微型计算机硬件问题答疑【1】.doc

微型计算机相关硬件问题解答1. 硬盘主要知识和术语介绍- 2 -2. 磁盘基本知识- 4 -3. 硬盘基本参数概念- 6 -4. 硬盘基本参数更详细补充- 10 -5. 低级格式化与高级格式化的概念及区别- 14 -6. 浅谈硬盘数据恢复的基本原理- 16 -7. 硬盘MBR(主引导记录)及硬盘分区表介绍- 19 -8. 磁道，扇区，柱面和磁头数- 20 -9. 硬盘接口类型- 25 -10. ATA/ATAPI与IDE接口概念详细解释- 28 -11. 硬盘的数据传输模式解释- 31 -12. NCQ“原生命令序列”(Native Command Queuing，NCQ)- 33 -13. WINXP下ICH8南桥如何开启AHCI、NCQ- 35 -14. 案例：ICH8南桥芯片安装AHCI手记- 35 -15. Intel Matrix Storage Manager如何在单个串行硬盘驱动器上安装操作系统？- 41 -16. 支持RAID和ACHI模式的南桥及硬盘规格、传输模式- 43 -17. SATA接口硬盘与ATA接口硬盘区别- 45 -18. 宽带网速计算方法- 50 -19. Core酷睿架构的处理器型号划分- 52 -20. INTEL CPU的核心类型- 54 -21. CPU : 什么是前端总线- 58 -22. CPU : 什么是64位技术- 59 -23. 什么是步进- 62 -24. Intel芯片组命名规则- 63 -25. 主板的芯片组- 64 -26. 支持Intel处理器的芯片组- 66 -27. 支持AMD处理器的芯片组- 70 -28. 主板上的其他板载芯片- 82 - 87 -硬盘主要知识和术语介绍一、主要术语1、磁道（Track）2、柱面（Cylinder）3、磁头（Head）4、扇区（Sector）5、CHS（Cylinder-Head-Sector）6、LBA（Logical-Block-Addressing）7、LARGE大硬盘模式二、磁道（Track）硬盘驱动器中负责存储数据的部位就是硬盘的盘片，硬盘的每一个盘片的表面，如果用来存储数据，就要做相应的处理。具体的方法就是将硬盘表面划分成很多个同心圆，每一个同心圆就叫做一个磁道（Track）。划分成同心圆而不是其他形状，是为了便于访问。要定位到某一点，只需要先定位到其所在的磁道上，然后等待盘片旋转到欲访问的位置即可。三、柱面（Cylinder）知道了磁道的概念，柱面（Cylinder）的概念就很容易理解。对于一块物理硬盘，其中所包含的盘片可能有一片，也有可能有两片、三片，甚至四片。即使只有一块盘片，人们往往也会同时用其上下两个面存放数据，这样就有可能会存在两个、四个、六个甚至八个表面，每个表面的磁道划分都是完全相同的。每个盘片上相同位置的磁道看上去就像在同一个圆柱体的表面上，于是我们就称之为柱面。换言之，柱面就是所有位置相同的磁道的集合。一个硬盘的柱面数与其某个盘片表面的磁道数是相同的。四、磁头（Head）磁头（Head）是硬盘中负责读写数据的部件，因为数据是记录在硬盘盘片表面上的，因此每一个存放数据的盘片表面都要有一个与之对应的磁头。一般情况下，硬盘盘片的两个表面都会用来存放数据的，因此磁头数往往是盘片数的二倍。有一些硬盘最上面一个盘片的上表面和最下面一个盘片的下表面不用来存放数据，此时磁头数等于盘片数乘以二再减去二。五、扇区（Sector）对硬盘划分磁道之后，并不能马上用它来存放数据，为了更合理的利用空间，还要把磁道划分成更小的区间。早期的硬盘是直接从盘片的圆心引出多条射线，将每个磁道等分成若干个扇环形，每一个扇环形的小区域就称之为一个扇区（Sector），每个扇区的容量都是相等的，而且是固定的，都是512字节（Byte）。但是这种划分方式有一个明显的缺点，磁道（或柱面）的半径越大，每个扇区所占用的面积越大，造成了硬盘空间的浪费。现在的大容量硬盘上，扇区的划分已经不是由从圆心引出的射线来等分了，而是每个磁道单独划分，充分利用硬盘的空间。六、CHS（Cylinder-Head-Sector）CHS（Cylinder-Head-Sector）是一种硬盘容量的表示方法。早期的硬盘每个磁道（或柱面）上扇区数都是相同的，则硬盘的容量可以由柱面、磁头、扇区数来求得，磁盘容量=柱面数磁头数扇区数512字节。硬盘容量大小有三种表示方法：Normal、LBA、Large，CHS其实就是Normal方法，其中柱面（Cylinder）的最大值是1024，磁头（Head）的最大值是16，每柱面的扇区（Sector）的最大值是63，因此Normal模式能表示的最大硬盘容量=10241663512B=528MB。七、LBA（Logical-Block-Addressing）LBA（Logical-Block-Addressing）是另外一种硬盘容量表示方法，一般翻译为逻辑块寻址模式。大容量的硬盘扇区的划分方式更加合理，每磁道的扇区数不再相等，不能直接使用CHS寻址方式，此时就要用到线性选址方式（LBA）。LBA以扇区为单位，将磁盘上所有的扇区看作是一个连续的存储空间，要定位到硬盘上的某个位置，只需要给出其LBA数即可。