15000RPM:鱼与熊掌兼得
在那次与John Joseph的交流中,他指出Atlas 15K选择2.5英寸盘片主要是出于功耗的考虑,因为客户希望硬盘的功耗不要超过18W。 当然,无论2.5英寸还是2.75英寸,功耗都将比沿用10000RPM硬盘的3.0/3.3英寸盘片显著降低。
不过,更小尺寸的盘片对提高IOPS性能也做出了巨大的贡献,因为它还有助于缩短平均寻道时间。看起来15000RPM硬盘的平均延迟比10000RPM硬盘减少了三分之一,但绝对值仅有1毫秒(3ms-2ms=1ms),如果平均寻道时间仍然在5毫秒左右,则意味着平均访问时间只不过缩短了八分之一,这与50%的主轴转速提高幅度实在不成比例。
现在让我们来看看减小盘片直径的贡献吧。众所周知,与光盘、软盘一样,硬盘的盘片也呈环形--中间留给主轴。不妨仍以富士通MAP系列为例,其盘片外径84毫米(3.3英寸),内径25毫米(0.98英寸),属于10000RPM硬盘中比较典型的情况了。该尺寸盘片内外径之间的径向距离约为30毫米(〔84-25〕÷2),为简化问题起见,我们假设最内圈磁道位于盘片内径、最外圈磁道位于盘片外径,那么这个距离也是磁头全程寻道时在盘片径向上的投影长度。
在15000RPM硬盘一方,我们选择65毫米(2.5英寸)的盘片外径,内径仍然是25毫米,则磁头全程寻道时在盘片径向上的投影长度为20毫米--也减少了三分之一。虽然磁头寻道操作是曲线轨迹上的非匀速运动,但行程将由此显著缩短却毋庸置疑。即使寻道机构的动作速率没有提高,15000RPM硬盘的寻道时间也将普遍得到改善--起码平均寻道时间能降低1毫秒以上。从下面的对比表可以看出,在道间(Track-to-Track)寻道时间相同的情况下,15000RPM硬盘的全程/平均寻道时间均只有10000RPM的四分之三左右。
15000RPM vs. 10000RPM

平均延迟因为转速提高减少了1毫秒,平均寻道时间由于盘片直径变小减少了1毫秒以上,综合起来15000RPM硬盘的平均访问时间比10000RPM缩短了至少2毫秒,这对于平均访问时间本来就已在8毫秒之内的高转速硬盘无疑是十分可观的。从Atlas 15K和Atlas 10K Ⅳ的对比中可以看到,前者的平均访问时间(读取)约为后者的71%(〔2.0+3.2〕÷〔3.0+4.3〕),相应地IOPS性能可提高40%(1÷71%-100%),正好与希捷在Cheetah X15-36LP的数据表中宣称的"UP TO 40 PERCENT MORE I/Os PER SECOND"相符。即使按照写入时的平均访问时间来算,IOPS性能的提高幅度也不低于30%。

15000RPM与10000RPM随机访问性能对比
当然,小尺寸盘片带来的也不全是好消息。首先,盘片面积缩水幅度高达40~50%,导致15000RPM硬盘的单碟容量只有同期10000RPM硬盘的一半;其次,盘片外圈周长与直径成比例下降,几乎将转速提高对外圈传输率的贡献抵消殆尽,其结果是15000RPM硬盘的外圈传输率只比同期的10000RPM硬盘稍高。不过,由于两者的内径基本相当,15000RPM硬盘的内圈传输率奇高,充分体现了高转速的优势。
有得必有失,关键在于15000RPM硬盘的目标客户最看重IOPS性能,持续传输率和单块硬盘的容量都是相对次要的考虑因素。从这个意义上来说,缩小盘片尺寸的设计方案圆满地完成了任务。