单元2 选购计算机硬件--硬盘

1、计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统知知 识识 目目 标标单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 了解硬盘驱动器的分类了解硬盘驱动器的分类 1熟悉硬盘的结构及原理熟悉硬盘的结构及原理2熟悉硬盘的性能指标熟悉硬盘的性能指标 3熟悉主流硬盘品牌及型号熟悉主流硬盘品牌及型号4计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统技技 能能 目目 标标单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 通过硬

2、盘的编号识别性能指标通过硬盘的编号识别性能指标 1能够选购合适的硬盘能够选购合适的硬盘 2计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.1 任务描述5.2 相关知识 5.3 硬盘驱动器的选购计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.1 任务描述 硬盘驱动器是计算机的主要存储设备，硬盘的质量直接决定了计算机工作的稳定性及计算机中数据的安全性。那么，如何选购合适的硬盘呢？计算机组装与维护情境实训计算机

3、组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.2 硬盘相关知识 5.2.1 硬盘驱动器的分类 5.2.2 硬盘的结构 5.2.3 硬盘的工作原理 5.2.4 硬盘驱动器的性能参数 5.2.5 硬盘数据保护技术 5.2.6 主流硬盘驱动器的品牌及型号计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 图5.1 硬盘的外观和内部结构计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购

4、计算机硬件选购计算机硬件 5.2.1 硬盘驱动器的分类1按照物理尺寸分类 目前市场上的硬盘产品按内部盘片尺寸可分为3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸、1英寸等几种。（a）35英寸 （b） 2.5英寸 （c） 1.8英寸 （d）1英寸图5.2 各种尺寸的硬盘计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 2. 按接口类型 目前，市面上流行的硬盘，其接口类型大致可分为：PATA（IDE）、SATA和SCSI三种。（1）PATA接口 PATA的全称是Paralle ATA，即并行ATA硬盘接口规范，是目前市面

5、上较常见的硬盘接口规范。 ATA的英文全称为“Advanced Technology Attachment”，中文名称为“高级技术附加装置”。在ATA接口标准的整个发展过程中，到目前为止可以划分为7个不同的版本，也就是从ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）、ATA-3（FastATA-2），一直到现在的ATA-7（ATA 133）。图5.3 IDE 40芯电缆接口计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （3）Serial ATA（简称SATA）

6、接口 现在SATA硬盘已经逐渐取代了传统的PATA硬盘，成为市场的主流。如图5.6所示。 目前在Serial ATA标准中只需要四线电缆就可完成所有工作（第1针供电，第2针接地，第3针数据发送端，第4针数据接收端）。图5.6 SATA接口的硬盘计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （2）SCSI接口 目前，SCSI接口广泛应用在硬盘、光驱、ZIP、MO、磁带机、光盘刻录机设备上。它具有适应面广、多任务、占用率低、数据传输率高（最高可达320MB/s）等优点。但SCSI接口的硬盘价格相对较高，而

7、且使用时还必须另外购买SCSI卡，因而在家用微机上使用较少，主要用在网络服务器、工作站和高档微机上。 如图5.5所示是一款SCSI接口的硬盘。图5.5 SCSI接口硬盘计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 3.按存储技术分类 传统的硬盘采用IBM的温彻斯特（Winchester）技术，而新型的硬盘采用半导体存储技术，即固态硬盘（Solid-State Disk，SSD）。三星电子、TDK、Sandisk、PQI、A-data等公司通过Flash芯片制造了32GB、64GB、128GB等容量，采

8、用IDE、SATA接口的SSD固定硬盘，这种产品主要用在小型笔记本电脑、平板电脑（Tablet PC）等市场。固态硬盘有许多优势，但目前价格较贵。SSD硬盘的外观如图5.7所示。图5.7 固态硬盘计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.2.2 硬盘的结构1. 硬盘的外部结构主要由电源接口、数据接口、控制电路板构成。（1）电源接口 一般而言，IDE硬盘采用最常见的4针D形电源接口。而Serial ATA硬盘不再使用4针的D形电源接口，而是使用易于插拔的接口代替，这种接口有15个插针。计算机组装

