（中職）計算機(jī)組裝與維護(hù)第3章 外部存儲設(shè)備教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件（中職）計算機(jī)組裝與維護(hù)第3章 外部存儲設(shè)備教學(xué)課件計算機(jī)組裝與維護(hù)第3章 外部存儲設(shè)備結(jié)構(gòu)完整 內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn) 實用專業(yè)3.1 硬盤驅(qū)動器3.1.1 硬盤驅(qū)動器的分類目前，微機(jī)的硬盤可按接口類型、存儲技術(shù)、盤徑尺寸等進(jìn)行分類。1按接口類型分類（1）IDE接口的硬盤IDE是智能驅(qū)動設(shè)備（Intelligent Drive Electronics）或集成驅(qū)動設(shè)備（Integrated Drive Electronics）的縮寫。（2）Serial ATA接口的硬盤現(xiàn)在主流的硬盤接口是Serial ATA（簡稱SATA）標(biāo)準(zhǔn)。SATA 1.0數(shù)據(jù)傳輸速率的有效帶寬峰值為150 MB/

2、s。SATA 2.0（SATA II）或2.5標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率為300 MB/s，SATA 3.0（SATA III）標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率為600 MB/s。（3）SATA Express（SATA-E）接口的硬盤SATA 3.0接口技術(shù)規(guī)范規(guī)定的帶寬極限為6Gb/s，也就是每秒傳輸600MB左右的數(shù)據(jù)，但是最新的固態(tài)硬盤的速度已經(jīng)達(dá)到了1300MB/s，現(xiàn)有的SATA接口已經(jīng)無法滿足設(shè)備需求。為此，SATA-IO組織于2011年底公布了新的SATA連接標(biāo)準(zhǔn)SATA Express，并于2013年批準(zhǔn)。SATA Express使用兩個PCIE 2.0通道，提供高達(dá)10Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度

3、。（4）mSATA接口的固態(tài)硬盤筆記本電腦、超極本常用mSATA接口的固態(tài)硬盤，如圖3-4所示。有些主板也提供了一個mSATA接口，可以把mSATA接口的固態(tài)硬盤（SSD）接駁在mSATA接口上。（5）M.2接口(NGFF接口)在Intel 9系列以后的主板上，提供了M.2接口。M.2接口有兩種類型：Socket 2和Socket 3，其中Socket 2支持SATA、PCI-E x2通道。如果采用PCI-E x2通道標(biāo)準(zhǔn)，M.2接口帶寬與SATA Express一樣是10Gbps。Socket 3可支持PCI-E x4通道，理論帶寬可達(dá)32Gbps。但該M.2接口與上層SATA-E接口共享總

4、線，所以二者只能同時用一個。M.2接口的固態(tài)硬盤如圖3-5所示。（6）PCIe接口的硬盤PCIe接口的固態(tài)硬盤有PCIe接口（X1、X4等通道）和M ini PCIe接口（X1通道），外觀如圖3-6所示。（7）其他接口的硬盤除上面介紹的硬盤接口外，還有SCSI接口、無線、網(wǎng)絡(luò)接口的硬盤。2按存儲技術(shù)分類（1）機(jī)械硬盤機(jī)械硬盤采用IBM公司的溫徹斯特（Winchester）技術(shù)，主要是由一個或者多個鋁制或玻璃制的碟片組成，這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料，被密封固定在硬盤外殼中，如圖3-7所示。（2）固態(tài)硬盤（Solid State Disk或Solid State Drive，SSD）固態(tài)硬盤，也稱

