摘　要：

摘　要：機(jī)械硬盤(pán)在儲(chǔ)存數(shù)據(jù)時(shí)，一直都是以512byte大小的扇區(qū)（Sector）為單位分割進(jìn)行讀寫(xiě)。隨著硬盤(pán)容量的不斷提升，這種分配標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)越來(lái)越顯的不合時(shí)宜。因此，硬盤(pán)生產(chǎn)廠商們決定將扇區(qū)容量擴(kuò)大到4KB，也就是“4K扇區(qū)”。 所謂“4K對(duì)齊”，實(shí)際上就是符合4K扇區(qū)定義格式化過(guò)的硬盤(pán)，并且按4K扇區(qū)規(guī)則寫(xiě)入數(shù)據(jù)。如果4K不對(duì)齊，那么向硬盤(pán)中寫(xiě)入最小量數(shù)據(jù)時(shí)，也要占用兩個(gè)4K扇區(qū)，那么這會(huì)影響數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入速度，而將硬盤(pán)調(diào)整為4K對(duì)齊后，可以提升硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度。

關(guān)鍵詞：

關(guān)鍵詞：4K對(duì)齊　AHCI硬盤(pán)模式　讀寫(xiě)速度

     在NTFS6.x 以前的規(guī)范中，數(shù)據(jù)的寫(xiě)入點(diǎn)正好會(huì)介于兩個(gè)4K 扇區(qū)的之間，也就是說(shuō)即使是寫(xiě)入數(shù)據(jù)量非常小，也會(huì)使用到兩個(gè)4K扇區(qū)，顯然這樣對(duì)寫(xiě)入速度和讀取速度都會(huì)造成比較大的影響。為此對(duì)于“4K不對(duì)齊”的情況來(lái)說(shuō)，一定要修改成“4K 對(duì)齊”才好，否則不但會(huì)極大的降低數(shù)據(jù)寫(xiě)入和讀取速度，還會(huì)造成硬盤(pán)不必要的寫(xiě)入次數(shù)，減少使用壽命。要實(shí)現(xiàn)4K對(duì)齊，首先要開(kāi)啟硬盤(pán)的AHCI模式，然后使用4K對(duì)齊工具進(jìn)行4K對(duì)齊，進(jìn)而減少讀寫(xiě)次數(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸更為高效。

     1　AHCI硬盤(pán)模式

     AHCI（Serial ATA Advanced Host Controller Interface）串行ATA高級(jí)主控接口/高級(jí)主機(jī)控制器接口），是在Intel的指導(dǎo)下，由多家公司聯(lián)合研發(fā)的接口標(biāo)準(zhǔn)，它允許存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)程序啟用高級(jí)串行 ATA 功能，如本機(jī)命令隊(duì)列和熱插拔，AHCI本質(zhì)是一種PCI類(lèi)設(shè)備，在系統(tǒng)內(nèi)存總線和串行ATA設(shè)備內(nèi)部邏輯之間扮演一種通用接口的角色（即它在不同的操作系統(tǒng)和硬件中是通用的）。這類(lèi)設(shè)備描述了一個(gè)含控制和狀態(tài)區(qū)域、命令序列入口表的通用系統(tǒng)內(nèi)存結(jié)構(gòu)；每個(gè)命令表入口包含SATA設(shè)備編程信息，和一個(gè)指向（用于在設(shè)備和主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的）描述表的指針。

     AHCI通過(guò)包含一個(gè)PCI BAR（基址寄存器），來(lái)實(shí)現(xiàn)原生SATA功能。由于AHCI統(tǒng)一接口的研發(fā)成功，使得支持串行ATA產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作大為簡(jiǎn)化，操作系統(tǒng)和設(shè)備制造商省去了單獨(dú)開(kāi)發(fā)接口的工作，取而代之的是直接在統(tǒng)一接口上進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)包括NCQ（Native Command Queuing）在內(nèi)的諸多功能。

     在電腦的COMS中，我們一般可以看到SATA模式和AHCI模式這兩個(gè)功能選項(xiàng)，當(dāng)SATA模式設(shè)置為增強(qiáng)模式（Enhanced）即可用時(shí)，AHCI模式可選擇Enable和Disable；當(dāng)SATA模式設(shè)為Compatible時(shí)，AHCI選項(xiàng)無(wú)效（默認(rèn)Disable）。要實(shí)現(xiàn)4K對(duì)齊，需要設(shè)置AHCI選項(xiàng)為可用，這里一般分為2種情況。一種是已經(jīng)裝有系統(tǒng)的，另一種是還沒(méi)有安裝系統(tǒng)的，如果還未安裝系統(tǒng)，想要安裝的系統(tǒng)又是win7，則只需要在BIOS設(shè)置為AHCI選項(xiàng)為Enable即可，如果是已經(jīng)安裝了操作系統(tǒng)，就需要先在系統(tǒng)下更新AHCI驅(qū)動(dòng)，并使用工具進(jìn)行4K對(duì)齊，，然后再進(jìn)入BIOS將AHCI選項(xiàng)為Enable，否則將出現(xiàn)藍(lán)屏，無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)。

