计算机组成与维护第5章 外部存储器

1、 n本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种 类、结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了类、结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了 硬盘的性能特点、技术参数和接口类型等。硬盘的性能特点、技术参数和接口类型等。 第5章 磁盘存储器 5.1 5.1 软盘驱动器软盘驱动器 5.2 5.2 硬盘驱动器硬盘驱动器 5.3 5.3 光存储设备光存储设备 5.1 5.1 软盘驱动器软盘驱动器 软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序 和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信 息和交

2、换信息的重要外部磁存储介质。软驱（息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（Floppy Floppy Disk DriverDisk Driver，FDDFDD）是对软盘进行读写的机电一体化）是对软盘进行读写的机电一体化 的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在 系统系统BIOSBIOS程序中。软驱控制器（程序中。软驱控制器（FDD ControllerFDD Controller）提）提 供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它 做在做在I/OI/O卡或主板上或南桥芯片内。卡或主板上或南桥

3、芯片内。 微机常选用的软盘片有直径为微机常选用的软盘片有直径为5.255.25英寸、存储容英寸、存储容 量为量为1.2MB1.2MB和直径为和直径为3.53.5英寸、存储容量为英寸、存储容量为1.44MB1.44MB这两这两 种，它们的驱动器分别称为种，它们的驱动器分别称为5 5寸软驱和寸软驱和3 3寸软驱。由于寸软驱。由于3 3 寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目 前大多数前大多数PCPC机仅仅配备一个机仅仅配备一个3 3寸软驱。寸软驱。3.53.5”软驱的外形软驱的外形 如图如图7-17-1所示。所示。 图7-1 3.5”软驱和软盘

4、 软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口 3.53.5”软盘的结构如下图所示，外面有一个塑料外软盘的结构如下图所示，外面有一个塑料外 壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到封住写保壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到封住写保 护孔的位置时，处于可以读写的状态，反之为写保护护孔的位置时，处于可以读写的状态，反之为写保护 状态，软盘也不会感染病毒。状态，软盘也不会感染病毒。 软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口( (续续) ) 软驱上有两个插座。一个电源插座软驱上有两个插座。一个电源插座 。另一个为控制及。另一个为控制及 数据电缆插座，它有数据电缆插座，它有3434线。用一根线。用

5、一根3434线电缆将它与线电缆将它与I/OI/O多功多功 能卡或主板上的软驱接口（能卡或主板上的软驱接口（FDDFDD）相连接。）相连接。3434线电缆的红色线电缆的红色 线应接到插座的线应接到插座的1 1脚。软驱脚。软驱3434线电缆如图线电缆如图7-37-3所示。在一些微所示。在一些微 机的系统硬件配置程序机的系统硬件配置程序CMOS SetupCMOS Setup中有中有“Swap Floppy Swap Floppy DriveDrive”这一项，当将其设置为这一项，当将其设置为“EnabledEnabled”时则可对调时则可对调A A、B B两两 个软驱的逻辑名称，而不必在电缆插头上

6、将它们对调。软驱个软驱的逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱 接口（接口（FDCFDC）的信号定义如表）的信号定义如表7-17-1。 软盘驱动器的连接软盘驱动器的连接 图图7-3 7-3 软驱的软驱的3434线电缆线电缆 软盘驱动器的连接软盘驱动器的连接 ( (续续) ) 表 7-1 软 驱 接 口 的 信 号 定 义 引 脚 编 号信 号 名 称 （ 低 电 平 有 效 ） 功 能 2No Used未 使 用 4Head Load磁 头 加 载 6Drive Select 3选 择 驱 动 设 备 3 8INDX/Sector索 引 或 扇 区 10Drive Select 0选 择

7、 驱 动 设 备 0 12Drive Select 1选 择 驱 动 设 备 1 14Drive Select 2选 择 驱 动 设 备 2 16Motor ON马 达 启 动 18Direction Select磁 头 方 向 选 择 20Step磁 头 步 进 软盘驱动器软盘驱动器 ( (续续) ) 22Write Data写 数 据 24Write Gate写 选 通 26Track 000磁 道 28Write Protect写 保 护 30Read Data读 数 据 32Side One Select面 选 择 34Ready准 备 就 绪 或 换 盘 1,3,5, ,33奇 数

8、脚 均 为GND接 地 线 软盘驱动器软盘驱动器 ( (续续) ) 软驱（软驱（FDDFDD）由数据读写系统、磁头定位系统、）由数据读写系统、磁头定位系统、 盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是核心部件盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是核心部件, ,分分 上、下两个，上磁头称为上、下两个，上磁头称为“1 1号头号头”，下磁头称为，下磁头称为“0 0 头头”，固定在磁头小车上，并始终接触盘片。盘片由，固定在磁头小车上，并始终接触盘片。盘片由 主轴马达驱动主轴马达驱动, ,以每分钟以每分钟300300多转旋转时，磁头小车由多转旋转时，磁头小车由 步进马达驱动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描步进