硬盘驱动器表面上一般都标注了该硬盘的最大LBA数，硬盘容量=最大LBA数512字节。为了与CHS模式相兼容，大容量的硬盘一般也支持模拟的CHS寻址，此时的CHS参数都是模拟出来的，而不是实际的物理值，比如在BIOS中看到的硬盘参数就是这样。磁头Head的最大值可以是16，扇区Sector的最大值可以是255。LBA(Logical Block Addressing)逻辑块寻址模式，这种模式所管理的硬盘空间突破了528MB的瓶颈,可达8.4GB。在LBA模式下,设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时,由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在LBA模式下,可设置的最大磁头数为255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为:512632551024=8.4GB。 八、LARGE大硬盘模式当硬盘的柱面超过1024而又不为LBA支持时可采用此种模式。LARGE模式采取的方法是把柱面数除以2,把磁头数乘以2,其结果总容量不变。例如,在NORMAL模式下柱面数为1220,磁头数为16,进入LARGE模式则柱面数为610,磁头数为32。这样在DOS看来柱面数小于1024,即可正常工作。目前基本上只有LBA有实际意义了。硬盘的三种工作模式：NORMAL、LARGE、LBA 1 NORMAL模式：传统的标准模式，支持硬盘容量最高至528MB。 2 LARGE模式：当硬盘容量超过528MB，而硬盘或操作系统不支持LBA模式时，可采用此选项。 3 LBA模式（Logical Block Addressing Mode）；适用于硬盘容量超过528M且支持逻辑区块地址（LBA）功能（一般都使用此项）。磁盘基本知识几乎每个台式机或服务器都会有一个或多个硬盘驱动器。典型的大型机（mainframe）和超级计算机甚至会和数以百计的硬盘驱动器连接。硬盘尺寸有很多种，现在普遍使用的是3.5英寸硬盘（用于台式机或服务器），2.5英寸的硬盘基本上用于笔记本电脑中。1磁盘的物理结构一个磁盘通常由多个碟片堆叠在一个轴上构成。读写磁头在盘的中心和边缘之间做径向移动，同时轴心进行转动，从而能够快速地读写数据。磁头在盘片的双面进行读写数据。如图4-1所示。图4-1 硬盘的物理结构注：请注意区分硬盘（hard disk）和硬盘驱动器（hard disk drive）这两个术语。自1956年IBM推出第一台硬盘驱动器IBM RAMAC 350以来，硬盘的基本结构就几乎没变过。它的存储部分（碟片）和机械电路驱动部分（驱动器）从来都没有分离过，二者合在一起构成一个硬盘盒。严格地说，硬盘实际上仅指硬盘盒体里的存储部分（即碟片），而硬盘驱动器指的则是硬盘盒体里的电路板、电机、磁头等机械电路驱动设备。但使用者通常都习惯用硬盘来统称整个硬盘盒体。磁头 磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头（Magnetoresistive heads），即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/平方英寸，而使用传统的磁头只能达到20MB/平方英寸，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（Giant Magnetoresistive heads）也逐渐普及。磁道 当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。扇区 磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘，每个磁道分为18个扇区。柱面 硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数磁头数扇区数512B。硬盘的逻辑结构1. 硬盘参数释疑到目前为止, 人们常说的硬盘参数还是古老的 CHS(Cylinder/Head/Sector)参数。那么为什么要使用这些参数，它们的意义是什么?它们的取值范围是什么?很久以前， 硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3D参数 (Disk Geometry). 既磁头数(Heads)，柱面数(Cylinders)，扇区数(Sectors)，以及相应的寻址方式。其中：磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大为 255 (用8个二进制位存储)；柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为 1023(用10个二进制位存储)；编号从外圈开始，向轴方向编号，因此最外圈为0柱面。扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区, 最大为 63(用 6个二进制位存储)；每个扇区一般是 512个字节, 理论上讲这不是必须的,但好像没有取别的值的。所以磁盘最大容量为：255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 MB ( 1MB =1048576 Bytes ) 255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 MB ( 1MB =1000000 Bytes ) 硬盘厂商常用的单位在 CHS 寻址方式中，磁头，柱面，扇区的取值范围分别为 【0到（Heads1）】，【0到 （Cylinders1）】， 【1到 Sectors】 (注意是从1开始)。2. 基本Int 13H 调用简介 BIOS Int 13H 调用是 BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用，它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位，读写，校验，定位，诊，格式化等功能。它使用的就是 CHS 寻址方式， 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘 (本文中如不作特殊说明，均以 1M = 1048576 字节为单位)。3. 现代硬盘结构简介在老式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道， 因此会浪费很多磁盘空间 (与软盘一样)。为了解决这一问题，进一步提高硬盘容量，人们改用等密度结构生产硬盘。也就是说，外圈磁道的扇区比内圈磁道多，采用这种结构后，硬盘不再具有实际的3D参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。 为了与使用3D寻址的老软件兼容 (如使用BIOSInt13H接口的软件)， 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式，对应不同的3D参数， 如 LBA，LARGE，NORMAL)。4. 扩展 Int 13H 简介 虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址，但是由于基本 Int13H 的制约，使用 BIOS Int 13H 接口的程序， 如 DOS 等还只能访问 8 G以内的硬盘空间。为了打破这一限制， Microsoft 等几家公司制定了扩展 Int 13H 标准(Extended Int13H)，采用线性寻址方式存取硬盘， 所以突破了8 G的限制，而且还加入了对可拆卸介质 (如活动硬盘) 的支持。硬盘基本参数概念一、容量 作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。 硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。 硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。 对于用户而言，硬盘的容量就象内存一样，永远只会嫌少不会嫌多。Windows操作系统带给我们的除了更为简便的操作外，还带来了文件大小与数量的日益膨胀，一些应用程序动辄就要吃掉上百兆的硬盘空间，而且还有不断增大的趋势。因此，在购买硬盘时适当的超前是明智的。近两年主流硬盘是80G，而160G以上的大容量硬盘亦已开始逐渐普及。一般情况下硬盘容量越大，单位字节的价格就越便宜，但是超出主流容量的硬盘略微例外。二、转速 转速(Rotational speed 或Spindle speed)是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为RPM。 早期IDE硬盘的转速一般为5200rpm或5400rpm，曾经Seagate的“大灰熊”系列和Maxtor则达到了7200rpm，是IDE硬盘中转速最快的。如今的硬盘都是7200rpm的转速，而更高的则达到了10000rpm、15000rpm。三、平均访问时间 平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。 平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。 硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。 硬盘的等待时间，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。四、传输速率 传输速率(Data Transfer Rate) 硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。 内部传输率(Internal Transfer Rate) 也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。 