毕业论文(计算机硬盘维护)

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 综合毕业实践说明书 论综合毕业实践说明书 论 文 文 实践题目 计算机硬盘维护实践题目 计算机硬盘维护 系 别 1 专 业 实践地点 班 级 1 姓 名 1 学 号 1 指导教师 完成时间 摘摘 要要 精品文档 2欢迎下载 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广泛使用 成为企 业经营 生产管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 如果把 CPU 比作计算机的 心脏 主板比作神经系统 那硬盘就好像计算机的 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 关键词 关键词 硬盘 数据 接口 故障处理 目目 录录 绪绪 论论 1 精品文档 3欢迎下载 第一章第一章 硬盘的结构硬盘的结构 3 1 1 硬盘的结构 3 1 1 1 基本参数 3 1 1 2 物理结构 6 1 1 3 逻辑结构 8 1 2 硬盘的接口类型 9 第二章第二章 硬盘的常见故障与维护硬盘的常见故障与维护 15 2 1 硬盘的常见故障与维护 15 2 2 硬盘的日常维护 19 第三章第三章 硬盘数据恢复硬盘数据恢复 24 3 1 误格式化硬盘数据的恢复 24 3 2 零磁道损坏时的数据恢复 24 3 3 分区表损坏时的数据修复 25 3 4 误删除之后的数据恢复 26 结结 论论 28 致致 谢谢 29 参考文献参考文献 30 淮安信息职业技术学院毕业论文 计算机硬盘保护 1 绪绪 论论 1 1 什么是硬盘什么是硬盘 硬盘是电脑主要的存储媒介之一 由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成 这些碟片外覆盖有铁磁性材料 绝大多数硬盘都是固定硬盘 被永久性地密封固定 在硬盘驱动器中 硬盘也是计算机中非常重要的一个配件 而且 它的重要性还有 区别于其他的配件 例如 CPU 和内存等 因为用户所有的数据都将保存在硬盘里面 一旦硬盘发生了突发性的损坏 而且这块硬盘上又保存了大量的重要数据 那么损 失可不就是能够拿金钱来衡量的了 2 2 硬盘的发展硬盘的发展 从第一块硬盘 RAMAC 的问世到现在单碟容量高达 15GB 多的硬盘 硬盘也经历 了几代的发展 以下是其发展历史 1 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 IBM 350 RAMAC Random Access Method of Accounting and Control 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 当时主要应用 于飞机预约 自动银行 医学诊断及太空领域 2 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 3 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 它的容量为 60MB 转速略低于 3000RPM 采用 4 张 14 英寸盘片 存储密度为每平方英寸 1 7MB 4 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 精品文档 2欢迎下载 5 80 年代末期 IBM 发明的 MR Magneto Resistive 磁阻是对硬盘技术发展的 又一项重大贡献 这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感 使得盘片的存储密 度比以往每英寸 20MB 提高了数十倍 6 1991 年 IBM 生产的 3 5 英寸的硬盘使用了 MR 磁头 使硬盘的容量首次达到了 1GB 从此硬盘容量开始进入了 GB 数量级 6 1999 年 9 月 7 日 Maxtor 宣布了首块单碟容量高达 10 2GB 的 ATA 硬盘 从 而把硬盘的容量引入了一个新的里程碑 7 2000 年 2 月 23 日 希捷发布了转速高达 15 000RPM 的 Cheetah X15 系列硬 盘 其平均寻道时间仅 3 9ms 它也是到目前为止转速最高的硬盘 其性能相当于 阅读一整部 Shakespeare 只花 15 秒 此系列产品的内部数据传输率高达 48MB s 数据缓存为 4 