《硬盤基礎(chǔ)知識(shí)》課件

硬盤根底知識(shí)什么是硬盤？硬盤〔HardDisk，也稱硬盤存儲(chǔ)器〕是各種數(shù)據(jù)的主要存放場(chǎng)所之一，平常所用的操作系統(tǒng)〔如Windows98等〕、各種應(yīng)用軟件、資料和游戲都存放在硬盤中，是計(jì)算機(jī)的重要部件之一。硬盤的工作原理硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是根據(jù)電、磁轉(zhuǎn)換的原理來實(shí)現(xiàn)的。硬盤驅(qū)動(dòng)器加電后，磁盤片由主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)置在盤片外表的磁頭那么在電路控制下徑向移動(dòng)到指定位置然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或讀出來。當(dāng)系統(tǒng)向硬盤寫入數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭中寫數(shù)據(jù)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)使盤片外表磁性物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變，并在寫電流磁場(chǎng)消失后仍能保持，當(dāng)系統(tǒng)從硬盤中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭經(jīng)過盤片指定區(qū)域，盤片外表磁場(chǎng)使磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流或線圈阻抗產(chǎn)生變化，經(jīng)過相關(guān)電路處理后復(fù)原成數(shù)據(jù)。硬盤的開展歷史硬盤的結(jié)構(gòu)硬盤尺寸主要有5.25英寸和3.5英寸兩種，現(xiàn)在市場(chǎng)上普遍使用的是3.5英寸硬盤。用于筆記本電腦中的有2.5英寸、1.8英寸和0.9英寸等幾種。硬盤主要由：盤片，磁頭，盤片轉(zhuǎn)軸及控制電機(jī)，磁頭控制器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口，緩存等幾個(gè)局部組成。硬盤的主要部件硬盤的外部結(jié)構(gòu)在硬盤的正面都貼有硬盤的標(biāo)簽，標(biāo)簽上一般都標(biāo)注著與硬盤相關(guān)的信息，例如產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)地、出廠日期、產(chǎn)品序列號(hào)等。在硬盤的一端有電源接口插座、主從設(shè)置跳線器和數(shù)據(jù)線接口插座，而硬盤的反面那么是控制電路板。總得來說，硬盤外部結(jié)構(gòu)可以分成如下幾個(gè)部份：硬盤正面硬盤反面接口包括電源插口和數(shù)據(jù)接口兩局部，其中電源插口與主機(jī)電源相聯(lián)，為硬盤工作提供電力保證；數(shù)據(jù)接口那么是硬盤數(shù)據(jù)和主板控制器之間進(jìn)行傳輸交換的紐帶，根據(jù)聯(lián)接方式的差異，分為EIDE接口和SCSI接口等。固定面板就是硬盤正面的面板，它與底板結(jié)合成一個(gè)密封的整體，保證了硬盤盤片和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。在面板上最顯眼的莫過于產(chǎn)品標(biāo)簽，上面印著產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)品序列號(hào)、產(chǎn)品、生產(chǎn)日期等信息。固定面板和盤體側(cè)面還設(shè)有安裝孔，以方便安裝。除此，還有一個(gè)透氣孔，它的作用就是使硬盤內(nèi)部氣壓與大氣氣壓保持一致。固定面板控制電路板一般在硬盤的反面，大多采用貼片式元件焊接，包括主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動(dòng)與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊高效的單片機(jī)ROM芯片，其固化的軟件可以進(jìn)行硬盤的初始化，執(zhí)行加電和啟動(dòng)主軸電機(jī)，加電初始尋道、定位以及故障檢測(cè)等。在電路板上還安裝有容量不等的高速緩存芯片?？刂齐娐钒逵脖P的內(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(HardDiskAssembly，HDA)是構(gòu)成硬盤的核心，它封裝在硬盤的凈化腔體內(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。硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將硬盤面板揭開后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)即可一目了然。硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)看硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)。硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)看硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)。