9、马达驱动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描 磁盘上、下两面的所有磁道，实现读、写操作。磁盘上、下两面的所有磁道，实现读、写操作。 软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 写操作是指软驱将主机发来的数据编码，经写电路处写操作是指软驱将主机发来的数据编码，经写电路处 理后，通过磁头将数据的电信号转换为磁信号记录在磁盘理后，通过磁头将数据的电信号转换为磁信号记录在磁盘 上。而读操作是写操作的逆过程。上。而读操作是写操作的逆过程。 软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器元件。软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器元件。 比如比如“0 0磁道开关磁道开关”、“写保护传感器写保护传感器”。 软盘

10、驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 ( (续续) ) 磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如 图图7-47-4所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、 盘片驱动系统和控制电路等部分。盘片驱动系统和控制电路等部分。 图图7-4 7-4 磁盘驱动器的磁盘驱动器的 原理方框原理方框 软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 ( (续续) ) 软盘的物理规格软盘的物理规格 3.5英寸软盘 英寸软盘双密双密720KB （DD） 高 密高 密1 . 4 4 M B （HD） 特高密特高密2.88MB （ED） 每扇

11、区字节数每扇区字节数512512512 每磁道扇区数每磁道扇区数91836 每面磁道数每面磁道数808080 面数面数222 容量（千字节）容量（千字节）7201 4402 880 容量（兆字节）容量（兆字节）0.7031.4062.813 容量（百万字节）容量（百万字节） 0.7371.4752.949 还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，还有多种高速大容量的新型软盘驱动器， 如如ZIP100ZIP100、LS-120LS-120和和UHCUHC等。由于价格较高和等。由于价格较高和 软盘交换性等原因，都尚未被软盘交换性等原因，都尚未被PCPC机普遍采用。机普遍采用。 超级软盘驱动器超级软盘驱

12、动器 第5章 磁盘存储器 n5.1 5.1 软盘驱动器软盘驱动器 n5.2 5.2 硬盘驱动器硬盘驱动器 n5.3 5.3 光存储设备光存储设备 5.2 5.2 硬盘驱动器硬盘驱动器 硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 硬盘驱动器的分类硬盘驱动器的分类 硬盘的技术参数硬盘的技术参数 硬盘的接口硬盘的接口 硬盘的安装和使用硬盘的安装和使用 硬盘的维护与常见故障处理硬盘的维护与常见故障处理 硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介 硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介 硬盘驱动器（硬盘驱动器（Hard Disk DriverHard Disk Driver，HDDHDD） 也是微机

13、系统的基本外存设备。与软盘不同，也是微机系统的基本外存设备。与软盘不同， 它的磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动它的磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动 器内部，所以也可统称为硬盘。器内部，所以也可统称为硬盘。 硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动程硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动程 序和硬盘接口。硬盘的控制器（序和硬盘接口。硬盘的控制器（HDD ControllerHDD Controller）做在）做在 硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程序包含硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程序包含 在系统在系统BIOSBIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与软驱相仿，程序

14、中。硬盘的构成和工作原理与软驱相仿， 它以自己专用的微处理器作为控制器，它的内部它以自己专用的微处理器作为控制器，它的内部ROMROM固固 化了控制软件，用来实现加电时的自我诊断、运行状态化了控制软件，用来实现加电时的自我诊断、运行状态 检测、主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能。检测、主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能。 硬盘驱动器简介（续）硬盘驱动器简介（续） 硬盘是一种磁介质的外部存储设备，数据存储在硬盘是一种磁介质的外部存储设备，数据存储在 密封、洁净的硬盘驱动器内腔的多片磁盘片上。这密封、洁净的硬盘驱动器内腔的多片磁盘片上。这 些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上

15、磁些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁 性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为 轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆，被轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆，被 划分成磁道（划分成磁道（Track），每个磁道又被划分为若干），每个磁道又被划分为若干 个扇区（个扇区（Sector），数据就按扇区存放在硬盘上。），数据就按扇区存放在硬盘上。 在每一面上都相应地有一个读写磁头（在每一面上都相应地有一个读写磁头（Head），所），所 有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面 （Cylinder）。）。

16、 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制 电路中的初始化模块进行初始化工作，此时电路中的初始化模块进行初始化工作，此时 磁头置于盘片中心位置。初始化完成后，主磁头置于盘片中心位置。初始化完成后，主 轴电机将启动，并以高速旋转，装载磁头的轴电机将启动，并以高速旋转，装载磁头的 小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的 00道，处于等待指令的启动状态。当主机下道，处于等待指令的启动状态。当主机下 达存取磁盘片上的数据时，通过前置放大控达存取磁盘片上的数据时，通过前置放大控 制电路，发出驱动电