16MB 支持 Ultra160 m SCSI 及 Fibre Channel 光纤通道 这将 硬盘外部数据传输率提高到了 160MB 200MB s 总得来说 希捷的此款 捷豹 Cheetah X15 系列将硬盘的性能提升到了一个全新的高度 8 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 Deskstar 75GXP 及 Deskstar 40GV 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 Deskstar 75GXP 系列产品的最高容量达 75GB 这是目前最大容量的硬盘 而 Deskstar 40GV 的数据存储密度则高达 14 3 十亿数据位 每平方英寸 这再次刷新数据存储密度世界记录 9 以下是近年来关于硬盘价格的趣味数字 1995 年 200MB 400MB 大于 4000 元 GB 1996 年 1 2GB 2 1GB 1500 元 2000 GB 1998 年 1 2GB 2 1GB 200 元 250 元 GB 2000 年 4 3GB 6 4GB 40 元 GB 2002 年 10GB 20GB 20 元 GB 2004 年 40GB 80GB 6 9 元 GB 2005 年 80GB 160GB 4 5 元 GB 2006 年 80GB 250GB 3 8 元 GB 2008 年 160GB 1TB 1 6 元 GB 精品文档 3欢迎下载 第一章第一章 硬盘的结构硬盘的结构 1 11 1 硬盘的结构硬盘的结构 硬功夫是由多个盘片组成的 每个盘片分正反两面 按顺序可称为 0 面 1 面 2 面 3 面等 具体多少由硬盘的种类和型号而定 硬盘的存储介质是磁介质 用 于长久地保存数据 磁介质上的每一个同心圆称为一个磁道 track 最外面的叫 0 磁道 往里 逐渐递增 每一个磁道又分为多个扇区 sector 每个扇区都是 512 个字节 硬 盘上下同面上的相同磁道如果作为一个整体来看 就称为柱面 cylinder 所以 硬盘的存储容量由面数 每面磁道数 每磁道扇区数据 每扇区字节数决定 计算 方式是 容量 在数 每面磁道数 每磁道扇区数 每扇区字节数 512byte 硬盘和软盘不同的地方就是硬盘的容量非常巨大 因此内部结构要比软盘精细 得多 硬盘采用的是非接触的头 盘结构 在读写盘时 磁盘的转速非常快 以达 每分钟几千转甚至上万转 因此 磁盘在高速旋转过程中 周围的空气也被带动起 来一起旋转运动 磁头就可以像飞机一样在磁盘表面飞行 与磁盘脱离接触 没有 机械磨擦 磁头的习行高度只有 0 1 0 3 微米 相当于头发丝直径的 1 1000 1 500 大小 这样可以获得极高的数据传输率 并保护磁盘盘面 所以 硬盘都是被密封在高度无尘的环境中 1 1 11 1 1 基本参数基本参数 1 1 容量 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 精品文档 4欢迎下载 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 时至 2007 年 12 月初 1TB 1000GB 的希捷硬盘中关村报价是 2550 元 500G 的硬盘大概是 965 元 2 2 转速 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 3 3 平均访问时间 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 4 4 传输速率 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 精品文档 5欢迎下载 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 目前 Fast ATA 接口硬盘的最大外部传输率为 16 6MB s 而 Ultra ATA 接口的 硬盘则达到 33 3MB s 使用 SATA Serial ATA 口的硬盘又叫串口硬盘 是未来 PC 机硬盘的趋势 2001 年 由 Intel APT Dell IBM 希捷 迈拓这几大厂商组成的 Serial ATA 委员会正式确立了 Serial ATA 1 0 规范 2002 年 虽然串行 ATA 的相关设备还未 正式上市 但 Serial ATA 委员会已抢先确立了 Serial ATA 2 0 规范 Serial ATA 采用串行连接方式 