（中职）计算机组装与维护第3章 外部存储设备教学课件

1、正版可修改PPT课件（中职）计算机组装与维护第3章 外部存储设备教学课件计算机组装与维护第3章 外部存储设备结构完整 内容严谨 实用专业3.1 硬盘驱动器3.1.1 硬盘驱动器的分类目前，微机的硬盘可按接口类型、存储技术、盘径尺寸等进行分类。1按接口类型分类（1）IDE接口的硬盘IDE是智能驱动设备（Intelligent Drive Electronics）或集成驱动设备（Integrated Drive Electronics）的缩写。（2）Serial ATA接口的硬盘现在主流的硬盘接口是Serial ATA（简称SATA）标准。SATA 1.0数据传输速率的有效带宽峰值为150 MB/

2、s。SATA 2.0（SATA II）或2.5标准的数据传输速率为300 MB/s，SATA 3.0（SATA III）标准的数据传输速率为600 MB/s。（3）SATA Express（SATA-E）接口的硬盘SATA 3.0接口技术规范规定的带宽极限为6Gb/s，也就是每秒传输600MB左右的数据，但是最新的固态硬盘的速度已经达到了1300MB/s，现有的SATA接口已经无法满足设备需求。为此，SATA-IO组织于2011年底公布了新的SATA连接标准SATA Express，并于2013年批准。SATA Express使用两个PCIE 2.0通道，提供高达10Gbit/s的数据传输速度

3、。（4）mSATA接口的固态硬盘笔记本电脑、超极本常用mSATA接口的固态硬盘，如图3-4所示。有些主板也提供了一个mSATA接口，可以把mSATA接口的固态硬盘（SSD）接驳在mSATA接口上。（5）M.2接口(NGFF接口)在Intel 9系列以后的主板上，提供了M.2接口。M.2接口有两种类型：Socket 2和Socket 3，其中Socket 2支持SATA、PCI-E x2通道。如果采用PCI-E x2通道标准，M.2接口带宽与SATA Express一样是10Gbps。Socket 3可支持PCI-E x4通道，理论带宽可达32Gbps。但该M.2接口与上层SATA-E接口共享总

4、线，所以二者只能同时用一个。M.2接口的固态硬盘如图3-5所示。（6）PCIe接口的硬盘PCIe接口的固态硬盘有PCIe接口（X1、X4等通道）和M ini PCIe接口（X1通道），外观如图3-6所示。（7）其他接口的硬盘除上面介绍的硬盘接口外，还有SCSI接口、无线、网络接口的硬盘。2按存储技术分类（1）机械硬盘机械硬盘采用IBM公司的温彻斯特（Winchester）技术，主要是由一个或者多个铝制或玻璃制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料，被密封固定在硬盘外壳中，如图3-7所示。（2）固态硬盘（Solid State Disk或Solid State Drive，SSD）固态硬盘，也称

5、电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和存储单元（Flash芯片或DRAM芯片）阵列组成的硬盘。固态硬盘的存储介质分为两种，一种采用Flash芯片作为存储介质，另外一种采用DRAM芯片作为存储介质，目前绝大多数固态硬盘采用的是Flash芯片。存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。SSD硬盘的容量为64GB240GB。常见固态硬盘的外观如图3-8所示。（3）混合硬盘混合硬盘是把机械式构造的硬盘和固态硬盘的闪存集成到一起的一种硬盘，也称Dual-drive（双驱动）硬盘。简单地说，混合硬盘就是一块基于传统机械硬盘经改进而成的新硬盘，除了机械硬盘必备的碟片、电动机、磁头等，还内置了闪存芯片

6、（8GB容量以上），用以存储用户经常访问的数据，可以达到如SSD一样的体验效果。从理论上来说，一块混合硬盘就可以结合闪存与硬盘的优势，完成HDD+SSD的工作，将经常访问的数据放在闪存上，而将大容量、非经常访问的数据存储在磁盘上。常见混合硬盘的外观如图3-9所示。3按盘径尺寸分类台式机和笔记本电脑使用的硬盘按内部盘径尺寸分为3.5in和2.5in两种，如图3-10所示。目前，3.5in硬盘的容量为500GB5TB，2.5in硬盘的容量为250GB2TB。研发桌面3.5in硬盘的厂商有西部数据、希捷、日立等公司。研发笔记本电脑用的2.5in硬盘的厂商主要是东芝、三星等公司4按应用场合分类硬盘按应