外部传输率（External Transfer Rate）也称为突发数据传输率（Burst Data Transfer Rate）或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。 五、缓存 与主板上的高速缓存（RAM Cache）一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。目前，大多数硬盘的缓存在8M到16M之间，而高端的则有32M。2磁盘的性能指标（1）容量 磁盘上信息的存储是以同心圆的形式排列的，每一个圆称为一个磁道。半径方向单位长度内的磁道数目称为道密度Dt，沿圆周单位长度上的信息比特数称为位密度Db，道密度与位密度的乘积叫做面密度Da，即Da = DtDb。Da越大表明一个盘片上能存储的信息量就越大。但面密度的提高会使相邻磁道间的数据干扰加大，磁头在磁道上进行数据读写时易发生偏离，差错机率增大。目前最新的垂直级化技术可有效地降低干扰因素。硬盘的容量与碟片数、面密度关系密切，这两项数值越大则容量越大。但是碟片数的增加会使硬盘体积增厚，因此单碟容量的大小直接关系到整个硬盘容量的大小，但随着磁碟密度的提高，磁头就必须随之越来越灵敏。日立公司于2007年6月推出的“Deskstar 7K1000”单碟容量高达200GB，总容量高达1TB。 （2）转速转速是磁盘所有指标中除了容量之外最引人注目的性能参数，以每分钟多少转（RPM）为单位。转速对于硬盘传输速度和持续传输速度至关重要，转速越快，硬盘取得及传送数据的速度也就越快。目前，硬盘转速大致有4200RPM、5400RPM、7200RPM、10000RPM和15000RPM。（3）平均寻道时间平均寻道时间指的是磁头到达目标数据所在磁道的平均时间，它直接影响硬盘的随机数据存取速度。影响平均寻道时间的主要决定因素是磁头读写臂的运行速度，另外也跟单碟容量有关。单碟容量越高说明单碟的磁道数越多，磁道数的增加意味着磁道间距离的缩短，而磁头从一个磁道转移到另一个磁道所需的就位时间就会缩短，这将有助于随机数据传输速度的提高。而磁道内线性磁密度的增加则和硬盘的持续数据传输速度有着直接的联系，磁头技术的发展确保了这个增长不会因为磁头的灵敏度的限制而放慢速度。所以在很多时候，更高单碟容量的5400RPM硬盘会比单碟容量较低的7200RPM硬盘速度更加快。目前硬盘平均寻道时间大约在10ms左右。 （4）缓存缓存也是磁盘相当重要的一个参数，其大小也会直接影响到磁盘的整体性能。在数据的读取过程中，硬盘里的控制芯片发出指令，将系统指令正在读取的簇的相邻的下一个或几个簇的数据读入硬盘高速缓存。这样，当系统指令开始要读取下一个簇的数据的时候，硬盘便不需要重新开始一个读取动作，只需要将缓存中的数据传送到系统主存中去就行了。因此缓存容量的加大可以容纳更多的预读数据，这样大大缩短系统等待的时间。目前主流硬盘的缓存通常为8MB和16MB。（5）传输速率传输速率分为内传输速率与外传输速率。内传输速率是从硬盘到缓存的传输速度，外传输速率是从缓存到通信接口的传输速度。内传输速率更能反映硬盘的实际表现，通常以每秒MB为单位。目前，主流硬盘的传输速度通常为50100MB/S。3硬盘接口硬盘接口类型主要是IDE（EIDE/ATAPI）、SATA和SCSI接口，移动硬盘接口有USB、IEEE 1394、eSATA等。SCSI、SAS接口主要是在服务器上使用。4磁盘的数据结构在谈及磁盘的数据存储时，通常会涉及到磁盘的3个概念：sector、track、cylinder，如图4-2所示。 图4-2 硬盘的数据存储结构Sector：扇区（sector）是盘片的最小的可寻址单元，一个扇区可容纳512字节，也叫做磁盘块（disk block）。扇区会被集合成簇（cluster），簇也叫数据块，操作系统通常以数据块为单位对硬盘进行读写。Track：磁道，多个扇区端对端地连成一个圆圈构成一个磁道，容量随半径的增加而增大。Cylinder：磁柱，也叫柱面。构成硬盘的每个碟片都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。因此硬盘的柱面数和一个碟片上的磁道数是相同的。处在外面的磁道比处在里面的磁道拥有更多的扇区，能容纳更多的数据。不同大小的硬盘，每个Cylinder中Track的数量不同，每个Track中Sector的数量也会不同。 同时，由于磁盘的结构及磁头的读写方式，决定了最有效的数据操作是对处于同一个Cylinder上的Sector进行数据读写。在2007年，国际磁盘驱动器设备与材料协会（IDEMA International Disk Drive, Equipment and Materials Association）批准了一项新的标准Long Block Data（LBD）。LBD终于扩大了保持30多年不变的硬盘基本块（Basic Block）的大小，将扇区从512 字节扩大到了4096字节。目前使用新标准的硬盘还未上市。