串行 ATA 总线使用嵌入式时钟信号 具备了更强的纠错能力 与以往相比其最大的区别在于能对传输指令 不仅仅是数据 进行检查 如果发现 错误会自动矫正 这在很大程度上提高了数据传输的可靠性 串行接口还具有结构 简单 支持热插拔的优点 串口硬盘是一种完全不同于并行 ATA 的新型硬盘接口类型 由于采用串行方式 传输数据而知名 相对于并行 ATA 来说 就具有非常多的优势 首先 Serial ATA 以连续串行的方式传送数据 一次只会传送 1 位数据 这样能减少 SATA 接口的针 脚数目 使连接电缆数目变少 效率也会更高 实际上 Serial ATA 仅用四支针 脚就能完成所有的工作 分别用于连接电缆 连接地线 发送数据和接收数据 同 时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性 其次 Serial ATA 的起点更 高 发展潜力更大 Serial ATA 1 0 定义的数据传输率可达 150MB s 这比最快的 并行 ATA 即 ATA 133 所能达到 133MB s 的最高数据传输率还高 而在 Serial ATA 2 0 的数据传输率达到 300MB s 最终 SATA 将实现 600MB s 的最高数据传输率 5 5 缓存 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 SATA 硬盘的 缓存为 8M 而 Seagate 的 酷鱼 系列则使用了 32M Cache 精品文档 6欢迎下载 1 1 21 1 2 物理结构物理结构 1 1 磁头 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 英寸 2 而使用传统的磁头只能 达到 20MB 英寸 2 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 为了提高硬盘的容量 速度和稳定性 人们一直在不停地开发新技术 其中对 磁头的技术改进是最主要的 因为磁头越小 灵敏度越高 磁道才能排得越密 存 储的信息才能越多 磁头在读取数据时 不能读取到相邻磁道的数据 同样 在定 入信息时 也不能影响存储在附近的数据 亚铁 ferrite 磁头 亚铁磁头是早期硬盘使用的磁头 它以铁合金为核心的线圈来产生磁场 其作 用就像一个简单的电磁铁 价廉物美 但因为它的线圈不能再缩小 所以一直只能 在容量比较小的硬盘中使用 而且它的铁核心又重又笨 在磁头电机的电力消耗上 也比较大 所以早已被淘汰 只能在级早期的硬盘中看到 薄膜 thin film 磁头 薄膜感应式磁头的设计观念实际上来自于微电子制造界 将微电子的半导体芯 片技术扩展至硬盘里的读定磁头上 结果开发出来的磁头不但体积小 重量轻 而 且产生的磁场也相当强 磁阻式 MagnetoResistive MR 磁头 精品文档 7欢迎下载 磁阻式磁头技术是 IBM 公司在 1994 年开发出来的 它采用一种电磁感应式的 薄膜电阻来检测磁盘表面的信息位 当 MR 磁头通过磁盘表面磁性单元 磁粉 的 时候 会因为磁场的不同 产生强弱不同的电流脉冲 它的特色是能灵敏地辨别磁 盘表面极小的信息位 如此便可读取更小的区域 提高了磁盘的存储密度 而且 MR 磁头所产生的信号或磁场强度完全不受磁盘旋转速度的影响 从此人们可以完 全置磁头技术于不顾 专心提高磁盘的转速了 MR 磁头的缺点是不能写入信息 所以在 MR 磁头上还有传统的薄膜写入单元 因此 MR 磁头实际上有两个磁头 分别负责读写操作 这种设计反而 因祸得福 不 仅比设计读写两用磁头容易 而且可以使用更少的零件 从而也能降低成本和耗电量 而且 MR 读取磁头比磁道窄 磁头就算有微偏移 仍在磁道范围之内 进一步提高 了读取数据的准确性 采用 MR 磁头后 磁道宽度可窄至 1 微米 IBM 公司采用了 MR 磁头技术后 磁盘的存储密度可达到每平方英寸 564MB 也 就是在常规的 3 5 英寸的一张盘片上可存储 5 2GB 的数据 GMR Giant MR 磁头 GMR 磁头与 MR 磁头一样 是利用特殊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 磁头更为灵敏 因此磁盘上的磁道可以做得更加紧密 现有的 MR 磁头能够达到的 盘片密度 3Gbit 5Gbit in 千兆位每平方英寸 而 GMR 磁头可以达一到 10Gbit 40Gbit in 以上 2 2 磁道 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 