硬盤主要知識(shí)點(diǎn)介紹(新).ppt

1、第5章 硬盤,杭州京都醫(yī)院,一、硬盤概述（了解） 二、硬盤的結(jié)構(gòu)（掌握） 三、硬盤的接口（掌握） 四、硬盤的技術(shù)參數(shù) （掌握） 五、硬盤的保護(hù)和選購（了解）,主要知識(shí)點(diǎn)：,杭州京都醫(yī)院,硬盤發(fā)展史 1956年9月，IBM的一個(gè)工程小組向世界展示了第一臺(tái)磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB，共使用了50個(gè)直徑為24英寸的磁盤。,杭州京都醫(yī)院, 1973年，IBM公司制造出第一臺(tái)采用“溫徹期特”技術(shù)的硬盤IBM 3340，采用14英寸盤片。從此硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

2、。,溫徹斯特技術(shù)核心內(nèi)容：密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向運(yùn)動(dòng)，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片上方，而不與盤片直接接觸。,杭州京都醫(yī)院, 1991年，IBM推出了MR磁頭，這種磁頭采取磁感應(yīng)寫入、磁阻讀取的方式，并由此誕生了3.5寸的硬盤，容量首次達(dá)到了1GB。90年代后期GMR磁頭出現(xiàn)，磁盤的存儲(chǔ)容量進(jìn)一步提高。 1999年9月7日，Maxtor宣布了首塊單碟容量高達(dá)10.2GB的ATA硬盤，從而把硬盤的容量引入了一個(gè)新的里程碑。 2000年2月23日，希捷發(fā)布了轉(zhuǎn)速高達(dá)15000RPM的Cheetah X15系列硬盤，其平均尋道時(shí)間僅3.9ms，它也是有始以來轉(zhuǎn)速最高的硬盤 。,杭

3、州京都醫(yī)院, 2005年，日立環(huán)儲(chǔ)和希捷都宣布了將開始大量采用磁盤垂直寫入技術(shù)（perpendicular recording更充分地利用的儲(chǔ)存空間 2007年1月，日立公司率先發(fā)布了業(yè)界首款TB容量PC硬盤產(chǎn)品Deskstar7K1000，首次將PC的存儲(chǔ)容量跨入1TB大關(guān)。 2007年，新型硬盤出現(xiàn)混合硬盤和固態(tài)硬盤出現(xiàn)。,杭州京都醫(yī)院,硬盤是電腦中最重要的存儲(chǔ)部件之一，它將所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在硬盤中，當(dāng)計(jì)算機(jī)需要時(shí)，將其從硬盤中取出 硬盤尺寸主要有5.25英寸和3.5英寸兩種，現(xiàn)在市場(chǎng)上普遍使用的是3.5英寸硬盤。用于筆記本電腦中的有2.5英寸、1.8英寸和0.9英寸等幾種。,一 硬盤概述

4、,杭州京都醫(yī)院,硬盤的外部結(jié)構(gòu),在硬盤的正面都貼有硬盤的標(biāo)簽，標(biāo)簽上一般都標(biāo)注著與硬盤相關(guān)的信息，例如產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)地、出廠日期、產(chǎn)品序列號(hào)等。在硬盤的一端有電源接口插座、主從設(shè)置跳線器和數(shù)據(jù)線接口插座，而硬盤的背面則是控制電路板。 總得來說，硬盤外部結(jié)構(gòu)可以分成如下幾個(gè)部份：,杭州京都醫(yī)院,硬盤正面,杭州京都醫(yī)院,硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu),硬盤的物理結(jié)構(gòu) 硬盤主要由盤片、主軸、讀寫磁頭和傳動(dòng)手臂等部件組成。 1、盤片 盤片是硬盤的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在的硬盤 多采用金屬薄膜材料。影響盤片多少的最大因素 是單片容量。 2、主軸 主軸的作用是帶動(dòng)盤片轉(zhuǎn)動(dòng)，以方便讀寫磁 頭讀寫數(shù)據(jù)。主軸決定了硬盤的轉(zhuǎn)速。現(xiàn)在的

5、主 軸多采用液態(tài)軸承。,杭州京都醫(yī)院,主軸組件,杭州京都醫(yī)院,3、讀寫磁頭 作用是讀取盤片中的數(shù)據(jù)，當(dāng)盤片在高速旋 轉(zhuǎn)時(shí)，讀寫磁頭會(huì)按指定的方向靠近盤片來讀取 數(shù)據(jù)。硬盤中的磁頭不只一個(gè)，一個(gè)盤片對(duì)應(yīng)一 個(gè)磁頭，正常關(guān)機(jī)后，讀寫磁頭會(huì)自動(dòng)歸位。 4、傳動(dòng)手臂 作用是定位讀寫磁頭。以傳動(dòng)軸為圓心帶動(dòng) 前端的讀寫磁頭在盤片旋轉(zhuǎn)的垂直方向上移動(dòng)。 5、傳動(dòng)軸 作用是在硬盤電機(jī)的作用下，帶動(dòng)手臂轉(zhuǎn)動(dòng)。,杭州京都醫(yī)院,浮動(dòng)磁頭組件,杭州京都醫(yī)院, 硬盤的工作原理 1、硬盤的工作原理： 利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號(hào)，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始

