數(shù)據(jù)恢復(fù)及硬盤概述

數(shù)據(jù)恢復(fù)及硬盤概述第一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)概論數(shù)據(jù)恢復(fù)涵義常見(jiàn)系統(tǒng)保護(hù)方式硬盤基本知識(shí)第二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)電存儲(chǔ)技術(shù)：電存儲(chǔ)技術(shù)主要是指半導(dǎo)體存儲(chǔ)器SCM，根據(jù)其工作方式不同，可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）與只讀存儲(chǔ)器（ROM）

第三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）靜態(tài)RAM動(dòng)態(tài)RAM只讀存儲(chǔ)器（ROM）掩模式ROM：廠家做好內(nèi)容后不能更改。可編程ROM：用戶只能寫入一次，寫入后不能在更改可擦寫PROM：通常工作時(shí)只能讀取信息，但可以用紫外線擦除以有信息，并在專用設(shè)備上高壓寫入信息。電擦寫PROM：用戶可以通過(guò)程序的控制進(jìn)行讀寫操作，我們常說(shuō)的（FLASH）閃存。第四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)討論：日常生活中存在哪些利用電存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)芯片？舉例說(shuō)明。第五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)磁存儲(chǔ)技術(shù)

磁存儲(chǔ)主要是指磁表面存儲(chǔ)器MSM。磁表面存儲(chǔ)器是用非磁性金屬或塑料做基體，在起表面涂敷、電鍍、沉積或?yàn)R射一層很薄的高導(dǎo)磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁層的兩種剩磁狀態(tài)記錄信息“0”和“1”?；w和磁層合稱為磁記錄介質(zhì)。依記錄介質(zhì)的形狀可分別稱為：磁卡存儲(chǔ)器磁帶存儲(chǔ)器磁鼓存儲(chǔ)器磁盤存儲(chǔ)器第六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)光存儲(chǔ)技術(shù)

目前我們所能接觸的光存儲(chǔ)設(shè)備有：CD-ROM只讀光盤；CD-R允許用戶自己寫一次的CD；CD-RW多次讀寫光盤，采用CD-R的格式；MO永磁光盤，可以重復(fù)讀寫，數(shù)據(jù)保存長(zhǎng)達(dá)100年；相應(yīng)的DVD產(chǎn)品可以視為CD的后代。第七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)各種存儲(chǔ)技術(shù)的速度比較

電存儲(chǔ)>磁存儲(chǔ)>光存儲(chǔ)第八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論數(shù)據(jù)的內(nèi)涵

我們?cè)谶@里所說(shuō)的數(shù)據(jù)，只指計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)?！皵?shù)據(jù)”是一個(gè)廣泛的概念，包括了計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的各種數(shù)據(jù)，正文、圖形、聲音，還包括存放或管理這些信息的硬件信息，如計(jì)算機(jī)硬件及其網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。第九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論數(shù)據(jù)恢復(fù)的定義：

