計算機維修第二章 第二節(jié).ppt

1、第2章 外存儲器及驅動器 2.2硬盤驅動器,硬盤驅動器（Hard Disk Driver，記為HDD）簡稱硬盤（HD），是一種速度快、容量大的外部存儲設備。硬盤的盤片是在一種金屬圓盤上涂敷磁性介質(zhì)制成的，因此稱為硬盤。 硬盤是電腦中非常重要的部件，用戶所安裝的操作系統(tǒng)（如Windows 98、Windows 2000）及應用軟件（如Office 2000、WPS 2000、Photoshop、Flash）等都存放在硬盤中。,2.2.1 硬盤的分類與結構,按照接口方式，硬盤可以分為IDE硬盤和SISC硬盤。 按照硬盤的物理結構，可以分為固定硬盤（也稱為溫氏硬盤）和活動硬盤兩類。 按硬盤的尺寸分，

2、有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸和1.3英寸五種，臺式微機通常使用3.5英寸硬盤，2.5英寸以下的硬盤主要用于筆記本微機。,硬盤的讀寫操作采用接觸式起、停方式，即在起動和停止時，磁頭才與盤片接觸，并停在盤片的起停區(qū)。系統(tǒng)加電后，隨著盤片轉速的提高，磁頭迅速地懸浮在盤片上，浮動間隙一般為半個微米左右。這種工作方式可提高數(shù)據(jù)的存取速度，提高記錄密度，并保護盤片不受磨損，延長硬盤壽命。由于盤片轉速很高，磁頭與盤片之間的間隙又很小，所以硬盤對環(huán)境的要求較高，通常采用全密封結構，硬盤及其驅動器是一體的，用戶無法更換硬盤的盤片，硬盤又被稱為固定盤（Fixed Disk）。,硬盤內(nèi)部結構,

3、2.2.1 硬盤的分類與結構,硬盤結構示意圖,硬盤驅動器由硬盤磁頭組件（HDA）、印刷電路板組件（PCBA ）、馬達和盤片幾部分構成。均被密封在一個金屬殼內(nèi)。硬盤的盤片是一張圓形的金屬片，金屬片的兩面都有一層很薄的可磁化層，盤片安裝在轉軸上。每一個盤片上都有兩個讀寫磁頭，上下各，用來讀取盤片兩面的數(shù)據(jù)。磁頭裝在磁頭臂上，磁頭臂帶動磁頭移動。 盤片的旋轉快慢、磁頭的活動方向都由硬盤的控制電路來控制?？刂齐娐吠ㄟ^硬盤中的主軸電機控制盤片轉速，通過步進電機控制磁頭的運動。,2.2.2 硬盤接口,目前常用硬盤的接口主要有IDE接口和SCSI接口兩大類。,硬盤接口示意圖,2.2.2 硬盤接口,SCSI接

4、口 SCSI（Small Computer System Interface，小型計算機系統(tǒng)接口）是一種高速硬盤接口標準，用一根50線扁平數(shù)據(jù)線與SCSI接口適配器連接。 IDE接口 IDE（Integrated Drive Electronics Interface，集成驅動器電氣接口），用一根40線扁平數(shù)據(jù)線與硬盤適配器連接。 IDE接口源于CDC（Control Data Corporation，數(shù)據(jù)控制公司）、康柏（COMPAQ）、西部數(shù)據(jù)（Western Digital，簡稱WD）共同開發(fā)的磁盤控制接口，并于1989年由ANSI認可為ATA（AT Attachment，AT附加裝置）

5、標準。 SCSI接口與IDE接口的特點 以下是SCSI接口和IDE接口特點的綜合比較。 SCSI接口中的設備可以同時使用數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，而IDE接口中連接在同一條數(shù)據(jù)線上的設備只能交替占用數(shù)據(jù)線進行傳輸。 IDE最多可以連接4個設備，而SCSI接口可以連接715個設備。 SCSI接口的硬盤、光驅等設備的價格要比IDE接口設備高得多。,2.2.3 硬盤的參數(shù),硬盤柱面、扇區(qū)劃分示意圖,硬盤的參數(shù)包括Heads（磁頭數(shù)）、Cyls（柱面數(shù)）、WPcom （寫電流補償）、LZone（磁頭起停區(qū)）、Sectors（扇區(qū)數(shù)）、Size（容量）。 硬盤通常由兩個以上盤片組成，硬盤的容量越大，盤片數(shù)相