6、信號(hào)變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。,杭州京都醫(yī)院,2、硬盤的工作過程： 準(zhǔn)備階段 硬盤驅(qū)動(dòng)器加電后，利用單片機(jī)初始化模塊進(jìn)行初始化工作，此時(shí)磁頭置于盤片啟停區(qū)，初始化完成后主軸電機(jī)啟動(dòng)并以高速旋轉(zhuǎn)，裝載磁頭的小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)，將浮動(dòng)磁頭置于盤片表面的00道，處于等待指令的啟動(dòng)狀態(tài)。 讀寫階段 當(dāng)接口電路接收到微機(jī)系統(tǒng)傳來的指令信號(hào)，通過前置放大控制電路，驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)工作，磁頭準(zhǔn)確定位并進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。 結(jié)束階段 結(jié)束工作斷電狀態(tài)，浮動(dòng)磁頭駐留到盤面中心。,杭州京都醫(yī)院,硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1、MBR（Master Boot Record） 主引導(dǎo)記錄，位于0柱面、0磁道、1扇區(qū)的 位置

7、。它由分區(qū)命令Fdisk產(chǎn)生。主引導(dǎo)記錄中包含了硬盤的一系列參數(shù)和一段引導(dǎo)程序 。硬盤引導(dǎo)程序的主要作用是檢查分區(qū)表是否正確 2、DBR（DOS Boot Record） DOS引導(dǎo)記錄，位于0柱面、1磁頭、1扇區(qū) 的位置，它是由格式化命令Format產(chǎn)生的。BPB參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲(chǔ)格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小、FAT個(gè)數(shù)，分配單元的大小等重要參數(shù)。,杭州京都醫(yī)院,3、FAT（File Allocation Table） 文件分配表，位于磁盤的0柱面、1磁頭、2 扇區(qū)的位置，F(xiàn)AT表的大小由硬盤的容量決定。 同一個(gè)文件的數(shù)據(jù)并不一定完整地存放在磁盤的一個(gè)連續(xù)的

8、區(qū)域內(nèi)，而往往會(huì)分成若干段，像一條鏈子一樣存放。這種存儲(chǔ)方式稱為文件的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。 （如圖） 為了實(shí)現(xiàn)文件的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，硬盤上必須準(zhǔn)確地記錄哪些簇已經(jīng)被文件占用，還必須為每個(gè)已經(jīng)占用的簇指明存儲(chǔ)后繼內(nèi)容的下一個(gè)簇的簇號(hào)，對(duì)一個(gè)文件的最后一簇，則要指明本簇?zé)o后繼簇。這些都是由FAT表來保存的，表中有很多表項(xiàng)，每項(xiàng)記錄一個(gè)簇的信息。,杭州京都醫(yī)院,4、,DIR（Directory）是根目錄區(qū)，緊接著第二FAT表（即備份的FAT表）之后，記錄著根目錄下每個(gè)文件（目錄）的起始單元，文件的屬性等。定位文件位置時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)DIR中的起始單元，結(jié)合FAT表就可以知道文件在硬盤中的具體位置和大小了,杭州京都醫(yī)

9、院,5、DATA 數(shù)據(jù)區(qū)，主要負(fù)責(zé)硬盤中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，當(dāng)數(shù) 據(jù)復(fù)制到硬盤時(shí)，數(shù)據(jù)就存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)區(qū)中。,杭州京都醫(yī)院,小結(jié),一個(gè)物理磁盤只有一個(gè)（分區(qū)產(chǎn)生） 每一個(gè)分區(qū)都有一個(gè)（格式化產(chǎn)生） 記錄了文件的名字及起始地址；記錄了文件在磁盤上的具體位置.通過FAT和FDT可以順利地確定文件的位置并讀取它,杭州京都醫(yī)院,三 硬盤接口,杭州京都醫(yī)院,杭州京都醫(yī)院,杭州京都醫(yī)院,三 硬盤接口,硬盤的后面就是硬盤的接口，接口主要是數(shù)據(jù)接口和電源接口。 1、硬盤的數(shù)據(jù)接口 硬盤與主板連接部分稱為硬盤的數(shù)據(jù)接口， 常見的硬盤接口有：ATA、SATA和SCSI，其 中，ATA和SATA主要用于個(gè)人電腦，而SCSI則

