1、,2.1 硬盤,一、圖解硬盤,硬盤是一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，我們所使用的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)絕大部分都存儲(chǔ)在硬盤上。它是計(jì)算機(jī)中不可缺少的存儲(chǔ)設(shè)備。 從硬盤接口上看，主要分為IDE、SCSI及SATA接口。由于價(jià)格原因，普通用戶一般只能接觸到IDE接口的硬盤，后面主要以IDE硬盤為主進(jìn)行介紹。,我們經(jīng)常說的緩存，其實(shí)就是和內(nèi)存條上的內(nèi)存顆粒一樣，是一片SDRAM。緩存的作用主要是和硬盤內(nèi)部交換數(shù)據(jù)，我們平時(shí)所說的內(nèi)部傳輸率其實(shí)也就是緩存和硬盤內(nèi)部之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。,1. 緩存,硬盤的電源接口由4針組成。其中紅線對(duì)應(yīng)+5V電壓輸入，黃線對(duì)應(yīng)+12V電壓輸入，現(xiàn)在的硬盤電源接口都是梯形，不會(huì)因?yàn)?/p>

2、插反方向而使硬盤燒毀。,2. 電源接口,跳線的作用是使IDE設(shè)備在工作時(shí)能夠協(xié)調(diào)一致。當(dāng)一個(gè)IDE接口上接2個(gè)設(shè)備時(shí)，就需要設(shè)置跳線為“主盤(Master)”或者“從盤(Slave)”。,3. 跳線,硬盤IDE接口是和主板IDE接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道。我們通常說UDMA 33模式就是指的緩存和主板IDE接口之間的數(shù)據(jù)傳輸率(也就是外部數(shù)據(jù)傳輸率)為33.3MB/s，目前的接口規(guī)范已經(jīng)從UDMA 33發(fā)展到UDMA 66和UDMA 100、UDMA 133。 但是由于內(nèi)部傳輸率的限制，實(shí)際上外部傳輸率還達(dá)不到理論上那么高的值。,4. IDE接口,為了使數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，從UDMA 66模式開始要

3、求使用80針的數(shù)據(jù)傳輸線（以前為40針），增加了接地功能，使得高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不致出錯(cuò)。對(duì)于80針的數(shù)據(jù)線的使用中還要注意，其藍(lán)色的一端要接在主板IDE口上，而黑色的一端接在硬盤上。,二、不同類型的硬盤,現(xiàn)在的硬盤接口綜合起來說可以分為IDE(ATA)、SCSI、SATA與USB、IEEE 1394接口，而最常見的接口類型當(dāng)屬IDE，因?yàn)樗鼉r(jià)格比較便宜，而且性能也不差，所以在電腦中得到了廣泛的應(yīng)用；對(duì)于SCSI硬盤，在服務(wù)器上最?？吹剿嫩欅E，因?yàn)樗泻芎玫牟⑿刑幚砟芰?，非常適合服務(wù)器的需要。,而SATA是一種新的接口類型，用來代替原來的IDE接口。 IEEE 1394與USB是兩種外接硬盤的接

4、口，我們平常所用的活動(dòng)硬盤就屬于這兩種類型之一。,ATA接口是目前最常用的一種硬盤接口，該接口發(fā)展至今，細(xì)分可以分成ATA 1、ATA 2、ATA 3、Ultra ATA、Ultra ATA 33、Ultra ATA 66、Ultra ATA 100、Ultra ATA 133。,1. IDE/ATA接口,由于技術(shù)上的更新，ATA 1、 ATA 2 、ATA 3均已淘汰，而對(duì)于ATA 33，可能還有部分機(jī)器使用的是這種接口的硬盤， ATA 66是在ATA 33的基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)傳輸率增倍，而且信號(hào)線由原來的40線改為80線，實(shí)際上就是增加了40根地線，其目的是為了減小信號(hào)在高速傳輸下的電磁干擾。,

