爱机DIY第5章硬盘ppt课件

1、 计算机中用来存储数据的部分称为存储设备，计算机中用来存储数据的部分称为存储设备，存储设备分为外存和内存。内存又叫主存，与存储设备分为外存和内存。内存又叫主存，与CPU直接连接，用来存放当前使用的程序和数据以及运直接连接，用来存放当前使用的程序和数据以及运算的中间结果。外存又叫辅助存储器，常见的设备算的中间结果。外存又叫辅助存储器，常见的设备有硬盘、软盘、光盘以及移动存储器等。硬盘是计有硬盘、软盘、光盘以及移动存储器等。硬盘是计算机中最主要的外部辅助存储器，也是计算机不可算机中最主要的外部辅助存储器，也是计算机不可缺少的组成部分。本章学习内容：缺少的组成部分。本章学习内容： 5.1 硬盘硬盘

2、5.2 软驱软驱 5.3 光存储设备光存储设备 5.4移动存储设备移动存储设备 5.5 刻录机的使用方法刻录机的使用方法第第5章章 计算机外部存储设备计算机外部存储设备5.1 硬硬 盘盘 概概 述述19561956年年9 9月，月，IBMIBM公司展示了第一台磁盘存储系统公司展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 IBM 350 RAMAC/5MRAMAC/5M。19731973年，年，IBMIBM公司推出了第一台采用公司推出了第一台采用WinchesterWinchester技技术生产的硬盘术生产的硬盘IBM3340IBM3340，今天高端硬盘容量虽然高达上百，今天高端硬盘容量虽然高达上百G

3、BGB，但它却仍然没有脱离但它却仍然没有脱离“温彻斯特的动作模式。温彻斯特的动作模式。到了到了8080年代，薄膜磁头技术的出现使得存储密度突破了年代，薄膜磁头技术的出现使得存储密度突破了10Mbit/10Mbit/平方英寸；平方英寸；9090年代和年代和2121世纪初，硬盘技术进入了加速世纪初，硬盘技术进入了加速发展时期，磁阻磁头、巨磁阻磁头和发展时期，磁阻磁头、巨磁阻磁头和AFC(AFC(反铁磁性耦合反铁磁性耦合) )存储存储介质的相继出现，使得硬盘容量几乎以每年介质的相继出现，使得硬盘容量几乎以每年100%100%的速度增长，的速度增长，3.53.5英寸磁盘成为主流，转速由不足英寸磁盘成为

4、主流，转速由不足40004000转转/ /分上升到分上升到1500015000转转/ /分，并且出现了接口串行化的转变。笔记本电脑硬盘也获得分，并且出现了接口串行化的转变。笔记本电脑硬盘也获得了巨大发展，容量和性能不断提高，还出现了适合超轻薄笔了巨大发展，容量和性能不断提高，还出现了适合超轻薄笔记本电脑以及便携设备使用的记本电脑以及便携设备使用的1.81.8英寸、英寸、1 1英寸和英寸和0.850.85英寸硬英寸硬盘产品。盘产品。 5.1.1 硬盘的结构硬盘的结构在了解最新的硬盘技术之前，我们有必要先了解一下在了解最新的硬盘技术之前，我们有必要先了解一下硬盘的结构。硬盘的主要构件包括盘腔、马达

5、、盘片、磁头硬盘的结构。硬盘的主要构件包括盘腔、马达、盘片、磁头和控制系统等等。其中，盘片和磁头是硬盘最为核心的部件，和控制系统等等。其中，盘片和磁头是硬盘最为核心的部件，它们负担着数据的存储以及读取和写入的重任，它们的技术它们负担着数据的存储以及读取和写入的重任，它们的技术进步也推动着硬盘技术的发展。进步也推动着硬盘技术的发展。硬盘的外部结硬盘的外部结构构磁头臂读写磁头安装孔磁头传动机构安装底座磁盘盘片传动轴 主轴 硬盘的内部结构硬盘的内部结构5.1.2 硬盘工作原理硬盘工作原理硬盘是一种采用磁介质的数据存储设备，数据存储在密封硬盘是一种采用磁介质的数据存储设备，数据存储在密封于洁净的硬盘驱

6、动器内腔的若干个磁盘片上。这些盘片一般是于洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁盘片上。这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片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，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆就被划分成磁道个同心圆就被划分成磁道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。在每一面上都），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相应地有一个读写磁头head），所以不同磁头的所有相同位