數(shù)據(jù)恢復(fù)就是把遭受破壞、或由硬件缺陷導(dǎo)致不可訪問(wèn)，或者不可獲得，或者由于誤操作等各種原因?qū)е聛G失的數(shù)據(jù)還原成正常的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題主要包括兩大類：即邏輯問(wèn)題與硬件問(wèn)題，相應(yīng)的恢復(fù)也分別稱為軟恢復(fù)和硬恢復(fù)。軟恢復(fù)：指一切可以通過(guò)“軟”的方式進(jìn)行的恢復(fù)，不涉及硬件修理的數(shù)據(jù)恢復(fù)。如病毒感染、誤格式化、誤刪除、等等。硬恢復(fù)：涉及硬件修理、由硬件損壞或者失效造成的數(shù)據(jù)恢復(fù)。如磁道損壞、磁盤劃傷、磁組損壞、電路板芯片等等。第十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論數(shù)據(jù)恢復(fù)的服務(wù)范圍不能進(jìn)入系統(tǒng)磁盤出現(xiàn)壞道分區(qū)丟失文件丟失密碼丟失文檔不能打開，或打開后是亂碼第十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論數(shù)據(jù)恢復(fù)的一般原則備份當(dāng)前尚能正常工作的驅(qū)動(dòng)器上的所有數(shù)據(jù)。將損壞的硬盤拿到正常的相同的操作系統(tǒng)下，如果條件允許，取下該硬盤，安裝一個(gè)新的硬盤，在重新掛上壞硬盤之前對(duì)硬盤分區(qū)格式化，并確信立即更改CMOS設(shè)置。調(diào)查使用者。了解詳細(xì)情況。如果可能，備份所有扇區(qū)。準(zhǔn)備扇區(qū)編輯工具，如WinHex等。盡可能得到使用者的關(guān)鍵文件信息。第十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)與硬盤修理的區(qū)別與聯(lián)系第十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論硬盤的修理與數(shù)據(jù)恢復(fù)的比較硬盤硬件維修數(shù)據(jù)恢復(fù)目的硬件正常工作得到數(shù)據(jù)方式維修軟硬結(jié)合工具測(cè)量?jī)x器、烙鐵等系統(tǒng)軟件、工具軟件等代價(jià)不大于新硬件的成本與硬件無(wú)關(guān)，取決于數(shù)據(jù)。成本修理費(fèi)用智能勞動(dòng)第十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日專業(yè)的硬盤維修設(shè)備第十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論硬盤數(shù)據(jù)的保護(hù)方式操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)還原功能隨機(jī)贈(zèng)送的系統(tǒng)恢復(fù)光盤GHOST殺毒軟件提供的系統(tǒng)備份硬盤保護(hù)卡主板BIOS內(nèi)置的系統(tǒng)保護(hù)虛擬還原工具軟件硬盤保護(hù)與數(shù)據(jù)恢復(fù)重點(diǎn)：隨機(jī)贈(zèng)送的系統(tǒng)恢復(fù)光盤、GHOST、虛擬還原工具軟件、硬盤保護(hù)卡。第十七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論軟件界面：第十八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論軟件界面：第十九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)常見(jiàn)的硬盤品牌希捷邁拓西部數(shù)據(jù)三星IBM富士通現(xiàn)在常見(jiàn)的是前面五種品牌。第二十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)常見(jiàn)的硬盤類型PATA（IDE）SATASCSI

SCSI的英文名稱是“SmallComputerSystemInterface”,中文翻譯為“小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專用接口”;顧名思義,這是為了小型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的擴(kuò)充接口,它可以讓計(jì)算機(jī)加裝其他外設(shè)設(shè)備以提高系統(tǒng)性能或增加新的功能,例如硬盤、光驅(qū)、掃描儀等。第二十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤結(jié)構(gòu)