9、与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （2）数据接口 数据接口是硬盘数据和主板控制器之间进行数据传输交换的纽带，使用时是用一根数据电缆将其与主板硬盘接口或与其它控制适配器的接口相连接。根据连接方式的差异，常用接口分为IDE接口、SCSI接口和Serial ATA接口。其中IDE硬盘接口有40芯（支持ATA1/2/3/4）和80芯（支持ATA66/100/133）两种；SCSI硬盘的接口有50针接口、68针接口（使用SCSI控制卡）和80针接口（使用LVD转接头）三种，如图5.9所示。（a）IDE硬盘接口

10、 （b）SCSI硬盘接口 （c）Serial ATA接口图5.9 硬盘数据接口计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （3）控制电路板 控制电路板一般裸露在硬盘下表面，以利于散热。不过也有部分品牌的硬盘将其完全封闭，这样可以更好地保护各种控制芯片。大多数的控制电路板都采用贴片式元件焊接，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，如图5.10所示。图5.10 硬盘控制电路板计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统

11、单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （4）固定盖板 硬盘的外壳与底板结合成一个密封的整体，正面的外壳保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在固定面板上贴有产品标签，上面印着产品型号、产品序列号、产地、生产日期等信息，由此我们可以对这款产品做一番大致的了解。除此，还有一个透气孔，它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。另外，硬盘侧面还有一个向盘片表面写入伺服信号的Servo孔，如图5.11所示。图5.11 Servo孔计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （5）安装螺孔 用于硬盘的安装，对

12、于3.5英寸的产品，固定盖板和侧面都具有安装孔，可以方便灵活地放置。2. 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构由固定面板、控制电路板、磁头组件、接口及附件等几大部分组成，而磁头组件（Hard Disk Assembly，HAD）是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔体内，如图5.12所示，磁头组件包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 图5.12 硬盘内部结构计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知

13、计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （1）盘体 盘体从物理的角度分为磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（Sector）四个结构。硬盘盘片直接关系到硬盘的性能。（2）读写磁头组件 把数据写到盘片的磁介质上或者把数据读出来，都依赖于硬盘的磁头组件。读写磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴等三部分组成，如图5.13所示。图5.13 浮动磁头组成计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （3）磁头驱动机构 磁头驱动机构就好比是一个指挥官，它控

14、制磁头的读写，直接为传动手臂与传动轴传送指令。磁头驱动机构由音圈电机和磁头驱动小车组成。（4）主轴组件 主轴组件包括轴瓦和驱动电机等，如图5.14所示。图5.14硬盘主轴组件计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 （5）硬盘控制电路 硬盘控制电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等，如图5.15所示。由于磁头读取的信号微弱，所以，将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰和提高操作指令的准确性。图5.15 硬盘控制电路计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学

15、习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.2.3 硬盘的工作原理 硬盘的工作原理很简单，硬盘可以读取和写入并保存数据，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。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。硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机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00道，如图5.16所示，处于等待指令的启动状态，当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机

16、发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作，结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 图5.16 硬盘驱动器的工作原理计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.2.4 硬盘驱动器的性能参数 硬盘的性能参数，或称性能指标，决定了整

17、块硬盘所具备的功能以及性能的高低，在选购硬盘的过程中，需对这些性能参数有所了解。1. 容量（Volume）2. 转速（单位：rpm）3. 数据传输率（单位：MB/s）4. 平均访问时间（单位：ms）5高速缓存（单位：KB、MB）6. 硬盘单碟容量7磁头数（Heads）8. 柱面9. 每磁道扇区数（Sector）10. 交错因子11. MTBF12. NCQ技术计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 1. 容量（Volume） 作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数，容量越大越好。 硬

18、盘的容量以 MB、GB、TB为单位，1 GB=1024 MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000 MB，因此，在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值小。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 2. 转速（单位：rpm） 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，有时也用r/min表示，转速是决定硬盘内部数据传输速率的决定性因素之一，同时，也是区别硬盘档次的主要标志。目前，市场上IDE硬盘的主轴转速为