3 3 扇区 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 精品文档 8欢迎下载 4 4 柱面 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 1 1 31 1 3 逻辑结构逻辑结构 1 1 硬盘参数释疑 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 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 GB 1M 1048576 Bytes 或硬盘厂 商常用的单位 255 1023 63 512 1000000 8414 GB 1M 1000000 Bytes 精品文档 9欢迎下载 在 CHS 寻址方式中 磁头 柱面 扇区的取值范围分别为 0 到 Heads 1 0 到 Cylinders 1 1 到 Sectors 注意是从 1 开始 2 2 基本 基本 IntInt 13H13H 调用简介调用简介 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 3 现代硬盘结构简介现代硬盘结构简介 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 4 扩展扩展 IntInt 13H13H 简介简介 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 1 21 2 硬盘的接口类型硬盘的接口类型 硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件 作用是在硬盘缓存和主机内存之间 传输数据 不同的硬盘接口 决定着硬盘与计算机之间的连接速度 在整个系统中 硬盘接口的优劣 直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏 从整体的角度上 硬 盘接口分为 IDE SATA SCSI 和光纤通道四种 精品文档 10欢迎下载 1 IDE 接口硬盘 多用于家用产品中 也部分应用于服务器 2 SCSI 接口的硬盘 则主要应用于服务器市场 3 光纤通道 只在高端服务器上 价格昂贵 4 SATA 是一种新的硬盘接口类型 还正处于市场普及阶段 在家用市场中有着广 泛的前景 在 IDE 和 SCSI 的大类别下 又可以分出多种具体的接口类型 又各自拥有 不同的技术规范 具备不同的传输速度 比如 ATA100 和 SATA Ultra160 SCSI 和 Ultra320 SCSI 都代表着一种具体的硬盘接口 各自的速度差异也较大 1 1 IDEIDE IDE 的英文全称为 Integrated Drive Electronics 即 电子集成驱动器 它的本意 是指把 硬盘控制器 与 盘体 集成在一起的硬盘驱动器 把盘体 与控制器集成在一起的做法 减少了硬盘接口的电缆数目与长度 数据传输的可靠 性得到了增强 硬盘制造起来变得更容易 因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的 硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容 对用户而言 硬盘安装起来也更为方便 IDE 这一接口技术 从诞生至今就一直在不断发展 性能也不断的提高 其拥有的 价格低廉 兼容性强的特点 为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位 IDE 代表着硬盘的一种类型 但在实际的应用中 人们也习惯用 IDE 来称呼 最早出现 IDE 类型硬盘 ATA 1 这种类型的接口 随着接口技术的发展已经被淘 汰了 而其后发展分支出更多类型的硬盘接口 比如 ATA Ultra ATA DMA Ultra DMA 等接口 都属于 IDE 硬盘 IDE 是一种硬盘的传输接口 它有另一个名称 叫做 ATA AT Attachment 这两个名词都有厂商在用 指的是相同的东西 IDE 的规格后来有所进步 而推出 了 EIDE Enhanced IDE 的规格名称 而这个规格同时又被称为 Fast ATA 所不 同的是 Fast ATA 是专指硬盘接口 而 EIDE 还制定了连接光盘等非硬盘产品的标 准 这个连接非硬盘类的 IDE 标准 又称为 ATAPI 接口 