5、電子硬盤或者固態(tài)電子盤，是由控制單元和存儲單元（Flash芯片或DRAM芯片）陣列組成的硬盤。固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)分為兩種，一種采用Flash芯片作為存儲介質(zhì)，另外一種采用DRAM芯片作為存儲介質(zhì)，目前絕大多數(shù)固態(tài)硬盤采用的是Flash芯片。存儲單元負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)，控制單元負(fù)責(zé)讀取、寫入數(shù)據(jù)。SSD硬盤的容量為64GB240GB。常見固態(tài)硬盤的外觀如圖3-8所示。（3）混合硬盤混合硬盤是把機(jī)械式構(gòu)造的硬盤和固態(tài)硬盤的閃存集成到一起的一種硬盤，也稱Dual-drive（雙驅(qū)動）硬盤。簡單地說，混合硬盤就是一塊基于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤經(jīng)改進(jìn)而成的新硬盤，除了機(jī)械硬盤必備的碟片、電動機(jī)、磁頭等，還內(nèi)置了閃存芯片

6、（8GB容量以上），用以存儲用戶經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，可以達(dá)到如SSD一樣的體驗效果。從理論上來說，一塊混合硬盤就可以結(jié)合閃存與硬盤的優(yōu)勢，完成HDD+SSD的工作，將經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)放在閃存上，而將大容量、非經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存儲在磁盤上。常見混合硬盤的外觀如圖3-9所示。3按盤徑尺寸分類臺式機(jī)和筆記本電腦使用的硬盤按內(nèi)部盤徑尺寸分為3.5in和2.5in兩種，如圖3-10所示。目前，3.5in硬盤的容量為500GB5TB，2.5in硬盤的容量為250GB2TB。研發(fā)桌面3.5in硬盤的廠商有西部數(shù)據(jù)、希捷、日立等公司。研發(fā)筆記本電腦用的2.5in硬盤的廠商主要是東芝、三星等公司4按應(yīng)用場合分類硬盤按應(yīng)

7、用場合分為：普通級硬盤、企業(yè)級硬盤、監(jiān)控級硬盤、筆記本硬盤等，其中企業(yè)級硬盤、監(jiān)控級硬盤對應(yīng)用都有特殊要求，因此價格也高于普通硬盤。3.1.2 硬盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)1機(jī)械硬盤的結(jié)構(gòu)自從IBM公司在1956年9月推出世界上第一塊硬盤至今，硬盤的結(jié)構(gòu)就一直沒有改變。（1）機(jī)械硬盤的外部結(jié)構(gòu)從外觀上看，機(jī)械硬盤由數(shù)據(jù)接口、電源接口、控制電路板、固定蓋板、安裝螺孔和產(chǎn)品標(biāo)簽等組成。 數(shù)據(jù)接口。數(shù)據(jù)接口根據(jù)連接方式的差異，分為IDE、SATA等接口。IDE接口為40針，如圖3-11所示。SATA接口把ATA標(biāo)準(zhǔn)的并行數(shù)據(jù)傳輸方式改為連續(xù)串行的方式，這樣在同一時間內(nèi)只會有1位數(shù)據(jù)傳輸，此做法能減少接口的針腳數(shù)

8、目，用4根針就能完成數(shù)據(jù)的傳輸（第1針數(shù)據(jù)輸出、第2針信號輸入、第3針供電、第4針地線），SATA硬盤使用7針接口，如圖3-12所示是SATA接口硬盤。 電源接口。電源接口與主機(jī)電源相連，為硬盤工作提供能源。IDE硬盤的電源接口為4針（如圖3-10所示），而SATA硬盤的電源接口為15針（如圖3-12所示）。 控制電路板。硬盤的背面是控制電路板?？刂齐娐钒迳嫌兄骺匦酒?、電動機(jī)控制芯片、緩存芯片等。為了散熱，控制電路板都是裸露在硬盤外殼上的，如圖3-13所示。（2）硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)打開硬盤外殼之后，可以看到硬盤內(nèi)部主要包括磁盤盤片、主軸組件、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)等主要部件，如圖3-14所示。2固態(tài)硬盤的結(jié)

