硬件基礎(chǔ)07磁盤驅(qū)動(dòng)器匯編

硬盤的定義及原理電腦基本的大容量存儲(chǔ)設(shè)備提供電腦運(yùn)算時(shí)所需的信息儲(chǔ)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(gè)機(jī)電組合而成的存儲(chǔ)裝置電子裝置

機(jī)械裝置將數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換成為永久磁場(chǎng)控制硬盤內(nèi)的機(jī)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(jié)構(gòu)主軸馬達(dá)(SpindleMotor)音圈馬達(dá)(VoiceCoilMotor)磁頭驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)速分4500rpm5400rpm7200rpm10000rpm15000rpm硬盤分類

4硬盤分類

IDE---集成驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)電路的幾點(diǎn)說(shuō)明：1、IDE表示將接口電路內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器中 2、IDE接口的驅(qū)動(dòng)器上都使用40針的連接器3、IDE和ATA實(shí)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(qū)動(dòng)器，還用于CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，DVD驅(qū)動(dòng)器，高容量超級(jí)軟盤驅(qū)動(dòng)器以及磁帶驅(qū)動(dòng)器。4、UDMA-66以上的硬盤，應(yīng)使用的電纜是80芯，且是藍(lán)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(jì)算機(jī)接口（SmallComputerSystemInterface）標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)接口的幾點(diǎn)說(shuō)明：1、SCSI包括SCSI控制器和SCSI設(shè)備，其中SCSI控制器稱做主機(jī)適配器，其作為插卡或一個(gè)電路單元而位于主板處2、在一個(gè)SCSI控制器上可連接7（8位）或15（16位）個(gè)設(shè)備，原因是SCSI本身要占用一個(gè)（一般為ID7）。3、SCSI主要用在服務(wù)器中。8按硬盤用途分臺(tái)式機(jī)筆記本服務(wù)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(zhuǎn)速緩存平均訪問(wèn)時(shí)間內(nèi)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(zhuǎn)速硬盤主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速單位為每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速越快---

就越快存取資料目前大多數(shù)硬盤主機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)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(chǎng)所硬盤上的記憶晶片用來(lái)暫時(shí)存放數(shù)據(jù)以增強(qiáng)硬盤性能EDO、SDRAM

13平均訪問(wèn)時(shí)間硬盤磁頭找到目標(biāo)數(shù)據(jù)所需的平均時(shí)間平均尋道時(shí)間硬盤磁頭從一個(gè)柱面移動(dòng)到另一個(gè)柱面所需要的平均時(shí)間平均潛伏時(shí)間(等待時(shí)間)當(dāng)磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待目標(biāo)扇區(qū)可用的平均時(shí)間平均等待時(shí)間一般取盤片旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半平均訪問(wèn)時(shí)間=平均尋道時(shí)間+平均潛伏時(shí)間硬盤主要參數(shù)—平均訪問(wèn)時(shí)間讀寫磁頭磁場(chǎng)資料14磁頭尋找資料所在軌道所需的時(shí)間單位為毫秒(千分之秒)時(shí)間越短表示讀寫資料的速度越快最大尋道時(shí)間從最內(nèi)道到最外道或從最外道到最內(nèi)道所需時(shí)間最小尋道時(shí)間磁頭從所在磁道移動(dòng)到相鄰磁道所需時(shí)間平均尋道時(shí)間=（最大尋道時(shí)間+最小尋道時(shí)間）/3磁場(chǎng)資料讀寫磁頭硬盤主要參數(shù)--尋道時(shí)間15硬盤主要參數(shù)--內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率讀寫磁頭磁盤表面磁場(chǎng)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(wàn)位元(Mbits/sec)16緩存Cache)數(shù)據(jù)由緩存經(jīng)由介質(zhì)傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)的速率單位為(Mbytes/sec)一定比內(nèi)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(dòng)監(jiān)測(cè)分析及報(bào)告技術(shù)(S.M.A.R.T)對(duì)磁頭單元、盤片電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、內(nèi)部電路及盤片表面媒介材料等進(jìn)行監(jiān)測(cè)DataProtectionSystem(Quantum)Quantum推出的基于S.M.A.R.T技術(shù)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)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M(jìn)axSafe(Maxtor)監(jiān)測(cè)控制寫入數(shù)據(jù)時(shí)的磁頭高度，通過(guò)ECC錯(cuò)誤修正碼確保數(shù)據(jù)的正確性硬盤發(fā)展趨勢(shì)18硬盤發(fā)展趨勢(shì)--S.M.A.R.TSelf-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology最早由Compaq和IBM推動(dòng),目的是盡可能預(yù)測(cè)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(wèn)題是可以預(yù)測(cè)的磁頭飛行高度信息輸出效率旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)間尋道失敗率尋道時(shí)間的效率

19磁盤表面主軸馬達(dá)帶動(dòng)磁盤旋轉(zhuǎn)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(chǔ)電腦資料,并且當(dāng)需要時(shí)讀取出來(lái)供電腦運(yùn)算與處理磁場(chǎng)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(gè)位元的資料21+-1Bit1Bit基底材料在磁盤表面寫入一個(gè)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(gè)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(guò)程編碼器電流驅(qū)動(dòng)器讀電路譯碼器運(yùn)動(dòng)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(wú)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(hào)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(hào)

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(hào)解碼（版本較老作為參考）XXXX-XXXXXX12

341--類型代號(hào)–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(zhuǎn)速(rpm)