17、机运动的信号，控制磁制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁 头定位机构将磁头移动，搜寻定位它要存取头定位机构将磁头移动，搜寻定位它要存取 数据的磁道扇区位置，进行数据读写。数据的磁道扇区位置，进行数据读写。 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) 硬盘的第一个扇区硬盘的第一个扇区（0道道0头头1扇区）被扇区）被 保留为主引导扇区保留为主引导扇区。在主引导区内主要有两。在主引导区内主要有两 项内容：项内容：主引导记录和硬盘分区表主引导记录和硬盘分区表。主引导。主引导 记录是一段程序代码，其作用主要是对硬盘记录是一段程序代码，其作用主要是对硬盘 上安装的操作系统进行引导；硬盘分

18、区表则上安装的操作系统进行引导；硬盘分区表则 存储了硬盘的分区信息。微型机启动时将读存储了硬盘的分区信息。微型机启动时将读 取该扇区的数据，并对其合法性进行判断取该扇区的数据，并对其合法性进行判断 （扇区最后两个字节是否为（扇区最后两个字节是否为0 x55AA或或 0 xAA55 ），如合法则跳转执行该扇区的第），如合法则跳转执行该扇区的第 一条指令。所以硬盘的主引导区常常成为病一条指令。所以硬盘的主引导区常常成为病 毒攻击的对象。毒攻击的对象。 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) 硬盘的外部结构硬盘的外部结构:分为三大部分分为三大部分 ： 硬盘的工作原理和结构硬盘的工

19、作原理和结构 ( (续续) ) (1)接口接口 接口包括电源接口插座和数据接口插接口包括电源接口插座和数据接口插 座两部分，其中电源插座与主机电源相连接。座两部分，其中电源插座与主机电源相连接。 数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片数据接口插座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。之间进行数据传输交换的通道。 (2)控制电路板控制电路板 大多数的控制电路板都采用贴片式大多数的控制电路板都采用贴片式 焊接，它包括主轴调速电路、磁头驱动焊接，它包括主轴调速电路、磁头驱动 与伺服定位电路、读写电路、控制与接与伺服定位电路、读写电路、控制与接 口电路等。在电路板上还有一块口电路等。

20、在电路板上还有一块ROM芯芯 片，里面固化的程序可以进行硬盘的初片，里面固化的程序可以进行硬盘的初 始化，执行加电和启动主轴电机，加电始化，执行加电和启动主轴电机，加电 初始寻道、定位以及故障检测等。在电初始寻道、定位以及故障检测等。在电 路板上还安装有容量不等的高速数据缓路板上还安装有容量不等的高速数据缓 存芯片，一般为存芯片，一般为512KB或或2MB。 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) 硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个 部分：主控制芯片、数据传输芯片、数据缓存部分：主控制芯片、数据传输芯片、数据缓存 芯片等。其中，主控制芯

21、片负责硬盘数据读写芯片等。其中，主控制芯片负责硬盘数据读写 指令等工作；数据传输芯片则是将硬盘磁头前指令等工作；数据传输芯片则是将硬盘磁头前 置控制电路读取出数据经过校正及变换后，由置控制电路读取出数据经过校正及变换后，由 数据接口传输到主机系统；高速数据缓存芯片数据接口传输到主机系统；高速数据缓存芯片 是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差 异而设置的；缓存对磁盘性能所带来的作用是异而设置的；缓存对磁盘性能所带来的作用是 无须置疑的，无须置疑的，在读取零碎文件数据时，大缓存在读取零碎文件数据时，大缓存 能带来非常大的优势能带来非常大的优势。 硬盘的工

22、作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) (3)固定面板固定面板 就是硬盘正面的面板，它就是硬盘正面的面板，它 与底板结合成一个密封的整体，与底板结合成一个密封的整体， 保证了硬盘盘片和机构的稳定保证了硬盘盘片和机构的稳定 运行。在面板上最显眼的莫过运行。在面板上最显眼的莫过 于产品标签，上面印着产品型于产品标签，上面印着产品型 号、产品序列号、产品、生产号、产品序列号、产品、生产 日期等信息。除此，还有一个日期等信息。除此，还有一个 透气孔，它的作用就是使硬盘透气孔，它的作用就是使硬盘 内部气压与大气气压保持一致。内部气压与大气气压保持一致。 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结

23、构 ( (续续) ) 内部结构：内部结构： 硬盘内部结构由控制电路板、磁头、盘片、硬盘内部结构由控制电路板、磁头、盘片、 主轴、电机、接口及其它附件组成，其中磁头主轴、电机、接口及其它附件组成，其中磁头 盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的 净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动 机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电 路。路。(见下图见下图) 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) 硬盘的内部结构硬盘的内部结构 主轴马达主轴马达 (Spindle

