thumb|300px|Un cabezal y el brazo del actuador sobre el plato de un disco duro
El rendimiento más alto de discos duros viene de dispositivos que tienen un desempeño más rápido en cada una de sus características de rendimiento. Estos dispositivos incluyen a aquellos con un medio rotatorio, llamados aquí discos rotatorios, i.e., unidad de disco duro (HDD), unidad de disquete (FDD), discos ópticos (DVD-RW / CD-RW), y también cubre dispositivos que no cuentan con partes en movimiento es como los son las unidades de estado sólido (SSD). En cuanto a los SSDs, la mayoría de los atributos relacionados con el movimiento de componentes mecánicos no son aplicables, pero el dispositivo es afectado en la realidad por otros elementos con principios eléctricos que generan un retraso apreciable cuando se aíslan y se examinan. Estas características de rendimiento pueden ser agrupadas en dos categorías: tiempo de acceso y tiempo de transferencia de datos (o tasa de transferencia de datos).
Tiempo de Acceso El tiempo de acceso o tiempo de respuesta de un disco rotatorio es una medida del tiempo que se toma antes de que la unidad pueda transferir datos. Los factores que controlan este tiempo en un disco rotatorio son, en su mayoría, relacionados con la naturaleza mecánica de los discos rotatorios y cabezales en movimiento. Se compone de unos cuantos elementos independientemente mensurables que son acumulados para obtener un solo valor al evaluar el rendimiento de la unidad de almacenamiento. El tiempo de acceso puede variar significantemente por lo que, típicamente, el fabricante provee este valor o es medido como un promedio por medio de puntos de referencia. En los SSDs, el tiempo de acceso depende de conexiones eléctricas a la memoria de estado sólido y no de la velocidad de partes en movimiento por lo que el tiempo de acceso es muy rápido y consistente. La mayoría de las aplicaciones de examen y de puntos de referencia no distinguen entre discos rotatorios y SSDs por lo que ambos tipos de dispositivo se someten al mismo proceso de evaluación.
Los componentes clave que típicamente son acumulados para obtener el tiempo de acceso son:
Tiempo de búsqueda Latencia rotacional Otros Tiempo de procesamiento de comandos Tiempo de estabilización
Tiempo de búsqueda En los discos rotatorios, el tiempo de búsqueda es el tiempo que le toma, al cabezal en el brazo del actuador, viajar a la pista del disco donde se escribirán o leerán los datos. Los datos son almacenados en el medio en sectores que son organizados en pistas paralelas circulares (pueden ser concéntricas o espirales dependiendo del tipo de dispositivo), hay un brazo del actuador que suspende un cabezal que puede transferir datos con ese medio. Cuando el dispositivo necesita leer o escribir algún sector en específico, este determina en que pista se localiza el sector. Posteriormente se usa el actuador para mover el cabezal a una pista en particular. Si la posición inicial del cabezal era la pista deseada, el tiempo de búsqueda sería igual a cero. Si la pista en la que se ubicó el actuador se encontraba en la orilla externa del sector y la pista deseada se ubica en la orilla interior, el tiempo de búsqueda será el máximo para esa unidad. Los tiempos de búsqueda no son lineares en comparación con la distancia de búsqueda viajada por el actuador debido a factores como la aceleración desaceleración del brazo del actuador.
El tiempo de búsqueda promedio de un disco rotatorio es el promedio de todas las búsquedas posibles, técnicamente significa el tiempo que tarda la unidad en realizar todas las búsquedas dividido por el número de búsquedas posibles, pero en la práctica se determina usando métodos estadísticos o simplemente aproximado como el tiempo de búsqueda de un tercio del número de pistas existentes en la unidad. El tiempo de búsqueda promedio varía entre 4 ms para unidades de servidores de gama alta, hasta 15 ms para unidades en movimiento. Las unidades en movimiento más comunes tienen un tiempo de búsqueda de 12 ms mientras que las unidades de escritorio rondan los 9 ms.
El primer HDD HDD tenía un promedio de tiempo de búsqueda de aproximadamente 600 ms, y para mediados de la década de los 70, los HDDs se encontraban disponibles con tiempos de búsqueda de alrededor 25 ms. Las unidades de las primeras PCs usaban motores paso a paso para mover los cabezales y como resultado tenían tiempos de búsqueda de 80 a 120 ms, esto mejoró rápidamente por la introducción de la actuación por medio de una bobina de voz en la década de los 80, reduciendo los tiempos de búsqueda a un promedio de 20 ms. El tiempo de búsqueda ha continuado su mejora lentamente con el tiempo.
Otras dos medidas de búsqueda menormente comunes son pista por pista y movimiento completo. La medida de pista por pista captura el tiempo que le toma a la unidad moverse de una pista a otra adyacente, este es el tiempo de búsqueda menor posible y toma de .2 a .8 ms en HDDs. La medida de movimiento completo se basa en el movimiento desde la pista en la orilla de un extremo del sector hasta la pista del extremo opuesto, este es el movimiento más lento posible.
En los SSDs no hay partes en movimiento por lo que la medición del tiempo de búsqueda es simplemente la prueba de circuitos electrónicos preparando una ubicación particular del dispositivo de almacenamiento. Un SSD común tendrá un tiempo de búsqueda entre 0.08 y 0.16 ms.
Short stroking
Short Stroking es un término usado en los entornos de almacenamiento industriales para describir un HDD que esta intencionalmente restringido en su capacidad total para que el brazo del actuador no tenga que recorrer grandes distancias y solo cubra un número menor de pistas. Esto limita la distancia máxima que separa a cualquier ubicación de memoria en el HDD de los cabezales y como resultado reduce los tiempos de búsqueda promedio al igual que la capacidad total de la unidad. Esta reducción del tiempo de búsqueda resulta en un número mayor de IOPS (operaciones de entrada/salida por segundo por sus siglas en inglés) disponibles por la unidad. La tasa de costo y energía por cada byte usable de almacenamiento incrementa según se reduce el rango máximo de pistas.