7、用场合分为：普通级硬盘、企业级硬盘、监控级硬盘、笔记本硬盘等，其中企业级硬盘、监控级硬盘对应用都有特殊要求，因此价格也高于普通硬盘。3.1.2 硬盘驱动器的结构1机械硬盘的结构自从IBM公司在1956年9月推出世界上第一块硬盘至今，硬盘的结构就一直没有改变。（1）机械硬盘的外部结构从外观上看，机械硬盘由数据接口、电源接口、控制电路板、固定盖板、安装螺孔和产品标签等组成。 数据接口。数据接口根据连接方式的差异，分为IDE、SATA等接口。IDE接口为40针，如图3-11所示。SATA接口把ATA标准的并行数据传输方式改为连续串行的方式，这样在同一时间内只会有1位数据传输，此做法能减少接口的针脚数

8、目，用4根针就能完成数据的传输（第1针数据输出、第2针信号输入、第3针供电、第4针地线），SATA硬盘使用7针接口，如图3-12所示是SATA接口硬盘。 电源接口。电源接口与主机电源相连，为硬盘工作提供能源。IDE硬盘的电源接口为4针（如图3-10所示），而SATA硬盘的电源接口为15针（如图3-12所示）。 控制电路板。硬盘的背面是控制电路板。控制电路板上有主控芯片、电动机控制芯片、缓存芯片等。为了散热，控制电路板都是裸露在硬盘外壳上的，如图3-13所示。（2）硬盘的内部结构打开硬盘外壳之后，可以看到硬盘内部主要包括磁盘盘片、主轴组件、磁头驱动机构等主要部件，如图3-14所示。2固态硬盘的结

9、构（1）固态硬盘的外部结构由于固态硬盘有SATA接口、mSATA接口、PCIe接口和Mini PCIe接口，所以外观也不同，下面以SATA接口的固态硬盘为例，介绍固态硬盘的结构。（2）固态硬盘的内部下面以某2.5in SATA接口的固态硬盘为例，介绍固态硬盘的内部结构。打开固态硬盘的外壳后，可以看到固态硬盘的内部结构非常简单，由两块金属外壳和印制电路板（PCB）组成，如图3-15所示。3混合硬盘的结构（1）混合硬盘的外部结构混合硬盘（Hybrid HDD），也称混合固态硬盘（SSHD），与普通的机械硬盘在外观上没有区别，如图3-17所示是希捷4TB SATA3 64MB缓存+8GB SSD的混

10、合硬盘。（2）混合硬盘的内部混合固态硬盘中的机械硬盘与普通机械硬盘没有区别，区别主要是混合硬盘的PCB基板上集成了SSD闪存和主控芯片，因此它的PCB基板面积更大，电子元件更为密集。如图3-18所示。3.1.3 硬盘驱动器的主要参数1容量2转速3缓存4接口5平均寻道时间（average seek time）6平均潜伏期（average latency）7单磁道时间（single track seek）8全程访问时间（max full seek）9平均访问时间（average access）10最大内部数据传输率（maximum internal data transfer rate）11外部数

11、据传输率（external transfer rate）12数据保护技术13NCQ技术14Green Power技术3.1.4 硬盘驱动器的选购随着人们对数字视听要求越来越高，HDTV、BD/HD片源等数字高清产品愈加普及，需要保存的内容越来越多，大容量成为选购硬盘的首要条件。在购买硬盘时以主流产品为主，近期一般指：容量为500GB2TB，转速为7200r/min，数据缓存为16MB或32MB，接口类型为SATA 300（SATA 2.0、SATA II或3Gb/s）和SATA 600（SATA 3.0、SATA III或6Gb/s）接口，平均寻道时间低于9.0ms。目前，经营机械桌面硬盘业务