24、 Motor) 音圈马达音圈马达 (Voice Coil Motor) 磁头驱动器磁头驱动器 (Actuator) 基座基座(Base Plate) 磁头停放区磁头停放区 (Parking Zone) 盘片盘片 (Media) 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) 飞行中的磁头飞行中的磁头 磁头在磁盘表面上方飞行磁头在磁盘表面上方飞行 飞行高度飞行高度: 1.3 : 1.3 微米微米 或更小或更小 硬盘的组装环境硬盘的组装环境 无尘室无尘室(1(1立方公尺允立方公尺允许许1010颗尘粒颗尘粒) ) 硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 ( (续续) ) 硬盘驱动器内部

25、硬件主要由电路板硬盘驱动器内部硬件主要由电路板 和头盘组件和头盘组件HDAHDA（Head Disk AssembllyHead Disk Assemblly）构）构 成，硬盘的内部结构如图所示。成，硬盘的内部结构如图所示。 硬盘驱动器的结构硬盘驱动器的结构 硬盘驱动器的分类硬盘驱动器的分类 硬盘按其盘片直径大小可分为硬盘按其盘片直径大小可分为5.255.25、 3.53.5、2.52.5和和1.81.8英寸等多种。英寸等多种。 目前使用最多的是目前使用最多的是3.53.5英寸硬盘。英寸硬盘。 按按盘片直径大小分盘片直径大小分： 按其接口类型分有按其接口类型分有IDEIDE接口及接口及SCSI

26、SCSI接口等接口等 多种，目前使用最多的是多种，目前使用最多的是IDEIDE接口。接口。 按其接口类型分：按其接口类型分： 按硬盘接口分按硬盘接口分 nIDE/EIDEIDE/EIDE nSCSISCSI nFC-ALFC-AL nIEEE 1394IEEE 1394 nUSBUSB 按主轴转速分按主轴转速分 n4500 rpm4500 rpm n5400 rpm5400 rpm n7200 rpm7200 rpm n10000 rpm10000 rpm n15000 rpm15000 rpm 硬盘驱动器的分类硬盘驱动器的分类 ( (续续) ) 1 1道密度与位密度：道密度与位密度： 硬盘道

27、密度是指磁盘硬盘道密度是指磁盘 径向的磁道密度，单位是径向的磁道密度，单位是 TPITPI（Track Per InchTrack Per Inch）即）即 每英寸磁道数。每英寸磁道数。 硬盘的技术参数硬盘的技术参数 扇区 1磁道 n磁道 0磁道 2 2转速：转速： 硬盘的转速是指硬盘的转速是指 硬盘主轴马达也就是盘硬盘主轴马达也就是盘 片的转速，单位是片的转速，单位是RPMRPM （Round Per MinuteRound Per Minute） 即每分钟圈数。即每分钟圈数。 硬盘的技术参数硬盘的技术参数( (续续) ) 读写磁头读写磁头 磁场资料磁场资料 3 3平均存取时间平均存取时间

28、平均存取时间（平均存取时间（Average Average Access TimeAccess Time）是反映硬盘数）是反映硬盘数 据操作速度的指标，单位是据操作速度的指标，单位是 毫秒（毫秒（mSmS）。它包括三个时）。它包括三个时 间段：平均寻道时间（间段：平均寻道时间（Seek Seek timetime），平均定位时间），平均定位时间 （Setting timeSetting time），转动延），转动延 迟（迟（Rotational latencyRotational latency）。）。 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 扇区 1磁道 n磁道 0磁道 硬盘的技术参数（续

29、）硬盘的技术参数（续） 4 4缓存容量缓存容量 缓存容量（缓存容量（Cache SizeCache Size）是指硬盘内部数据的高速缓冲）是指硬盘内部数据的高速缓冲 存储器的大小，如存储器的大小，如256KB256KB、512KB512KB、1MB1MB和和2MB2MB等。等。 5 5平均故障间隔时间平均故障间隔时间 平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBFMTBF（Mean Time Between FailuresMean Time Between Failures） 是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平均数。是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平均数。 6. 6. 内部数据传输率内部数据传

30、输率 数据从磁盘表面传输到硬盘数据从磁盘表面传输到硬盘的的缓存缓存的速率的速率单位为每单位为每 秒百万位元秒百万位元 ( (Mbits/sec)Mbits/sec) 读写磁头读写磁头 磁盘表面磁盘表面 磁场资料磁场资料 缓存缓存 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 7 7外部数据传输率外部数据传输率( (硬盘控制器的数据传输率硬盘控制器的数据传输率) ) 硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存 至主机的数据传送速度。至主机的数据传送速度。 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 缓存缓存Cache) 介面介面(Interface) 硬盘的物理类型参数：