第二十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤外部結(jié)構(gòu)硬盤是一個(gè)集機(jī)、電、磁于一體的高精度系統(tǒng)。第二十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤產(chǎn)品標(biāo)簽第二十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤產(chǎn)品標(biāo)簽第二十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤電路板部分第二十七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)由固定面板、控制電路和板、磁頭、盤片、主軸、電機(jī)、接口及其它附件組成其中磁頭盤片組件是構(gòu)成硬盤的核心，它封裝在盤的凈化腔體內(nèi)，包括有浮動(dòng)磁頭組件、磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、盤片、主軸驅(qū)動(dòng)裝置及前置讀寫控制電路這幾個(gè)部份。如下圖：第二十八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二十九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)細(xì)看硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)第三十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)磁頭組件。這個(gè)組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動(dòng)手臂、傳動(dòng)軸三部份組成。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要和關(guān)鍵的一環(huán)，實(shí)際上是集成工藝制成的多個(gè)磁頭的組合，它采用了非接觸式頭、盤結(jié)構(gòu)，加后電在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面移動(dòng)，與盤片之間的間隙只有0.1～0.3um，這樣可以獲得很好的數(shù)據(jù)傳輸率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)速為7200RPM的硬盤飛高一般都低于0.3um，以利于讀取較大的高信噪比信號(hào)，提供數(shù)據(jù)傳輸率的可靠性。第三十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤的工作原理，它是利用特定的磁粒子的極性來(lái)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。從下圖中我們也可以看出，西數(shù)WD200BB硬盤采用單碟雙磁頭設(shè)計(jì)，但該磁頭組件卻能支持四個(gè)磁頭，注意其中有兩個(gè)磁頭傳動(dòng)手臂沒(méi)有安裝磁頭。第三十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤磁頭及附屬組件第三十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。盤硬的尋道是靠移動(dòng)磁頭，而移動(dòng)磁頭則需要該機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電磁線圈電機(jī)、磁頭驅(qū)動(dòng)小車、防震動(dòng)裝置構(gòu)成，高精度的輕型磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)Υ蓬^進(jìn)行正確的驅(qū)動(dòng)和定位，并能在很短的時(shí)間內(nèi)精確定位系統(tǒng)指令指定的磁道。第三十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)其中電磁線圈電機(jī)包含著一塊永久磁鐵，這是磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)傳動(dòng)手臂起作用的關(guān)鍵，磁鐵的吸引力足起吸住并吊起拆硬盤使用的螺絲刀。防震動(dòng)裝置在老硬盤中沒(méi)有，它的作用是當(dāng)硬盤受動(dòng)強(qiáng)裂震動(dòng)時(shí)，對(duì)磁頭及盤片起到一定的保護(hù)使用，以避免磁頭將盤片刮傷等情況的發(fā)生。這也是為什么舊硬盤的防震能力比現(xiàn)在新硬盤差多的緣故。第三十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)第三十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)磁盤片。盤片是硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在硬盤盤片大多采用金屬薄膜材料，這種金屬薄膜較軟盤的不連續(xù)顆粒載體具有更高的存儲(chǔ)密度、高剩磁及高矯頑力等優(yōu)點(diǎn)。另外，IBM還有一種被稱為“玻璃盤片”的材料作為盤片基質(zhì)，玻璃盤片比普通盤片在運(yùn)行時(shí)具有更好的穩(wěn)定性。從下圖可以發(fā)現(xiàn)，硬盤盤片是完全平整的，可以當(dāng)鏡子使用。第三十七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)第三十八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)主軸組件。主軸組件包括主軸部件如軸承和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。隨著硬盤容量的擴(kuò)大和速度的提高，主軸電機(jī)的速度也在不斷提升，有廠商開始采用精密機(jī)械工業(yè)的液態(tài)軸承電機(jī)技術(shù)（FDB）。采用FDB電機(jī)不僅可以使硬盤的工作噪音降低許多，而且還可以增加硬盤的工作穩(wěn)定性。第三十九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤主軸組件圖第四十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)前置控制電路。前置電路控制磁頭感應(yīng)的信號(hào)、主軸電機(jī)調(diào)速、磁頭驅(qū)動(dòng)和伺服定位等，由于磁頭讀取的信號(hào)微弱，將放大電路密封在腔體內(nèi)可減少外來(lái)信號(hào)的干擾，提高操作指令的準(zhǔn)確性。

第四十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)控制電路。硬盤的控制電路位于硬盤背面，將背面電路板的安裝螺絲擰下，翻開控制電路板即可見(jiàn)到控制電路。第四十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤控制電路圖片第四十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤控制電路圖片第四十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤控制電路總得來(lái)說(shuō)可以分為如下幾個(gè)部份：主控制芯片、數(shù)據(jù)傳輸芯片、高速數(shù)據(jù)緩存芯片等，其中主控制芯片負(fù)責(zé)硬盤數(shù)據(jù)讀寫指令等工作。第四十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于SATA接口的硬盤，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與PATA內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一樣的。只是它們的對(duì)外接口不一樣。第四十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)SATA硬盤與傳統(tǒng)硬盤在接口上有很大差異，SATA硬盤采用7針細(xì)線纜而不是大家常見(jiàn)的40/80針扁平硬盤線作為傳輸數(shù)據(jù)的通道。細(xì)線纜的優(yōu)點(diǎn)在于它很細(xì)，因此彎曲起來(lái)非常容易。而傳統(tǒng)的硬盤線彎曲起來(lái)就非常困難，由于很寬，還經(jīng)常會(huì)造成某個(gè)局部散熱不良。而細(xì)線纜就不存在這些缺點(diǎn)，它不會(huì)妨礙機(jī)箱內(nèi)部的空氣流動(dòng)，這樣就避免了熱區(qū)的產(chǎn)生，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。接下來(lái)用細(xì)線纜將SATA硬盤連接到接口卡或主板上的SATA接口上。由于SATA采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式，每個(gè)SATA接口只能連接一塊硬盤，因此不必像并行硬盤那樣設(shè)置跳線了，系統(tǒng)自動(dòng)會(huì)將SATA硬盤設(shè)定為主盤

