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内 江 职 业 技 术 学 院 第 5章 存 储 器 计算机组装与维护5.2 硬 盘认 识 硬 盘 驱 动 器1 硬 盘 结 构 及 工 作 原 理2 了 解 硬 盘 的 分 类 及 接 口 类 型3 掌 握 硬 盘 的 技 术 指 标4 了 解 硬 盘 故 障 及 维 修5 教 学 目 标 计算机组装与维护一 、 认 识 硬 盘 驱 动 器 硬 盘 驱 动 器 （ Hard Disk Driver， HDD）是 微 机 系 统 的 基 本 外 部 存 储 器 ， 它 的 磁 盘 片 是一 般 是 硬 质 合 金 圆 片 ， 并 固 定 安 装 在 驱 动 器 内部 ， 所 以 简 称 为 硬 盘 。 它 的 存 储 容 量 大 ， 速 度 快 。 硬 盘 至 今 仍 是计 算 机 的 标 准 配 置 ， 并 随 着 存 储 技 术 的 发 展 ，其 容 量 由 早 期 的 10余 MB发 展 到 现 在 的 几 百 GB，使 计 算 机 具 备 了 海 量 存 储 的 能 力 。 计算机组装与维护一 、 认 识 硬 盘 驱 动 器硬 盘 的 特 点 硬 盘 的 驱 动 器 和 盘 片 是 一 个 整 体 ， 硬 盘 的存 储 介 质 由 若 干 个 涂 有 磁 粉 的 金 属 圆 盘 片 同 轴叠 加 在 一 起 构 成 ， 硬 盘 的 磁 头 组 与 盘 片 是 非 接触 式 ， 磁 头 是 漂 浮 在 盘 片 上 方 的 ， 因 而 硬 盘 的转 速 很 快 ， 常 见 有 5400转 /分 、 7200转 /分 和10000转 /分 。 硬 盘 是 全 封 闭 式 ， 硬 盘 采 用 的 密 封 式 金 属外 壳 使 硬 盘 驱 动 器 具 备 一 定 的 强 度 ， 保 护 内 部的 其 它 组 件 ， 密 封 式 有 助 于 防 止 灰 尘 进 入 硬 盘内 部 。 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 结 构（ 1） 硬 盘 的 结 构 ： 硬 盘 系 统 由 驱 动 器 、 适 配 器 和 硬 盘 连 接 线缆 构 成 ， 其 中 适 配 器 已 集 成 在 主 板 ， 所 以 从 外观 上 看 硬 盘 由 机 械 部 分 （ 也 被 称 为 头 盘 组 件 HDA）和 电 子 电 路 部 分 构 成 。（ 2） 硬 盘 机 械 部 分 的 组 成 ： 主 要 由 密 封 式 金 属 外 壳 、 硬 盘 片 、 读 写 磁头 组 、 磁 头 驱 动 臂 、 主 轴 电 机 、 音 圈 电 机 等 构成 。 如 图 所 示 硬 盘 结 构 图 。 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 结 构硬 盘 外 观 图 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 外 部 结 构 硬 盘 外 观 图 控 制 电 路电 源 接 口 跳 线 数 据 接 口 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 内 部 结 构 磁 盘 片 读 写 磁 头 组 磁 头 驱 动 臂音 圈 电 机磁 头 伺 服 机 构 主 轴 马 达 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 结 构（ 1） 硬 盘 的 磁 盘 片 盘 片 是 由 多 张 上 下 两 面 涂 有 磁 性 氧化 铁 的 金 属 圆 盘 片 构 成 一 组 ， 固 定 在 主轴 电 机 上 ， 随 主 轴 电 机 转 动 。 盘 片 数 量越 多 ， 硬 盘 的 容 量 就 越 大 。 通 常 硬 盘 的盘 片 数 量 在 三 片 左 右 ， 因 此 提 高 硬 盘 单碟 容 量 是 提 高 硬 盘 总 体 容 量 行 之 有 效 的办 法 。 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 结 构（ 2） 读 写 磁 头 组 读 写 磁 头 组 是 由 每 张 盘 片 上 下 两 面 的磁 头 组 成 ， 并 被 固 定 在 由 音 圈 电 机 带 动 的磁 头 驱 动 臂 上 。 在 硬 盘 工 作 时 ， 磁 头 组 沿盘 片 径 向 运 动 ， 磁 头 是 与 盘 片 非 接 触 的 ，漂 浮 在 盘 面 上 方 ， 如 因 意 外 事 故 导 致 磁 头降 落 在 盘 面 上 ， 就 可 能 划 伤 盘 片 ， 使 硬 盘出 现 物 理 损 坏 ， 严 重 的 会 使 硬 盘 报 废 。 