31、硬盘的物理类型参数： 硬盘的参数很多，其中直接关系到硬盘的参数很多，其中直接关系到 用户安装使用硬盘的参数有柱面数、磁头用户安装使用硬盘的参数有柱面数、磁头 数、扇区数和容量，前三项称为硬盘的物数、扇区数和容量，前三项称为硬盘的物 理结构参数，常常以理结构参数，常常以“C/H/SC/H/S”标注在硬盘标注在硬盘 的盘面上。的盘面上。 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续） 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 扇区 1磁道 n磁道 0磁道 1 1柱面数（柱面数（CylinderCylinder） 缩写为缩写为CylnCyln，指每个盘

32、，指每个盘 面上的磁道数。由于硬盘盘面上的磁道数。由于硬盘盘 片是上下叠放的，所以每一片是上下叠放的，所以每一 个盘面上的同号磁道便组成个盘面上的同号磁道便组成 一个圆柱面。这个参数为一个圆柱面。这个参数为 CMOS SetupCMOS Setup中设置硬盘类型中设置硬盘类型 （HDD TypeHDD Type）的关键参数。）的关键参数。 硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续） 2 2磁头数（磁头数（HeadsHeads） 硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上 下两面各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总下两面各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总 数

33、。这个参数也是数。这个参数也是CMOS SetupCMOS Setup中设置硬盘类型中设置硬盘类型 的关键参数。的关键参数。 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续） 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 3 3扇区数（扇区数（SectorSector） 缩写为缩写为SectSect，指每个磁道，指每个磁道 上划分的记录数据的基本小区域上划分的记录数据的基本小区域 的数目，对的数目，对DOSDOS系统而言，每个系统而言，每个 小区域包含小区域包含512512个字节。这个参个字节。这个参 数也为数也为CMOS SetupCMOS Setu

34、p中设置硬盘类中设置硬盘类 型的关键参数。型的关键参数。 扇区 1磁道 n磁道 0磁道 硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续） 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 4 4存储容量（存储容量（SizeSize） 指硬盘可以存储的数据字节数，单位为指硬盘可以存储的数据字节数，单位为MBMB （1MB=10241MB=102410241024字节）和字节）和GBGB（1GB=1024MB1GB=1024MB）。）。 格式化容量（格式化容量（GBGB） = =柱面数柱面数磁头数磁头数扇区数扇区数 512512102410241024102410241024。 硬盘的物理类型参数：硬

35、盘的物理类型参数：（续）（续） 硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续） 5 5间隔存取因子（间隔存取因子（InterleaverInterleaver） 6 6写预补偿（写预补偿（Write Pre-CompWrite Pre-Comp） 7 7磁头着陆区（磁头着陆区（Landing ZoneLanding Zone） 硬盘控制器接口硬盘控制器接口 在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四 种，种，ST-506ST-506、ESDIESDI（Enhanced Small Device Enhanced Small Device InterfaceInterfa

36、ce）即增强型小型设备接口、）即增强型小型设备接口、IDEIDE和和 SCSISCSI。IDEIDE接口广泛用于普通接口广泛用于普通PCPC机，机，SCSISCSI接口接口 多用于服务器和专用图形工作站。多用于服务器和专用图形工作站。 IDE IDE 型接口型接口 IDEIDE（Intelligent Device ElectronicsIntelligent Device Electronics） 即智能设备电子接口，是目前即智能设备电子接口，是目前PCPC机普遍采用的机普遍采用的 最基本硬盘接口。最基本硬盘接口。IDEIDE接口的接口的4040个引脚除了对个引脚除了对 主板上的主板上的IS

37、AISA总线（也叫总线（也叫ATAT总线）的信号进行总线）的信号进行 必要控制之外，基本上是原封不动地送往硬盘必要控制之外，基本上是原封不动地送往硬盘 驱动器，所以驱动器，所以IDEIDE接口也常被称为接口也常被称为ATAATA接口。接口。 IDEIDE接口接口 ( (续续) ) IDE IDE 型接口型接口 ( (续续) ) PC PC主板通常提供两个主板通常提供两个IDEIDE接口，每个接口，每个IDEIDE可连接两可连接两 个个IDEIDE设备，采用一条设备，采用一条4040线扁平电缆传送控制和数据信线扁平电缆传送控制和数据信 号。其中第号。其中第2020针没有，为的是电缆定位。针没有，

38、为的是电缆定位。IDEIDE接口和电接口和电 缆的缆的4040线信号定义如表线信号定义如表7-27-2。 IDEIDE接口接口 ( (续续) ) 表 7-2 IDE 接口的信号定义 引脚信号名称功能引脚信号名称功能 1-Reset复位21DMARQDMA 请求 2GND接地22GND接地 3DD7数据 723-DIOW写选通 4DD8数据 824GND接地 5DD6数据 625-DIOR读选通 6DD9数据 926GND接地 7DD5数据 527IOCHRDYIO 通道就绪 8DD10数据 1028SPSYNC同步 9DD4数据 429-DMACKDMA 应答 10DD11数据 1130GND