DTLA-305040

28Maxtor硬盤型號(hào)解碼（版本較老作為參考）29Fujitsu硬盤型號(hào)解碼（版本較老，作為參考）30雙驅(qū)動(dòng)器配置

ATA標(biāo)準(zhǔn)提供了一種在AT總線上使用兩個(gè)菊花鏈配置的控制器的選項(xiàng)。用戶設(shè)置某一驅(qū)動(dòng)器為主驅(qū)動(dòng)器或從驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器上的跳線或開(kāi)關(guān)，或者在接口上被稱為電纜選擇（CSEL）引腳上使用一種特殊導(dǎo)線，或者可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)器上的CS跳線。標(biāo)準(zhǔn)ATA驅(qū)動(dòng)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(xì)，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(shè)備連接到宿主適配器（通常在主板上）上。沒(méi)有主／從設(shè)置。電纜兩端是可以互換的，即主板上的連接器與設(shè)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(zhǎng)度是1米（39.37英寸），并行ATA的最大長(zhǎng)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(shí)鐘周期帶寬（MB／sec）SATA-150115001150SATA-300130001300SATA-600160001600SATA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范SATA（串行ATA）信號(hào)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(dú)立（或廉價(jià)）磁盤冗余陣列，用于提高計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的容錯(cuò)和性能RAID級(jí)別0——分流（striping）。文件數(shù)據(jù)按照順序同時(shí)寫入多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中，就好像寫入一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)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(gè)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)?！AID級(jí)別1——鏡像（mirroring）。寫入到一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的副本，提供了很好的容錯(cuò)功能（如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器讀寫失敗，可以使用另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)的丟失），但與一個(gè)驅(qū)動(dòng)器相比，實(shí)際上沒(méi)有任何性能提高。最少需要2個(gè)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)（容量上相當(dāng)于1個(gè)驅(qū)動(dòng)器）。

35ATARAIDRAID級(jí)別3——帶奇偶校驗(yàn)的分流。該級(jí)別在級(jí)別0的基礎(chǔ)上使用另外一個(gè)驅(qū)動(dòng)器保存奇偶校驗(yàn)信息。該級(jí)別實(shí)際上是對(duì)級(jí)別0的繼承，只不過(guò)相對(duì)于同樣的驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)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(cuò)性能，因?yàn)橐粋€(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障可以重建數(shù)據(jù)。最少需要3個(gè)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)（2個(gè)以上用于存放數(shù)據(jù)，1個(gè)用于存放奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)）?！AID級(jí)別5——帶分布式奇偶校驗(yàn)的塊狀數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)將奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)分布于各個(gè)硬盤上而提高性能。最少需要3個(gè)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)（2個(gè)以上用于存放數(shù)據(jù)，1個(gè)用于存放奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)）。36SCSI電纜和連接器

SCSI是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口的縮寫，是一種用來(lái)將各種類型的設(shè)備接入PC的通用接口。是可支持多達(dá)7個(gè)或15個(gè)設(shè)備的總線，需要終結(jié)器。每個(gè)設(shè)備的區(qū)分是靠SCSI設(shè)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(chǔ)數(shù)據(jù)前，必須經(jīng)過(guò)低級(jí)格式化、分區(qū)、高級(jí)格式化的過(guò)程分區(qū)過(guò)程一般由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)商（品牌機(jī)）、使用者來(lái)操作，低級(jí)格式化過(guò)程一般由硬盤生產(chǎn)商來(lái)操作分區(qū)的作用是使在硬盤保存幾個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)、利于分類訪問(wèn)數(shù)據(jù)。高級(jí)格式化的作用是特定的操作系統(tǒng)在硬盤上創(chuàng)建存儲(chǔ)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)檢查硬盤上是否有壞的扇區(qū)38軟盤驅(qū)動(dòng)器部件

一種典型的軟盤驅(qū)動(dòng)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(wàn)字節(jié)）0.7371.4752.94940軟盤驅(qū)動(dòng)器知識(shí)在為新硬盤運(yùn)行分區(qū)和格式化程序、安裝或配置系統(tǒng)、當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，用來(lái)運(yùn)行診斷程序等時(shí)，都需要用到軟盤在數(shù)據(jù)像機(jī)上存儲(chǔ)拍攝的照片可用軟盤或一種存儲(chǔ)棒軟盤與硬盤的格式化的區(qū)別是：軟盤在格式化既進(jìn)行高級(jí)格式化也進(jìn)行低級(jí)格式化軟盤驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速一般為300rpm41軟盤驅(qū)動(dòng)器知識(shí)大（5.25″）和?。?.5″）軟盤驅(qū)動(dòng)器電源線連接器母接頭標(biāo)準(zhǔn)的有5個(gè)插頭的軟盤驅(qū)動(dòng)器接口電纜42CDROM知識(shí)CD-ROM，又稱為致密盤只讀存儲(chǔ)器，是一種只讀的光存儲(chǔ)介質(zhì)。它是基于原本用于音頻CD的CD-DA（DigitalAudio）格式發(fā)展起來(lái)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(qū)動(dòng)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(shí)別43DVD知識(shí)DVD是數(shù)字通用光盤的縮寫，DVD與CD采用幾乎相同的技術(shù)，在DVD光驅(qū)中可以讀取CD上的內(nèi)容、DVD可分4層來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)DVD數(shù)據(jù)標(biāo)記（凹陷和平地）與標(biāo)準(zhǔn)CD數(shù)據(jù)標(biāo)記44DVD知識(shí)DVD光盤單面單層盤的初始容量為4.7GB，最高可達(dá)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(diǎn)是：都能播放DVD視頻、都能播放CD音樂(lè)、都能播放VCDDVD-ROM與DVD-Video的不同點(diǎn)是