Efecto del ruido audible y en control de la vibración
Medido en dBA, el ruido audible es relevante para ciertas aplicaciones como los DVRs, grabación de audio digital y computadoras silenciosas. Los discos de bajo ruido usan soportes de fluidos, velocidades de rotación menores (normalmente 5,400 RPM) y reducen la velocidad de búsqueda para evitar clics audibles entre otros ruidos. Las unidades cuyo factor de forma es menor (e.g. 2.5 pulgadas) son frecuentemente más silenciosas que aquellas de mayor tamaño.
Algunos discos para PCs de escritorio o portátiles permiten al usuario modificar el balance entre rendimiento de búsqueda y ruido producido por la unidad. Por ejemplo, Seagate ofrece un conjunto de funciones en ciertas unidades llamadas Sound Barrier Technology (Tecnología de Barrera de Sonido) que incluye la capacidad de reducir el ruido y la vibración ya sea por el usuario o el sistema mismo. Tiempos de búsqueda más rápidos requieren más energía para poder mover los cabezales rápidamente a través del plato, esto genera ruidos fuertes desde el eje del actuador y vibraciones más intensas en el dispositivo ya que los cabezales son rápidamente acelerados al iniciar la búsqueda y desacelerados al final de esta. La operación silenciosa reduce la velocidad de movimiento junto con la tasa de aceleración pero con el costo de un rendimiento reducido.
Latencia rotacional +Valores habituales de HDDMotor de giro del
HDD[RPM] Latencia rotacional
promedio
[ms] 4,2007.14 5,4005.56 7,2004.17 10,0003.00 15,0002.00
La latencia rotacional (a veces llamada retraso rotacional o simplemente latencia) tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector físico deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco, suponemos que ya nos encontramos en la pista deseada. Esto depende de la velocidad rotacional de un plato (o del motor de giro) medida en revoluciones por minuto (RPM). Para la mayoría de las unidades de almacenamiento con medios basados en magnetismo, la latencia rotacional promedio esta, típicamente, basada en la relación empírica que la latencia promedio en milisegundos para cualquier unidad es un medio de su periodo rotacional. La latencia rotacional máxima es el tiempo que toma al plato hacer una rotación completa excluyendo el proceso de aceleración (esto se debe a que la parte relevante del plato puede haber pasado el cabezal cuando se hizo la solicitud). Por lo tanto, la latencia rotacional y el tiempo de acceso resultante pueden ser mejorados (disminuidos) al aumentar la velocidad rotacional de los platos. Esto trae consigo de incrementar la tasa de transferencia de datos (discutida más adelante en este artículo).
La velocidad del motor de giro puede usar uno de dos métodos de rotación de disco: 1) Velocidad lineal constante (VLC) usado principalmente en almacenamiento óptico, varía la velocidad rotacional del disco óptico dependiendo de la posición del cabezal y 2) Velocidad angular constante (VAC), usada en HDDs, FDDs standard, unos cuantos sistemas de discos ópticos y discos de vinilo, se gira el medio a una velocidad constante independientemente de donde se encuentre posicionado el cabezal.
La densidad de la superficie es importante ya que la densidad de bits puede ser constante o no. Normalmente, al usarse el método VAC, las densidades no son constantes por lo que las pistas largas en el extremo exterior del plato tienen el mismo número de bits que las pistas más cortas en el extremo opuesto. Cuando la densidad de bits es constante, las pistas del extremo exterior tienen más bits y generalmente está combinado con el método VLC. En ambos casos la tasa de transferencia entre bits contiguos es constante. Este no es el caso con otros casos cuando se usa una densidad de bits constante y el método VAC.
Efecto de la reducción en el consumo de energía.
El consumo de energía se ha vuelto cada vez más importante, no solo en el mundo de los dispositivos móviles como las laptops pero también en el mercado de los servidores y los equipos de escritorio. El incremento de densidad de equipos en un centro de datos ha llevado a conflicto al proveer energía suficiente a los dispositivos (especialmente en el spin-up), y al deshacerse del calor residual subsecuentemente producido junto con preocupaciones sobre cuestiones ambientales y de costo eléctrico (ver Green Computing). La mayoría de las unidades de disco duro operan con alguna de forma de administración de energía que utiliza un número específico de modos de energía que ahorran poder por medio de la reducción de rendimiento. Al implementarse, un HDD cambiara entre uno o más de los modos ahorradores de energía en función del uso de la unidad. La recuperación desde el estado ahorrador más profundo, comúnmente llamado reposo, es cuando el HDD se encuentra detenido (o spin-down), puede tomar varios segundos para alcanzar un estado completamente funcional por lo que se incrementa la latencia. Los fabricantes de unidades de almacenamiento han comenzado a producir unidades “verdes” que incluyen funciones adicionales para reducir el consumo de energía, estas pueden afectar adversamente la latencia incluyendo velocidades más lentas en el motor de giro y deteniendo los cabezales fuera del área del medio para reducir fricción.
Otros El tiempo de procesamiento de comandos es el tiempo que le toma a los electrónicos de la unidad de almacenamiento para configurar la comunicación necesaria entre los varios componentes en el dispositivo para que se puedan leer o escribir datos. Esto toma alrededor de 0.003 ms, significativamente menos que otros tiempos de espera por lo que generalmente es ignorado en las pruebas de hardware.