39、接地 IDEIDE接口接口 ( (续续) ) 11DD3数据331INTRQ中断请求 12DD12数据1232-IOCS1616 位数据寄存器选 中 13DD2数据233DA1地址1 14DD13数据1334-PDIAG诊断通过 15DD1数据135DA0地址0 16DD14数据1436DA2地址2 17DD0数据037-CS1FX片选1 18DD15数据1538-CS3FX片选3 19GND接地39-DASP驱动器工作指示 20KEY定位（无针）40GND接地 IDEIDE接口接口 ( (续续) ) 我们现在统称的我们现在统称的IDEIDE（或（或ATAATA）接口，是指接口形）接口，是指接

40、口形 式相同的早期式相同的早期IDEIDE、EIDEEIDE、ATAATA（AT AttachmentAT Attachment，ATAT附附 加设备）和加设备）和Ultra DMAUltra DMA等多种改进型。等多种改进型。 EIDEEIDE（Enhanced IDEEnhanced IDE）即增强型）即增强型IDEIDE，是，是PentiumPentium 以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持CD-ROMCD-ROM驱动驱动 器等设备。器等设备。 目前使用的目前使用的IDEIDE接口有接口有ATAATA（或（或Ultra DMAUltra DMA）33

41、33、6666、 100100等新型高速接口。等新型高速接口。 IDEIDE接口接口 ( (续续) ) ATA-1 (1988-1994) ATA-2 (1996,也叫快速ATA或EIDE） ATA-3（1997） ATA-4（1998，也叫Ultra -ATA/33 或UDMA33) ATA-5 (1999, 也叫Ultra-ATA/66或UDMA66) ATA-6 (2000, 也叫Ultra-ATA100或UDMA100) IDEIDE接口接口 ( (续续) ) IDE-集成驱动电路的几点说明：集成驱动电路的几点说明： 1、IDE表示将接口电路内置于驱动器中表示将接口电路内置于驱动器中

42、2、IDE接口的驱动器上都使用接口的驱动器上都使用40针的连接器针的连接器 3、IDE和和ATA描述的是同一种接口，描述的是同一种接口，ATA不仅被用于硬不仅被用于硬 盘驱动器，还用于盘驱动器，还用于CD-ROM驱动器，驱动器，DVD驱动器，高容驱动器，高容 量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。 4、UDMA-66以上的硬盘，应使用的电缆是以上的硬盘，应使用的电缆是80芯，且是蓝芯，且是蓝 色插头接在主板上色插头接在主板上 5、3.5寸的硬盘使用寸的硬盘使用40根针，根针，2.5寸的硬盘使用寸的硬盘使用44根针，这根针，这 是两者的区别是两者的区别 IDEIDE接口

43、接口 ( (续续) ) SCSISCSI（Small Computer System InterfaceSmall Computer System Interface）即）即 小型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外小型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外 部接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（部接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（Disk Disk Coprocessor BoardCoprocessor Board）的，通常也叫做）的，通常也叫做“ScuzzyScuzzy”卡。卡。 在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面，在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面，SC

44、SISCSI 接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技 术性能，也是由于它的高价位。术性能，也是由于它的高价位。 SCSISCSI接口接口 SCSI SCSI的意义是小型计算机系统接口，它是的意义是小型计算机系统接口，它是 做在一个专门的系统扩展卡上。做在一个专门的系统扩展卡上。SCSISCSI开发于开发于7070 年代末，至今已有年代末，至今已有SCSI-1SCSI-1、SCSI-2SCSI-2以及以及SCSI-3SCSI-3 等多种。等多种。 SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) 1 1SCSI-1SCSI-1 SCSI-1 SCS

45、I-1是第一个版本，异步数据传输是第一个版本，异步数据传输 率为率为3MB/S3MB/S，同步数据传输率为，同步数据传输率为5MB/S5MB/S。采用。采用 的是特殊的的是特殊的2525针的针的SCSISCSI接口。接口。 SCSISCSI接口类型接口类型 SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) 2 2SCSI-2SCSI-2 SCSI-2 SCSI-2最初称为最初称为Fast SCSIFast SCSI，8 8位，数据传输位，数据传输 率提高到率提高到10MB/S10MB/S，可连接，可连接7 7个外设。标准接口为个外设。标准接口为 5050线，信号有差分方式和单端方式两种。线，信号有差