7、），所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的柱面置的磁道就构成了所谓的柱面cylinder）。传统的硬盘读写都）。传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的CHS寻址）。硬盘在上寻址）。硬盘在上电后保持高速旋转电后保持高速旋转5400转转/min以上），位于磁头臂上的磁头以上），位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面，可以通过步进电机在不同柱面之间移动，对悬浮在磁盘表面，可以通过步进电机在不同柱面之间移动，对不同的柱面进行读写。所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，不同的柱面进行读写。所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，

8、这都将给盘上存储磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，这都将给盘上存储的数据带来灾难性的后果。的数据带来灾难性的后果。 台式机硬盘台式机硬盘: 台式机硬盘就是最为常见的台式机硬盘就是最为常见的PC机内部使用的机内部使用的存储设备存储设备,一般为一般为3.5英寸。英寸。笔记本硬盘笔记本硬盘:笔记本硬盘顾名思义就是应用于笔记本的存储笔记本硬盘顾名思义就是应用于笔记本的存储设备，笔记本强调的是其便携性和移动性，因此笔记本硬盘设备，笔记本强调的是其便携性和移动性，因此笔记本硬盘必须在体积、稳定性、功耗上达到很高的要求，而且防震性必须在体积、稳定性、功耗上达到很高的要求，而且防震性能要好，一般为能要好，

9、一般为2.5英寸或英寸或1.8英寸。英寸。 服务器硬盘服务器硬盘:服务器硬盘在性能上的要求要远远高于台式机服务器硬盘在性能上的要求要远远高于台式机硬盘，这是受服务器大数据量、高负荷、高速度等要求所决硬盘，这是受服务器大数据量、高负荷、高速度等要求所决定的。服务器硬盘一般采用定的。服务器硬盘一般采用SCSI接口，高端还有采用光纤通接口，高端还有采用光纤通道接口的，极少的低端服务器采用台式机上的道接口的，极少的低端服务器采用台式机上的ATA硬盘，性硬盘，性能受到很大影响，服务器硬盘一般为能受到很大影响，服务器硬盘一般为3.5英寸。英寸。服务器硬盘具有四个特点服务器硬盘具有四个特点: 速度快速度快

10、可靠性高可靠性高 带宽大带宽大 可支持热插拔可支持热插拔 5.1.3 硬盘的分类硬盘的分类 5.1.4 硬盘的接口硬盘的接口硬盘上的接口包括数据接口、跳线和电源接口。硬盘上的接口包括数据接口、跳线和电源接口。1.硬盘的数据接口硬盘的数据接口硬盘与主板的连接部分称为硬盘的数据接口，硬盘与主板的连接部分称为硬盘的数据接口，目前常见的硬盘接口有目前常见的硬盘接口有ATA，SATA和和SCSI。其中。其中ATA和和SATA主要用于个人计算机，而主要用于个人计算机，而SCSI则主要则主要用于服务器。用于服务器。1 1ATAATA接口接口铭牌数据线接口跳线电源线接口ATA接口又被称为接口又被称为IDE接口

11、。其传输速率一般可接口。其传输速率一般可分为分为66MB/s，100MB/s，133MB/s，常见的外部传输，常见的外部传输速率模式为速率模式为Ultra ATA/66，Ultra ATA/100和和Ultra ATA/133，目前使用得较多的是，目前使用得较多的是Ultra ATA/133。连。连接接ATA接口的数据线一般被称为接口的数据线一般被称为IDE数据线。数据线。ATAATA接口优点：接口优点：价格低廉价格低廉 兼容性非常好兼容性非常好 ATAATA接口缺点：接口缺点：速度慢，瞬间突发数据传输率速度慢，瞬间突发数据传输率133MB/S133MB/S只能内置使用只能内置使用 对接口电缆

12、的长度有很严格的限制对接口电缆的长度有很严格的限制 2 2SATASATA接口接口Serial ATA接口数据传输方式可以减小硬盘接口的接口数据传输方式可以减小硬盘接口的针脚数目，用针脚数目，用4根电缆完成数据传输的所有工作第根电缆完成数据传输的所有工作第1针针发出、发出、2针接收、针接收、3针供电、针供电、4针地线）。对于针地线）。对于Serial ATA接口，在电脑中连接两个硬盘时，两块硬盘对电脑主机接口，在电脑中连接两个硬盘时，两块硬盘对电脑主机来说都是来说都是Master，没有主、从盘之分，这样可省了跳线，没有主、从盘之分，这样可省了跳线的麻烦。第一代的的麻烦。第一代的Serial A