5、ATA 100、 ATA 133與 ATA 66相比在技術(shù)上并沒有太大的區(qū)別，它只是將數(shù)據(jù)傳輸率提高到了100MB/s、133MB/s。,優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉；兼容性非常好。 缺點(diǎn)：速度慢；只能做內(nèi)置使用，對(duì)接口電纜的長(zhǎng)度有很嚴(yán)格的限制。,SCSI接口原是為小型計(jì)算機(jī)研制出的一種接口，但隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在它被完全移植到了普通計(jì)算機(jī)上。,2. SCSI接口,SCSI接口廣泛應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)、掃描儀、磁帶機(jī)、打印機(jī)、光盤刻錄機(jī)等設(shè)備上，由于較其他標(biāo)準(zhǔn)接口的傳輸速度快，所以在較好的高端電腦、工作站、服務(wù)器上常用來作為硬盤及其他存儲(chǔ)裝置的接口。,優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)面廣，在一塊SCSI控制卡上就可以同時(shí)掛接15

6、個(gè)設(shè)備；高性能；具有外置和內(nèi)置兩種。 缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴；安裝復(fù)雜。,Serial ATA是一種新的接口類型，用來代替原來的ATA接口。 人類社會(huì)在進(jìn)步，再優(yōu)秀的技術(shù)都有面臨淘汰的時(shí)候，并行ATA天生就有缺陷，最大支持137GB和數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力差。,3. S ATA接口,并行ATA的工作原理限制了它的發(fā)展，其速度要想提高已不太可能。就在這時(shí)，Serial ATA（簡(jiǎn)稱SATA）誕生了，其第一代產(chǎn)品的傳輸速率就達(dá)到了150MB/s，同時(shí)得到了業(yè)界許多知名廠商的大力支持，使之無疑將成為下一代的硬盤數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范。,SATA的單數(shù)據(jù)通道并沒有象ATA那樣限制速度頻率。SATA傳輸線的傳輸速度比ATA要

7、快了近30倍。ATA必須在數(shù)據(jù)線中一次傳輸16個(gè)信號(hào)，如果信號(hào)沒有及時(shí)到達(dá)或是發(fā)生延遲，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)就會(huì)產(chǎn)生。因此比特流傳輸?shù)乃俣缺仨殰p緩以糾正錯(cuò)誤。而SATA一次只傳輸一個(gè)比特的數(shù)據(jù)，此時(shí)比特流的傳遞速度要快得多。,這就好比是運(yùn)球游戲，每次運(yùn)一個(gè)球要比一次運(yùn)16個(gè)球容易的多。 很明顯，每次運(yùn)一個(gè)球好比傳輸一個(gè)比特的數(shù)據(jù)，球更容易控制（不會(huì)有球掉落），這樣球運(yùn)送的速度也大大加快，與ATA相比，就好像在相同的時(shí)間內(nèi)，一次運(yùn)16個(gè)球只能前進(jìn)25米，而一次運(yùn)一個(gè)球可以前進(jìn)米。,SATA另一個(gè)進(jìn)步在于它的數(shù)據(jù)連線，它的體積更小，散熱也更好，與硬盤的連接相當(dāng)方便。與ATA相比，SATA的功耗更低，這對(duì)于筆記

8、本而言是一個(gè)好消息，同時(shí)獨(dú)有的CRC技術(shù)讓數(shù)據(jù)傳輸也更為安全。,優(yōu)點(diǎn)：速度快；連接方便。 缺點(diǎn)：價(jià)格稍高；兼容性差。,IEEE 1394是為了增強(qiáng)外部多媒體設(shè)備與電腦鏈接性能而設(shè)計(jì)的高速串行總線，傳輸速率可以達(dá)到400Mbps，移用IEEE 1394技術(shù)我們可以輕易地把電腦和攝像機(jī)、高速硬盤、音響設(shè)備等多媒體設(shè)備連接。,4. IEEE 1394,優(yōu)點(diǎn)：速度快；支持熱插拔。 缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴。,USB是在1994年底由多家公司聯(lián)合提出的，不過直到近幾年，它才得到廣泛的普及應(yīng)用。 一個(gè)USB接口理論上可以連接127個(gè)USB設(shè)備，其連接方式也十分靈活，既可以使用USB接口直接連接， 也可以使用HUB，

