硬盘主要知识点介绍(新)（ ）

Click to edit Master text styles,杭州京都医院,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Click to edit Master title style,杭州京都医院,*,第,5,章 硬盘,杭州京都医院,一、硬盘概述（了解）,二、硬盘的结构（掌握）,三、硬盘的接口（掌握）,四、硬盘的技术参数 （掌握）,五、硬盘的保护和选购（了解）,主要知识点：,杭州京都医院,硬盘发展史,1956,年,9,月，,IBM,的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统,IBM 350 RAMAC,（,Random Access Method of Accounting and Control,）这套系统的总容量只有,5MB,，共使用了,50,个直径为,24,英寸的磁盘。,杭州京都医院,1973,年，,IBM,公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘,IBM 3340,，采用,14,英寸盘片。从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。,温彻斯特技术核心内容：密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向运动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触,。,杭州京都医院,1991,年，,IBM,推出了,MR,磁头，这种磁头采取磁感应写入、磁阻读取的方式，并由此诞生了寸的硬盘，容量首次达到了,1GB,。,90,年代后期,GMR,磁头出现，磁盘的存储容量进一步提高。,1999,年,9,月,7,日，,Maxtor,宣布了首块单碟容量高达的,ATA,硬盘，从而把硬盘的容量引入了一个新的里程碑。,2000,年,2,月,23,日，希捷发布了转速高达,15000RPM,的,Cheetah X15,系列硬盘，其平均寻道时间仅，它也是有始以来转速最高的硬盘 。,杭州京都医院,2005,年，日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写入技术（,perpendicular recording,更充分地利用的储存空间,2007,年,1,月，日立公司率先发布了业界首款,TB,容量,PC,硬盘产品,Deskstar7K1000,，首次将,PC,的存储容量跨入,1TB,大关。,2007,年，新型硬盘出现混合硬盘和固态硬盘出现。,杭州京都医院,硬盘是电脑中最重要的存储部件之一，它将所有的数据都存储在硬盘中，当计算机需要时，将其从硬盘中取出,硬盘尺寸主要有英寸和英寸两种，现在市场上普遍使用的是英寸硬盘。用于笔记本电脑中的有英寸、英寸和英寸等几种。,一 硬盘概述,杭州京都医院,硬盘的外部结构,在硬盘的正面都贴有硬盘的标签，标签上一般都标注着与硬盘相关的信息，例如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等。在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置跳线器和数据线接口插座，而硬盘的背面则是控制电路板。,总得来说，硬盘外部结构可以分成如下几个部份：,杭州京都医院,硬盘正面,杭州京都医院,硬盘的内部结构,硬盘的物理结构,硬盘主要由盘片、主轴、读写磁头和传动手臂等部件组成。,1,、盘片,盘片是硬盘的存储数据的载体，现在的硬盘 多采用金属薄膜材料。影响盘片多少的最大因素 是单片容量。,2,、主轴,主轴的作用是带动盘片转动，以方便读写磁 头读写数据。主轴决定了硬盘的转速。现在的主 轴多采用液态轴承。,杭州京都医院,主轴组件,杭州京都医院,3,、读写磁头,作用是读取盘片中的数据，当盘片在高速旋 转时，读写磁头会按指定的方向靠近盘片来读取 数据。硬盘中的磁头不只一个，一个盘片对应一 个磁头，正常关机后，读写磁头会自动归位。,4,、传动手臂,作用是定位读写磁头。以传动轴为圆心带动 前端的读写磁头在盘片旋转的垂直方向上移动。,5,、传动轴,作用是在硬盘电机的作用下，带动手臂转动。,杭州京都医院,浮动磁头组件,杭州京都医院,硬盘的工作原理,1,、硬盘的工作原理：,利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。,杭州京都医院,2,、硬盘的工作过程：,准备阶段 硬盘驱动器加电后，利用单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片启停区，初始化完成后主轴电机启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的,00,道，处于等待指令的启动状态。,读写阶段 当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机工作，磁头准确定位并进行数据的读写。,结束阶段 结束工作断电状态，浮动磁头驻留到盘面中心。,杭州京都医院,硬盘的数据结构,1,、,MBR,（,Master Boot Record,）,主引导记录，位于,0,柱面、,0,磁道、,1,扇区的 位置。它由分区命令,Fdisk,产生。,主引导记录中包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序 。硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确,2,、,DBR,（,DOS Boot Record,）,DOS,引导记录，位于,0,柱面、,1,磁头、,1,扇区 的位置，它是由格式化命令,Format,产生的。,BPB,参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、,FAT,个数，分配单元的大小等重要参数。