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 结 构（ 3） 主 轴 电 机 主 轴 电 机 是 使 盘 片 同 步 、 高 速 、 平 稳旋 转 的 驱 动 电 机 ， 它 可 以 使 盘 片 以 5400转/分 10000转 /分 的 速 度 转 动 。 目 前 主 流的 普 通 硬 盘 转 速 为 7200转 /分 ， 而 用 于 服务 器 的 SCSI硬 盘 转 速 在 10000转 /分 以 上 。 计算机组装与维护二 、 硬 盘 的 结 构（ 4） 音 圈 电 机 音 圈 电 机 称 为 启 动 电 机 ， 利 用 线 圈 磁场 改 变 移 动 并 定 位 磁 头 到 指 定 盘 片 的 磁 道位 置 。（ 5） 硬 盘 的 控 制 电 路 用 于 对 硬 盘 的 控 制 、 数 据 传 输 和 数 模转 换 等 ， 并 提 供 硬 盘 与 主 板 的 接 口 ， 如IDE或 SCSI接 口 。 计算机组装与维护三 、 硬 盘 的 工 作 原 理硬 盘 驱 动 器 在 加 电 正 常 工 作 后 ， 利 用 硬 盘 控 制 器（ HDD Controller） 进 行 初 始 化 工 作 ， 使 磁 头 置 于 盘 片中 心 位 置 ， 然 后 主 轴 电 机 带 动 盘 片 高 速 旋 转 ， 装 载 磁 头组 的 磁 头 驱 动 臂 移 动 磁 头 到 盘 片 表 面 的 0磁 道 上 方 ， 等待 指 令 。 当 接 口 电 路 接 收 到 主 机 系 统 传 来 的 读 写 操 作 指令 后 ， 通 过 前 置 放 大 电 路 ， 驱 动 音 圈 电 机 发 出 磁 信 号 ，根 据 感 应 阻 值 变 化 的 磁 头 对 盘 片 数 据 进 行 定 位 ， 并 将 接收 到 的 数 据 信 息 解 码 ， 再 通 过 放 大 电 路 传 输 到 接 口 电 路 ，反 馈 给 主 机 系 统 完 成 指 令 操 作 。 计算机组装与维护三 、 硬 盘 的 工 作 原 理 视 频 ： 硬 盘 工 作 过 程 计算机组装与维护四 、 硬 盘 的 分 类 及 接 口（ 1） 硬 盘 可 按 安 装 位 置 分 类 内 置 式 外 置 式（ 2） 硬 盘 的 接 口 类 型 ： IDE接 口 SCSI接 口 SATA接 口 IEEE 1394接 口 USB接 口 计算机组装与维护四 、 硬 盘 的 分 类 及 接 口（ 3） 按 硬 盘 尺 寸 大 小 分 类 1.8英 寸 、 2.5英 寸 、 3.5英 寸 、 5.25英 寸 。 （ 4） 按 硬 盘 转 速 分 类 ： 4500转 、 5400转 、 7200转 和 万 转 。 （ 5） 按 硬 盘 缓 存 分 为 ： 2M、 8M、 16M。 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口v IDE接 口 ： IDE（ Integrated Drive Electronics） 叫集 成 驱 动 器 电 子 接 口 ， 也 被 称 为 ATA接 口 ， 是 硬盘 主 要 的 接 口 类 型 ， ， 通 常 主 板 上 的 有 两 个 40芯 的 E-IDE插 座 ， 可 支 持 四 个 IDE设 备 ， 标 有Primary的 为 主 插 座 ， 标 有 Secondary的 为 次 插座 。 IDE接 口 的 传 输 模 式 经 历 了 由 PIO模 式 、 DMA模 式 到 Ultra DMA模 式 （ 简 称 UDMA） 三 个 阶 段 。目 前 Ultra DMA模 式 成 为 主 流 接 口 标 准 。主 要 有 Ultra ATA 33/66/100/133几 种 标 准 ，其 高 达 传 输 速 度 每 秒 133MB。 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口v SCSI接 口 ：与 IDE接 口 从 外 观 就 可 区 别 ， 普 通 SCSI接 口采 用 50芯 扁 平 线 缆 ， 16位 SCSI接 口 采 用 了 68芯的 扁 平 线 缆 。 SCSI接 口 通 常 可 支 持 多 达 15个 设备 ， 传 输 速 度 较 E-IDE更 高 ， 其 转 速 在 10000转 /分 以 上 ， 被 广 泛 应 用 在 服 务 器 的 硬 盘 接 口 上 。 