之后再推出更快的接口 名称都只剩下 ATA 的字样 像 Ultra ATA ATA 66 ATA 100 等 精品文档 11欢迎下载 图 36 主板 IDE 接口 早期的 IDE 接口 有两种传输模式 一个是 PIO Programming I O 模式 另一个是 DMA Direct Memory Access 虽然 DMA 模式系统资源占用少 但需 要额外的驱动程序或设置 因此被接受的程度比较低 后来在对速度要求愈来愈高 的情况下 DMA 模式由于执行效率较好 操作系统开始直接支持 而且厂商更推出 了愈来愈快的 DMA 模式传输速度标准 从英特尔的 430TX 芯片组开始 就提供了 对 Ultra DMA 33 的支持 提供了最大 33MB sec 的的数据传输率 以后又很快发 展到了 ATA 66 ATA 100 以及迈拓提出的 ATA 133 标准 分别提供 66MB sec 100MB sec 以及 133MB sec 的最大数据传输率 值得注意的是 迈拓 提出的 ATA 133 标准并没能获得业界的广泛支持 硬盘厂商中只有迈拓自己才采 用 ATA 133 标准 而日立 IBM 希捷和西部数据 则都采用 ATA 100 标准 芯片组厂商中 也只有 VIA SIS ALi 以及 nViidia 对此标准提供支持 英特尔 则只支持 ATA 100 标准 各种 IDE 标准都能很好的向下兼容 例如 ATA 133 兼容 ATA 66 100 和 Ultra DMA33 而 ATA 100 也兼容 Ultra DMA 33 66 要特别注意的是 对 ATA 66 以及以上的 IDE 接口传输标准而言 必须使用 专门的 80 芯 IDE 排线 其与普通的 40 芯 IDE 排线相比 增加了 40 条地线 以提高信号的稳定性 以上这些 都是传统的并行 ATA 传输方式 现在又出现了串行 ATA Serial ATA 简称 SATA 其最大数据传输率 更进一步提高到了 150MB sec 将来还会 提高到 300MB sec 而且其接口非常小巧 排线也很细 有利于机箱内部空气流动 从而加强散热效果 也使机箱内部显得不太凌乱 与并行 ATA 相比 SATA 还有一 大优点 就是支持热插拔 精品文档 12欢迎下载 图 37 主板 SATA 接口 在选购主板时 其实并无必要太在意 IDE 接口传输标准有多快 其实在 ATA 100 ATA 133 以及 SATA 150 下 硬盘性能都差不多 因为受限于硬盘的机械结 构和数据存取方式 硬盘的性能瓶颈 是硬盘的内部数据传输率 而非外部接口标 准 目前 主流硬盘的内部数据传输率离 ATA 100 的 100MB sec 都还差得很远 所以 要按照自己的具体需求选购 2 2 SCSISCSI SCSI 的英文全称为 Small Computer System Interface 小型计算机系统 接口 是同 IDE ATA 完全不同的接口 IDE 接口是普通 PC 的标准接口 而 SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口 而是一种广泛应用于小型机上的高速数据传 输技术 SCSI 接口具有应用范围广 多任务 带宽大 CPU 占用率低 以及热插 拔等优点 但较高的价格 使得它很难如 IDE 硬盘般普及 因此 SCSI 硬盘主要 应用于中 高端服务器和高档工作站中 3 3 光纤通道 光纤通道 光纤通道的英文拼写是 Fibre Channel 和 SCIS 接口一样 光纤通道最初也 不是为硬盘设计开发的接口技术 而是专门为网络系统设计的 但随着存储系统对 速度的需求 才逐渐应用到硬盘系统中 光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的 速度和灵活性才开发的 它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度 光纤通道的 主要特性有 热插拔性 高速带宽 远程连接 连接设备数量大等 光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计 能满足高端工作站 服务器 海量存储子网络 外设间通过集线器 交换机和点对点连接进行双向 串 行数据通讯等系统对高数据传输率的要求 4 4 SATASATA 精品文档 13欢迎下载 使用 SATA Serial ATA 口的硬盘 又叫串口硬盘 是未来 PC 机硬盘的趋 势 2001 年 由 Intel APT Dell IBM 希捷 