9、構(gòu)（1）固態(tài)硬盤的外部結(jié)構(gòu)由于固態(tài)硬盤有SATA接口、mSATA接口、PCIe接口和Mini PCIe接口，所以外觀也不同，下面以SATA接口的固態(tài)硬盤為例，介紹固態(tài)硬盤的結(jié)構(gòu)。（2）固態(tài)硬盤的內(nèi)部下面以某2.5in SATA接口的固態(tài)硬盤為例，介紹固態(tài)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。打開固態(tài)硬盤的外殼后，可以看到固態(tài)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常簡單，由兩塊金屬外殼和印制電路板（PCB）組成，如圖3-15所示。3混合硬盤的結(jié)構(gòu)（1）混合硬盤的外部結(jié)構(gòu)混合硬盤（Hybrid HDD），也稱混合固態(tài)硬盤（SSHD），與普通的機(jī)械硬盤在外觀上沒有區(qū)別，如圖3-17所示是希捷4TB SATA3 64MB緩存+8GB SSD的混

10、合硬盤。（2）混合硬盤的內(nèi)部混合固態(tài)硬盤中的機(jī)械硬盤與普通機(jī)械硬盤沒有區(qū)別，區(qū)別主要是混合硬盤的PCB基板上集成了SSD閃存和主控芯片，因此它的PCB基板面積更大，電子元件更為密集。如圖3-18所示。3.1.3 硬盤驅(qū)動器的主要參數(shù)1容量2轉(zhuǎn)速3緩存4接口5平均尋道時間（average seek time）6平均潛伏期（average latency）7單磁道時間（single track seek）8全程訪問時間（max full seek）9平均訪問時間（average access）10最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率（maximum internal data transfer rate）11外部數(shù)

11、據(jù)傳輸率（external transfer rate）12數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)13NCQ技術(shù)14Green Power技術(shù)3.1.4 硬盤驅(qū)動器的選購隨著人們對數(shù)字視聽要求越來越高，HDTV、BD/HD片源等數(shù)字高清產(chǎn)品愈加普及，需要保存的內(nèi)容越來越多，大容量成為選購硬盤的首要條件。在購買硬盤時以主流產(chǎn)品為主，近期一般指：容量為500GB2TB，轉(zhuǎn)速為7200r/min，數(shù)據(jù)緩存為16MB或32MB，接口類型為SATA 300（SATA 2.0、SATA II或3Gb/s）和SATA 600（SATA 3.0、SATA III或6Gb/s）接口，平均尋道時間低于9.0ms。目前，經(jīng)營機(jī)械桌面硬盤業(yè)務(wù)

12、的主力廠商有3家：希捷（Seagate）、西部數(shù)據(jù)（Western Digital）、HGST（日立）。從質(zhì)量和功能來說，這3家采用的技術(shù)都差不多，質(zhì)量都能保證，價格也相近，消費(fèi)者可根據(jù)容量和價格來選用。Seagate/希捷 WD/西部數(shù)據(jù) HGST/a/20120309/000512.htm2012年8月4日，隨著日立環(huán)球存儲科技的收購，日立現(xiàn)在也將名稱進(jìn)行更改，原“日立環(huán)球存儲科技”正式被命名為HGST，歸屬為西部數(shù)據(jù)旗下獨(dú)立營運(yùn)部門3.1.5 硬盤驅(qū)動器的安裝1SATA接口硬盤的安裝SATA接口硬盤使用7針SATA的數(shù)據(jù)接口，SATA接口及SATA的數(shù)據(jù)線如圖3-19所示。SATA接口硬

13、盤的電源接口為15針，SATA接口硬盤的電源線插頭如圖3-20所示。SATA的數(shù)據(jù)線插頭和電源線插頭都有方向性，所以不會插反，直接連接主板上的相應(yīng)接口即可，如圖3-21所示。2IDE接口硬盤的安裝雖然IDE硬盤已經(jīng)退出市場，但早年購入的硬盤幾乎都是IDE硬盤，所以也介紹一下IDE接口硬盤的安裝方法。3.2 移動存儲設(shè)備的分類及接口3.2.1 移動存儲設(shè)備的分類USB閃存盤、移動硬盤、可擦寫光盤等存儲設(shè)備，不需打開機(jī)箱，通過外部接口或相應(yīng)的設(shè)備，可方便地對其進(jìn)行讀寫操作，這類設(shè)備統(tǒng)稱為移動存儲設(shè)備或移動存儲器。移動存儲產(chǎn)品種類很多，如ZIP、MO、CD-RW、DVDRW等。隨著USB接口的普及，