硬盘基本参数更详细补充缓存（Cachememory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，如果有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。硬盘的缓存主要起三种作用：一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时，硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中（由于硬盘上数据存储时是比较连续的，所以读取命中率较高），当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候，硬盘则不需要再次读取数据，直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了，由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度，所以能够达到明显改善性能的目的；二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后，并不会马上将数据写入到盘片上，而是先暂时存储在缓存里，然后发送一个“数据已写入”的信号给系统，这时系统就会认为数据已经写入，并继续执行下面的工作，而硬盘则在空闲（不进行读取或写入的时候）时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升，但也不可避免地带来了安全隐患如果数据还在缓存里的时候突然掉电，那么这些数据就会丢失。对于这个问题，硬盘厂商们自然也有解决办法：掉电时，磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域，等到下次启动时再将这些数据写入目的地；第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候，某些数据是会经常需要访问的，硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中，再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同，早期的硬盘缓存基本都很小，只有几百KB，已无法满足用户的需求。8MB和16MB缓存是现今主流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品，甚至达到了32MB、64MB等。 大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下，让更多的数据存储在缓存中，以提高硬盘的访问速度，但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题，即便缓存容量很大，而没有一个高效率的算法，那将导致应用中缓存数据的命中率偏低，无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成，大容量的缓存需要更为有效率的算法，否则性能会大大折扣，从技术角度上说，高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。内部数据传输率内部数据传输率（InternalTransferRate）是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度。内部传输率可以明确表现出硬盘的读写速度，它的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素，它是衡量硬盘性能的真正标准。有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显的提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、提高转速以外，最主要的就是不断的提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输速率也就提高了。虽然硬盘技术发展的很快，但内部数据传输率还是在一个比较低（相对）的层次上，内部数据传输率低已经成为硬盘性能的最大瓶颈。目前主流的家用级硬盘，内部数据传输率基本还停留在7090MB/s左右，而且在连续工作时，这个数据会降到更低。数据传输率的单位一般采用MB/s或Mbit/s，尤其在内部数据传输率上官方数据中更多的采用Mbit/s为单位。此处有必要讲解一下两个单位二者之间的差异：MB/s的含义是兆字节每秒，Mbit/s的含义是兆比特每秒，前者是指每秒传输的字节数量，后者是指每秒传输的比特位数。MB/s中的B字母是Byte的含义，虽然与Mbit/s中的bit翻译一样，都是比特，也都是数据量度单位，但二者是完全不同的。Byte是字节数，bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是1Byte8bit，是1：8的对应关系。