13、TA接口技术接口技术ATA 1.0的最大外的最大外部数据传输率为部数据传输率为150MB/s。SATA接口的另一特点是支持接口的另一特点是支持SATA设备的热插拔功设备的热插拔功能，而能，而ATA接口不支持热插拔功能。接口不支持热插拔功能。Serial ATASerial ATA接口接口Serial ATA硬盘的接口及数据线 SATASATA接口的优点是：接口的优点是： 降低了系统能耗和减小系统复杂性。降低了系统能耗和减小系统复杂性。 Serial ATASerial ATA的起点高、发展潜力大，的起点高、发展潜力大，Serial ATA 1.0Serial ATA 1.0的数据传输率可达的数

14、据传输率可达150MB/s150MB/s，这比，这比ATA133ATA133所能达到所能达到133MB/s133MB/s的的最高数据传输率要高，而最高数据传输率要高，而Serial ATA 2.0Serial ATA 2.0的数据传输率为的数据传输率为300MB/s300MB/s，最终将实现，最终将实现600MB/s600MB/s的最高数据传输率。的最高数据传输率。 Serial ATASerial ATA的拓展性强，由于的拓展性强，由于Serial Serial ATAATA采用点对点的传输协议，所以不存在采用点对点的传输协议，所以不存在主从问题，这样每个驱动器不仅能独享带主从问题，这样每个

15、驱动器不仅能独享带宽，而且使拓展宽，而且使拓展SATASATA设备更加便利。设备更加便利。 Serial ATASerial ATA和并行和并行ATAATA保持了软件兼保持了软件兼容性。容性。3 3SCSISCSI接口接口SCSI接口接口Small Computer System Interface），），即小型计算机系统接口，属于专用服务器接口。不过即小型计算机系统接口，属于专用服务器接口。不过目前也有部分个人计算机用户在使用目前也有部分个人计算机用户在使用SCSI接口的硬盘。接口的硬盘。SCSI接口的硬盘需要用户另购一块接口的硬盘需要用户另购一块SCSI控制卡插在控制卡插在PCI插槽中。插

16、槽中。SCSI硬盘的数据线接口SCSI硬盘 SCSI SCSI硬盘受硬盘受SCSISCSI卡的控制，虽然卡的控制，虽然SCSISCSI硬盘需要花费额外硬盘需要花费额外的价钱来购买的价钱来购买SCSISCSI控制卡配合使用，但是每块控制卡配合使用，但是每块SCSISCSI控制卡最控制卡最多可以挂接多可以挂接1515种不同的设备。种不同的设备。 SCSI SCSI硬盘接口有三种，分别是硬盘接口有三种，分别是5050针、针、6868针和针和8080针。我们针。我们常见到硬盘型号上标有常见到硬盘型号上标有“N”“W”“SCA”“N”“W”“SCA”，就是表示接口，就是表示接口针数的。针数的。N N即窄

17、口即窄口NarrowNarrow），），5050针；针；W W即宽口即宽口WideWide），），6868针；针；SCASCA即单接头即单接头Single Connector AttachmentSingle Connector Attachment），），8080针。针。其中其中8080针的针的SCSISCSI盘一般支持热插拔。盘一般支持热插拔。 采用采用Ultra Wide SCSIUltra Wide SCSI、Ultra2 Wide SCSIUltra2 Wide SCSI、Ultra160 Ultra160 SCSISCSI、Ultra320 SCSIUltra320 SCSI等标准

18、的等标准的SCSISCSI硬盘，每秒的数据传输硬盘，每秒的数据传输率分别可以达到率分别可以达到40MB40MB、80MB80MB、160MB160MB、320MB320MB。 SCSISCSI接口优点：接口优点： 适应面广，在一块适应面广，在一块SCSISCSI控制控制卡上就可以同时挂接卡上就可以同时挂接1515个设个设备备 高性能具有很多任务、宽高性能具有很多任务、宽带宽及少带宽及少CPUCPU占用率等特点）占用率等特点） 具有外置和内置两种具有外置和内置两种 SCSISCSI接口缺点：接口缺点： 价格昂贵价格昂贵 安装复杂安装复杂 4光纤通道接口光纤通道接口光纤通道的英文拼写是光纤通道的英

19、文拼写是Fibre Channel，和，和SCSI接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接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，是专门为网络系统设计的，但随着存储系口技术，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

20、数量大等。宽、远程连接、连接设备数量大等。光纤接口的硬盘主要用于服务器或磁盘阵列柜光纤接口的硬盘主要用于服务器或磁盘阵列柜中，以提高网络硬盘的数据传输速度。中，以提高网络硬盘的数据传输速度。USB USB 接口优点：接口优点：价格低廉价格低廉 连接简单快捷，兼容性强，具连接简单快捷，兼容性强，具有很好的扩展性有很好的扩展性 高速度，高速度，USB2.0USB2.0接口的传输速接口的传输速度高达度高达480Mbps480Mbps，是串口的，是串口的40004000多倍多倍 USB USB 接口缺点：接口缺点：设备之间的通信效率低设备之间的通信效率低 连接电缆的长度比较短连接电缆的长度比较短 2.