9、把多個(gè)設(shè)備連接在一起，再同電腦上的USB口相接。,5. USB,另外USB不需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)，而且還支持熱插拔，不再需要麻煩地開、關(guān)機(jī)，設(shè)備的人工切換變得省時(shí)省力。目前USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的最高數(shù)據(jù)傳輸率已達(dá)480Mbps，這使得USB 2.0在外置設(shè)備的連接中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。,優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉；連接簡(jiǎn)單快捷，具有很好的擴(kuò)展性；可以熱插拔；標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一；速度快。 缺點(diǎn)：設(shè)備之間的通信效率低；連接電纜的長(zhǎng)度比較短。,三.硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu),硬盤的工作原理，它是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(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)，

10、寫的操作正好與此相反。,下面是一塊完全拆開的硬盤，帶大家揭秘下硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，首先我們從外部直觀的看下. 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，而硬盤的背面則是控制電路板。,要想打開硬盤，我們首先要把硬盤正面的9個(gè)安裝螺絲拆卸下來。從上圖可以看到，除了外圍的7個(gè)螺絲外，硬盤的標(biāo)簽下面還隱藏有2個(gè)螺絲，大家拆卸時(shí)需要注意。,成功拆開硬盤,拆掉六個(gè)螺絲之后就可以將電路板分離出來，這時(shí)可以看到，電路板和硬盤體之間還有一層軟墊，以減免兩者間發(fā)生短路的幾率。,此圖可以看到，該

11、硬盤的主控芯片型號(hào)，及緩存和電機(jī)控制芯片。,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。,磁盤片是硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在硬盤盤片大多采用鋁金屬薄膜材料，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)。從下圖中可以發(fā)現(xiàn)，硬盤盤片是完全平整的，簡(jiǎn)直可以當(dāng)鏡子使用。,一般硬盤的盤片是由多個(gè)重疊在一起并由墊圈隔開的盤片組成，也就是我們常說的該硬盤是幾碟裝,硬盤的主軸組件包括主軸部件如軸承和驅(qū)動(dòng)電

12、機(jī)等。隨著硬盤容量的擴(kuò)大和速度的提高，主軸電機(jī)馬達(dá)的速度也在不斷提升，軸承也從滾珠軸承進(jìn)化到油浸軸承再到液態(tài)軸承，處于不斷的改良當(dāng)中，目前液態(tài)軸承已經(jīng)成為絕對(duì)的主流市場(chǎng)。,磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)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。硬盤的尋道是靠移動(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。,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

13、面移動(dòng)，與盤片之間的間隙只有0.10.3um，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。 拆卸時(shí)磁頭不能碰到任何東西，因?yàn)榇蓬^是非常脆弱的，上面的簧片稍微受到力就會(huì)變形，一旦磁頭變形，即宣告這個(gè)磁頭的報(bào)廢。,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。,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。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

14、，以避免磁頭將盤片刮傷等情況的發(fā)生。,另外有一點(diǎn)需要提醒大家：沒事千萬不要隨意打開硬盤的外殼，因?yàn)橛脖P的內(nèi)部是不能沾染灰塵的，否則立即報(bào)廢。,四、硬盤相關(guān)性能指標(biāo),這也是劃分硬盤檔次的一個(gè)指標(biāo)，由于硬盤都是有一個(gè)或幾個(gè)盤片組成的，所以單碟容量就是指包括正反兩面在內(nèi)的每個(gè)盤片的總?cè)萘俊?1. 單碟容量,單碟容量的提高意味著生產(chǎn)廠商研發(fā)技術(shù)的提高，這帶來的好處不僅使硬盤容量得以增加，而且還會(huì)帶來硬盤性能的相應(yīng)提升。因?yàn)閱蔚萘康奶岣呔褪潜P片磁道密度的提高，磁道密度的提高不但意味著提高了盤片的磁道數(shù)量，而且在磁道上的扇區(qū)數(shù)量也得到了提高，所以盤片轉(zhuǎn)動(dòng)一周，就會(huì)有更多的扇區(qū)經(jīng)過磁頭而被讀出來。,這也是

