05 硬盘和光驱

1、1 主讲主讲:许永亮许永亮 主授课程主授课程: 计算机组装与维护计算机组装与维护 2 主要知识点：主要知识点： 一、硬盘概述一、硬盘概述（了解）（了解） 二、硬盘的结构二、硬盘的结构（掌握）（掌握） 三、硬盘的接口三、硬盘的接口（掌握）（掌握） 四、硬盘的技术参数四、硬盘的技术参数 （掌握）（掌握） 五、硬盘的保护和选购五、硬盘的保护和选购（了解）（了解） 硬盘硬盘 3 硬盘是电脑中最重要的存储部件之一，它将硬盘是电脑中最重要的存储部件之一，它将 所有的数据都存储在硬盘中，当计算机需要时，所有的数据都存储在硬盘中，当计算机需要时， 将其从硬盘中取出将其从硬盘中取出 一一 硬盘概述硬盘概述 4

2、二二 硬盘的结构硬盘的结构 硬盘的物理结构硬盘的物理结构 硬盘主要由盘片、主轴、读写磁头和传动手臂硬盘主要由盘片、主轴、读写磁头和传动手臂 等部件组成。等部件组成。 1、盘片、盘片 盘片是硬盘的存储数据的载体，现在的硬盘盘片是硬盘的存储数据的载体，现在的硬盘 多采用金属薄膜材料。影响盘片多少的最大因素多采用金属薄膜材料。影响盘片多少的最大因素 是单片容量。是单片容量。 2、主轴、主轴 主轴的作用是带动盘片转动，以方便读写磁主轴的作用是带动盘片转动，以方便读写磁 头读写数据。主轴决定了硬盘的转速。现在的主头读写数据。主轴决定了硬盘的转速。现在的主 轴多采用液态轴承。轴多采用液态轴承。 5 3、读

3、写磁头、读写磁头 作用是读取盘片中的数据，当盘片在高速旋作用是读取盘片中的数据，当盘片在高速旋 转时，读写磁头会按指定的方向靠近盘片来读取转时，读写磁头会按指定的方向靠近盘片来读取 数据。硬盘中的磁头不只一个，一个盘片对应一数据。硬盘中的磁头不只一个，一个盘片对应一 个磁头，正常关机后，读写磁头会自动归位。个磁头，正常关机后，读写磁头会自动归位。 4、传动手臂、传动手臂 作用是定位读写磁头。以传动轴为圆心带动作用是定位读写磁头。以传动轴为圆心带动 前端的读写磁头在盘片旋转的垂直方向上移动。前端的读写磁头在盘片旋转的垂直方向上移动。 5、传动轴、传动轴 作用是在硬盘电机的作用下，带动手臂转动。作

4、用是在硬盘电机的作用下，带动手臂转动。 6 硬盘实物图硬盘实物图 7 硬盘的数据结构硬盘的数据结构 1、MBR（Master Boot Record） 主引导记录，位于主引导记录，位于0柱面、柱面、0磁道、磁道、1扇区的扇区的 位置。它由分区命令位置。它由分区命令Fdisk产生。产生。 2、DBR（DOS Boot Record） DOS引导记录，位于引导记录，位于0柱面、柱面、1磁头、磁头、1扇区扇区 的位置，它是由格式化命令的位置，它是由格式化命令Format产生的。产生的。 3、FAT（File Allocation Table） 文件分配表，位于磁盘的文件分配表，位于磁盘的0柱面、柱面

5、、1磁头、磁头、2 扇区的位置，扇区的位置，FAT表的大小由硬盘的容量决定。表的大小由硬盘的容量决定。 4、DATA 数据区，主要负责硬盘中数据的存储，当数数据区，主要负责硬盘中数据的存储，当数 据复制到硬盘时，数据就存储在数据区中。据复制到硬盘时，数据就存储在数据区中。 8 三三 硬盘接口硬盘接口 硬盘的后面就是硬盘的接口，接口主要是数据硬盘的后面就是硬盘的接口，接口主要是数据 接口和电源接口。接口和电源接口。 1、硬盘的数据接口、硬盘的数据接口 硬盘与主板连接部分称为硬盘的数据接口，硬盘与主板连接部分称为硬盘的数据接口， 常见的硬盘接口有：常见的硬盘接口有：ATA、SATA和和SCSI，其