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口vIEEE 1394接 口 ： 是 为 增 强 多 媒 体 设 备与 计 算 机 连 接 性 能 而 设 计 的 高 速 串 行 总线 ， 传 输 速 率 可 以 达 到 400Mbps， 它 的优 点 在 于 一 个 400Mbps的 火 线 通 道 上 支持 多 达 63个 设 备 ， 即 时 数 据 传 输 ， 支 持热 插 拔 等 ， 但 缺 点 是 成 本 较 高 ， 多 用 于中 、 高 端 的 视 频 处 理 系 统 中 。 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口vSATA接 口 ： Serial-ATA被 称 为 串 行 接 口 ，是 一 种 较 新 的 硬 盘 接 口 方 式 ， 它 的 传 输速 率 达 到 150MB/s， SATA使 用 了 相 互 干扰 小 的 串 行 线 路 进 行 信 号 传 输 ， 信 号 的清 晰 度 较 IDE更 高 ， 所 以 其 工 作 频 率 能够 提 升 较 高 。 SATA接 口 方 式 正 在 成 为 硬盘 的 接 口 标 准 。vSATA 1.0 传 输 速 度 为 150MB/SvSATA 2.0 传 输 速 度 为 300MB/S 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口 SATA硬 盘 数 据 线 SATA硬 盘 数 据 线 连 接 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口vUSB接 口 ： 是 在 1994年 出 现 的 通 用 串 行总 线 ， 已 发 展 到 2.0版 本 ， 其 带 宽 高 达480Mbps， 优 点 是 一 个 USB接 口 理 论 上 可连 接 多 达 127个 USB设 备 ， 支 持 热 插 拔 ，不 占 用 系 统 IRQ资 源 ， 兼 容 性 强 ， 扩 展性 好 ， 但 缺 点 是 设 备 间 通 信 效 率 较 低 ，连 接 线 缆 长 度 较 短 。 计算机组装与维护硬 盘 的 接 口 USB移 动 硬 盘 USB移 动 硬 盘 盒 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数（ 1） 单 碟 容 量是 硬 盘 相 当 重 要 的 参 数 之 一 ， 一 定 程 度 上 决定 着 硬 盘 的 档 次 高 低 。 硬 盘 是 由 多 个 存 储 碟 片组 合 而 成 的 ， 而 单 碟 容 量 就 是 一 个 存 储 碟 所 能存 储 的 最 大 数 据 量 。 硬 盘 单 碟 容 量 的 增 加 不 仅 仅 可 以 带 来 硬 盘 总容 量 的 提 升 ， 而 且 也 有 利 于 生 产 成 本 的 控 制 ，提 高 硬 盘 工 作 的 稳 定 性 。 计算机组装与维护v在 同 等 条 件 下 ， 单 碟 容 量 的 增 加 意 味 着 要 在同 样 大 小 的 盘 片 上 建 立 更 多 的 磁 道 数 （ 数 据存 储 在 盘 片 的 磁 道 中 ） ， 盘 片 磁 道 密 度 （ 单位 面 积 上 的 磁 道 数 ） 提 高 ， 代 表 着 数 据 密 度的 提 高 ， 这 样 在 硬 盘 工 作 时 盘 片 每 转 动 一 周 ，磁 头 所 能 读 出 的 数 据 就 越 多 ， 所 以 在 相 同 转速 的 情 况 下 ， 硬 盘 单 碟 容 量 越 大 其 内 部 数 据传 输 速 率 就 越 快 。 另 外 单 碟 容 量 的 提 高 使 单位 面 积 上 的 磁 道 条 数 也 有 所 提 高 ， 这 样 硬 盘寻 道 时 间 也 会 有 所 下 降 。 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数（ 2） 转 速 硬 盘 的 转 速 是 指 主 轴 电 机 的 转 速 ， 也 是 盘片 的 转 速 ， 单 位 是 （ Round/Minute） ， 即 每 分钟 圈 数 。 硬 盘 的 主 轴 转 速 是 决 定 硬 盘 内 部 数 据 传 输率 的 决 定 因 素 之 一 ， 它 在 很 大 程 度 上 决 定 了 硬盘 的 速 度 ， 同 时 也 是 区 别 硬 盘 档 次 的 重 要 标 志 。 