迈拓这几大厂商组成的 Serial ATA 委员会 正式确立了 Serial ATA 1 0 规范 2002 年 虽然串行 ATA 的相关 设备还未正式上市 但 Serial ATA 委员会已抢先确立了 Serial ATA 2 0 规范 Serial ATA 采用串行连接方式 串行 ATA 总线使用嵌入式时钟信号 具备了更强 的纠错能力 与以往相比 其最大的区别在于 能对传输指令 不仅仅是数据 进 行检查 如果发现错误会自动矫正 这在很大程度上提高了数据传输的可靠性 串 行接口还具有结构简单 支持热插拔的优点 图 38 支持 Serial ATA 技术的标志 图 39 主板上的 Serial ATA 接口 串口硬盘是一种完全不同于并行 ATA 的新型硬盘接口类型 由于采用串行方 式传输数据而知名 相对于并行 ATA 来说 就具有非常多的优势 首先 Serial ATA 以连续串行的方式传送数据 一次只会传送 1 位数据 这样能减少 SATA 接 口的针脚数目 使连接电缆数目变少 效率也会更高 实际上 Serial ATA 仅用 四支针脚就能完成所有的工作 分别用于连接电缆 连接地线 发送数据和接收数 据 同时 这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性 其次 Serial ATA 的起点更高 发展潜力更大 Serial ATA 1 0 定义的数据传输率 可达 精品文档 14欢迎下载 150MB s 这比目前最新的并行 ATA 即 ATA 133 所能达到 133MB s 的最高数据 传输率还高 而 Serial ATA 2 0 的数据传输率 将达到 300MB s 最终 SATA 将 实现 600MB s 的最高数据传输率 精品文档 15欢迎下载 第二章第二章 硬盘的常见故障与维护硬盘的常见故障与维护 2 12 1 硬盘的常见故障与维护硬盘的常见故障与维护 硬盘是负责存储我们的资料的软件的仓库 硬盘的故障如果处理不当往往会导 致系统的无法启动和数据的丢失 那么 当我们应该如何应对硬盘的常见故障呢 常见故障一 系统不认硬盘 系统从硬盘无法启动 从 A 盘启动也无法进入 C 盘 使用 CMOS 中的自动监测 功能也无法发现硬盘的存在 这种故障大都出现在连接电缆或 IDE 端口上 硬盘本 身故障的可能性不大 可通过重新插接硬盘电缆或者改换 IDE 口及电缆等进行替换 试验 就会很快发现故障的所在 如果新接上的硬盘也不被接受 一个常见的原因 就是硬盘上的主从跳线 如果一条 IDE 硬盘线上接两个硬盘设备 就要分清楚主从 系 常见故障二 硬盘无法法读写或不能辨认 这种故障一般是由于 CMOS 设置故障引起的 CMOS 中的硬盘类型正确与否直接 影响硬盘的正常使用 现在的机器都支持 IDE Auto Detect 的功能 可自动检 测硬盘的类型 当硬盘类型错误时 有时干脆无法启动系统 有时能够启动 但会 发生读写错误 比如 CMOS 中的硬盘类型小于实际的硬盘容量 则硬盘后面的扇区 将无法读写 如果是多分区状态则个别分区将丢失 还有一个重要的故障原因 由 于目前的 IDE 都支持逻辑参数类型 硬盘可采用 Normal LBA Large 等 如果在 一般的模式下安装了数据 而又在 CMOS 中改为其它的模式 则会发生硬盘的读写错 误故障 因为其映射关系已经改变 将无法读取原来的正确硬盘位置 常见故障三 系统无法启动 造成这种故障通常是基于以下四种原因 1 主引导程序损坏 2 分区表损坏 3 分区有效位错误 4 DOS 引导文件损坏 精品文档 16欢迎下载 其中 DOS 引导文件损坏最简单 用启动盘引导后 向系统传输一个引导文件 就可以了 主引导程序损坏和分区有效位损坏一般也可以用 FDISK MBR 强制覆写 解决 分区表损坏就比较麻烦了 因为无法识别分区 系统会把硬盘作为一个未分 区的裸盘处理 因此造成一些软件无法工作 不过有个简单的方法 使用 Windows 2000 找个装有 Windows 2000 的系统 把受损的硬盘挂上去 开机后 由于 Windows 2000 为了保证系统硬件的稳定性会对新接上去的硬盘进行扫描 Windows 2000 的硬盘扫描程序 CHKDSK 对于因各种原因损坏的硬盘都有很好的修复 能力 扫描完了基本上也修复了硬盘 分区表损坏还有一种形式 这里我姑且称之为 分区映射 具体的表现是出 现一个和活动分区一样的分区 一样包括文件结构 内容 分区容量 假如在任意 区对分区内容作了变动 都会在另一处体现出来 好像是映射的影子一样 我曾遇 上过 6 4G 