第四十七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)：盤片磁道柱面扇區(qū)容量第四十八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)盤片盤片是硬盤中承載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的介質(zhì)，硬盤是由多個(gè)盤片疊加在一起，互相之間由墊圈隔開。硬盤盤片是以堅(jiān)固耐用的材料為盤基，其上在附著磁性物質(zhì)，表面被加工的相當(dāng)平滑。因?yàn)楸P片在硬盤內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)（有5400轉(zhuǎn)、7200轉(zhuǎn)、10000轉(zhuǎn)，甚至15000轉(zhuǎn)），因此制作盤片的材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用合金材料，多數(shù)為鋁合金。

第四十九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)磁道

磁盤在格式化時(shí)被分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（track).磁道從外向內(nèi)自0開始順序編號(hào)。硬盤的每一個(gè)盤面有300~~1024個(gè)磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數(shù)就更多了。這些磁道用肉眼是根本看不到的，因?yàn)樗鼈儍H是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區(qū)，磁盤上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著的，這是因?yàn)榇呕瘑卧喔籼鼤r(shí)磁性會(huì)相互產(chǎn)生影響，同時(shí)也為磁頭的讀寫帶來(lái)困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤，一面有80個(gè)磁道，而硬盤上的磁道密度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，通常一面有成千上萬(wàn)個(gè)磁道。第五十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)磁道第五十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)柱面

所有盤面上的同一磁道構(gòu)成一個(gè)圓柱，通常稱作柱面。每個(gè)圓柱上的磁頭，由上而下從“0”開始編號(hào)。數(shù)據(jù)的讀寫是按柱面進(jìn)行的。即磁頭在讀寫數(shù)據(jù)時(shí)首先在同一柱面內(nèi)從“0”磁頭開始進(jìn)行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進(jìn)行操作。只在同一柱面所有的磁頭全部讀寫完畢后才移動(dòng)磁頭轉(zhuǎn)移到下一柱面。第五十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)扇區(qū)

操作系統(tǒng)是以扇區(qū)（sector）形式將信息存儲(chǔ)在硬盤上。每個(gè)扇區(qū)包括512字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個(gè)扇區(qū)有兩個(gè)主要部分：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段如下圖所示：第五十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)第五十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)扇區(qū)交叉因子給扇區(qū)編號(hào)最簡(jiǎn)單的方法是1，2，3，4的順序，如果扇區(qū)按順序繞著磁道依次編號(hào)，那么控制器在處理一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)期間，磁盤旋轉(zhuǎn)太遠(yuǎn)，超過(guò)扇區(qū)間距離，控制器要讀出或?qū)懭氲南乱簧葏^(qū)已經(jīng)經(jīng)過(guò)磁頭，也許是相當(dāng)大的一段距離，這樣磁盤控制器就只能等待磁盤再次旋轉(zhuǎn)一周。第五十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日IBM的工程師想出一個(gè)辦法，即對(duì)扇區(qū)不使用順序編號(hào)，而是使用一個(gè)交叉因子，用比值來(lái)表示，如3：1表示磁道上第一個(gè)扇區(qū)為1號(hào)扇區(qū)，跳過(guò)2個(gè)扇區(qū)第四扇區(qū)為2號(hào)。例如：17個(gè)扇區(qū)按照2：11，10，2，11，3，12，4，13，5，14，6，15，7，16，8，17，9第五十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日第五十七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)容量硬盤的容量由盤面數(shù)（磁頭數(shù)）、柱面數(shù)、和扇區(qū)數(shù)決定，其計(jì)算公式為：硬盤容量=盤面數(shù)*柱面數(shù)*扇區(qū)數(shù)*512字節(jié)注：為什么一塊40G的硬盤，顯示的時(shí)候，卻只有37G呢？這是因?yàn)橛捎诒硎痉椒ú粯?biāo)準(zhǔn)造成的。第五十八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤的發(fā)展歷史簡(jiǎn)介說(shuō)起硬盤的歷史，我們不能不首先提到藍(lán)色巨人IBM所發(fā)揮的重要作用，正是IBM發(fā)明了硬盤，并且為硬盤的發(fā)展做出了一系列重大貢獻(xiàn)。在發(fā)明磁盤系統(tǒng)之前，計(jì)算機(jī)使用穿孔紙帶、磁帶等來(lái)存儲(chǔ)程序與數(shù)據(jù)，這些存儲(chǔ)方式不僅容量低、速度慢，而且有個(gè)大缺陷：它們都是順序存儲(chǔ)，為了讀取后面的數(shù)據(jù)，必須從頭開始讀，無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)。