21、2.硬盘的跳线硬盘的跳线硬盘的跳线主要用于控制硬盘的主、从盘状硬盘的跳线主要用于控制硬盘的主、从盘状态，一般态，一般IDEIDE设备上都有跳线设置。硬盘的正面一设备上都有跳线设置。硬盘的正面一般印有硬盘跳线的设置说明。般印有硬盘跳线的设置说明。Master or single driveMaster or single drive：设置驱动器为主：设置驱动器为主盘，即将硬盘设置为主驱动器。盘，即将硬盘设置为主驱动器。Drive is slaveDrive is slave：设置驱动器为从盘，即将：设置驱动器为从盘，即将硬盘设置为第二驱动器。硬盘设置为第二驱动器。从主单设备数据线选择3.硬盘的电

22、源接口硬盘的电源接口硬盘的电源接口连接电源，直接从电源处获取工作所需的硬盘的电源接口连接电源，直接从电源处获取工作所需的电压。电压。 ATA硬盘的电源接口是一个硬盘的电源接口是一个4针的针的“D型电源接口，型电源接口，SATA硬盘电源接口则采用了硬盘电源接口则采用了15针的扁平接口。针的扁平接口。SATA硬盘可能硬盘可能有两种供电方式，一种是传统的有两种供电方式，一种是传统的4-PIN “D型接口。另一种是型接口。另一种是标准标准SATA电源接口下列图），比较常用。即便电源没有电源接口下列图），比较常用。即便电源没有SATA接口，也可以通过转接线实现。接口，也可以通过转接线实现。5.1.5 硬

23、盘的性能参数硬盘的性能参数硬盘的主要性能指标有：硬盘的主要性能指标有：容量容量:指硬盘的总容量，一般厂家多以指硬盘的总容量，一般厂家多以1000M为为1G进行标注。进行标注。平均寻道时间平均寻道时间:指磁头移动到数据所在磁道需要的时间指磁头移动到数据所在磁道需要的时间 主轴转速：是指硬盘内主轴的转动速度主轴转速：是指硬盘内主轴的转动速度 最大内部数据传输率最大内部数据传输率:指磁头至硬盘缓冲区间的最大数据传输率指磁头至硬盘缓冲区间的最大数据传输率最大外部数据传输率：指从硬盘缓冲区读取数据的速率，也称最大外部数据传输率：指从硬盘缓冲区读取数据的速率，也称 为突发数据传输率。为突发数据传输率。平均

24、访问时间平均访问时间:指持续数据传输率。指持续数据传输率。高速缓存高速缓存:指在硬盘内部的高速存储器指在硬盘内部的高速存储器单碟容量单碟容量:硬盘由多盘组成硬盘由多盘组成,该数据指单片磁盘存储数据的能力。该数据指单片磁盘存储数据的能力。接口类型：接口类型：ATA、SATA、SCSI、FCAL纤通道接口、纤通道接口、USB硬盘表面温度硬盘表面温度MTBF (连续无故障时间连续无故障时间) S.M.A.R.T(自动监测分析报告技术自动监测分析报告技术 )5.1.6 硬盘新技术硬盘新技术 随着庞大的数据存储对硬盘容量、可靠性越来随着庞大的数据存储对硬盘容量、可靠性越来越高要求新型的硬盘制造技术也因应而生，主要体越高要求新型的硬盘制造技术也因应而生，主要体现在以下几个方面：现在以下几个方面：更高的主轴转速更高的主轴转速超级数字信号处理器的应用超级数字信号处理器的应用局部响应最大相似读取通道技术局部响应最大相似读取通道技术硬盘内多盘片封装技术硬盘内多盘片封装技术OAW光学辅助温式技术光学辅助温式技术“湿盘技术湿盘技术高速缓存技术高速缓存技术磁盘的保护功能磁盘的保护功能5.1.7 硬盘选购指南硬盘选购指南硬盘是存储计算机中大容量