硬件基礎07磁盤驅動器匯編

硬盤的定義及原理電腦基本的大容量存儲設備提供電腦運算時所需的信息儲存電腦系統(tǒng)所有的程序和數(shù)據(jù)文件1硬盤的定義及原理硬盤是一個機電組合而成的存儲裝置電子裝置

機械裝置將數(shù)位訊號轉換成為永久磁場控制硬盤內的機械裝置

提供讀/寫磁頭的定位功能整合磁盤片表面上磁性粒子極性2硬盤的基本結構主軸馬達(SpindleMotor)音圈馬達(VoiceCoilMotor)磁頭驅動器(Actuator)基座(BasePlate)磁頭停放區(qū)(ParkingZone)盤片(Media)3按硬盤接口分IDE/EIDESCSIFC-ALIEEE1394USB按主軸轉速分4500rpm5400rpm7200rpm10000rpm15000rpm硬盤分類

4硬盤分類

IDE---集成驅動電路（IntegratedDriverElectronics)IDE接口有3種主要類型AT附加（ATA）IDE接口XTIDE接口MCAIDE接口

IDE接口唯一一種流行接口ATA（AdvanceTechnologyAttachment)ATA-1(1988-1994)ATA-2(1996,也叫快速ATA或EIDE）ATA-3（1997）ATA-4（1998，也叫Ultra-ATA/33或UDMA33)ATA-5(1999,也叫Ultra-ATA/66或UDMA66)ATA-6(2000,也叫Ultra-ATA100或UDMA100)5硬盤分類

IDE---集成驅動電路的幾點說明：1、IDE表示將接口電路內置于驅動器中 2、IDE接口的驅動器上都使用40針的連接器3、IDE和ATA實際上描述的是同一種接口，因此可以互換使用，ATA不僅被用于硬盤驅動器，還用于CD-ROM驅動器，DVD驅動器，高容量超級軟盤驅動器以及磁帶驅動器。4、UDMA-66以上的硬盤，應使用的電纜是80芯，且是藍色插頭接在主板上5、3.5寸的硬盤使用40根針，2.5寸的硬盤使用44根針，這是兩者的區(qū)別6硬盤分類SCSI---小型計算機接口（SmallComputerSystemInterface）標準SCSI5MB/sWIDESCSI10MB/sFSATSCSI10MB/sFAST-WideSCSI20MB/sUltraSCSI20MB/sUltraWideSCSI40MB/sUltra2SCSI40MB/sUltra2WideSCSI80MB/sUltra3SCSI80MB/sUltra3-WideSCSI160MB/sSCSI類型傳輸速率7硬盤分類SCSI---小型計算機接口的幾點說明：1、SCSI包括SCSI控制器和SCSI設備，其中SCSI控制器稱做主機適配器，其作為插卡或一個電路單元而位于主板處2、在一個SCSI控制器上可連接7（8位）或15（16位）個設備，原因是SCSI本身要占用一個（一般為ID7）。3、SCSI主要用在服務器中。8按硬盤用途分臺式機筆記本服務器硬盤分類按特殊功能分熱插拔（80pin)非熱插拔(68pin)按外形尺寸分厚盤薄盤微型硬盤9容量轉速緩存平均訪問時間內部數(shù)據(jù)傳輸速率外部數(shù)據(jù)傳輸速率硬盤主要參數(shù)10容量(Capacity)磁頭(Head)磁道(Track)柱面(Cylinder)扇區(qū)(Sector)

格式化容量=柱面數(shù)X每磁道扇區(qū)數(shù)X磁頭數(shù)X扇區(qū)字節(jié)數(shù)

硬盤主要參數(shù)—容量扇區(qū)1磁道n磁道0磁道11硬盤主要參數(shù)--轉速硬盤主軸馬達轉速單位為每分鐘轉速(rpm)主軸馬達轉速越快---

就越快存取資料目前大多數(shù)硬盤主機馬達轉速在

5,400及7,200RPM(ATA),

7,200、10,000、及15000RPM（SCSI）12硬盤主要參數(shù)--緩存緩存緩存是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所硬盤上的記憶晶片用來暫時存放數(shù)據(jù)以增強硬盤性能EDO、SDRAM