     2　4K對(duì)齊的原理

     電腦傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)的每個(gè)扇區(qū)一般大小為512字節(jié)；當(dāng)使用某一文件系統(tǒng)將硬盤(pán)格式化時(shí)，文件系統(tǒng)會(huì)將硬盤(pán)扇區(qū)、磁道與柱面統(tǒng)計(jì)整理并定義一個(gè)簇為多少扇區(qū)方便快速存儲(chǔ)。

     windows中常見(jiàn)使用的NTFS文件系統(tǒng)，默認(rèn)定義為4096字節(jié)大小為一個(gè)簇，但NTFS分區(qū)因?yàn)槠湟龑?dǎo)區(qū)占用了一個(gè)磁道共63個(gè)扇區(qū)，真正的文件系統(tǒng)在63號(hào)扇區(qū)之后，那么依照計(jì)算得出前63個(gè)扇區(qū)大小為：512Bx63=32256B，并按照默認(rèn)簇大小得出63扇區(qū)為32256B÷4096B=7.875個(gè)簇，即為每個(gè)簇都會(huì)跨越兩個(gè)物理單元，占據(jù)第一個(gè)單元的組后512字節(jié)和第二個(gè)單元的前3584字節(jié)。這樣文件系統(tǒng)在讀寫(xiě)某個(gè)簇的時(shí)候，硬盤(pán)需要讀寫(xiě)兩個(gè)物理單元，這會(huì)降低讀寫(xiě)速度，并縮短使用壽命�，F(xiàn)時(shí)一般使用一些硬盤(pán)分區(qū)軟件在主引導(dǎo)記錄的63個(gè)扇區(qū)后作犧牲地空出數(shù)個(gè)扇區(qū)以對(duì)齊文件系統(tǒng)的4096B每簇，4069B=4KB，即4K對(duì)齊，以避免過(guò)多的讀寫(xiě)操作，提升讀寫(xiě)速度、延長(zhǎng)使用壽命。

     3　4K對(duì)齊方法

     3.1　安裝系統(tǒng)時(shí)對(duì)齊

     用Win7安裝光盤(pán)進(jìn)行安裝的時(shí)，使用安裝過(guò)程中的分區(qū)方式進(jìn)行分區(qū)，只是產(chǎn)生100M的隱藏小分區(qū)用于存儲(chǔ)頁(yè)面啟動(dòng)文件。

     3.2　使用Disk Genius來(lái)進(jìn)行對(duì)齊

首先，選擇硬盤(pán)并建立分區(qū)。其次，選擇系統(tǒng)盤(pán)為主分區(qū)，文件分配表類(lèi)型為NTFS，并將對(duì)齊到下列扇區(qū)的整數(shù)倍的勾打上，扇區(qū)數(shù)選4096。最后，點(diǎn)擊確定，Disk Genius系統(tǒng)彈出“確定要保存對(duì)分區(qū)表的所有更改嗎？所做的更改將立即生效�！保�點(diǎn)擊“是”，彈出“是否立即格式化下列新建立的分區(qū)？未格式化（0）”，點(diǎn)擊“是”，系統(tǒng)開(kāi)始格式化，就可以完成4K對(duì)齊。

     3.3　使用Paragon Alignment ?對(duì)齊

     啟動(dòng)Paragon Alignment后首先會(huì)掃描你當(dāng)前連接的硬盤(pán)和U盤(pán)等外存儲(chǔ)器；之后會(huì)看到左側(cè)是硬盤(pán)，右側(cè)是說(shuō)明信息，同時(shí)圖標(biāo)用相關(guān)顏色顯示當(dāng)前磁盤(pán)狀態(tài)，若顯示綠色，則是已經(jīng)對(duì)齊4K，顯示黃色是可以4K對(duì)齊，當(dāng)前還未對(duì)齊，如果顯示粉紅色的，表示不支持高級(jí)格式化。選擇黃色未對(duì)齊的硬盤(pán)，然后點(diǎn)下面的Align?Partitons，會(huì)有一個(gè)對(duì)齊過(guò)程完成之后直接點(diǎn)Restart?Align，電腦自動(dòng)重啟，重啟過(guò)程中，會(huì)轉(zhuǎn)到DOS下進(jìn)行對(duì)齊，在這個(gè)過(guò)程中，電腦不要斷電，對(duì)齊程序不要強(qiáng)制停止或重啟機(jī)器，否則有可能會(huì)造成硬盤(pán)損壞，對(duì)齊后電腦會(huì)自動(dòng)重啟，然后進(jìn)入系統(tǒng)后，會(huì)彈出下圖的窗口，可以看到分區(qū)的圖標(biāo)已經(jīng)變成了綠色，而后面有一個(gè)Succeeded成功的標(biāo)識(shí)，硬盤(pán)就4K對(duì)齊了。 

     4　總結(jié)

     4K對(duì)齊是一種高級(jí)硬盤(pán)使用技術(shù)，用特殊方法將文件系統(tǒng)格式與硬盤(pán)物理層上進(jìn)行契合，為提高硬盤(pán)壽命與高效率使用硬盤(pán)空間提供解決方案。因該技術(shù)將物理扇區(qū)與文件系統(tǒng)的每簇4096字節(jié)對(duì)齊而得名。相對(duì)于機(jī)械硬盤(pán)來(lái)說(shuō)4K對(duì)齊對(duì)于固態(tài)硬盤(pán)意義更大，目前的固態(tài)硬盤(pán)多為使用NAND Flash 閃存作存儲(chǔ)核心，該閃存是有刪除寫(xiě)入次數(shù)限制的，當(dāng)次數(shù)用完后該固態(tài)硬盤(pán)便會(huì)性能下降甚至報(bào)廢；當(dāng)然很多廠商設(shè)計(jì)固態(tài)硬盤(pán)存儲(chǔ)方式為不在短時(shí)間內(nèi)刪除寫(xiě)入同一個(gè)位置，嘗試全面地均勻地使用每一個(gè)扇區(qū)以達(dá)到期望壽命，然而在沒(méi)有4K對(duì)齊的電腦上這將會(huì)使固態(tài)硬盤(pán)壽命快速下降。在讀取方面，4K對(duì)齊有著較為穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，而寫(xiě)入方面的優(yōu)勢(shì)更大。

參考文獻(xiàn)：

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