摘　要：

摘　要：機械硬盤在儲存數(shù)據(jù)時，一直都是以512byte大小的扇區(qū)（Sector）為單位分割進行讀寫。隨著硬盤容量的不斷提升，這種分配標準已經(jīng)越來越顯的不合時宜。因此，硬盤生產(chǎn)廠商們決定將扇區(qū)容量擴大到4KB，也就是“4K扇區(qū)”。 所謂“4K對齊”，實際上就是符合4K扇區(qū)定義格式化過的硬盤，并且按4K扇區(qū)規(guī)則寫入數(shù)據(jù)。如果4K不對齊，那么向硬盤中寫入最小量數(shù)據(jù)時，也要占用兩個4K扇區(qū)，那么這會影響數(shù)據(jù)的讀取和寫入速度，而將硬盤調(diào)整為4K對齊后，可以提升硬盤的讀寫速度。

關鍵詞：

關鍵詞：4K對齊　AHCI硬盤模式　讀寫速度

     在NTFS6.x 以前的規(guī)范中，數(shù)據(jù)的寫入點正好會介于兩個4K 扇區(qū)的之間，也就是說即使是寫入數(shù)據(jù)量非常小，也會使用到兩個4K扇區(qū)，顯然這樣對寫入速度和讀取速度都會造成比較大的影響。為此對于“4K不對齊”的情況來說，一定要修改成“4K 對齊”才好，否則不但會極大的降低數(shù)據(jù)寫入和讀取速度，還會造成硬盤不必要的寫入次數(shù)，減少使用壽命。要實現(xiàn)4K對齊，首先要開啟硬盤的AHCI模式，然后使用4K對齊工具進行4K對齊，進而減少讀寫次數(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸更為高效。

     1　AHCI硬盤模式

     AHCI（Serial ATA Advanced Host Controller Interface）串行ATA高級主控接口/高級主機控制器接口），是在Intel的指導下，由多家公司聯(lián)合研發(fā)的接口標準，它允許存儲驅(qū)動程序啟用高級串行 ATA 功能，如本機命令隊列和熱插拔，AHCI本質(zhì)是一種PCI類設備，在系統(tǒng)內(nèi)存總線和串行ATA設備內(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）。這類設備描述了一個含控制和狀態(tài)區(qū)域、命令序列入口表的通用系統(tǒng)內(nèi)存結構；每個命令表入口包含SATA設備編程信息，和一個指向（用于在設備和主機傳輸數(shù)據(jù)的）描述表的指針。

     AHCI通過包含一個PCI BAR（基址寄存器），來實現(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)品的開發(fā)工作大為簡化，操作系統(tǒng)和設備制造商省去了單獨開發(fā)接口的工作，取而代之的是直接在統(tǒng)一接口上進行操作，可以實現(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模式這兩個功能選項，當SATA模式設置為增強模式（Enhanced）即可用時，AHCI模式可選擇Enable和Disable；當SATA模式設為Compatible時，AHCI選項無效（默認Disable）。要實現(xiàn)4K對齊，需要設置AHCI選項為可用，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設置為AHCI選項為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，并使用工具進行4K對齊，，然后再進入BIOS將AHCI選項為Enable，否則將出現(xiàn)藍屏，無法進入系統(tǒng)。

     2　4K對齊的原理

     電腦傳統(tǒng)機械硬盤的每個扇區(qū)一般大小為512字節(jié)；當使用某一文件系統(tǒng)將硬盤格式化時，文件系統(tǒng)會將硬盤扇區(qū)、磁道與柱面統(tǒng)計整理并定義一個簇為多少扇區(qū)方便快速存儲。

     windows中常見使用的NTFS文件系統(tǒng)，默認定義為4096字節(jié)大小為一個簇，但NTFS分區(qū)因為其引導區(qū)占用了一個磁道共63個扇區(qū)，真正的文件系統(tǒng)在63號扇區(qū)之后，那么依照計算得出前63個扇區(qū)大小為：512Bx63=32256B，并按照默認簇大小得出63扇區(qū)為32256B÷4096B=7.875個簇，即為每個簇都會跨越兩個物理單元，占據(jù)第一個單元的組后512字節(jié)和第二個單元的前3584字節(jié)。這樣文件系統(tǒng)在讀寫某個簇的時候，硬盤需要讀寫兩個物理單元，這會降低讀寫速度，并縮短使用壽命�，F(xiàn)時一般使用一些硬盤分區(qū)軟件在主引導記錄的63個扇區(qū)后作犧牲地空出數(shù)個扇區(qū)以對齊文件系統(tǒng)的4096B每簇，4069B=4KB，即4K對齊，以避免過多的讀寫操作，提升讀寫速度、延長使用壽命。

     3　4K對齊方法

     3.1　安裝系統(tǒng)時對齊

     用Win7安裝光盤進行安裝的時，使用安裝過程中的分區(qū)方式進行分區(qū)，只是產(chǎn)生100M的隱藏小分區(qū)用于存儲頁面啟動文件。

     3.2　使用Disk Genius來進行對齊

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

     3.3　使用Paragon Alignment ?對齊

     啟動Paragon Alignment后首先會掃描你當前連接的硬盤和U盤等外存儲器；之后會看到左側(cè)是硬盤，右側(cè)是說明信息，同時圖標用相關顏色顯示當前磁盤狀態(tài)，若顯示綠色，則是已經(jīng)對齊4K，顯示黃色是可以4K對齊，當前還未對齊，如果顯示粉紅色的，表示不支持高級格式化。選擇黃色未對齊的硬盤，然后點下面的Align?Partitons，會有一個對齊過程完成之后直接點Restart?Align，電腦自動重啟，重啟過程中，會轉(zhuǎn)到DOS下進行對齊，在這個過程中，電腦不要斷電，對齊程序不要強制停止或重啟機器，否則有可能會造成硬盤損壞，對齊后電腦會自動重啟，然后進入系統(tǒng)后，會彈出下圖的窗口，可以看到分區(qū)的圖標已經(jīng)變成了綠色，而后面有一個Succeeded成功的標識，硬盤就4K對齊了。 

     4　總結

     4K對齊是一種高級硬盤使用技術，用特殊方法將文件系統(tǒng)格式與硬盤物理層上進行契合，為提高硬盤壽命與高效率使用硬盤空間提供解決方案。因該技術將物理扇區(qū)與文件系統(tǒng)的每簇4096字節(jié)對齊而得名。相對于機械硬盤來說4K對齊對于固態(tài)硬盤意義更大，目前的固態(tài)硬盤多為使用NAND Flash 閃存作存儲核心，該閃存是有刪除寫入次數(shù)限制的，當次數(shù)用完后該固態(tài)硬盤便會性能下降甚至報廢；當然很多廠商設計固態(tài)硬盤存儲方式為不在短時間內(nèi)刪除寫入同一個位置，嘗試全面地均勻地使用每一個扇區(qū)以達到期望壽命，然而在沒有4K對齊的電腦上這將會使固態(tài)硬盤壽命快速下降。在讀取方面，4K對齊有著較為穩(wěn)定的優(yōu)勢，而寫入方面的優(yōu)勢更大。

參考文獻：

[1]曉風. 莫把新酒裝舊瓶 SATA硬盤要打開AHCI模式[J].電腦愛好者,2008(1).

[2]吳敵. 【TB新時代】 WD Caviar Green WD20EARS[J].個人電腦,2010(9).