6、對越多。每個盤片有上下兩個可讀寫盤面，一個盤面對應一個磁頭（Head），因此磁頭數(shù)是盤片數(shù)的兩倍。硬盤的磁頭安裝在一個由控制器驅動的固定架上，受步進電機驅動做尋道工作。 柱面（Cylinder）是相同半徑上磁道的集合。盤片上的磁道被劃分為若干個區(qū)域，稱為扇區(qū)（Sector）。每個扇區(qū)的存儲容量為512B，其作用是將數(shù)據(jù)分組存放。計算機系統(tǒng)能夠自動計算硬盤的容量（Size），其計算公式是：（磁頭數(shù)）（柱面數(shù)）（扇區(qū)數(shù)柱面）（字節(jié)數(shù)扇區(qū)）。,2.2.4 硬盤讀寫模式,Normal Mode（普通模式） 這是為兼容原有的IDE模式而設的，相當于標準IDE。在此模式下，對硬盤訪問時，BIOS和IDE控

7、制器對參數(shù)不做任何轉換，支持的最大柱面數(shù)（Cyls）為1024 ，最大磁頭數(shù)（Heads）為16，最大扇區(qū)數(shù)（Sectors）為63，每扇區(qū)字節(jié)數(shù)為512 。 因此支持最大硬盤容量為：51263161024B504MB LBA（Logic Block Addressing） Mode（邏輯塊地址模式） LBA模式是E-IDE接口的標準工作模式，支持32位數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)高容量高速的目標。在LBA模式下，設置的柱面、磁頭、 扇區(qū)等參數(shù)并不是實際硬盤的物理參數(shù)。訪問硬盤時，由IDE控制器把由柱面、磁頭、 扇區(qū)等參數(shù)確定的邏輯地址轉換為實際硬盤的物理地址。 Large Mode（大模式） 當硬盤的柱面

8、超過1024而又不為LBA支持時可采用此種模式。Large模式是把柱面數(shù)除以2，把磁頭數(shù)乘以2，即使柱面數(shù)減少而總容量不變。實際工作時其相反的轉換由BIOS完成，以便取得正確的硬盤地址。,2.2.5 硬盤的技術指標,轉速 硬盤的轉速是指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數(shù)，單位為RPM（Rotation Per Minute，轉分鐘）。硬盤轉速的大小決定硬盤性能的高低，轉速越高，讀寫速度越快，等待時間越短，硬盤的整體性能越好。 目前市場上主流IDE硬盤的轉速一般為5400轉或7200轉。SCSI接口的硬盤，一般都已達到了7200轉的轉速，而更高的則達到了10000轉。 磁頭 與傳統(tǒng)的讀寫合一式磁頭不同，M

9、R磁頭（Magneto Resistive heads）采用所謂感應寫、磁阻讀的分離式設計，以便針對讀寫的不同特性分別進行優(yōu)化。另外，由于MR磁頭是通過阻值變化而不是以前的電流變化來感應信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取準確率高，同時也為增加磁盤密度提供了可能性。 緩存 與主板上的高速緩存（Cache）一樣，硬盤緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度。目前，大多數(shù)IDE硬盤的緩存在1MB到4MB之間，有些服務器用的硬盤緩存多達16MB。,2.2.5 硬盤的技術指標,平均訪問時間 硬盤的平均訪問時間是指磁頭從起始位置到達目標磁道位置，并且從目標磁道上找到要讀

10、寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時間。平均訪問時間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括了硬盤的尋道時間和等待時間，即：平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。 硬盤的平均尋道時間（Average Seek Time）是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間。這個時間當然越小越好，目前硬盤的平均尋道時間通常在8ms到12ms之間，而SCSI硬盤則應小于或等于8ms。 硬盤的等待時間，又叫潛伏期（Latency），是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區(qū)旋轉至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉一周所需的時間的一半，一般應在4ms以下。,2.2.5 硬盤的技術指標,數(shù)據(jù)傳輸率 硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)

11、據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率又包括了內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。 內(nèi)部傳輸率（Internal Transfer Rate） 也稱為持續(xù)傳輸率（Sustained Transfer Rate），它反映了硬盤緩沖區(qū)未用時的性能。內(nèi)部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉速度。 外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它標稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關。目前Fast ATA接口硬盤的最大外部傳輸率為16.6MB/s，

12、而Ultra ATA接口的硬盤則達到33.3MB/s。,2.2.5 硬盤的技術指標,容量 作為計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器，容量是硬盤最主要的參數(shù)。硬盤的容量以兆字節(jié)（MB）或千兆字節(jié)（GB）為單位，1GB=1024MB。但硬盤廠商在標稱硬盤容量時通常取1GB=1000MB，因此我們在BIOS中或在格式化硬盤時看到的容量會比廠家的標稱值要小。 目前的主流硬盤的容量為40GB和80GB，而100GB以上的硬盤亦已開始逐漸普及。 硬盤的容量指標還包括硬盤的單碟容量。所謂單碟容量是指硬盤一個盤片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。目前市面上大多數(shù)硬盤的單碟容量為20GB以上，而更高的則

