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第五章硬盘 第一节硬盘的基础知识第二节硬盘的分类第三节硬盘编号识别第四节硬盘的选购本章小结 第一节硬盘的基础知识硬盘的发展速度很快 其容量和性能都在不断提高 它是计算机硬件系统的重要组成部分 本节将介绍一些硬盘的基础知识 包括硬盘的结构 硬盘的接口标准以及硬盘的性能指标和硬盘的主要参数 一 硬盘的外部结构硬盘的外部结构包括固定面板 控制电路板和接口 1 硬盘的固定面板为了让硬盘盘片和机构能够稳定运行 硬盘正面的面板与底板结合成一个密封体 在面板上贴有产品标签 标注着产品型号 产品序列号 产品生产日期等信息 此外 还有一个透气孔 可以使硬盘内部气压与大气气压保持一致 如图5 1 1所示 图5 1 1硬盘的正面 2 控制电路板硬盘的背面是控制电路板 它采用贴片式焊接 包括主轴调速电路 磁头驱动与伺服定位电路 读写电路 控制与接口电路等 电路板上还有一块ROM芯片 里面固化进行硬盘初始化的程序 在电路板上还安装容量不等的高速数据缓存芯片 如图5 1 2所示为硬盘控制电路板 图5 1 2硬盘控制电路板 3 接口接口包括电源接口和数据接口 其中电源接口与主机电源相连接 为硬盘供电 数据接口则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道 用一根数据电缆将数据接口与主板IDE接口相连 通常所说的40针 80芯的接口电缆是指数据电缆 数据接口又分为IDE接口和SCSI接口两种 如图5 1 3所示 图5 1 3硬盘的接口 二 硬盘的内部结构硬盘的内部结构由盘片 浮动磁头组件 主轴 电机 接口等组成 其中磁头组件是构成硬盘的最主要部分 被封装在硬盘的净化腔体内 如图5 1 4所示为硬盘的内部结构图 图5 1 4硬盘的内部结构图 1 盘片盘片是硬盘存储数据的载体 它的表面光滑平整且涂有磁粉 这些磁粉被划分成若干个同心圆 称为磁道 磁粉就好像是无数任意排列的小磁铁 这些小磁铁受到磁头泊磁力影响而改变其排列方向 利用磁头的磁力控制小磁铁的方向 从而用来存储信息 如图5 1 5所示 图5 1 5磁盘盘片 2 浮动磁头组件浮动磁头组件由读写磁头 传动手臂及传动轴组成 每个盘面有一个磁头 最上面的盘面上的磁头为0号磁头 从上往下依此类推 读取数据时 盘片高速旋转 传动手臂以传动轴为圆心带动前端的读写磁头在盘片旋转的垂直方向来回移动 通过磁头感应盘片上的磁信号来读取数据或改变磁性来写入信息 此时磁头处于离盘面0 2 0 5 m的位置 如图5 1 6所示 图5 1 6浮动磁头装置 3 主轴组件主轴组件包括轴承 马达等 用户存取的资料是通过马达的转动被带到磁头下方的 因而马达的转速越快 用户存取数据的时间就越短 磁盘马达的转速决定了硬盘最终的速度 三 硬盘的性能指标我们只有熟悉硬盘的性能指标 才能根据这些指标来判断硬盘品质的优劣 硬盘的性能指标很多 其中主要的几个性能指标如下 1 主轴转速 硬盘主轴马达带动盘片高速旋转 产生浮力使磁头源浮在盘片上方 将所要存取资料的扇区带到磁头下方来进行数据的存取 转速越快 数据传输率就越高 硬盘性能就越好 目前的硬盘转速有5400r m和7200r m 也有一些高端硬盘达到了10000r m 甚至15000r m 2 平均寻道时间 平均寻道时间是指在读取或写入数据时 磁盘面上的磁头移动到所指定的磁道所需的时间 平均寻道时间越小 硬盘速度就越快 性能就越好 目前这项指标在9 10ms之间 3 单碟容量 前面已经介绍过 硬盘盘体是由盘片重叠在一起构成的 而重叠的碟片数量是有限的 通常的IDE硬盘只有4张碟片 靠增加碟片数量来增加硬盘容量是不可行的 只有提高每张碟片的容量才能提高硬盘容量 现在的大容量硬盘都采用新型GMR巨阻型磁头 碟片的记录密度可以大大提高 相应的碟片容量也就得到了提高 有的大容量硬盘的单碟容量达到了40GB 提高单碟容量的另一个重要意义在于它提高了数据传输率 单碟容量越大表示扇区间的密度越大 因为硬盘是以连续的方式写入数据磁道的 所以如果能将所写入的数据都集中于单碟上 读取时自然就能够提升硬盘持续数据的传输速度 在硬盘转速相同的情况下 单碟容量越大 硬盘的数据传输速率也就越快 4 平均潜伏期 平均潜伏期是指磁盘转动半圈所用的时间 单位为ms 盘片转得越快 潜伏期越短 显然 同一转速的硬盘的平均潜伏期是固定的 如7200rpm时约为4 167ms 5400rpm时约为5 556ms 5 硬盘表面温度 在经过连续不断的读 写操作后 硬盘内部电子元件的温度就会升高 硬盘的温度也就会随之上升 当上升到一定程度时就会影响薄膜式磁头的数据读取灵敏度 硬盘就会出现不稳定的情况 因此表面温度较低的硬盘有更稳定的数据读 写性能 6 高速缓冲 因为硬盘的速度相对于内存来说非常慢 因而在二者之间加入了缓冲 缓冲的速度不如内存快 但是比硬盘要快得多 因而缓冲容量大时 每次交换的数据量就多 硬盘的读 写速度就快 性能就好 目前的高速缓冲通常在512KB 2MB之间 7 全程访问时间 全程访问时间是指磁头移动到最后一个所需数据的全部时间 平均访问时间通常可以看做是平均寻道时间与平均潜伏时间之和 单位是ms 当然平均访问时间越小 硬盘速度越快 8 连续无故障时间 连续无故障时间是指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间 单位是小时 一般的硬盘无故障时间在30000小时以上 9 外部数据传输率 外部数据传输率是指硬盘缓冲区读取数据的速率 10 S M A R T S M A R T Self MonitoringAnalysisReportingTechnology 自动监测分析报告技术 用来监测和分析硬盘自身的工作状态和性能 用户可以通过S M A R T随时掌握硬盘的运行状况 从而避免硬盘中数据的丢失 四 硬盘的主要参数硬盘的主要参数有磁头数 柱面 每磁道扇区数和交错因子 1 磁头数 硬盘的每一个盘片均有两个磁面 每个磁面