第五十九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤的發(fā)展歷史簡(jiǎn)介在1956年9月，IBM向世界展示了第一臺(tái)商用硬盤IBM350RAMAC（RandomAccessMethodofAccountingandControl），這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB，卻是使用了50個(gè)直徑為24英寸的磁盤組成的龐然大物。而在1968年IBM公司又首次提出了“溫徹斯特”Winchester技術(shù)?！皽貜厮固亍奔夹g(shù)的精髓是：“使用密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動(dòng)，磁頭磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片上方，而不與盤片直接接觸”，這便是現(xiàn)代硬盤的原型。在1973年IBM公司制造出第一臺(tái)采用“溫徹期特”技術(shù)制造的硬盤，從此硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。1979年，IBM再次發(fā)明了薄膜磁頭，為進(jìn)一步減小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。70年代末與80年代初是微型計(jì)算機(jī)的萌芽時(shí)期，包括希捷、昆騰、邁拓在內(nèi)的許多著名硬盤廠商都誕生于這一段時(shí)間。1979年，IBM的兩位員工AlanShugart和FinisConner決定要開發(fā)像5.25英寸軟驅(qū)那樣大小的硬盤驅(qū)動(dòng)器，他們離開IBM后組建了希捷公司，次年，希捷發(fā)布了第一款適合于微型計(jì)算機(jī)使用的硬盤，容量為5MB，體積與軟驅(qū)相仿。第六十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)IBM10MB硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第六十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)IBM10MB硬盤的外觀圖第六十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤的接口總類IDESerialATASCSIFibreChannelIEEE1394USB第六十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)IDEIDE的英文全稱為“IntegratedDriveElectronics”，即“電子集成驅(qū)動(dòng)器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)，硬盤制造起來(lái)變得更容易，因?yàn)橛脖P生產(chǎn)廠商不需要再擔(dān)心自己的硬盤是否與其它廠商生產(chǎn)的控制器兼容。對(duì)用戶而言，硬盤安裝起來(lái)也更為方便。IDE這一接口技術(shù)從誕生至今就一直在不斷發(fā)展，性能也不斷的提高，其擁有的價(jià)格低廉、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，為其造就了其它類型硬盤無(wú)法替代的地位。

IDE代表著硬盤的一種類型，但在實(shí)際的應(yīng)用中，人們也習(xí)慣用IDE來(lái)稱呼最早出現(xiàn)IDE類型硬盤ATA-1，這種類型的接口隨著接口技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)被淘汰了，而其后發(fā)展分支出更多類型的硬盤接口，比如ATA、UltraATA、DMA、UltraDMA等接口都屬于IDE硬盤。第六十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)SerialATA

使用SATA（SerialATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來(lái)PC機(jī)硬盤的趨勢(shì)。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的SerialATA委員會(huì)正式確立了SerialATA1.0規(guī)范，2002年，雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但SerialATA委員會(huì)已搶先確立了SerialATA2.0規(guī)范。SerialATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào)，具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。第六十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日SerialATA