常 见 的 硬 盘 转 速 有 ： 5400 R/M、 7200 R/M、 10000 R/M 、 15000 R/M 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数（ 3） 平 均 寻 道 时 间 它 是 指 硬 盘 在 接 收 到 系 统 指 令 后 ， 磁 头 从开 始 移 动 到 移 动 至 数 据 所 在 的 磁 道 所 花 费 时 间的 平 均 值 ， 它 一 定 程 度 上 体 现 硬 盘 读 取 数 据 的能 力 ， 是 影 响 硬 盘 内 部 数 据 传 输 率 的 重 要 参 数 ，单 位 为 毫 秒 （ ms） 。 现 今 主 流 的 硬 盘 产 品 平 均寻 道 时 间 都 在 在 9ms左 右 。 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数（ 4） 平 均 潜 伏 时 间 指 当 磁 头 移 动 到 数 据 所 在 的 磁 道 后 ， 然 后等 待 所 要 的 数 据 块 继 续 转 动 到 磁 头 下 的 时 间 ，一 般 在 2ms 6ms之 间 。 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数v平 均 访 问 时 间v指 磁 头 找 到 指 定 数 据 的 平 均 时 间 ， 通 常 是 平均 寻 道 时 间 和 平 均 潜 伏 时 间 之 和 。 最 能 够 代表 硬 盘 找 到 某 一 数 据 所 用 的 时 间 ， 越 短 的 平均 访 问 时 间 越 好 ， 一 般 在 11ms 18ms之 间 。注 意 ： 现 在 不 少 硬 盘 广 告 之 中 所 说 的 平 均 访问 时 间 大 部 分 都 是 用 平 均 寻 道 时 间 所 代 替 的 。 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数（ 5） 数 据 传 输 率 ：根 据 数 据 交 接 方 的 不 同 又 分 外 部 与 内 部 数 据 传 输 率 。v内 部 数 据 传 输 率 是 指 磁 头 与 缓 冲 区 之 间 的 数 据 传输 率 ，v外 部 数 据 传 输 率 是 指 缓 冲 区 与 主 机 (即 内 存 )之 间的 数 据 传 输 率 。 外 部 数 据 传 输 率 上 限 取 决 于 硬 盘 的 接 口 ， 目 前流 行 的 Ultra ATA-133接 口 即 代 表 外 部 DTR最 高 理 论值 可 达 133MB/s， 内 部 数 据 传 输 率 则 是 硬 盘 的 真 正数 据 传 输 能 力 ， 内 部 数 据 传 输 率 远 小 于 外 部 数 据 传输 率 。 计算机组装与维护五 、 硬 盘 的 技 术 参 数（ 6） 缓 存 容 量 ： 是 指 硬 盘 内 部 数 据 高 速 缓 冲 存 储 器 的 大 小 ，如 512KB、 1MB、 2MB、 8M等 。 用 以 提 高 硬 盘 的 读写 速 度 ， 硬 盘 的 读 写 速 度 速 度 比 内 存 慢 ， 内 存比 CPU慢 ， 因 此 需 要 高 速 缓 存 来 缓 解 各 环 节 速 度不 匹 配 的 问 题 。（ 7） 平 均 无 故 障 时 间 100-150万 小 时（ 8） 硬 盘 表 面 温 度 计算机组装与维护六 、 硬 盘 故 障 及 维 修1、 硬 盘 故 障 简 介 物 理 故 障 逻 辑 故 障 硬 盘 外 部 环 境 问 题 计算机组装与维护六 、 硬 盘 故 障 及 维 修2、 硬 盘 故 障 及 处 理 （ 1） 在 开 机 后 发 现 物 理 硬 盘 丢 失 （ 2） 系 统 自 检 时 提 示 硬 盘 硬 件 故 障 （ 3） 不 能 正 常 引 导 操 作 系 统 （ 4） 不 能 正 常 运 行 某 些 应 用 程 序 （ 5） 重 做 系 统 计算机组装与维护【 小 结 】v本 案 例 结 合 硬 盘 结 构 图 讲 述 硬 盘 的 内 部 构 造 ，认 识 硬 盘 的 内 外 结 构 ， 理 解 硬 盘 的 结 构 特 点决 定 了 硬 盘 所 具 备 的 优 点 ， 即 大 容 量 ， 高 速率 。 了 解 硬 盘 工 作 原 理 有 助 于 提 高 对 硬 盘 的保 护 意 识 ， 从 而 避 免 因 使 用 不 当 而 产 生 的 不必 要 的 数 据 损 失 和 硬 件 损 坏 。 对 于 分 类 来 说 ，从 综 合 各 项 性 能 和 价 格 比 来 看 ， IDE接 口 硬 盘和 USB接 口 硬 盘 为 大 多 数 普 通 家 庭 用 户 的 选 择 ，而 SCSI接 口 硬 盘 是 各 类 服 务 器 的 首 选 ， IEEE 1394接 口 的 硬 盘 被 广 泛 应 用 在 视 频 或 影 视 制作 系 统 中 ， SATA接 口 硬 盘 因 其 结 构 优 点 正 在成 为 的 硬 盘 接 口 新 的 标 准 。