硬盘的基本知识和维护优化.doc

1.引言1.1我国计算机应用的状况进入21世纪，随着现代科学技术的飞速发展，计算机也在各项领域中的到广泛使用，成为企业经营、生产治理和销售乃至赢得市场竞争和发展不可缺少的工具。同时计算机也正以每年上百万台的速度迅速增增长，大量涌进千家万户，成为家庭办公、教育和娱乐的重要工具。然而，在计算机使用过程中不可避免地会出现各种各样的软件故障和硬件故障。如何进行故障诊断和排除，来确保计算机的可靠安全运行，已经成为广大电脑用户十分关注的问题。1.2硬盘的重要作用 假如把CPU比作计算机的“心脏”，主板比作神经系统，那硬盘就似乎计算机的“大脑”一样，我们的操作系统、数据文件、个人信息等内容都存储于其中。一旦这个“大脑”发生什么问题，不但我们的计算机会瘫痪，存储于内的劳动成果也会付诸东流。 硬盘的工作原理很简单，硬盘可以读取和写入保存数据，写入数据实际上是通过磁头对硬盘片表面的可磁化单元进行磁化，就像录音机的录音过程；不同的是，录音机是将模拟信号顺序地录制在涂有磁介质的磁带上，而硬盘是将二进制的数字信号以环状同心圆轨迹的形式，一圈一圈地记录在涂有磁介质的高速旋转的盘面上。读取数据时，只需把磁头移动到相应的位置读取此处的磁化编码状态即可。 硬盘是计算机最重要的外部存储设备，包括操作系统在内的各种软件、程序、数据都要保存到硬盘上。硬盘伴随着PC机的快速腾飞，无论速度与容量都有了飞速发展。一度还对几十上百兆容量的硬盘赞叹不已，现在已经有了几十GB甚至几百GB的硬盘。 这些年来，新型硬盘技术不断涌现，硬盘容量几乎以每年60的速度递增，而其价格却在以40甚至更快的速度下跌。目前硬盘在国际范围内的生产过剩造成市场上供过于求的局面，竞争非常激烈。2硬盘的基本知识2.1 概述 硬盘的相关知识，主要包括发展历史、技术用语、工作原理等。硬盘是计算机最重要的外部存储设备，包括操作系统在内的各种软件、程序、数据都要保存到硬盘上。硬盘伴随着PC机的快速腾飞，无论速度与容量都有了飞速发展。一度还对几十上百兆容量的硬盘赞叹不已，现在已经有了几十GB甚至几百GB的硬盘。下面就让我们对硬盘的发展历史以及关于硬盘的基本知识做一个大概的了解。 2.2 具体相关知识 2.2.1硬盘的发展历史 从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达几十GB多的硬盘，硬盘也经历了几代的发展，下面就介绍一下其历史及发展。1956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM350RAMAC，其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域，从而成功地实现了随机存储，这套系统的总容量只有5MB，共使用了50个直径为24英寸的磁盘，这些盘片表面涂有一层磁性物质，它们被叠起来固定在一起，绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。 1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术，探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触”，这也是现代绝大多数硬盘的原型。 1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘，从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。 1979年，IBM再次发明了薄膜磁头，为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。 80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献，即发明了MRCheetahX15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。 2000年3月16日，硬盘领域又有新突破，第一款“玻璃硬盘”问世，这就是IBM推出的Deskstar75GXP及Deskstar40GV，此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料，这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar75GXP系列产品的最高容量达75GB，这是目前最大容量的硬盘，而Deskstar40GV的数据存储密度则高达13十亿数据位/每平方英寸，这再次涮新数据存储密度世界记录。2.2.2硬盘技术用语MR磁阻磁头采用分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头，读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。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。优点：提高盘片道密度，可提高硬盘容量30%。GMR超磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样，是利用非凡材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，从而可以实现更高的存储密度，现有的MR磁头的盘片密度为3Gbit5Gbit/in而GMR磁头可达10Gbit40Gbit/in2以上。优点：信号检测灵敏度比MR磁头高出至少十倍S.M.A.R.T.技术全称是Self-Monitoring，AnalysisandReportingTechnology，即“自监测、分析及告技术”。支持S.M.A.R.T.