10、主要用于服務(wù)器。,杭州京都醫(yī)院,（1）ATA接口 ATA接口又稱為IDE接口。其傳輸速率一 般為66MB/S、100MB/S和133MB/S，常見的外 部傳輸模式為Ultra ATA/66、 UltraATA/100、 Ultra ATA/133，目前使用的最多的是后兩者。 （2）SATA接口 串行ATA接口，其采用串行的方式傳輸數(shù) 據(jù)，并采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的 傳輸協(xié)議。其數(shù)據(jù)傳輸 率最高可達(dá)到300MB/s，支持SATA設(shè)備的熱插 拔，一臺(tái)電腦同時(shí)掛接兩SATA接口的硬盤， 沒有主、從盤之分。,杭州京都醫(yī)院,（3）SCSI接口 SCSI的英文全稱為“Small Computer System In

11、terface”（小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口），是同IDE （ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC 的標(biāo)準(zhǔn)接口，而SCSI并不是專門為硬盤設(shè)計(jì)的 接口，是一種廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù) 傳輸技術(shù)。SCSI接口具有應(yīng)用范圍廣、多任 務(wù)、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔等優(yōu) 點(diǎn)，但較高的價(jià)格使得它很難如IDE硬盤般普 及，因此SCSI硬盤主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器 和高檔工作站中。,杭州京都醫(yī)院,（4）光纖通道 光纖通道的英文拼寫是FibreChannel，是 為在像服務(wù)器這樣的多硬盤系統(tǒng)環(huán)境而設(shè)計(jì)， 能滿足高端工作站、服務(wù)器、海量存儲(chǔ)子網(wǎng) 絡(luò)、外設(shè)間通過集線器、交換機(jī)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 進(jìn)行雙向、串

12、行數(shù)據(jù)通訊等系統(tǒng)對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸 率的要求。 光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速 帶寬、遠(yuǎn)程連接、連接設(shè)備數(shù)量大等。,杭州京都醫(yī)院,2、硬盤的電源接口 ATA硬盤的電源接口是一個(gè)4針的“D型”電 源接口，SATA硬盤接口則采用了15針的扁平接口。 3、硬盤的跳線 第一組：Master:on；Slave:off將硬盤設(shè)為主盤 （強(qiáng)制設(shè)置，與數(shù)據(jù)線設(shè)置無關(guān)）。 第二組：（Cable Select）用數(shù)據(jù)線決定是主盤還 是從盤。 第三組：限制使用的容量,杭州京都醫(yī)院,四 硬盤的技術(shù)參數(shù),1、容量 容量是硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少，是硬盤的一個(gè) 重要的技術(shù)指標(biāo)。目前流行的硬盤容量多為 500GB、1TB,2TB

13、等（3.5英寸）。 2、轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速是影響硬盤性能最重要的因素之一，目 前市場(chǎng)上流行的是5400rpm（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）和 7200rpm的硬盤?，F(xiàn)在7200rpm的高速硬盤技術(shù) 已經(jīng)非常成熟，而高低速硬盤性能差距比較明 顯，因此，建議選擇高速硬盤 。,杭州京都醫(yī)院,3、硬盤接口技術(shù) IDE和SCSI 4、磁頭技術(shù) 目前硬盤的磁頭技術(shù)主要采用磁阻磁頭技 術(shù)、巨型磁阻磁頭技術(shù)和光學(xué)輔助溫式技術(shù)等。,杭州京都醫(yī)院,5、緩存 是硬盤控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快 的存取速度，它是硬盤內(nèi)部存儲(chǔ)和外界接口之間 的緩沖器。緩存的大小與速度是直接關(guān)系到硬盤 的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤 整體性能。

14、 硬盤的緩存主要起三種作用：一是 預(yù)讀取。二是對(duì)寫入動(dòng)作進(jìn)行緩存。三是臨時(shí)存 儲(chǔ)最近訪問過的數(shù)據(jù)。2MB和8MB緩存是現(xiàn)今主 流硬盤所采用，而在服務(wù)器或特殊應(yīng)用領(lǐng)域中還 有緩存容量更大的產(chǎn)品，甚至達(dá)到了16MB、 64MB等。,杭州京都醫(yī)院,6、平均尋道時(shí)間 磁頭移到數(shù)據(jù)所在的磁道上所需要的時(shí)間， 一般為106毫秒。 7、平均等待時(shí)間 指讀寫磁頭移動(dòng)至目標(biāo)磁道后，等待存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)的時(shí)間。 8、平均訪問時(shí)間 硬盤的讀寫速度 平均訪問時(shí)間 =平均尋道時(shí)間平均等待時(shí)間,杭州京都醫(yī)院,9、內(nèi)部傳輸率（Internal Transfer Rate） 是指硬盤磁頭與緩存之間的數(shù)據(jù)傳輸率，簡(jiǎn) 單的說就是硬盤將