14、基于閃存（Flash Memory）以及USB接口技術(shù)的USB移動存儲器（閃盤）也逐漸流行起來，不過這類移動存儲產(chǎn)品容量較小。相比之下，應(yīng)用USB接口的“移動硬盤盒+硬盤”組成的移動硬盤是目前最經(jīng)濟(jì)實惠的移動存儲器。消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，使用閃存技術(shù)的存儲卡類存儲產(chǎn)品，如CF、SD、MMC、Memory Stick等被廣泛地應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)（DC）、數(shù)碼攝像機(jī)（DV）、MP3播放器、手機(jī)等產(chǎn)品中。移動存儲器有下列分類方法。1按是否需要驅(qū)動器分類2按存儲介質(zhì)分類3按接口分類3.2.2 USB接口簡介USB（Universal Serial Bus，通用串行總線） 是一個外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范主機(jī)與外部

15、設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳送。USB有5個版本，分別為USB 1.0，USB 1.1、USB 2.0、USB 3.0和USB 3.1。1USB 1.0接口標(biāo)準(zhǔn)1996年發(fā)布了第一代USB 1.0，最大數(shù)據(jù)傳輸率為1.5Mbit/s。1998年發(fā)布了USB 1.1，最大數(shù)據(jù)傳輸率為12Mbit/s（1.5MB/s），后來稱為“USB 2.0 Full-speed（全速版）”。2USB 2.0接口標(biāo)準(zhǔn)2001年發(fā)布了USB 2.0，最大數(shù)據(jù)傳輸率為480Mbit/s（60MB/s），稱為“USB2.0 High-speed（高速版）”。USB 2.0接口分為4種類型：A型、B型、Mini型和后來補(bǔ)充的Mi

16、cro型接口，每種接口都分插頭和插座兩個部分，如圖3-27所示。A型一般用于PC；B型一般用于非便攜外圍設(shè)備，如3.5英寸移動硬盤盒；Mini USB一般用于早期的MP3、數(shù)碼相機(jī)、移動硬盤等設(shè)備；Micro USB是2007年制定的版本，應(yīng)用于手機(jī)、移動硬盤、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備。3USB 3.0接口標(biāo)準(zhǔn)2009年發(fā)布了USB 3.0，最大數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)5Gbit/s（625MB/s），稱為“USB SuperSpeed（極速版）”。USB 1.0/1.1與USB 2.0的接口是相互兼容的。USB 3.0向下兼容USB 2.0設(shè)備。USB 3.0接口分為3種類型：A型、B型和Micro型（目前無M

17、ini USB3.0標(biāo)準(zhǔn)），每種接口分為插頭和插座，如圖3-28所示。行業(yè)規(guī)定了USB 3.0接口的顏色必須為藍(lán)色。4USB 3.1接口標(biāo)準(zhǔn)2014年發(fā)布USB 3.1接口標(biāo)準(zhǔn)，稱為“USB SuperSpeed+”。USB 3.1是USB 3.0的改進(jìn)版本，其改進(jìn)一是將傳輸速率翻倍達(dá)到了10Gbps，二是將供電能力提升至最高100w，此外還提供了視音頻數(shù)據(jù)的傳輸通道。USB 3.1可以同時作為供電、音視頻通路和外設(shè)數(shù)據(jù)通路，可以大大簡化主機(jī)的接口配置。USB 3.1有三種類型，分別為A型（Type-A，Standard-A）、B型（Type-B，Micro-B）以及C型（Type-C）。3.3 USB閃存盤3.3.1 USB閃存盤的結(jié)構(gòu)閃存盤主要由I/O控制芯片、閃存芯片、電路板和其他電子元器件組成，如圖3-33所示。3.3.2 USB閃存盤的主要參數(shù)USB閃存盤的主要參數(shù)如下。1US