Por que os HDDs sofrem com a perda de desempenho devido à diminuição da capacidade?

Hoje, eu estava examinando minha folha de dados do HDD (uma Western Digital 500GB WD5000BPKT) e notei que, para toda a família, a linha "Desempenho" "Host para / da unidade (sustentada)" está diminuindo nominalmente no desempenho de leitura e gravação devido a uma diminuição da capacidade:

Isso me faz pensar o porquê. Não notei nenhum outro parâmetro que seja diferente nesta tabela, exceto a capacidade do dispositivo (750 GB a 160 GB). Também procurei outras famílias e encontrei o mesmo comportamento (Samsung e Seagate não mostram esses parâmetros de desempenho em suas folhas de dados).

Portanto, considerando que todos os discos pertencem à mesma família e são essencialmente os mesmos, alguém sabe o motivo físico exato desse comportamento?

A densidade de armazenamento dos discos rígidos maiores é maior que as densidades dos menores. Com a mesma velocidade de rotação (7200 RPM), isso significa que os dados podem ser lidos / gravados mais rapidamente.

De densidade de armazenamento em memória # Efeitos no desempenho - Wikipedia, a enciclopédia livre :

O aumento da densidade de armazenamento de um meio quase sempre melhora a velocidade de transferência na qual esse meio pode operar. Isso é mais óbvio ao considerar várias mídias baseadas em disco, nas quais os elementos de armazenamento estão espalhados pela superfície do disco e devem ser rotacionados fisicamente sob a "cabeça" para serem lidos ou gravados. Maior densidade significa que mais dados são movidos sob a cabeça para qualquer movimento mecânico.

Considerando o disquete como um exemplo básico, podemos calcular a velocidade de transferência efetiva, determinando a rapidez com que os bits se movem sob a cabeça. Um disquete padrão de 3 ½ "gira a 300 rpm e a faixa mais interna tem cerca de 66 mm de comprimento (raio de 10,5 mm). A 300 rpm, a velocidade linear da mídia sob a cabeça é de cerca de 66 mm x 300 rpm = 19800 mm / minuto ou 330 mm / s Ao longo dessa faixa, os bits são armazenados a uma densidade de 686 bits / mm, o que significa que a cabeça vê 686 bits / mm x 330 mm / s = 226.380 bits / s (ou 28,3 KiB / s) .

Agora considere uma melhoria no design que dobra a densidade dos bits, reduzindo o comprimento da amostra e mantendo o mesmo espaçamento entre faixas. Isso resultaria imediatamente em uma duplicação da velocidade de transferência, porque os bits passariam sob a cabeça duas vezes mais rápido. As interfaces de disquetes iniciais foram originalmente projetadas com velocidades de transferência de 250 kbit / s e já estavam sendo superadas com a introdução dos disquetes de "alta densidade" de 1,44 MB (1.440 KiB) nos anos 80. A grande maioria dos PCs incluía interfaces projetadas para unidades de alta densidade que rodavam a 500 kbit / s. Estes também foram completamente sobrecarregados por dispositivos mais novos, como o LS-120, que foram forçados a usar interfaces de alta velocidade, como o IDE.

(ênfase minha)

Bem, todas as unidades são supostamente do mesmo tamanho (como em altura, largura, profundidade). Portanto, para ajustar mais dados a esse tamanho, os dados devem ser compactados em densidade mais alta.

As partes móveis (como a cabeça) nos HDDs provavelmente se movem na mesma velocidade.

Portanto, se você aumentar a densidade de dados, mas a velocidade na qual você se move sobre os dados permanece constante, você aumenta a taxa de transferência geral.

Acredito que Advanced Format se refere ao uso de setores de 4k em vez de 512bytes. Entre outras coisas, essa alteração significou que menos bits no prato precisavam ser usados ​​para códigos ECC. Como resultado, é necessário ler um pouco menos bits para obter uma determinada quantidade de dados da unidade; com todo o resto, isso resultaria em uma taxa de transferência máxima um pouco maior. Essa é provavelmente a explicação para a diferença entre as duas unidades de 500 MB.

Bem, apenas um palpite, mas:

Um disco rígido é dividido em várias faixas, cada uma dividida em vários blocos igualmente grandes.

Ao ler dados, um disco rígido move sua cabeça primeiro para a faixa direita e aguarda até que o disco gire para o bloco direito. Para uma leitura consecutiva de arquivos maiores, abrangendo vários blocos e faixas, esse movimento deve ocorrer com bastante frequência. (ainda mais com maior fragmentação)

As unidades maiores têm uma taxa mais alta de dados armazenados em cada faixa ou contêm um disco adicional. Dessa forma, a cabeça não é forçada a mover isso com frequência, o que aumenta efetivamente a taxa de transferência.

(leia sobre os tempos de acesso na wikipedia )

Além das densidades de bits mais altas, outra resposta possível é que os HDs maiores possuem MAIS pratos / discos. Com mais pratos, você vê mais bits ao mesmo tempo sem precisar mover as cabeças de leitura. Além disso, algumas unidades vão para pratos de 2 lados com o mesmo efeito