與并行ATA相比，SATA具有比較大的優(yōu)勢(shì)。首先，SerialATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)，可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?。SerialATA一次只會(huì)傳送1位數(shù)據(jù)，這樣能減少SATA接口的針腳數(shù)目，使連接電纜數(shù)目變少，效率也會(huì)更高。實(shí)際上，SerialATA僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用于連接電纜、連接地線、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，同時(shí)這樣的架構(gòu)還能降低系統(tǒng)能耗和減小系統(tǒng)復(fù)雜性。其次，SerialATA的起點(diǎn)更高、發(fā)展?jié)摿Ω螅琒erialATA1.0定義的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)150MB/sec，這比目前最塊的并行ATA(即ATA/133)所能達(dá)到133MB/sec的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高，而在已經(jīng)發(fā)布的SerialATA2.0的數(shù)據(jù)傳輸率將達(dá)到300MB/sec，最終SerialATA3.0將實(shí)現(xiàn)600MB/sec的最高數(shù)據(jù)傳輸率。第六十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日SerialATA

在此有必要對(duì)SerialATA的數(shù)據(jù)傳輸率作一下說(shuō)明。就串行通訊而言，數(shù)據(jù)傳輸率是指串行接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際比特率，SerialATA1.0的傳輸率是1.5Gbps，SerialATA2.0的傳輸率是3.0Gbps。與其它高速串行接口一樣，SerialATA接口也采用了一套用來(lái)確保數(shù)據(jù)流特性的編碼機(jī)制，這套編碼機(jī)制將原本每字節(jié)所包含的8位數(shù)據(jù)(即1Byte=8bit)編碼成10位數(shù)據(jù)(即1Byte=10bit)，這樣一來(lái)，SerialATA接口的每字節(jié)串行數(shù)據(jù)流就包含了10位數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)編碼后的SerialATA傳輸速率就相應(yīng)地變?yōu)镾erialATA實(shí)際傳輸速率的十分之一，所以1.5Gbps=150MB/sec，而3.0Gbps=300MB/sec。

SATA的物理設(shè)計(jì)，可說(shuō)是以FibreChannel(光纖通道)作為藍(lán)本，所以采用四芯接線；需求的電壓則大幅度減低至250mV(最高500mV)，較傳統(tǒng)并行ATA接口的5V少上20倍！因此，廠商可以給SerialATA硬盤附加上高級(jí)的硬盤功能，如熱插拔(HotSwapping)等。更重要的是，在連接形式上，除了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Point-to-Point)形式外，SATA還支持“星形”連接，這樣就可以給RAID這樣的高級(jí)應(yīng)用提供設(shè)計(jì)上的便利；在實(shí)際的使用中，SATA的主機(jī)總線適配器(HBA，HostBusAdapter)就好像網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)一樣，可以實(shí)現(xiàn)以通道的形式和單獨(dú)的每個(gè)硬盤通訊，即每個(gè)SATA硬盤都獨(dú)占一個(gè)傳輸通道，所以不存在象并行ATA那樣的主/從控制的問(wèn)題。第六十七頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日SerialATASerialATA規(guī)范不僅立足于未來(lái)，而且還保留了多種向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的問(wèn)題。在硬件方面，SerialATA標(biāo)準(zhǔn)中允許使用轉(zhuǎn)換器提供同并行ATA設(shè)備的兼容性，轉(zhuǎn)換器能把來(lái)自主板的并行ATA信號(hào)轉(zhuǎn)換成SerialATA硬盤能夠使用的串行信號(hào)，目前已經(jīng)有多種此類轉(zhuǎn)接卡/轉(zhuǎn)接頭上市，這在某種程度上保護(hù)了我們的原有投資，減小了升級(jí)成本；在軟件方面，SerialATA和并行ATA保持了軟件兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用SerialATA而重寫任何驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)代碼。