46、分方式和单端方式两种。Wide Wide SCSISCSI，1616位并行数据传输，数据传输率提高到位并行数据传输，数据传输率提高到 20MB/S20MB/S，可连接，可连接1616个外设。个外设。SCSI-2SCSI-2用于硬盘、用于硬盘、 CD-ROMCD-ROM驱动器和扫描仪等设备。驱动器和扫描仪等设备。 SCSISCSI接口类型接口类型 ( (续续) ) SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) 图图7-8 507-8 50针针SCSISCSI插座插座 SCSISCSI接口类型接口类型 ( (续续) ) SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) 3 3SCSI-3SCSI-3 SC

47、SI-3 SCSI-3也称为也称为Ultra SCSIUltra SCSI，数据传输率达，数据传输率达 到到20MB/S20MB/S，若使用，若使用1616位传输模式，则数据传输位传输模式，则数据传输 率可高达率可高达40MB/S40MB/S。SCSI-3SCSI-3增加为一个增加为一个6868针接口，针接口， 用于将用于将8 8位数据增加到位数据增加到3232位数据。位数据。 SCSISCSI接口类型接口类型 ( (续续) ) SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) 图图7-9 687-9 68针针SCSISCSI插座插座 SCSISCSI接口类型接口类型 ( (续续) ) SCSISC

48、SI接口接口 ( (续续) ) 4 4最新型最新型Ultra SCSIUltra SCSI Ultra 2 SCSI Ultra 2 SCSI发表于发表于9797年，采用低电压差年，采用低电压差 分技术，使用分技术，使用1616位传输模式，数据传输率达到位传输模式，数据传输率达到 80MB/S80MB/S。Ultra 160/m SCSIUltra 160/m SCSI发表于发表于9898年，采用年，采用 低电压差分技术，并且每个时钟可发送两位数低电压差分技术，并且每个时钟可发送两位数 据，数据传输率达到据，数据传输率达到160MB/S160MB/S。9898年以后生产的年以后生产的 硬盘开始

49、采用此类接口。硬盘开始采用此类接口。 SCSISCSI接口类型接口类型 ( (续续) ) SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) SCSISCSI的特点的特点 SCSISCSI接口设备是链接的，接口设备是链接的， 安装在系统中的每个安装在系统中的每个SCSISCSI设备都有自己唯一的设备都有自己唯一的 标号标号IDID（ID=1ID=11515）。设备）。设备IDID号可由设备前面的跳号可由设备前面的跳 线来设置，缺省值为线来设置，缺省值为7 7。SCSISCSI接口的优点主要有：接口的优点主要有： SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) SCSISCSI可以连接最多可以连接最多161

50、6个设备，所有设备只需占用一个个设备，所有设备只需占用一个 IRQIRQ资源。资源。 SCSISCSI允许在对一个设备进行数据传输的同时，另一个允许在对一个设备进行数据传输的同时，另一个 设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统 中获得更高的性能。中获得更高的性能。 SCSISCSI对对CPUCPU的占用率极低，在多任务系统中的确占有的占用率极低，在多任务系统中的确占有 明显的优势。明显的优势。 SCSISCSI设备还具有智能化，提高了工作效率。设备还具有智能化，提高了工作效率。 SCSISCSI快于快于IDEIDE。 SCSISCSI的特点

51、的特点 ( (续续) ) SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) SCSISCSI电缆和连接器电缆和连接器 用于外部连接的低密度50针SCSI连接器 用于外部连接的高密度50针SCSI连接器 用于外部连接的高密度68针SCSI连接器 80针Alt-4 SCSI连接器 常用在热插 拔SCSI硬盘上 这三种接口方式可以用这三种接口方式可以用 于于A类和类和P类电缆，不适类电缆，不适 合合ALt-4类电缆类电缆 2种A类， 采用50针 P类， 采用68 针 SCSISCSI接口接口 ( (续续) ) 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA） 串行串行ATA一次只传输一位数

52、据。数据线缆只一次只传输一位数据。数据线缆只 有有7线，而且非常细，两端的键控式连接器只有线，而且非常细，两端的键控式连接器只有 14mm（0.55英寸）宽，每一根电缆只在两端有英寸）宽，每一根电缆只在两端有 连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通 常在主板上）上。没有主从设置。电缆两端是常在主板上）上。没有主从设置。电缆两端是 可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器 是相同的，电缆的两端也是完全相同的。是相同的，电缆的两端也是完全相同的。SATA 电缆的最大长度是电缆的最大长度是1米（米（39.37英

53、寸），并行英寸），并行ATA 的最大长度（的最大长度（18英寸）英寸） 串行ATA类型总线宽度 （Bits） 总线速率 （MHz） 数据周期时钟 周期 带宽（MB sec） SATA-150115001150 SATA-300130001300 SATA-600160001600 SATA标准规范 SATA（串行（串行ATA）信号和电源）信号和电源 连接器示意连接器示意 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）( (续续) ) 串行串行ATAATA的类型的类型 主板及硬盘上的主板及硬盘上的SATA插座插座 STAT电缆和电源线电缆和电源线 串行串行ATAATA（Seri