15、相同的轉(zhuǎn)速的硬盤單碟容量越大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率就越快的一個(gè)重要原因。此外單碟容量的提高使線性密度也得以提高，有利于硬盤尋道時(shí)間的縮短。,即硬盤電機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速，以每分鐘硬盤盤片的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示，單位為RPM，目前常見的硬盤轉(zhuǎn)速有5400、7200及10000RPM等，理論上轉(zhuǎn)速越高硬盤性能相對(duì)就越好，因?yàn)檩^高的轉(zhuǎn)速能縮短硬盤的平均等待時(shí)間并提高硬盤的內(nèi)部傳輸速率。,2. 硬盤的轉(zhuǎn)速,但轉(zhuǎn)速越快的硬盤發(fā)熱量和噪音相對(duì)也越大。,指硬盤在盤面上移動(dòng)讀寫磁頭至指定磁道尋找相應(yīng)目標(biāo)數(shù)據(jù)所用的時(shí)間，它描述硬盤讀取數(shù)據(jù)的能力，單位毫秒(ms)。 當(dāng)單碟容量增大時(shí)，磁頭的尋道動(dòng)作和移動(dòng)距離減少，從而使平均尋道時(shí)間減

16、少，加快硬盤速度。目前市場(chǎng)上主流硬盤的平均尋道時(shí)間一般在9ms左右。,3. 平均尋道時(shí)間,指當(dāng)磁頭移動(dòng)道數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待指定的數(shù)據(jù)扇區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭下方的時(shí)間，單位為毫秒。平均潛伏時(shí)間越小越好，潛伏期短代表硬盤在讀取數(shù)據(jù)時(shí)的等待時(shí)間更短，轉(zhuǎn)速快的硬盤具有更低的平均潛伏期。 一般來說，5400RPM硬盤的平均潛伏期為5.6ms，而7200RPM硬盤的平均潛伏期為4.2ms。,4. 平均潛伏時(shí)間,指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到指定的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時(shí)間，單位毫秒(ms)。平均訪問時(shí)間最能夠代表找到某一數(shù)據(jù)所用的時(shí)間，越短的平均訪問時(shí)間越好，一般在11ms18ms之間。,5.

17、 平均訪問時(shí)間,平均訪問時(shí)間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括了硬盤的平均尋道時(shí)間和平均潛伏期，即： 平均訪問時(shí)間平均尋道時(shí)間平均潛伏期,計(jì)算機(jī)通過IDE接口從硬盤的緩存中將數(shù)據(jù)讀出交給相應(yīng)的控制器的速度，與硬盤將數(shù)據(jù)從盤片上讀取出交給硬盤上的緩存的速度相比，前者要比后者快的多，前者是外部數(shù)據(jù)傳輸率，而后者是內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率，兩者之間用緩存作為橋梁來緩解速度上的差距。,6. 數(shù)據(jù)傳輸率,內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率是指磁頭至硬盤緩存間的數(shù)據(jù)傳輸率，一般取決于硬盤的盤片轉(zhuǎn)速和盤片的線密度，是硬盤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。,是硬盤的高速緩沖存儲(chǔ)器，是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場(chǎng)所。在接口技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)相對(duì)成熟的階段的時(shí)候，

18、緩存的大小與速度是直接關(guān)系到硬盤的傳輸速度的重要因素。目前主流IDE硬盤的數(shù)據(jù)緩存大多為2MB，個(gè)別型號(hào)的硬盤有高達(dá)8MB的。,7. 緩存,五、硬盤選購(gòu)指南,硬盤的容量應(yīng)該是選購(gòu)硬盤的首要因素。從目前的市場(chǎng)行情看，隨著硬盤容量的增加，我們?yōu)槊繂挝蝗萘克兜馁M(fèi)用就越低。當(dāng)前一般選購(gòu)80GB或120GB的硬盤。,1. 看容量,除了單純的看容量之外，單碟容量也是我們必須參考的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。單碟容量越大，就可以用更少的碟片實(shí)現(xiàn)更大的容量，從而有效地降低了成本。 從另一個(gè)角度來看，相同容量的硬盤所使用的盤片數(shù)越少，其相對(duì)的平均尋道時(shí)間也就越短。,硬盤的第二個(gè)因素就是要看轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在市場(chǎng)上主流IDE硬盤一般有5400RPM和7200R