyte扇區的情況下也會發生類似的情況。WD提供了韌體模擬和工具校正的方法(WD Align程式)臨時解決,但最根本的解決為升級原生支持4Kbyte扇區的Windows 6.x核心作業系統,如Windows Vista、Windows 7。

較新的Linux、Mac OS X由於較早開始對4kbyte扇區的支援,所以基本能不做調整就能直接使用先進格式化後的硬碟。