13平均訪問時間硬盤磁頭找到目標數(shù)據(jù)所需的平均時間平均尋道時間硬盤磁頭從一個柱面移動到另一個柱面所需要的平均時間平均潛伏時間(等待時間)當磁頭移動到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待目標扇區(qū)可用的平均時間平均等待時間一般取盤片旋轉一周所需時間的一半平均訪問時間=平均尋道時間+平均潛伏時間硬盤主要參數(shù)—平均訪問時間讀寫磁頭磁場資料14磁頭尋找資料所在軌道所需的時間單位為毫秒(千分之秒)時間越短表示讀寫資料的速度越快最大尋道時間從最內道到最外道或從最外道到最內道所需時間最小尋道時間磁頭從所在磁道移動到相鄰磁道所需時間平均尋道時間=（最大尋道時間+最小尋道時間）/3磁場資料讀寫磁頭硬盤主要參數(shù)--尋道時間15硬盤主要參數(shù)--內部數(shù)據(jù)傳輸率讀寫磁頭磁盤表面磁場資料緩存數(shù)據(jù)從磁盤表面?zhèn)鬏數(shù)接脖P的緩存的速率單位為每秒百萬位元(Mbits/sec)16緩存Cache)數(shù)據(jù)由緩存經由介質傳輸?shù)较到y(tǒng)主機的速率單位為(Mbytes/sec)一定比內部數(shù)據(jù)傳輸速率快介面(Interface)硬盤主要參數(shù)--外部數(shù)據(jù)傳輸率17使用更安全自動監(jiān)測分析及報告技術(S.M.A.R.T)對磁頭單元、盤片電機驅動系統(tǒng)、內部電路及盤片表面媒介材料等進行監(jiān)測DataProtectionSystem(Quantum)Quantum推出的基于S.M.A.R.T技術的數(shù)據(jù)保護技術DriveFitnessTest(IBM)IBM提供的硬盤故障診斷分析工具DriveSelfTest(Seagate)Seagate提供的硬盤故障診斷分析工具MaxSafe(Maxtor)監(jiān)測控制寫入數(shù)據(jù)時的磁頭高度，通過ECC錯誤修正碼確保數(shù)據(jù)的正確性硬盤發(fā)展趨勢18硬盤發(fā)展趨勢--S.M.A.R.TSelf-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology最早由Compaq和IBM推動,目的是盡可能預測硬盤的可靠性，在硬盤損壞之前給用戶警告很多由硬盤部件功能性衰減的問題是可以預測的磁頭飛行高度信息輸出效率旋轉啟動時間尋道失敗率尋道時間的效率

19磁盤表面主軸馬達帶動磁盤旋轉讀寫磁頭在磁盤表面上方飛行

硬盤最基本的功能就是存儲電腦資料,并且當需要時讀取出來供電腦運算與處理磁場資料讀寫磁頭硬盤基本工作原理

20磁性材料(MagneticFilm)金屬磁性粒子呈不規(guī)則狀排列磁盤基片線圈(Coil)磁芯(Core)+-已磁化的金屬粒子未磁化的金屬粒子在磁盤表面寫入一個位元的資料21+-1Bit1Bit基底材料在磁盤表面寫入一個位元的資料線圈(Coil)磁芯(Core)金屬磁性粒子呈不規(guī)則狀排列22+-磁性材料(MagneticFilm)基底材料在磁盤表面寫入一個位元的資料線圈(Coil)磁芯(Core)金屬磁性粒子呈不規(guī)則狀排列23數(shù)字記錄過程編碼器電流驅動器讀電路譯碼器運動方向磁頭輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)24飛行中的磁頭磁頭在磁盤表面上方飛行飛行高度:1.3微米

或更小硬盤的組裝環(huán)境無塵室(1立方公尺允許10顆塵粒)25IBMSeagateFujitsuMaxtor目前主要使用的硬盤26Seagate硬盤型號解碼（版本較老作為參考）STXXXXXXX123451--STSeagateTechnology(希捷)