54、al ATASerial ATA）( (续续) ) ATA RAIDATA RAID RAID是独立（或廉价）磁盘冗余阵列，用是独立（或廉价）磁盘冗余阵列，用 于提高计算机存储系统的容错和性能于提高计算机存储系统的容错和性能 RAIDRAID级别级别0 0分流（分流（stripingstriping）。文件数据按照）。文件数据按照 顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单 独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作， 但可靠性较低，最少需但可靠性较低，最少需2 2个驱动器实现。个驱动器实现。 串行串行ATAAT

55、A（Serial ATASerial ATA）( (续续) ) n RAIDRAID级别级别1 1镜像（镜像（mirroringmirroring）。写入到）。写入到 一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提 供了很好的容错功能（如果一个驱动器读写失供了很好的容错功能（如果一个驱动器读写失 败，可以使用另一个驱动器，不会发生数据的败，可以使用另一个驱动器，不会发生数据的 丢失），但与一个驱动器相比，实际上没有任丢失），但与一个驱动器相比，实际上没有任 何性能提高。最少需要何性能提高。最少需要2 2个驱动器实现（容量个驱动器实现（容量 上相当于上相当于1

56、1个驱动器）。个驱动器）。 ATA RAIDATA RAID 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）( (续续) ) RAID级别级别3带奇偶校验的分流。该级别在带奇偶校验的分流。该级别在 级别级别0的基础上使用另外一个驱动器保存奇偶的基础上使用另外一个驱动器保存奇偶 校验信息。该级别实际上是对级别校验信息。该级别实际上是对级别0的继承，的继承， 只不过相对于同样的驱动器来说牺牲了一些容只不过相对于同样的驱动器来说牺牲了一些容 量。但是，它却具有很高的数据完整性和容错量。但是，它却具有很高的数据完整性和容错 性能，因为一个驱动器发生故障可以重建数据。性能，因为一个驱动

57、器发生故障可以重建数据。 最少需要最少需要3个驱动器实现（个驱动器实现（2个以上用于存放数个以上用于存放数 据，据，1个用于存放奇偶校验数据）。个用于存放奇偶校验数据）。 ATA RAIDATA RAID 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）( (续续) ) n RAID级别级别5带分布式奇偶校验的块带分布式奇偶校验的块 状数据。可以通过将奇偶校验数据分布于状数据。可以通过将奇偶校验数据分布于 各个硬盘上而提高性能。最少需要各个硬盘上而提高性能。最少需要3个驱个驱 动器实现（动器实现（2个以上用于存放数据，个以上用于存放数据，1个个 用于存放奇偶校验数据）。用于存放

58、奇偶校验数据）。 ATA RAIDATA RAID 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）( (续续) ) 硬盘的安装和使用硬盘的安装和使用 n图图7-6 7-6 硬盘的硬盘的4040线电缆线电缆 IDEIDE连接电缆连接电缆 在一个在一个IDEIDE接口上连接两个硬盘，一个硬盘上接口上连接两个硬盘，一个硬盘上 的跳线应设置为的跳线应设置为“Master”Master”状态，另一个硬盘上状态，另一个硬盘上 的跳线应设置为的跳线应设置为“Slave”Slave”状态。状态。 硬盘的电源线为硬盘的电源线为4 4线，分别为线，分别为+12V+12V（黄色）、（黄色）、 地（

59、黑色两根）和地（黑色两根）和+5V+5V（红色），（红色），12V12V供给马达，供给马达， 5V5V供给电路元件。供给电路元件。 连接和跳线连接和跳线: : 硬盘的安装和使用硬盘的安装和使用( (续续) ) 硬盘装好后还要做两件事，首先要进入硬盘装好后还要做两件事，首先要进入CMOS CMOS SetupSetup设置硬盘类型（设置硬盘类型（HDD TypeHDD Type），即设置硬盘的柱面），即设置硬盘的柱面 数、磁头数和扇区数。其次要用数、磁头数和扇区数。其次要用FDISKFDISK、FORMATFORMAT命令进命令进 行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件DMDM进进 行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。 硬盘的安装和使用硬盘的安装和使用( (续续) ) 设置和格式化设置和格式化: : 在硬盘能够存储数据前，必须经过低在硬盘能够存储数据前，必须经过低 级格式化、分区、高级格式化的过程级格式化、分区、高级格式化的过程 低级格式化过程一般由硬盘生产商来操作低级格式化过程一般由硬盘生产商来操作 分区过程一般由计算机生产商（品牌机）、使用者分区过程一般由计算机生产商（品牌机）、使用者 来操作。分区的作用是使在硬盘保存几个独立的系来操作。分区的作用是使在硬盘保存几个独立的系