第7章硬盘驱动器.ppt

1、第七章硬盘驱动器、硬盘驱动器(硬盘)是微机上最常用的外部存储设备，其存储容量比其他外部存储大得多，访问速度快得多。硬盘存储介质是多个钢片片，硬盘以其名字命名。7.1硬盘驱动器分类，1盘直径尺寸分类，目前硬盘产品分为内部盘直径尺寸5.25in、3.5in、2.5in、1.8in、1in等。其中硬盘5.25in牙齿市场退出。硬盘3.5英寸主要用于台式机。硬盘2.5英寸主要用于笔记型电脑；1.8英寸和1in硬盘主要用于小型笔记型电脑、PDA、MP3和CF卡，称为微硬盘。2按介面类型分类(1)IDE介面IDE是智能驱动器设备或集成驱动器设备的缩写。IDE接口是控制器集成到硬盘驱动器或光盘驱动器中的统一

2、存储设备的接口。IDE介面硬盘使用高级技术附件(ATA)规范，因此通常将IDE硬盘称为ATA硬盘。7.1硬盘驱动器分类，(2)串行ATA(SATA)介面英特尔于2000年宣布了SATA介面技术，目前SATA硬盘已成为市场主流，而不是传统的PATA硬盘。SATA预计使用寿命为10年，计划推出第三代产品。SATA 1.0数据传输速率最大有效带宽为150MB/s。SATA 2.0标准数据传输速率300 MB/s。SATA 3.0标准数据传输速率600MB/s。当前硬盘实际应用的最新SATA版本是SATA 2.5。7.1硬盘驱动器分类，(3)SCSI介面小型计算机系统接口(SCSI)，迷你电脑系统介面

3、，7.1硬盘驱动器分类，3按存储技术分类的现有硬盘分类IBM的温彻斯特新1硬盘外部结构外观，由硬盘电源介面、数据介面、控制板、固定盖板、安装螺丝孔等组成，同一类型的硬盘结构全部相似。(1)电源介面电源接口连接到主机电源，为硬盘操作提供能量。IDE硬盘电源连接器是4针连接器，SATA硬盘电源连接器是15针。传统ATX电源供应设备没有这种电源插头类型，通常需要SATA电源转换电缆和传统电源线转换，如图7-7所示。7.2硬盘驱动器结构、(2)数据介面(3)控制板(4)固定盖板(5)安装螺丝孔、7.2硬盘驱动器结构、2硬盘内部结构硬盘内部结构由固定面板、控制板、磁头组件、介面和附件组成。磁头组件(HA

4、D)是硬盘净化腔中封装的硬盘配置的核心，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、磁盘和主轴驱动机构、前端读写控制电路等。7.2硬盘驱动器结构，7.3硬盘驱动器的基本工作原理，整个硬盘系统由硬盘驱动器、硬盘适配器和连接电缆三部分组成。硬盘驱动器电源正常工作后，在控制电路过程中使用微控制器初始化模块执行初始化。此时磁头位于磁盘中心，初始化完成后，主轴电机启动，高速旋转，安装磁头的小型汽车机构移动。处于启动状态，将浮动头放置在磁盘表面00度处，等待命令。介面电路来自微电脑系统的指令信号，通过全面放大控制电路，驱动音圈电机发出信号，根据感应电阻变化的磁头，正确定位了磁盘数据信息信息。接收后，将数据信息解码，放

5、大控制电路，将反馈发送到介面电路，完成主机系统指令操作。完成硬盘工作后的停电状态是在反力矩弹簧的作用下，通过将浮动头放在圆盘中心实现的。磁盘的每个记录表面都有读写头，整个磁头组件由相应的驱动机构驱动，可以沿径向移动。像硬盘软盘一样，将信息写入磁盘的圆形轨迹称为轨迹，每个轨迹分为多个扇区。硬盘由多个圆盘组成，因此在每个圆盘上，像半径牙齿一样的所有轨道牙齿一样的圆柱面上，引入了硬盘圆柱的概念。1容量硬盘容量单位为GB。当前主流硬盘容量通常为160250GB，最大台式机硬盘容量为1TB(1000GB)。2转速硬盘的转速与硬盘性能关系很大。转速是磁盘旋转的主轴转速。目前，ATA和SATA硬盘主轴转速一