2--FormFactor(外型規(guī)格)–1=3.5英寸，半高，1.6英寸(41mm)–3=3.5英寸，扁平型，1英寸(25.4mm)

3--硬盤容量(GB)–前兩位代表整數(shù)部分–最后一位代表小數(shù)部分

4--系列代號

5--Interface(接口類型)–A=UltraATAIDE/EIDE–FC=FibreChannel光纖通道–LC=熱插拔Ultra160SCSI–LW=非熱插拔Ultra160SCSI--ST336705LC

27

IBM硬盤型號解碼（版本較老作為參考）XXXX-XXXXXX12

341--類型代號–DTL–DDY–DPS2--Interface(接口類型)–A=UltraATAIDE/EIDE–F=FibreChannel光纖通道–S=SCSI接口

3--FormFactor(外型規(guī)格)–1=微型硬盤–2=筆記本硬盤–3=薄盤

4--硬盤容量(GB)和硬盤轉速(rpm)

DTLA-305040

28Maxtor硬盤型號解碼（版本較老作為參考）29Fujitsu硬盤型號解碼（版本較老，作為參考）30雙驅動器配置

ATA標準提供了一種在AT總線上使用兩個菊花鏈配置的控制器的選項。用戶設置某一驅動器為主驅動器或從驅動器時，可以通過設置驅動器上的跳線或開關，或者在接口上被稱為電纜選擇（CSEL）引腳上使用一種特殊導線，或者可以設置驅動器上的CS跳線。標準ATA驅動器上的跳線31串行ATA（SerialATA）

串行ATA一次只傳輸一位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)線纜只有7線，而且非常細，兩端的鍵控式連接器只有14mm（0.55英寸）寬，每一根電纜只在兩端有連接器，可以直接將設備連接到宿主適配器（通常在主板上）上。沒有主／從設置。電纜兩端是可以互換的，即主板上的連接器與設備的連接器是相同的，電纜的兩端也是完全相同的。SATA電纜的最大長度是1米（39.37英寸），并行ATA的最大長度（18英寸）32串行ATA（SerialATA）

串行ATA類型總線寬度（Bits）總線速率（MHz）數(shù)據(jù)周期／時鐘周期帶寬（MB／sec）SATA-150115001150SATA-300130001300SATA-600160001600SATA標準規(guī)范SATA（串行ATA）信號和電源連接器示意33串行ATA（SerialATA）主板及硬盤上的SATA插座STAT電纜和電源線34ATARAID

RAID是獨立（或廉價）磁盤冗余陣列，用于提高計算機存儲系統(tǒng)的容錯和性能RAID級別0——分流（striping）。文件數(shù)據(jù)按照順序同時寫入多個驅動器中，就好像寫入一個單獨的驅動器一樣。能夠提供高性能的讀寫操作，但可靠性較低，最少需2個驅動器實現(xiàn)?！AID級別1——鏡像（mirroring）。寫入到一個驅動器的數(shù)據(jù)是另一個驅動器的副本，提供了很好的容錯功能（如果一個驅動器讀寫失敗，可以使用另一個驅動器，不會發(fā)生數(shù)據(jù)的丟失），但與一個驅動器相比，實際上沒有任何性能提高。最少需要2個驅動器實現(xiàn)（容量上相當于1個驅動器）。

35ATARAIDRAID級別3——帶奇偶校驗的分流。該級別在級別0的基礎上使用另外一個驅動器保存奇偶校驗信息。該級別實際上是對級別0的繼承，只不過相對于同樣的驅動器來說犧牲了一些容量。但是，它卻具有很高的數(shù)據(jù)完整性和容錯性能，因為一個驅動器發(fā)生故障可以重建數(shù)據(jù)。最少需要3個驅動器實現(xiàn)（2個以上用于存放數(shù)據(jù)，1個用于存放奇偶校驗數(shù)據(jù)）?！AID級別5——帶分布式奇偶校驗的塊狀數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^將奇偶校驗數(shù)據(jù)分布于各個硬盤上而提高性能。最少需要3個驅動器實現(xiàn)（2個以上用于存放數(shù)據(jù)，1個用于存放奇偶校驗數(shù)據(jù)）。36SCSI電纜和連接器