因此1MB/s等于8Mbit/s。因此在书写单位时一定要注意B字母的大小写，尤其有些人还把Mbit/s简写为Mb/s，此时B字母的大小真可以称为失之毫厘，谬以千里。上面这是一般情况下MB/s与Mbit/s的对应关系，但在硬盘的数据传输率上二者就不能用一般的MB和Mbit的换算关系（1B=8bit）来进行换算。比如某款产品官方标称的内部数据传输率为683Mbit/s，此时不能简单的认为683除以8得到85.375，就认为85MB/s是该硬盘的内部数据传输率。因为在683Mbit中还包含有许多bit（位）的辅助信息，不完全是硬盘传输的数据，简单的用8来换算，将无法得到真实的内部数据传输率数值。外部数据传输率硬盘数据传输率的英文拼写为Data Transfer Rate，简称DTR。硬盘数据传输率表现出硬盘工作时数据传输速度，是硬盘工作性能的具体表现，它并不是一成不变的而是随着工作的具体情况而变化的。在读取硬盘不同磁道、不同扇区的数据；数据存放的是否连续等因素都会影响到硬盘数据传输率。因为这个数据的不确定性，所以厂商在标示硬盘参数时，更多是采用外部数据传输率(External Transfer Rate)和内部数据传输率（Internal Transfer Rate）。外部数据传输率(External Transfer Rate)，一般也称为突发数据传输或接口传输率。是指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率，也就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的ATA66、ATA100、ATA133等接口，就是以硬盘的理论最大外部数据传输率来表示的。ATA100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是100MB/s；ATA133则代表外部数据传输率理论最大值是133MB/s；而SATA接口的硬盘外部理论数据最大传输率可达150MB/s。这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率，在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。转速转速(RotationlSpeed)，是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是Revolutions Per Minute的缩写，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘，一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小，笔记本硬盘的尺寸（2.5寸）也被设计的比台式机硬盘（3.5寸）小，转速提高造成的温度上升，对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求；噪音变大，又必须采取必要的降噪措施，这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高，而其它的维持不变，则意味着电机的功耗将增大，单位时间内消耗的电就越多，电池的工作时间缩短，这样笔记本的便携性就受到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。转速是随着硬盘电机的提高而改变的，现在液态轴承马达已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上，它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度被减至最低；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；更可减少磨损，提高寿命。平均寻道时间平均寻道时间的英文拼写是Average Seek Time，它是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数，单位为毫秒（ms）。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样，但这个时间越低，则产品越好，现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低；单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。磁头数硬盘磁头是硬盘读取数据的关键部件，它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输，而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据，磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。