技术的硬盘通过硬盘上的监测电路和主机上的监测软件对磁头、盘片、马达、电路的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告。优点：减少数据丢失，可以对硬盘潜在故障进行有效猜测，提高数据的安全性。SPS技术SPS震动保护系统是由昆腾公司开发，应用在火球七代EX系列以后产品。SPS的设计原则就是在撞击到来时，保持磁头不受震动，磁头和磁头臂停泊在盘片上，冲击能量被硬盘其他部分吸收，这样能有效地提高硬盘的抗震性能，使硬盘在运输、使用及安装的过程中最大限度地免受震动的损坏。DPS技术DPS数据保护系统DPS可快速自动检测硬盘的每一个扇区，并在硬盘的前300M空间定位存放操作系统或其他应用系统的重要部分。当系统发生问题时，DPS可以在90秒内自动检测并恢复系统数据，即使系统无法自举，也可以用包含DPS的系统软盘启动系统，再通过DPS自动检测并分析故障原因，尽可能保证数据不被丢失。假如错误发生在非主分区，采用DPS扩展检测方式仍可继续检测硬盘的所有数据，时间长短根据硬盘容量而定，正常情况下不会超过20分钟。UltraDSP（超级数字信号处理器）进行数字运算，比一般CPU快1050倍。提供处理及驱动接口的双重功能。优点：不占用更多CPU资源，提高系统性能。FullStrokeSeekTime全程查找时间指的是磁头从最外圈磁道上方移动到最内圈磁道上方所用的时间，单位为毫秒。Interface接口是硬盘与主机系统的连接模块，它的作用就是将硬盘数据缓存内的数据传输到电脑主机内存或其它应用系统中。总得来分，硬盘接口可以分为IDE和SCSI两大类，而每大类下还可分出多种具体的接口类型。目前SCSI硬盘接口有三种，分别是50针、68针和80针。个人PC的硬盘接口一般均为IDE或SATA，根据速度的不同分为ATA/33/66/100/133和SATA150。不同的接口类型会有不同的最大接口带宽，从而在一定程度上影响着硬盘最大外部传输数据的快慢。Cache硬盘数据缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所，当磁头从硬盘盘片上将磁记录转化为电信号时，硬盘会临时性地将数据暂存到数据缓存内；当数据缓存内的暂存数据传输完毕后，硬盘会清空缓存，然后再进行下一次的填充与清空。这个填充、清空和再填充的周期与主机系统总线周期一致。原来硬盘数据缓存多采用EDODRAM，而现在一般以SDRAM为主，根据数据写入方式的不同，数据缓存有写通式和回写式两种。目前主流的IDE硬盘的缓存为2M，高端IDE和SATA产品多为8M。DualWave这是很早以前迈拓就在宣传的技术，借鉴SCSI硬盘的设计，采用一枚RISC处理器负责接口操作，另设一枚DSP负责硬盘内部的信号处理，进一步提高效率。目前各厂商的硬盘控制系统基本都采用这种双处理器设计。1S.M.A.R.T：目前硬盘的平均无故障运行时间已达50000小时以上，但这对于挑剔的专业用户来说还是不够的，因为他们储存在硬盘中的数据才是最有价值的，因此专业用户所需要的就是能提前对故障进行猜测的功能。正是这种需求才使S.M.A.R.T.技术得以应运而生。在ATA-3标准中S.M.A.R.T.技术才被正式确立起来。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等硬盘主要部分，它由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告，而更先进的技术还可以提醒网络治理员的注重，自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其他安全扇区，甚至把文件备份到其他存储设备上。通过S.M.A.R.T.技术，确实可以对硬盘潜在故障进行有效猜测，提高数据的安全性。但同时也应该看到S.M.A.R.T.技术并不是万能的，对渐发性的故障的监测是它的用武之地；而对于一些突发性的故障，如对盘片的忽然冲击等，S.M.A.R.T.技术也同样是无能为力的。 2.2.3硬盘的工作原理 说起来，硬盘的工作原理很简单，硬盘可以读取和写入保存数据，写入数据实际上是通过磁头对硬盘片表面的可磁化单元进行磁化，就像录音机的录音过程；不同的是，录音机是将模拟信号顺序地录制在涂有磁介质的磁带上，而硬盘是将二进制的数字信号以环状同心圆轨迹的形式，一圈一圈地记录在涂有磁介质的高速旋转的盘面上。读取数据时，只需把磁头移动到相应的位置读取此处的磁化编码状态即可。 硬盘的原理：磁头电磁感应式磁头：传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头。MR磁头：即磁阻磁头，采用分离式的磁头结构：写入磁头采用传统的磁感应磁头，读取磁头采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。GMR磁头：采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头。3.硬盘的日常保养3.1硬盘保养的重要作用 由于硬盘中一般保存了大量的数据资料，一旦硬盘出现故障，往往是灾难性的，尤其是保存有珍贵资料时，更是损失惨重。假如是硬盘逻辑损坏，一般重装软件即可，但物理损坏时，大部分人可能就会束手无策。其实，只要情况不是非凡严重，选择一些合适的方法处理，一般也能解决问题。 硬盘真的是电脑中很脆弱的配件，有时候自己电脑不明不白出现坏道，不能开机等现象，因此要仔细对待，保养细节不能忽略。 3.2硬盘保养的方面 主要包括正确的硬盘分区方式、防尘、保持使用环境的清洁卫生、防止硬盘受震动、正在对硬盘读写时不能关掉电源、对一些无用的软件定期清理和使用WINDOWS的自带工具对硬盘进行定期整理。4.总结 硬盘是计算机最重要的外部存储设备，我们需要对计算机多了解