的硬盘变成 8 4G 映射了 2G 的 C 区 这种问题特别尴尬 这问题不影 响使用 不修复的话也不会有事 但要修复时 NORTON 的 DISKDOCTOR 和 PQMAGIC 却都变成了睁眼瞎 对分区总容量和硬盘实际大小不一致视而不见 满口没问题的 敷衍你 对付这问题 只有 GHOST 覆盖和用 NORTON 的拯救盘恢复分区表 常见故障四 硬盘出现坏道这是个令人震惊 人见人怕的词 近来 IBM 口碑也因此 江河日下 当你用系统 Windows 系统自带的磁盘扫描程序 SCANDISK 扫描硬盘的 时候 系统提示说硬盘可能有坏道 随后闪过一片恐怖的蓝色 一个个小黄方块慢 慢的伸展开 然后 在某个方块上被标上一个 B 其实 这些坏道大多是逻 辑坏道 是可以修复的 根本用不着送修 据说厂商之所以开发自检工具就是因为 受不了返修的硬盘中的一半根本就是好的这一 残酷的 事实 那么 当出现这样的问题的时候 我们应该怎样处理呢 一旦用 SCANDISK 扫描 硬盘时如果程序提示有了坏道 首先我们应该重新使用各品牌硬盘自己的自检程序 进行完全扫描 注意 别选快速扫描 因为它只能查出大约 90 的问题 为了让自 己放心 在这多花些时间是值得的 如果检查的结果是 成功修复 那可以确定是逻辑坏道 可以拍拍胸脯喘口 气了 假如不是 那就没有什么修复的可能了 如果你的硬盘还在保质期 那赶快 那去更换吧 由于逻辑坏道只是将簇号作了标记 以后不再分配给文件使用 如果 是逻辑坏道 只要将硬盘重新格式化就可以了 但为了防止格式化可能的丢弃现象 因为簇号上已经作了标记表明是坏簇 格式化程序可能没有检查就接受了这个 精品文档 17欢迎下载 现实 于是丢弃该簇 最好还是重分区 使用如 IBM DM 之类的软件还是相 当快的 或者 GHOST 覆盖也可以 只是这两个方案都多多少少会损失些数据 常见故障五 硬盘容量与标称值明显不符 一般来说 硬盘格式化后容量会小于标称值 但此差距绝不会超过 20 如 果两者差距很大 则应该在开机时进入 BIOS 设置 在其中根据你的硬盘作合理设 置 如果还不行 则说明可能是你的主板不支持大容量硬盘 此时可以尝试下载最 新的主板 BIOS 并进行刷新来解决 此种故障多在大容量硬盘与较老的主板搭配时 出现 另外 由于突然断电等原因使 BIOS 设置产生混乱也可能导致这种故障的发 生 常见故障六 无论使用什么设备都不能正常引导系统 这种故障一般是由于硬盘被病毒的 逻辑锁 锁住造成的 硬盘逻辑锁 是 一种很常见的恶作剧手段 中了逻辑锁之后 无论使用什么设备都不能正常引导系 统 甚至是软盘 光驱 挂双硬盘都一样没有任何作用 逻辑锁 的上锁原理 计算机在引导 DOS 系统时将会搜索所有逻辑盘的顺序 当 DOS 被引导时 首先要去找主引导扇区的分区表信息 然后查找各扩展分区的逻 辑盘 逻辑锁 修改了正常的主引导分区记录 将扩展分区的第一个逻辑盘指向 自己 使得 DOS 在启动时查找到第一个逻辑盘后 查找下个逻辑盘总是找到自己 这样一来就形成了死循环 给 逻辑锁 解锁比较容易的方法是 热拔插 硬盘电 源 就是在当系统启动时 先不给被锁的硬盘加电 启动完成后再给硬盘 热插 上电源线 这样系统就可以正常控制硬盘了 这是一种非常危险的方法 为了降低 危险程度 碰到 逻辑锁 后 大家最好依照下面几种比较简单和安全的方法处理 1 首先准备一张启动盘 然后在其他正常的机器上使用二进制编辑工具 推 荐 UltraEdit 修改软盘上的 IO SYS 文件 修改前记住先将该文件的属性改为正 常 具体是在这个文件里面搜索第一个 55AA 字符串 找到以后修改为任何其 他数值即可 用这张修改过的系统软盘你就可以顺利地带着被锁的硬盘启动了 不 过这时由于该硬盘正常的分区表已经被破坏 你无法用 Fdisk 来删除和修改分 区 这时你可以用 Diskman 等软件恢复或重建分区即可 2 因为 DM 是不依赖于主板 BIOS 来识别硬盘的硬盘工具 就算在主板 BIOS 中 将硬盘设为 NONE DM 也可识别硬盘并进行分区和格式化等操作 所以我们也 可以利用 DM 软件为硬盘解锁 精品文档 18欢迎下载 首先将 DM 拷到一张系统盘上 接上被锁硬盘后开机 按 Del 键进入 BIOS 设置 将所有 IDE 接口设为 NONE 并保存后退出 然后用软盘启动系统 系统即 可 带锁 启动 因为此时系统根本就等于没有硬盘 启动后运行 DM 你会发现 DM 可以识别出硬盘 选中该硬盘进行分区格式化就可以了 这种方法简单方便 但是有一个致命的缺点 就是硬盘上的数据保不住了 硬盘容量越做越大 