浮動(dòng)磁頭組件浮動(dòng)磁頭組件磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)盤硬的尋道是靠移動(dòng)磁頭，而移動(dòng)磁頭那么需要該機(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。磁盤片盤片是硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在硬盤的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、高剩磁及高矯正等優(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。硬盤的盤片是完全平整的，簡(jiǎn)直可以當(dāng)鏡子使用。磁盤片磁盤片磁盤片外表上以磁盤片中心為圓心，不同半徑的同心圓稱為磁道。不同磁盤片相同半徑的磁道所組成的圓柱稱為柱面。磁盤片被分成許多扇形的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域叫一個(gè)扇區(qū)。磁盤片磁盤片磁盤片的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按照磁道從低到高可以分為5局部：磁盤片MBR〔MasterBootRecord，主引導(dǎo)記錄〕，位于硬盤的0柱面、0磁頭、1扇區(qū)的位置，被稱之為零磁道位置。它由分區(qū)命令Fdisk產(chǎn)生的。MBR結(jié)束標(biāo)志為55AA。磁盤片DBR〔DOSBootRecord，Dos引導(dǎo)記錄〕，該層位于硬盤的0柱面、1磁頭、1扇區(qū)的位置，它是由格式化命令Format產(chǎn)生的。DBR結(jié)束標(biāo)志也是55AA。磁盤片F(xiàn)AT〔FileAllocationTable，文件分配表〕，位于硬盤的0柱面、1磁頭、2扇區(qū)的位置，F(xiàn)AT外表大小由硬盤的容量來決定。磁盤片DIR〔Directory，文件目錄〕，當(dāng)在DOS模式下輸入DIR后，屏幕上顯示的內(nèi)容就是該區(qū)的內(nèi)容。磁盤片DATA，數(shù)據(jù)層，主要負(fù)責(zé)硬盤中數(shù)據(jù)的存放，當(dāng)數(shù)據(jù)復(fù)制到硬盤時(shí)，數(shù)據(jù)就存儲(chǔ)在這個(gè)區(qū)中。硬盤容量=柱面數(shù)*扇區(qū)數(shù)*磁頭數(shù)*字節(jié)數(shù)/扇區(qū)主軸組件主軸組件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)可減少外來信號(hào)的干擾，提高操作指令的準(zhǔn)確性。硬盤接口類型IDE有兩種傳輸方式：PIO、DMASCSI兩者比較硬盤的性能指標(biāo)硬盤也是計(jì)算機(jī)的重要部件，同樣對(duì)計(jì)算機(jī)的整體性能起著決定性的作用。我們就介紹一下硬盤主要的性能指標(biāo)。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。從目前的情況來看，7200RPM的硬盤在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)逐步取代了5400RPM硬盤的地位，成為了主流，而更高轉(zhuǎn)速的硬盤，如SCSI硬盤的主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)到達(dá)10000RPM甚至15000RPM，但由于價(jià)格原因讓普通用戶難以接受。主軸轉(zhuǎn)速隨著硬盤轉(zhuǎn)速的提升，會(huì)使硬盤的發(fā)熱量不斷升高，假設(shè)硬盤散發(fā)的熱量不能及時(shí)地傳導(dǎo)出去，硬盤就會(huì)升溫。為此，可以在硬盤上安裝一個(gè)硬盤散熱風(fēng)扇，增強(qiáng)散熱效果。單碟容量因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)硬盤的碟片數(shù)是有限的，靠增加碟片來擴(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只有提高每張碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。單碟容量的一個(gè)重要意義在于提升硬盤的數(shù)據(jù)傳輸速度。硬盤單碟容量的提高得益于數(shù)據(jù)記錄密度的提高，而記錄密度同數(shù)據(jù)傳輸率是成正比的，單碟容量越高，它的數(shù)據(jù)傳輸率也將會(huì)越高。高速緩存指在硬盤內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器，硬盤的數(shù)據(jù)被磁頭讀取后先存到硬盤上的緩存芯片中，再由接口傳送給系統(tǒng)，緩存的容量和速度都對(duì)硬盤速都有直接影響。目前硬盤的高速緩存一般為512KB～2MB，最近出現(xiàn)的8MB緩存硬盤。最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也叫持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率(SustainedTransferRate)，單位為Mb/s。它是指磁頭至硬盤緩存間的最大數(shù)據(jù)傳輸率，一般取決于硬盤的盤片轉(zhuǎn)速和盤片線密度(指同一磁道上的數(shù)據(jù)容量)。注意，在這項(xiàng)指標(biāo)中常常使用Mb/s或Mbps為單位，這是兆位/秒的意思，如果需要轉(zhuǎn)換成MB/s(兆字節(jié)/秒)，就必須將Mbps數(shù)據(jù)除以8(一字節(jié)8位數(shù))。