13、達到了80GB，如IBM的鉆石五代。,2.2.6 主、從硬盤的設置,硬盤正面標簽上通常有這樣的標注：Single表示用做單硬盤，Master表示在雙硬盤中做主盤，Slave 表示在雙硬盤中做從盤。不同品牌、不同規(guī)格甚至不同出廠時間的硬盤其跳線的方法都不完全相同，但通常都在硬盤標簽上標有其跳線方法。其中PK是將硬盤磁頭鎖定在起停區(qū)，防止在硬盤運輸過程中損壞硬盤；CS是用特殊的線纜來控制硬盤的主、從狀態(tài)，很少使用；DS是主盤狀態(tài)設定；SP是從盤狀態(tài)設定。,標準IDE接口可同時連接兩個硬盤，Master（主盤）和Slave （從盤）。 擴展IDE（E-IDE）接口支持四個硬盤，連接在第一IDE接口（

14、Primary IDE ）的兩個硬盤稱為Primary Master（第一主盤）和Primary Slave（第一從盤），連接在第二IDE接口（Secondary IDE）的兩個硬盤稱為 Secondary Master（第二主盤）、Secondary Slave（第二從盤）。,2.2.7 物理硬盤、邏輯硬盤和虛擬硬盤,物理硬盤是指客觀存在的硬盤，上面所述IDE 接口可連接的硬盤數(shù)均指物理硬盤。 邏輯硬盤是通過FDISK（分區(qū)）人為地對一個物理盤劃分為若干分區(qū)，由系統(tǒng)分別賦于邏輯盤符。 虛擬硬盤是把內(nèi)存的一部分模擬成磁盤并賦于一個盤符，其使用方法與物理盤相同。虛擬盤的顯著特點是存取速度特別快，

15、因為對虛擬盤的讀寫實際上是對內(nèi)存儲器的存取操作，因而虛擬盤的存取速度是硬盤的數(shù)千倍。但其致命的缺點是斷電后虛擬盤及虛擬盤上的所有信息立刻全部丟失，不能永久保存信息。,2.2.8 常見的硬盤品牌及其型號,IBM,目前世界上主要的硬盤生產(chǎn)廠家有：IBM、Seagate（希捷）、Maxtor（邁拓）、Western Digital（西部數(shù)據(jù)）等。,IBM 在全球存儲器行業(yè)中排名第一，許多硬盤方面的革新都是由IBM 公司提出的，例如現(xiàn)在廣泛使用的巨磁阻（GMR）磁頭技術等。隨著IBM玻璃硬盤的發(fā)售，IBM硬盤行業(yè)進入了一個高峰期，但也正是由于IBM玻璃硬盤（主要是60XP）系列的故障率比較高，對于IB

16、M的120XP系列的銷售有一定的影響。,2.2.8 常見的硬盤品牌及其型號,希捷（Seagate）,希捷在高端SCSI存儲市場，具有相當強大的實力，其IDE產(chǎn)品的性能也比較強。希捷公司面向入門級市場的產(chǎn)品主要為5400轉的 U系列，具體產(chǎn)品有U6/U5系列，它們雖然轉速只有 5400轉，但U6系列的單碟容量高達40GB，因此磁盤性能不容小視。Barracuda（酷魚） ATA系列是希捷公司的老招牌，自從希捷公司推出第一代 Barracuda ATA 以來，現(xiàn)在已經(jīng)推出了四代產(chǎn)品，從這一、二、三、四代硬盤的發(fā)展歷程也可以看出硬盤工業(yè)的前進步伐。,2.2.8 常見的硬盤品牌及其型號,邁拓（Maxtor）,Maxtor公司作為主流的硬盤生產(chǎn)廠商之一，自從收購了昆騰的硬盤事業(yè)部以后，已經(jīng)逐漸成為了全球第一大硬盤生產(chǎn)制造商，產(chǎn)品包括了多種型號，面向高中低各層次用戶。高端IDE硬盤包括高能火球四代（Fireball Plus AS）、金鉆六代（Diamond Max Plus 60）及金鉆七代（Diamond Max PLus D740X）。中低端IDE硬盤包括星鉆二代（Diamond Max 536DX）及星鉆三代（Diamond Max D540X）、新火球一代（Diamond Max D540X）、美鉆二代（Diamond Max 541DX）及美鉆一代（