,杭州京都医院,3,、,FAT,（,File Allocation Table,）,文件分配表，位于磁盘的,0,柱面、,1,磁头、,2,扇区的位置，,FAT,表的大小由硬盘的容量决定。,同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。 （如图）,为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号，对一个文件的最后一簇，则要指明本簇无后继簇。这些都是由,FAT,表来保存的，表中有很多表项，每项记录一个簇的信息。,杭州京都医院,4,、,DIR,（,Directory,）是根目录区，紧接着第二,FAT,表（即备份的,FAT,表）之后，记录着根目录下每个文件（目录）的起始单元，文件的属性等。定位文件位置时，操作系统根据,DIR,中的起始单元，结合,FAT,表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了,杭州京都医院,5,、,DATA,数据区，主要负责硬盘中数据的存储，当数 据复制到硬盘时，数据就存储在数据区中。,杭州京都医院,小结,一个物理磁盘只有一个（分区产生）,每一个分区都有一个（格式化产生）,记录了文件的名字及起始地址；记录了文件在磁盘上的具体位置,.,通过,FAT,和,FDT,可以顺利地确定文件的位置并读取它,杭州京都医院,三 硬盘接口,杭州京都医院,杭州京都医院,杭州京都医院,三 硬盘接口,硬盘的后面就是硬盘的接口，接口主要是数据接口和电源接口。,1,、硬盘的数据接口,硬盘与主板连接部分称为硬盘的数据接口，,常见的硬盘接口有：,ATA,、,SATA,和,SCSI,，其 中，,ATA,和,SATA,主要用于个人电脑，而,SCSI,则 主要用于服务器。,杭州京都医院,（,1,）,ATA,接口,ATA,接口又称为,IDE,接口。其传输速率一 般为,66MB/S,、,100MB/S,和,133MB/S,，常见的外 部传输模式为,Ultra ATA/66,、,UltraATA/100,、,Ultra ATA/133,，目前使用的最多的是后两者。,（,2,）,SATA,接口,串行,ATA,接口，其采用串行的方式传输数 据，并采用了点对点的 传输协议。其数据传输 率最高可达到,300MB/s,，支持,SATA,设备的热插 拔，一台电脑同时挂接两,SATA,接口的硬盘， 没有主、从盘之分。,杭州京都医院,（,3,）,SCSI,接口,SCSI,的英文全称为“,Small Computer System Interface”,（小型计算机系统接口），是同,IDE,（,ATA,）完全不同的接口，,IDE,接口是普通,PC,的标准接口，而,SCSI,并不是专门为硬盘设计的 接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据 传输技术。,SCSI,接口具有应用范围广、多任 务、带宽大、,CPU,占用率低，以及热插拔等优 点，但较高的价格使得它很难如,IDE,硬盘般普 及，因此,SCSI,硬盘主要应用于中、高端服务器 和高档工作站中。,杭州京都医院,（,4,）光纤通道,光纤通道的英文拼写是,FibreChannel,，是 为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计， 能满足高端工作站、服务器、海量存储子网 络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接 进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输 率的要求。 光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速 带宽、远程连接、连接设备数量大等。,杭州京都医院,2,、硬盘的电源接口,ATA,硬盘的电源接口是一个,4,针的“,D,型”电 源接口，,SATA,硬盘接口则采用了,15,针的扁平接口。,3,、硬盘的跳线,第一组：,Master:on,；,Slave:off,将硬盘设为主盘 （强制设置，与数据线设置无关）。,第二组：（,Cable Select,）用数据线决定是主盘还 是从盘。,第三组：限制使用的容量,杭州京都医院,四 硬盘的技术参数,1,、容量,容量是硬盘存储数据的多少，是硬盘的一个 重要的技术指标。目前流行的硬盘容量多为,500GB,、,1TB,2TB,等（英寸）。,2,、转速,转速是影响硬盘性能最重要的因素之一，目 前市场上流行的是,5400rpm,（每分钟转数）和,7200rpm,的硬盘。现在,7200rpm,的高速硬盘技术 已经非常成熟，而高低速硬盘性能差距比较明 显，因此，建议选择高速硬盘 。,杭州京都医院,3,、硬盘接口技术,IDE,和,SCSI,4,、磁头技术,目前硬盘的磁头技术主要采用磁阻磁头技 术、巨型磁阻磁头技术和光学辅助温式技术等。,杭州京都医院,5,、缓存,是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快 的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间 的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘 的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘 整体性能。 硬盘的缓存主要起三种作用：一是 预读取。二是对写入动作进行缓存。三是临时存 储最近访问过的数据。,2MB,和,8MB,缓存是现今主 流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中还 有缓存容量更大的产品，甚至达到了,16MB,、,64MB,等。