外部數(shù)據(jù)傳輸率尋道時(shí)間是指硬盤磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道而所用的時(shí)間，單位為毫秒(ms)。尋道時(shí)間又分為平均尋道時(shí)間和道間步進(jìn)時(shí)間：平均尋道時(shí)間那么為磁頭移動(dòng)到正中間的磁道需要的時(shí)間，單位為毫秒(ms)；道間步進(jìn)時(shí)間表示磁頭從一個(gè)磁道轉(zhuǎn)移至另一磁道的時(shí)間，單位為毫秒(ms)。潛伏期表示當(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。全程訪問時(shí)間〔平均訪問時(shí)間〕指磁頭開始移動(dòng)直到最后找到所需要的數(shù)據(jù)塊所用的全部時(shí)間，單位為毫秒(ms)。平均訪問時(shí)間指磁頭找到指定數(shù)據(jù)的平均時(shí)間，單位為毫秒(ms)。通常是平均尋道時(shí)間和平均潛伏時(shí)間之和。連續(xù)無故障時(shí)間(MTBF)是指硬盤從開始運(yùn)行到出現(xiàn)故障的最長(zhǎng)時(shí)間，單位是小時(shí)。一般硬盤的MTBF至少在30,000小時(shí)以上。SPS(ShockProtectionSystem，震動(dòng)保護(hù)系統(tǒng))是由昆騰公司開發(fā)，使硬盤在受到撞擊時(shí)，保持磁頭不受震動(dòng)，磁頭和磁頭臂停泊在盤片上，沖擊能量被硬盤其他局部吸收，這樣能有效地提高硬盤的抗震性能，使硬盤在運(yùn)輸、使用及安裝的過程中最大限度地免受震動(dòng)的損壞。硬盤的工作模式硬盤的工作模式主要有三種，分別是：NORMALLBALARGENORMAL模式NORMAL〔普通模式〕是最早的IDE方式，在硬盤訪問時(shí)，BIOS和IDE控制器對(duì)參數(shù)不做任何轉(zhuǎn)換。該模式支持的最大硬盤的容量為528MB。也就是說，在此模式下，硬盤的實(shí)際物理容量再大，也只能用到其中的528M。LBA模式LBA(LogicalBlockAddressing，邏輯塊尋址模式)是一種克服528MB限制的新型硬盤存取方法。在LBA模式下，設(shè)置的柱面、磁頭、扇區(qū)等參數(shù)并不是實(shí)際硬盤的物理參數(shù)。在訪問硬盤時(shí)，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(zhuǎn)換為實(shí)際硬盤的物理地址。在LBA模式下，管理的硬盤空間可達(dá)8.4GB。不過現(xiàn)在新主板可以使LBA能支持100GB以上的硬盤。LARGE模式LARGE〔大規(guī)模管理模式〕在硬盤的柱面超過1024而又不為L(zhǎng)BA支持時(shí)采用。LARGE模式采用的方法是把柱面數(shù)除以2，把磁頭數(shù)乘以2，使得某些硬盤的柱面低于1024，但其結(jié)果總?cè)萘坎蛔儭Ｔ贚ARGE模式中，可支持的最大容量為1GB。ATA/100ATA/133其它類型硬盤移動(dòng)硬盤閃存易盤Easydisk/優(yōu)盤Onlydisk移動(dòng)硬盤移動(dòng)硬盤是重要的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，它具有大容量，插拔簡(jiǎn)便，平安性可靠性強(qiáng)，讀寫速度較其他移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備快的特點(diǎn)。隨著各種產(chǎn)品的逐漸上市，價(jià)格也逐漸走低，移動(dòng)硬盤越來越多的被人們所熟知，并且由于使用、攜帶都很方便等特點(diǎn)，被越來越多的人所接受。移動(dòng)硬盤主要采用了USB和IEEE1394兩種接口。移動(dòng)硬盤USB移動(dòng)硬盤IEEE1394移動(dòng)硬盤閃存閃存作為一種非易失性〔簡(jiǎn)單說就是在不加電的情況下數(shù)據(jù)也不會(huì)喪失，區(qū)別于目前常用的計(jì)算機(jī)內(nèi)存〕的半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片，之所以有這個(gè)名稱，只因?yàn)樾畔⒃谝凰查g〔閃電式的，flash〕被存儲(chǔ)下來。它具有體積小、功耗低、不易受物理破壞的優(yōu)點(diǎn)，是移動(dòng)數(shù)碼產(chǎn)品的理想存儲(chǔ)介質(zhì)。閃存CompactFlash存儲(chǔ)卡IomegaClick〔PC卡〕閃存SONYMemoryStick〔記憶棒〕DIAMONDRIO〔MP3播放器〕易盤Easydisk/優(yōu)盤Onlydisk易盤Easydisk和優(yōu)盤Onlydisk利用當(dāng)前最為先進(jìn)的Flash閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)，這樣的存儲(chǔ)介質(zhì)使其具備了防磁、防震、防潮的諸多特性，大大加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的平安性。這兩款產(chǎn)品防水的性能可以說是到達(dá)了極限，將其放入水中后取出晾干，數(shù)據(jù)仍可保證不喪失，而且重量?jī)H僅15克，體積有如口香糖一樣大小。易盤和優(yōu)盤以目前在PC機(jī)、筆記本電腦上普遍流行的USB接口為傳輸通道，而且易盤無需驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)程序，即插即用，無需重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，大大方便了廣闊用戶的使用。易盤Easydisk/優(yōu)盤Onlydisk易盤Easy