12、的主力厂商有3家：希捷（Seagate）、西部数据（Western Digital）、HGST（日立）。从质量和功能来说，这3家采用的技术都差不多，质量都能保证，价格也相近，消费者可根据容量和价格来选用。Seagate/希捷 WD/西部数据 HGST/a/20120309/000512.htm2012年8月4日，随着日立环球存储科技的收购，日立现在也将名称进行更改，原“日立环球存储科技”正式被命名为HGST，归属为西部数据旗下独立营运部门3.1.5 硬盘驱动器的安装1SATA接口硬盘的安装SATA接口硬盘使用7针SATA的数据接口，SATA接口及SATA的数据线如图3-19所示。SATA接口硬

13、盘的电源接口为15针，SATA接口硬盘的电源线插头如图3-20所示。SATA的数据线插头和电源线插头都有方向性，所以不会插反，直接连接主板上的相应接口即可，如图3-21所示。2IDE接口硬盘的安装虽然IDE硬盘已经退出市场，但早年购入的硬盘几乎都是IDE硬盘，所以也介绍一下IDE接口硬盘的安装方法。3.2 移动存储设备的分类及接口3.2.1 移动存储设备的分类USB闪存盘、移动硬盘、可擦写光盘等存储设备，不需打开机箱，通过外部接口或相应的设备，可方便地对其进行读写操作，这类设备统称为移动存储设备或移动存储器。移动存储产品种类很多，如ZIP、MO、CD-RW、DVDRW等。随着USB接口的普及，

14、基于闪存（Flash Memory）以及USB接口技术的USB移动存储器（闪盘）也逐渐流行起来，不过这类移动存储产品容量较小。相比之下，应用USB接口的“移动硬盘盒+硬盘”组成的移动硬盘是目前最经济实惠的移动存储器。消费类电子产品中，使用闪存技术的存储卡类存储产品，如CF、SD、MMC、Memory Stick等被广泛地应用于数码相机（DC）、数码摄像机（DV）、MP3播放器、手机等产品中。移动存储器有下列分类方法。1按是否需要驱动器分类2按存储介质分类3按接口分类3.2.2 USB接口简介USB（Universal Serial Bus，通用串行总线） 是一个外部总线标准，用于规范主机与外部

15、设备的连接和数据传送。USB有5个版本，分别为USB 1.0，USB 1.1、USB 2.0、USB 3.0和USB 3.1。1USB 1.0接口标准1996年发布了第一代USB 1.0，最大数据传输率为1.5Mbit/s。1998年发布了USB 1.1，最大数据传输率为12Mbit/s（1.5MB/s），后来称为“USB 2.0 Full-speed（全速版）”。2USB 2.0接口标准2001年发布了USB 2.0，最大数据传输率为480Mbit/s（60MB/s），称为“USB2.0 High-speed（高速版）”。USB 2.0接口分为4种类型：A型、B型、Mini型和后来补充的Mi

16、cro型接口，每种接口都分插头和插座两个部分，如图3-27所示。A型一般用于PC；B型一般用于非便携外围设备，如3.5英寸移动硬盘盒；Mini USB一般用于早期的MP3、数码相机、移动硬盘等设备；Micro USB是2007年制定的版本，应用于手机、移动硬盘、数码相机等设备。3USB 3.0接口标准2009年发布了USB 3.0，最大数据传输率高达5Gbit/s（625MB/s），称为“USB SuperSpeed（极速版）”。USB 1.0/1.1与USB 2.0的接口是相互兼容的。USB 3.0向下兼容USB 2.0设备。USB 3.0接口分为3种类型：A型、B型和Micro型（目前无M

17、ini USB3.0标准），每种接口分为插头和插座，如图3-28所示。行业规定了USB 3.0接口的颜色必须为蓝色。4USB 3.1接口标准2014年发布USB 3.1接口标准，称为“USB SuperSpeed+”。USB 3.1是USB 3.0的改进版本，其改进一是将传输速率翻倍达到了10Gbps，二是将供电能力提升至最高100w，此外还提供了视音频数据的传输通道。USB 3.1可以同时作为供电、音视频通路和外设数据通路，可以大大简化主机的接口配置。USB 3.1有三种类型，分别为A型（Type-A，Standard-A）、B型（Type-B，Micro-B）以及C型（Type-C）。3.3 USB闪存盘3.3.1 USB闪存盘的结构闪存盘主要由I/O控制芯片、闪存芯片、电路板和其他电子元器件组成，如图3-33所示。3.3.2 USB闪存盘的主要参数USB闪存盘的主要参数如下。1US