,杭州京都医院,6,、平均寻道时间,磁头移到数据所在的磁道上所需要的时间， 一般为,106,毫秒。,7,、平均等待时间,指读写磁头移动至目标磁道后，等待存储数 据的时间。,8,、平均访问时间,硬盘的读写速度,平均访问时间,=,平均寻道时间平均等待时间,杭州京都医院,9,、内部传输率（,Internal Transfer Rate,）,是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简 单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后 存储在缓存内的速度。,其速度 取决于盘片的转 速和盘片的线密度。目前各硬盘生产厂家努力提 高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、 提高转速以外，最主要的就是不断的提高单碟容 量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线 性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相 应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输 速率也就提高了。目前主流的家用级硬盘，内部 数据传输率基本还停留在,7090MB/s,左右，而且 在连续工作时，这个数据会降到更低,。,杭州京都医院,10,、外部传输率（,External data Transfer Rate,）,一般也称为突发数据传输或接口传输率。是 指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率。,也 就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出 交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的,ATA66,、,ATA100,、,ATA133,等接口，是以硬盘 的理论最大外部数据传输率来表示的。,ATA100,中的,100,就代表着这块硬盘的外部数据传输率理 论最大值是,100MB/s,；,ATA133,则代表外部数据 传输率理论最大值是,133MB/s,；而,SATA,接口的 硬盘外部理论数据最大传输率可达,150MB/s,。 这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率， 在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。,杭州京都医院,11,、噪声,容量大、转速快造成噪声,12,、发热,硬盘太热会使硬盘不稳定,13,、数据安全：,S,、,M,、,A,、,R,、,T,技术： 硬盘自分析、自检测、自 报告技术，这是目前普遍采用的数据安全技术 。,RAID,技术：独立磁盘冗余阵列技术将一个文件分散 保存、读取，加快速度 。,14,、,MTBF,连续无故障时间，指硬盘开始工作到出现故障的时 间，以小时计算，时间越长，硬盘的稳定性越好。,杭州京都医院,1,、硬盘的保护,（,1,）保持硬盘使用清洁,（,2,）注意防静电和热插拔,（,3,）避免振动和冲击,（,4,）保持合理的温度（,535,）,2,、选购品牌,希捷（,Seagate,）、迈拓（,Maxtor,）、西部 数据（,Western Digital,）、 三星（,Samsung,）、 富士通（,Fujitsu,）等，同时参考速度、容量、缓 存等参数。,五 硬盘的保护和选购,杭州京都医院,选购时考虑的因素：,1,、容量 （总量 单碟）,2,、速度 （转速 缓存）,3,、接口技术（,IDE,、,SATA,、,SCSI,）,4,、价格因素 （迈拓价高 西部数据价低）,5,、售后服务,杭州京都医院,硬盘的日常维护,1,、防震 硬盘工作时，严禁搬运和震动 。,2,、防尘 开盖维修时，应在洁净室进行操作。,3,、防潮,4,、防高温,5,、防磁场 尽可能地远离磁场，以免硬盘里的数据因磁化而丢失。,6,、防静电,7,、防病毒,8,、切忌在硬盘工作时断电 注意面板上的硬盘指示灯，确保硬盘完成读、写之后才关机。,9,、要定期整理硬盘,杭州京都医院,五 硬盘选购,希捷（,ST31000524AS,）（ ￥,370,）,基本参数,适用类型 台式机 、硬盘尺寸 英寸 、硬盘容量,1000GB,、缓存,32MB,、转速,7200rpm,、接口类型 （,6Gbps,）,性能参数,平均寻道时间 纠错随机读取寻道时间：,8.5ms,随机写入寻道时间：,9.5ms,其他参数,产品尺寸 纠错,146.99101.626.1mm,、其他性能 纠错保证的扇区数：,1953525168,、平均延迟时间：、最大启动电流，直流：,2.0,其他特点 高度：、宽度：,101.6mm,、长度：、重量（典型）：,622k,杭州京都医院,五 硬盘选购,日立,7K2000 2TB 7200,转,32MB,（,HDS722020ALA330,）,参考价格： ￥,690,硬盘容量：,2000GB,接口类型：,SATA 2.5,转速：,7200,转,/,分 硬盘缓存：,32MB,硬盘尺寸：寸 盘片数（：,5,平均寻道：,8.5,磁头（个：,10,其他特点：硬盘工作时噪音在,26,杭州京都医院,五 硬盘选购,西数,1TB,企业级（,WD1003FBYX,）,硬盘容量,1000GB,单碟容量,500GB,盘片数（张）,2,接口类型,S-ATA II,接口速率,64M,转速,7200,转,/,分,杭州京都医院,六 作业,1,、熟悉硬盘的内部结构和组成部分,2,、熟悉硬盘的各项技术指标,3,、学会硬盘容量的计算,4,、了解硬盘的发展趋势,杭州京都医院,硬盘实物图,杭州京都医院,杭州京都医院,硬盘的主要性能指标,每一个盘片包括两个磁面，这是,0,磁面,1,磁面,2,磁面,磁面上的同心圆就是磁道，最外缘是,0,磁道,所有半径相等的磁道形成一个柱面,最里面不记录数据，为着陆区,杭州京都医院,