15、數(shù)據(jù)從盤片上讀取出來，然后 存儲(chǔ)在緩存內(nèi)的速度。其速度 取決于盤片的轉(zhuǎn) 速和盤片的線密度。目前各硬盤生產(chǎn)廠家努力提 高硬盤的內(nèi)部傳輸率，除了改進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)、 提高轉(zhuǎn)速以外，最主要的就是不斷的提高單碟容 量以提高線性密度。由于單碟容量越大的硬盤線 性密度越高，磁頭的尋道頻率與移動(dòng)距離可以相 應(yīng)的減少，從而減少了平均尋道時(shí)間，內(nèi)部傳輸 速率也就提高了。目前主流的家用級(jí)硬盤，內(nèi)部 數(shù)據(jù)傳輸率基本還停留在7090MB/s左右，而且 在連續(xù)工作時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)降到更低。,杭州京都醫(yī)院,10、外部傳輸率（External data Transfer Rate） 一般也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸或接口傳輸率。是 指硬

16、盤緩存和電腦系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸率。也 就是計(jì)算機(jī)通過硬盤接口從緩存中將數(shù)據(jù)讀出 交給相應(yīng)的控制器的速率。平常硬盤所采用的 ATA66、ATA100、ATA133等接口，是以硬盤 的理論最大外部數(shù)據(jù)傳輸率來表示的。 ATA100 中的100就代表著這塊硬盤的外部數(shù)據(jù)傳輸率理 論最大值是100MB/s；ATA133則代表外部數(shù)據(jù) 傳輸率理論最大值是133MB/s；而SATA接口的 硬盤外部理論數(shù)據(jù)最大傳輸率可達(dá) 150MB/s。 這些只是硬盤理論上最大的外部數(shù)據(jù)傳輸率， 在實(shí)際的日常工作中是無法達(dá)到這個(gè)數(shù)值的。,杭州京都醫(yī)院,11、噪聲 容量大、轉(zhuǎn)速快造成噪聲 12、發(fā)熱 硬盤太熱會(huì)使硬盤不穩(wěn)定

17、13、數(shù)據(jù)安全： S、M、A、R、T技術(shù)： 硬盤自分析、自檢測(cè)、自 報(bào)告技術(shù)，這是目前普遍采用的數(shù)據(jù)安全技術(shù) 。 RAID技術(shù)：獨(dú)立磁盤冗余陣列技術(shù)將一個(gè)文件分散 保存、讀取，加快速度 。 14、MTBF 連續(xù)無故障時(shí)間，指硬盤開始工作到出現(xiàn)故障的時(shí) 間，以小時(shí)計(jì)算，時(shí)間越長(zhǎng)，硬盤的穩(wěn)定性越好。,杭州京都醫(yī)院,1、硬盤的保護(hù) （1）保持硬盤使用清潔 （2）注意防靜電和熱插拔 （3）避免振動(dòng)和沖擊 （4）保持合理的溫度（535） 2、選購品牌 希捷（Seagate）、邁拓（Maxtor）、西部 數(shù)據(jù)（Western Digital）、 三星（Samsung）、 富士通（Fujitsu）等，同時(shí)參

18、考速度、容量、緩 存等參數(shù)。,五 硬盤的保護(hù)和選購,杭州京都醫(yī)院,選購時(shí)考慮的因素： 1、容量 （總量 單碟） 2、速度 （轉(zhuǎn)速 緩存） 3、接口技術(shù)（IDE、SATA、SCSI） 4、價(jià)格因素 （邁拓價(jià)高 西部數(shù)據(jù)價(jià)低） 5、售后服務(wù),杭州京都醫(yī)院, 硬盤的日常維護(hù) 1、防震 硬盤工作時(shí)，嚴(yán)禁搬運(yùn)和震動(dòng) 。 2、防塵 開蓋維修時(shí)，應(yīng)在潔凈室進(jìn)行操作。 3、防潮 4、防高溫 5、防磁場(chǎng) 盡可能地遠(yuǎn)離磁場(chǎng)，以免硬盤里的數(shù)據(jù)因磁化而丟失。 6、防靜電 7、防病毒 8、切忌在硬盤工作時(shí)斷電 注意面板上的硬盤指示燈，確保硬盤完成讀、寫之后才關(guān)機(jī)。 9、要定期整理硬盤,杭州京都醫(yī)院,五 硬盤選購,希捷Barracuda 1TB SATA 6Gb/s 7200.12（ST31000524AS）（ ￥370） 基本參數(shù) 適用類型 臺(tái)式機(jī) 、硬盤尺寸 3.5英寸 、硬