6、般为540010000r/min，主流硬盘转速为7200r/min。7.4硬盘驱动器的主参数，3缓存硬盘缓存容量通常为2MB、8MB和16MB或更大。理论上，硬盘缓存越大越好，但由于测试发现、日常应用程序中的硬盘读取和写入不那么频繁，需要暂存的数据不多，因此8MB基本上可以满足硬盘需求。大缓存在一定程度上有助于延长硬盘寿命。7.4硬盘驱动器的主要参数，4介面硬盘数据接口主要是ATA(也称为PATA)和SATA。当前最新的界面是SATA 2.5版。5平均寻道时间平均寻道时间是将硬盘磁头移动到包含数据的磁道所需的时间(毫秒)。与平均访问时间不同。平均寻道时间当然越小越好。现在购买硬盘时，应选择平均

7、寻道时间小于9毫秒的产品。6平均潜伏期平均潜伏期是将磁头移动到包含数据的磁道，然后等待所需块继续在磁头下旋转(超过半圈，小于或等于)的时间(毫秒)。7.4硬盘驱动器的主参数，7单磁道时间单磁道时间是磁头从一个磁道移动到另一个磁道的时间(以毫秒为单位)。8完整访问时间完整访问时间是头部开始移动以最后查找所需数据块所需的总时间(以毫秒为单位)。9平均访问时间平均访问时间是查找头部数据的平均时间，通常是平均寻道时间和平均潜在时间之和(毫秒)。要注意，现在很多硬盘广告中说的平均访问时间大部分被平均浏览时间代替。7.4硬盘驱动器的主参数，10最大内部数据传输速率最大内部资料传输速度Mbit/s(注意磁头

8、与硬盘缓存之间的最大大数据传输速度)，通常取决于硬盘旋转速度和磁盘数据线密度(请参见同一磁道的数据间隔程度)。牙齿指标经常使用Mbit/s(兆位/秒)，因此，如果需要转换为MB/秒，则需要将Mbit/s数据除以8(1B=8bit)。例如，硬盘中的最大内部资料传输速度为131Mbit，但按MB/s计算，则仅为16.37MB/s。7.4硬盘驱动器的主参数，11外部数据传输速率是从硬盘缓冲区()读取数据的速度。在广告或硬盘特性表中，经常被数据介面速度(MB/s)所取代。目前主流硬盘产品通常使用Ultra ATA/100，最大外部资料传输速度为100MB/s。另一方面，SCSI硬盘提供最新的Ultra

9、 320 SCSI介面标准，资料传输速度最高可达320MB/s。内部数据速率与外部数据速率的关系如图7-10所示。外部资料传输速度是内部数量、7.4硬盘驱动器的主要参数、7.5硬盘RAID技术，因此集成在新推出SATA控制器和RAID功能的主板芯片组的南桥芯片中。例如，nForce3 250支持4个SATA/PATA串行介面，RAID 0、1、0 1中的SATA RAID支持，VT8251南桥芯片最多可支持4个SATA设备，并支持硬盘阵列RAID 0、1、0 1和JBOD。Raid(独立磁盘冗馀阵列)也称为磁盘阵列(磁盘阵列)，多个独立硬盘(物理硬盘)徐璐其他以三个硬盘的RAID 0为例，在将