目前比较常用的是GMR（GiantMagnetoResisive）巨磁阻磁头，GMR磁头的使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，这比以前的传统磁头和MR（MagnetoResisive）磁阻磁头更为敏感，相对的磁场变化能引起来大的电阻值变化，从而实现更高的存储密度。磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具，是硬盘中最精密的部位之一。磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的。硬盘在工作时，磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据；通过改变盘片上的磁场来写入数据。为避免磁头和盘片的磨损，在工作状态时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触，只有在电源关闭之后，磁头会自动回到在盘片上的固定位置（称为着陆区，此处盘片并不存储数据，是盘片的起始位置）。由于磁头工作的性质，对其磁感应敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁头采用铁磁性物质，在磁感应敏感度上不是很理想，因此早期的硬盘单碟容量都比较低，单碟容量大则碟片上磁道密度大，磁头感应程度不够，就无法准确读出数据。这就造成早期的硬盘容量都很有限。随着技术的发展，磁头在磁感应敏感度和精密度方面都有了长足的进步。最初磁头是读、写功能一起的，这对磁头的制造工艺、技术都要求很高，而对于个人电脑来说，在与硬盘交换数据的过程中，读取数据远远快于写入数据，读、写操作二者的特性也完全不同，这也就导致了读、写分离的磁头，二者分别工作、各不干扰。薄膜感应（TEI）磁头在1990年至1995年间，硬盘采用TFI读/写技术。TFI磁头实际上是绕线的磁芯。盘片在绕线的磁芯下通过时会在磁头上产生感应电压。TFI读磁头之所以会达到它的能力极限，是因为在提高磁灵敏度的同时，它的写能力却减弱了。各向异性磁阻（AMR）磁头AMR（AnisotropicMagnetoResistive）90年代中期，希捷公司推出了使用AMR磁头的硬盘。AMR磁头使用TFI磁头来完成写操作，但用薄条的磁性材料来作为读元件。在有磁场存在的情况下，薄条的电阻会随磁场而变化，进而产生很强的信号。硬盘译解由于磁场极性变化而引起的薄条电阻变化，提高了读灵敏度。AMR磁头进一步提高了面密度，而且减少了元器件数量。由于AMR薄膜的电阻变化量有一定的限度，AMR技术最大可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度，所以AMR磁头的灵敏度也存在极限。这导致了GMR磁头的研发。GMR（GiantMagnetoResistive，巨磁阻） GMR磁头继承了TFI磁头和AMR磁头中采用的读/写技术。但它的读磁头对于磁盘上的磁性变化表现出更高的灵敏度。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的：一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。GMR传感器的灵敏度比AMR磁头大3倍，所以能够提高盘片的密度和性能。硬盘的磁头数取决于硬盘中的碟片数，盘片正反两面都存储着数据，所以一个盘片对应两个磁头才能正常工作。比如总容量80GB的硬盘，采用单碟容量80GB的盘片，那只有一张盘片，该盘片正反面都有数据，则对应两个磁头；而同样总容量120GB的硬盘，采用二张盘片，则只有三个磁头，其中一张盘片的一面没有磁头。低级格式化与高级格式化的概念及区别低级格式化：硬盘低级格式化（Low Level Format），又叫硬盘物理格式化（Physical Disk Format）。其最主要的目的是划分磁柱面（Cylinder）、建立扇区数（Sector）和选择扇区的间隔比（Interleave）。一般作低级格式化的主要原因是硬盘坏磁道太多，必须重新整理硬盘的结构，低格主要的功能是扫描磁盘是否有坏磁道，再把坏磁道标记出来，防止数据的写入。其次是，对磁盘表面的结构进行规划，把硬盘表面原来没有磁道，没有扇区或凌乱的磁道和扇区，重新划分成许多同心圆的磁道，又把磁道划分为许多扇区，每一扇区又划分为512字节的容量，如此我们才能根据磁道和扇区的位置去搜寻或读写数据。现将硬盘进行低级格式化的原则归纳如下： A、当硬盘坏磁道大多，数据无法存储，经常死机或乱码而必须重新整理硬盘时。 B、当硬盘分区表或硬盘间隔系数（Interleave）被病毒修改破,无法恢复时。1低级格式化的作用是将空白的磁片划分一个个同心圆、半径不同的磁道，还将磁道划分为若干个扇区，每个扇区的容量为512字节。 2低级格式化在硬盘出厂时已由硬盘生产商完成了，通常使用者无需再进行低级格式化操作。 3关于低级格式化的种种见解，仅供参考。 (1)如无非常必要，使用者不要对硬盘进行低级格式化操作，因为硬盘出厂前的初始低级格式化是由生产线上的专用磁头完成的，而使用者在硬盘出厂后的使用过程中用软件进行低级格式化，使用的是硬盘本身的读写磁头，其读写性能、读写准确度，无不如生产线上的专用磁头，因此，格式化的效果肯定不如生产线的初始低级格式化，从而使硬盘性能下降。 (2)低级格式化是硬盘高损耗的操作，将大大缩短硬盘的使用寿命，因此，如非十分必要，建议不要进行低级格式化。 (3)低级格式化容易引起磁片表面的操伤，如非必要，不要低格。 低级格式化就是将空白的磁盘划分出柱面和磁道，再将磁道划分为若干个扇区，每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据区DATA等。可见，低级格式化是高级格式化之前的一件工作，它只能够在DOS环境来完成。而且低级格式化只能针对一块硬盘而不能支持单独的某一个分区。每块硬盘在出厂时，已由硬盘生产商进行低级格式化，因此通常使用者无需再进行低级格式化操作。其实，我们对一张软盘进行的全面格式化就是一种低级格式化。低级格式化就是把一张空白的盘划分成一个个小的区域，并编号，供计算机储存，读取数据。没有这个工作的话，计算机就不知道在哪写，从哪读。 需要指出的是，低级格式化是一种损耗性操作，其对硬盘寿命有一定的负面影响。因此，许多硬盘厂商均建议用户不到万不得已，不可“妄”使此招。当硬盘受到外部强磁体、强磁场的影响，或因长期使用，硬盘盘片上由低级格式化划分出来的扇区格式磁性记录部分丢失，从而出现大量“坏扇区”时，可以通过低级格式化来重新划分“扇区”。但是前提是硬盘的盘片没有受到物理性划伤。硬盘必须先经过分区才能使用，磁盘经过分区之后，下一个步骤就是要对硬盘进行格式化（FORMAT）的工作，硬盘都必须格式化才能使用。在Windows和DOS操作系统下，都有格式化Format的程序，不过，一旦进行格式化硬盘的工作，硬盘中的数据可是会全部不见！所以进行这个动作前，先确定磁盘中的数据是否还有需要，如果是的话先另行备份吧。在DOS下你们可以用FORMAT，也可以FDISK 。格式化分为高级格式化和低级格式化。高级格式化仅仅是清除硬盘上的数据，生成引导信息，初始化FAT表，标注逻辑坏道等。而低级格式化是将硬盘划分出柱面和磁道，再将磁道划分为若干个扇区，每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据区DATA等。低级格式化是高级格式化之前的一件工作，每块硬盘在出厂前都进行了低级格式化。低级格式化是一种损耗性操作，对硬盘寿命有一定的负面影响。我们平时所用的Windows下的格式化（包括在DOS下面使用的格式化）其实就是高级格式化。 硬盘的坏道共分两种：逻辑坏道和物理坏道。逻辑坏道为软坏道，大多是软件的操作和使用不当造成的，可以用软件进行修复；物理坏道为真正的物理性坏道，是硬盘盘片本身的磁介质出现问题，例如盘片有物理损伤，大都无法用软件进行修复，只能通过改变硬盘分区或扇区的使用情况来解决，较多采用硬盘低格方式修复。浅谈硬盘数据恢复的基本原理初买来一块硬盘，我们是没有办法使用的，你需要将它分区、格式化，然后再安装上操作系统才可以使用。一个完整硬盘的数据应该包括五部分：MBR，DBR（OBR），FAT，DIR区和DATA区。其中只有主引导扇区是唯一的，其它的随你的分区数的增加而增加。 主引导扇区 主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表DPT（Disk Partition Table）。其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区，并在程序结束时把该分区的启动程序（也就是操作系统引导扇区）调入内存加以执行。至于分区表，很多人都知道，以80H或00H为开始标志，以55AAH为结束标志，共64字节，位于本扇区的最末端。值得一提的是，MBR是由分区程序（例如DOS 的Fdisk.exe）产生的，不同的操作系统可能这个扇区是不尽相同。如果你有这个意向也可以自己去编写一个，只要它能完成前述的任务即可，这也是为什么能实现多系统启动的原因（说句题外话:正因为这个主引导记录容易编写，所以才出现了很多的引导区病毒）。操作系统引导扇区DBR（DOS Boot Record）即DOS操作系统引导记录，通常位于硬盘的0磁道1柱面1扇区（这是对于DOS来说的，对于那些以多重引导方式启动的系统则位于相应的主分区/扩展分区的第一个扇区），是操作系统可直接访问的第一个扇区，它也包括一个引导程序和一个被称为BPB（BIOS Parameter Block）的BIOS参数块。其中DOS引导程序完成DOS系统文件（IO.SYS，MSDOS.SYS）的定位与装载，而BPB用来描述本DOS分区的磁盘信息，BPB位于DBR偏移0BH处，共13字节。 它包含逻辑格式化时使用的参数，可供DOS计算磁盘上的文件分配表，目录区和数据区的起始地址，BPB之后三个字提供物理格式化（低格）时采用的一些参数。引导程序或设备驱动程序根据这些信息将磁盘逻辑地址（DOS扇区