19、54007200 rpm，主流硬盘的转速为7200 rpm，SCSI硬盘的主轴转速可达720010 000 rpm，而SCSI硬盘的最高转速高达15 000 rpm（希捷“捷豹X15”系列硬盘）。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 3. 数据传输率（单位：MB/s）（1）内部传输率（Internal Transfer Rate） 也称为持续传输率（Sustained Tra nsfer Rate），是指磁介质到硬盘缓存间的最大数据传输率。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。（2）外部传输率（

20、External Transfer Rate） 也称为突发数据传输率（Burst Data Transfer Rate）或接口数据传输率，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。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 4. 平均访问时间（单位：ms） 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且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需要的时间。 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

21、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要的时间。这个时间越小越好。目前，硬盘的平均寻道时间通常在812 ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8 ms。 硬盘的等待时间又称为潜伏期（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时间的1/2，一般应在4 ms以下。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5高速缓存

22、（单位：KB、MB） 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，硬盘会临时将数据保存到数据缓存内，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。6. 硬盘单碟容量 单碟容量是指硬盘单个盘片的存储容量，由单位记录密度（每平方英寸）决定，通过提高单碟容量，可以缩短寻道时间和等待时间，并极大地降低硬盘的成本。单盘容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 7磁头数（Heads） 硬盘的磁头数与

23、硬盘体内的盘片数目有关。由于每个盘片均有2个磁面，每面都应有1个磁头，因此，磁头数一般为盘片数的2倍。每面磁道数与每磁道所含的扇区数与硬盘的种类及容量有关。8. 柱面 硬盘通常由重叠的一组盘片（盘片最多为14片，一般均在110片之间）构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘以“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称为硬盘的柱面。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 9. 每磁道扇区数（Sector） 把硬盘的磁道进一步划分为扇区，每一扇区是512B。格式化后，硬盘的容量由3个

24、参数决定，即硬盘容量磁头数柱面数扇区数512（B）。10. 交错因子 交错因子就是每两个连续逻辑扇区之间所间隔的物理扇区数。交错因子是硬盘低级格式化时，需要给定的一个主要参数，取值范围在1:1到5:1之间，具体数值视硬盘类型而定。交错因子对硬盘的存取速度有很大影响。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 11. MTBF MTBF即连续无故障工作时间，它指硬盘从开始使用到第一次出现故障的最长时间，单位是小时。该指标关系到硬盘的使用寿命，一般硬盘的MTBF至少在30 000小时或40 000小时。

25、如果硬盘按每天工作10小时计算，其寿命至少也有8年之久。12. NCQ技术 NCQ（Native Command Queuing全速命令排队）技术是一种使硬盘内部优化工作负荷执行顺序，通过对内部队列中的命令进行重新排序实现智能数据管理，改善硬盘因机械部件而受到的各种性能制约。计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统; ;单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.2.5 硬盘数据保护技术硬盘数据保护技术 1. S.M.A.R.T技术 2. IBM：DFT技术） 3. SPS和DPS技术 4. 迈拓：ShockBlock和MaxSafe

26、技术 5. 西捷：3D防护系统 6. 西部数据：Data Lifeguard技术 7. VLSI技术 8. FDBM技术 9. ASA-2技术计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 5.2.6 主流硬盘驱动器的品牌及型号主流硬盘驱动器的品牌及型号1. 希捷硬盘 希捷（Seagate）公司是全球硬盘领域中最大的生产商。目前台式机市场上的希捷硬盘产品主要是如下三个大系列：（1）Barracuda 硬盘驱动器系列（2）内置 3.5 英寸硬盘驱动器（3）DiamondMax 硬盘驱动器 计算机组装与维护情境实训计算机组装与维护情境实训学习情境一学习情境一 认知计算机系统认知计算机系统单元单元22选购计算机硬件选购计算机硬件 2. 西部数据主要以下三个系列:（1）WD Caviar Blue（容量有750GB、1TB）（2）WD Caviar Black（容量有40GB、80GB、160GB、250GB、320GB、400GB、500GB、640GB、750