我们在硬盘里存放的数据也越来越多 那么 这么大量的 数据存放在这样一个铁盒子里究竟有多安全呢 虽然 目前的大多数硬盘的无故障 运行时间 MTBF 已达 300 000 小时以上 但这仍不够 一次故障便足以造成灾 难性的后果 因为对于不少用户 特别是商业用户而言 数据才是 PC 系统中最昂 贵的部分 他们需要的是能提前对故障进行预测 正是这种需求与信任危机 推动 着各厂商努力寻求一种硬盘安全监测机制 于是 一系列的硬盘数据保护技术应运 而生 1 1 S M A R T S M A R T 技术技术 S M A R T 技术的全称是 Self Monitoring Analysis and Reporting Technology 即 自监测 分析及报告技术 在 ATA 3 标准中 S M A R T 技术 被正式确立 S M A R T 监测的对象包括磁头 磁盘 马达 电路等 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管理员的注意 自动降低硬盘的运行速度 把重要数据文 件转存到其它安全扇区 甚至把文件备份到其它硬盘或存储设备 通过 S M A R T 技 术 确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测 提高数据的安全性 但我们也应该看 到 S M A R T 技术并不是万能的 它只能对渐发性的故障进行监测 而对于一些 突发性的故障 如盘片突然断裂等 硬盘再怎么 smart 也无能为力了 因此不管怎 样 备份仍然是必须的 2 2 DFTDFT 技术技术 DFT Drive Fitness Test 驱动器健康检测 技术是 IBM 公司为其 PC 硬盘开 发的数据保护技术 它通过使用 DFT 程序访问 IBM 硬盘里的 DFT 微代码对硬盘进行 检测 可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况 据研究表明 在用户送回返修的硬盘中 大部分的硬盘本身是好的 DFT 能够 减少这种情形的发生 为用户节省时间和精力 避免因误判造成数据丢失 它在硬 精品文档 19欢迎下载 盘上分割出一个单独的空间给 DFT 程序 即使在系统软件不能正常工作的情况下也 能调用 DFT 微代码可以自动对错误事件进行登记 并将登记数据保存到硬盘上的保留 区域中 DFT 微代码还可以实时对硬盘进行物理分析 如通过读取伺服位置错误信 号来计算出盘片交换 伺服稳定性 重复移动等参数 并给出图形供用户或技术人 员参考 这是一个全新的观念 硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的 机械状况 而 DFT 软件是一个独立的不依赖操作系统的软件 它可以在用户其他任何软件 失效的情况下运行 2 22 2 硬盘的日常维护硬盘的日常维护 硬盘作为电脑各配件中非常耐用的设备之一 保养好的话一般可以用上个 6 7 年 下面给大家说一说怎样正确保养硬盘 硬盘的保养要分两个方面 首先从硬件的角度看 特别是那些超级电脑 DIY 的 玩家要注意以下问题 他们通常是不用机箱的 把电脑都摆在桌面一方面有利于散 热 一方面便于拆卸方便 而这样损坏硬件的几率大大提高 特别是硬盘 因为当 硬盘开始工作时 一般都处于高速旋转之中 放在桌面上没有固定 不稳定是最容 易导致磁头与盘片猛烈磨擦而损坏硬盘 还有就是要防止电脑使用时温度过高 过 高的温度不仅会影响硬盘的正常工作 还可能会导致硬盘受到损伤 温度过高将影响薄膜式磁头的数据读取灵敏度 会使晶体振荡器的时钟主频发 生改变 还会造成硬盘电路元件失灵 磁介质也会因热胀效应而造成记录错误 温度过高不适宜 过低的温度也会影响硬盘的工作 所以在空调房内也应注意不要 把空调的温度降得太多 这样会产生水蒸气 损毁硬盘 一般 室温保持在 20 25 为宜 接下来我们谈谈使用过程中硬盘的问题 1 1 硬盘在工作时不能突然关机 硬盘在工作时不能突然关机 当硬盘开始工作时 一般都处于高速旋转之中 如果我们中途突然关闭电源 可能会导致磁头与盘片猛烈磨擦而损坏硬盘 因此要避免突然关机 关机时一定要 注意面板上的硬盘指示灯是否还在闪烁 只有在其指示灯停止闪烁 硬盘读写结束 后方可关闭计算机的电源开关 精品文档 20欢迎下载 2 2 防止灰尘进入 防止灰尘进入 灰尘对硬盘的损害是非常大的 这是因为在灰尘严重的环境下 硬盘很容易吸 引空气中的灰尘颗粒 使其长期积累在硬盘的内部电路元器件上 会影响电子元器 件的热量散发 使得电路元器件的温