SCSI是小型計算機系統(tǒng)接口的縮寫，是一種用來將各種類型的設備接入PC的通用接口。是可支持多達7個或15個設備的總線，需要終結器。每個設備的區(qū)分是靠SCSI設備上的跳線用于外部連接的低密度50針SCSI連接器用于外部連接的高密度50針SCSI連接器用于外部連接的高密度68針SCSI連接器80針Alt-4SCSI連接器常用在熱插拔SCSI硬盤上這三種接口方式可以用于A類和P類電纜，不適合ALt-4類電纜2種A類，采用50針P類，采用68針37磁盤格式化在硬盤能夠存儲數(shù)據(jù)前，必須經過低級格式化、分區(qū)、高級格式化的過程分區(qū)過程一般由計算機生產商（品牌機）、使用者來操作，低級格式化過程一般由硬盤生產商來操作分區(qū)的作用是使在硬盤保存幾個獨立的系統(tǒng)、利于分類訪問數(shù)據(jù)。高級格式化的作用是特定的操作系統(tǒng)在硬盤上創(chuàng)建存儲和訪問數(shù)據(jù)的結構，同時檢查硬盤上是否有壞的扇區(qū)38軟盤驅動器部件

一種典型的軟盤驅動器39軟盤的物理規(guī)格和操作

3.5英寸軟盤雙密720KB（DD）高密1.44MB（HD）特高密2.88MB（ED）每扇區(qū)字節(jié)數(shù)512512512每磁道扇區(qū)數(shù)91836每面磁道數(shù)808080面數(shù)222容量（千字節(jié)）72014402880容量（兆字節(jié)）0.7031.4062.813容量（百萬字節(jié)）0.7371.4752.94940軟盤驅動器知識在為新硬盤運行分區(qū)和格式化程序、安裝或配置系統(tǒng)、當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，用來運行診斷程序等時，都需要用到軟盤在數(shù)據(jù)像機上存儲拍攝的照片可用軟盤或一種存儲棒軟盤與硬盤的格式化的區(qū)別是：軟盤在格式化既進行高級格式化也進行低級格式化軟盤驅動器的轉速一般為300rpm41軟盤驅動器知識大（5.25″）和?。?.5″）軟盤驅動器電源線連接器母接頭標準的有5個插頭的軟盤驅動器接口電纜42CDROM知識CD-ROM，又稱為致密盤只讀存儲器，是一種只讀的光存儲介質。它是基于原本用于音頻CD的CD-DA（DigitalAudio）格式發(fā)展起來的。目前有以下幾種CD文件系統(tǒng)：HighSierra·ISO9660（基于HighSierra）JolietUDF（UniversalDiskFormat，統(tǒng)一磁盤格式,Dos根本不支持此格式，在WIndows9X下，需要驅動程序支持）

MacHFS（HierarchicalFileFormat，層次文件格式）

RockRidge并不是所有的CD文件系統(tǒng)格式都能被所有的操作系統(tǒng)識別43DVD知識DVD是數(shù)字通用光盤的縮寫，DVD與CD采用幾乎相同的技術，在DVD光驅中可以讀取CD上的內容、DVD可分4層來存儲數(shù)據(jù)DVD數(shù)據(jù)標記（凹陷和平地）與標準CD數(shù)據(jù)標記44DVD知識DVD光盤單面單層盤的初始容量為4.7GB，最高可達17.1GBDVD光盤有單面單層（4.7GB）、單面雙層(8.5GB)、雙面單層(9.4GB)、雙面雙層(17.1GB)四種方式DVD-ROM與DVD-Video的相同點是：都能播放DVD視頻、都能播放CD音樂、都能播放VCDDVD-ROM與DVD-Video的不同點是