10、数据写入硬盘时，将数据分成三部分，同时写入三个硬盘。相反，在硬盘时，用同样的道理，分别从三块硬盘中读取数据。这样可以提高硬盘性能。RAID 0只是提高了性能，不提供数据冗馀，在其中一个硬盘发生故障的情况下会影响所有数据。RAID 0适用于性能要求高，但数据安全要求不高的区域。7.5硬盘RAID技术；(2)RAID 1 RAID 1的工作方式是用户100%自动将硬盘数据复制到另一个硬盘，在成对的硬盘之间备份数据，从而确保数据安全性。RAID 1提供了增强的数据安全性，当一个硬盘发生故障时，可以在整个备份镜像硬盘上自动切换读取和写入，从而降低了硬盘用于数据安全性的使用率。7.5硬盘RAID技术；(

11、3)RAID 0 1 RAID 0 1通过RAID 0和RAID 1的组合，将4个硬盘配置为2个硬盘，在每个组中配置RAID 0，然后在两个组之间配置RAID 1模式，从而实现性能和安全性的统一。性能相当于两个硬盘并行执行，而且安全性也相当高，因为仅当两个组中的一个硬盘同时损坏时，系统才会瘫痪。速度和数据的可靠性都有，但镜像占用了特定的硬盘空间，因此硬盘利用率低，CPU利用率高，同时需要4个以上的硬盘配置。RAID 0 1存储在图7-13中。7.5硬盘RAID技术(RAID 0、RAID 1或RAID 0 1模式)建议在部署中使用完全相同的硬盘。(4)JBOD JBOD(Just a Bunc

12、h of Drives，简单硬盘连接)也称为数据嵌套。多个物理硬盘组成一个逻辑硬盘，这些硬盘通过简单的连接连接起来，扩展硬盘容量，生成可用总容量。但是，JBOD不会提高性能或数据安全性。7.5硬盘RAID技术，7.6主流硬盘驱动器，目前经营桌面硬盘业务的主要供应商有4家：西格尔、西部数据、日立、三星。2日立80GB SATA-2.5日立80GB SATA硬盘7K80系列，硬盘转速7200r/min，高速缓存8MB，平均寻道时间8.800ms，单磁盘容量80GB，传输速度300MB/s。由于采用铝合金板材，因此可靠性相对较高3赫梯库语7200.9 160GB SATA-2.5赫梯160GB库语第

13、九代硬盘磁盘转速7200r/min，平均寻道时间11毫秒，缓存容量8MB，工作噪音25dB，与160GB PATA硬盘ST3160812A相同。SATA版本的Barracuda)7200.9支持支持最新SATA功能(如NCQ、热插拔、300MB/s传输速率等)的SATA 2.5处理器。磁盘正面复盖着厚厚的金属罩，可以有效地保护磁盘，同时提高整体冷却效果。带有Agere主机芯片的Seagate 7200.9 160GB SATA2.5产品具有内置的8MB数据缓存。，7.5硬盘RAID技术，4日立160GB SATA日立160GB SATA硬盘300MB/s传输速率，单磁盘容量80GB，马达速度7

14、200r/min，平均寻道时间8.5毫秒，缓存8MB 5三星金宝160GB SATA硬盘160GB硬盘硬盘型号HD160HJ/CNG，容量160GB，8MB高速缓存，转速7200r/min，单磁盘设计，单磁盘容量160GB。6赫梯cool 7200.10 250GB SATA-2.5牙齿250 GB硬盘主轴转速为7200r/min，界面符合SATA-2.5标准，平均8.5ms寻道时间，缓存容量8MB，运行噪音28dB，空闲操作时发出的声音很少由用户发出，希悉7200 .7.5硬盘RAID技术，7日立250GB SATA-2.5牙齿硬盘容量250GB使用串行SATA介面，波特率为300 MB/秒，单磁盘容量为80GB，电动机速度为7200r/min，外部波特率为300mm，日立HDT 7225222，7.5硬盘RAID技术，8三星金博250GB牙齿250GB硬盘SATA串行端口，遵守SATA-2.5介面标准，向下兼容SATA-I标准。硬盘型号SP2504C/CNG，容量250GB，8MB高速缓存，转速7200r/min，双磁盘设计，单磁盘容量1