另外，SerialATA接線較傳統(tǒng)的并行ATA(ParalleATA)接線要簡(jiǎn)單得多，而且容易收放，對(duì)機(jī)箱內(nèi)的氣流及散熱有明顯改善。而且，SATA硬盤與始終被困在機(jī)箱之內(nèi)的并行ATA不同，擴(kuò)充性很強(qiáng)，即可以外置，外置式的機(jī)柜(JBOD)不單可提供更好的散熱及插拔功能，而且更可以多重連接來(lái)防止單點(diǎn)故障；由于SATA和光纖通道的設(shè)計(jì)如出一轍，所以傳輸速度可用不同的通道來(lái)做保證，這在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)上具有重要意義。第六十八頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日SerialATASerialATA相較并行ATA可謂優(yōu)點(diǎn)多多，將成為并行ATA的廉價(jià)替代方案。并且從并行ATA過(guò)渡到SerialATA也是大勢(shì)所趨，應(yīng)該只是時(shí)間問(wèn)題。相關(guān)廠商也在大力推廣SATA接口，例如Intel的ICH6系列南橋芯片相較于ICH5系列南橋芯片，所支持的SATA接口從2個(gè)增加到了4個(gè)，而并行ATA接口則從2個(gè)減少到了1個(gè)；nVidia的nForce4系列芯片組已經(jīng)支持SATAII即SerialATA2.0，而且三星已經(jīng)采用Marvell88i6525SOC芯片開發(fā)新一代的SATAII接口硬盤，并將在2005年初推出。第六十九頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)SCSISCSI的英文全稱為“SmallComputerSystemInterface”（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。第七十頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)FibreChannel

光纖通道的英文拼寫是FibreChannel，和SCIS接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設(shè)計(jì)開發(fā)的接口技術(shù)，是專門為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，但隨著存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)速度的需求，才逐漸應(yīng)用到硬盤系統(tǒng)中。光纖通道硬盤是為提高多硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度和靈活性才開發(fā)的，它的出現(xiàn)大大提高了多硬盤系統(tǒng)的通信速度。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。

光纖通道是為在像服務(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(guò)集線器、交換機(jī)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行雙向、串行數(shù)據(jù)通訊等系統(tǒng)對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。第七十一頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日硬盤基礎(chǔ)知識(shí)硬盤的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)容量主軸轉(zhuǎn)速平均尋道時(shí)間主軸轉(zhuǎn)速平均潛伏期平均訪問(wèn)時(shí)間最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率外部數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)緩存表面溫度連續(xù)無(wú)故障時(shí)間(MTBF)第七十二頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日容量 總?cè)萘繂蔚萘咳萘渴侵赣脖P的總?cè)萘?。單碟容量指單張碟片所能存?chǔ)的字節(jié)數(shù)，較大的單碟容量有著更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度，在磁盤轉(zhuǎn)速和磁頭的操作速度不變的情況下，能夠提高磁盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。由于3.5英寸硬盤受到空間等因素的限制，最大只能容納5張盤片，單碟容量的增加能夠使硬盤具有更大的容量和進(jìn)一步控制成本。磁頭技術(shù)可以提高單一磁片數(shù)據(jù)記錄的密度。第七十三頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日主軸轉(zhuǎn)速硬盤的主軸轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，它在很大程度上決定了硬盤的速度，同時(shí)也是區(qū)別硬盤檔次的重要標(biāo)志。目前7200rpm的硬盤是主流產(chǎn)品，SCSI硬盤的主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)高達(dá)15000rpm，當(dāng)然其價(jià)格讓普通用戶難以接受。第七十四頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日平均尋道時(shí)間平均尋道時(shí)間是指磁頭從得到指令到尋找到數(shù)據(jù)所在磁道的時(shí)間，一般常以它來(lái)描述硬盤讀取數(shù)據(jù)的能力。平均尋道時(shí)間越小，硬盤的運(yùn)行速率相應(yīng)也就越快。一般硬盤的平均尋道時(shí)間在7.5-14ms?，F(xiàn)代磁盤一般在10ms以下。第七十五頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日平均潛伏期當(dāng)磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待所要的數(shù)據(jù)塊繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)(半圈或多些、少些)到磁頭下的時(shí)間，其單位為毫秒(ms)。平均潛伏期就是盤片轉(zhuǎn)半圈的時(shí)間。第七十六頁(yè)，共八十六頁(yè)，2022年，8月28日平均訪問(wèn)時(shí)間而平均訪