6、，其 中，中，ATA和和SATA主要用于个人电脑，而主要用于个人电脑，而SCSI则则 主要用于服务器。主要用于服务器。 9 （1）ATA接口接口 ATA接口又称为接口又称为IDE接口。其传输速率一接口。其传输速率一 般为般为66MB/S、100MB/S和和133MB/S，常见的外，常见的外 部传输模式为部传输模式为Ultra ATA/66、 UltraATA/100、 Ultra ATA/133，目前使用的最多的是后两者。，目前使用的最多的是后两者。 （2）SATA接口接口 串行串行ATA接口，其采用串行的方式传输数接口，其采用串行的方式传输数 据，并采用了点对点的据，并采用了点对点的 传输协

7、议。其数据传输传输协议。其数据传输 率最高可达到率最高可达到300MB/s，支持，支持SATA设备的热插设备的热插 拔，一台电脑同时挂接两拔，一台电脑同时挂接两SATA接口的硬盘，接口的硬盘， 没有主、从盘之分。没有主、从盘之分。 10 （3）SCSI接口接口 SCSI的英文全称为的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同（小型计算机系统接口），是同IDE （ATA）完全不同的接口，）完全不同的接口，IDE接口是普通接口是普通PC 的标准接口，而的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的并不是专门为硬盘设计的 接口，是一种广泛应

8、用于小型机上的高速数据接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据 传输技术。传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任接口具有应用范围广、多任 务、带宽大、务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优占用率低，以及热插拔等优 点，但较高的价格使得它很难如点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普硬盘般普 及，因此及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器硬盘主要应用于中、高端服务器 和高档工作站中。和高档工作站中。 11 （4）光纤通道）光纤通道 光纤通道的英文拼写是光纤通道的英文拼写是Fibre Channel，是，是 为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，为在像服务器这样的多硬盘系统环境而

9、设计， 能满足高端工作站、服务器、海量存储子网能满足高端工作站、服务器、海量存储子网 络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接 进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输 率的要求。率的要求。 光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速 带宽、远程连接、连接设备数量大等。带宽、远程连接、连接设备数量大等。 12 2、硬盘的电源接口、硬盘的电源接口 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型型”电电 源接口，源接口，SATA硬盘接口则采用了硬盘接口则采用了15针的扁平接

10、针的扁平接 口。口。 3、硬盘的跳线、硬盘的跳线 第一组：第一组：Master:on；Slave:off将硬盘设为主盘将硬盘设为主盘 （强制设置，与数据线设置无关）。（强制设置，与数据线设置无关）。 第二组：（第二组：（Cable Select）用数据线决定是主盘还）用数据线决定是主盘还 是从盘。是从盘。 第三组：限制使用的容量第三组：限制使用的容量 13 四四 硬盘的技术参数硬盘的技术参数 1、容量、容量 容量是硬盘存储数据的多少，是硬盘的一个容量是硬盘存储数据的多少，是硬盘的一个 重要的技术指标。目前流行的硬盘容量多为重要的技术指标。目前流行的硬盘容量多为 40GB、80GB、120GB和

11、和160GB等（等（3.5英寸）。英寸）。 2、转速、转速 转速是影响硬盘性能最重要的因素之一，目转速是影响硬盘性能最重要的因素之一，目 前市场上流行的是前市场上流行的是5400rpm（每分钟转数）和（每分钟转数）和 7200rpm的硬盘。现在的硬盘。现在7200rpm的高速硬盘技术的高速硬盘技术 已经非常成熟，而高低速硬盘性能差距比较明已经非常成熟，而高低速硬盘性能差距比较明 显，因此，建议选择高速硬盘显，因此，建议选择高速硬盘 。 14 3、硬盘接口技术硬盘接口技术 IDE和和SCSI 4、磁头技术、磁头技术 目前硬盘的磁头技术主要采用磁阻磁头技目前硬盘的磁头技术主要采用磁阻磁头技 术、巨

12、型磁阻磁头技术和光学辅助温式技术等。术、巨型磁阻磁头技术和光学辅助温式技术等。 15 5、缓存缓存 是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快 的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间 的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘 的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘 整体性能。整体性能。 硬盘的缓存主要起三种作用：一是硬盘的缓存主要起三种作用：一是 预读取。二是对写入动作进行缓存。三是临时存预读取。二是对写入动作进行缓存。三是临

13、时存 储最近访问过的数据。储最近访问过的数据。2MB和和8MB缓存是现今主缓存是现今主 流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中还流硬盘所采用，而在服务器或特殊应用领域中还 有缓存容量更大的产品，甚至达到了有缓存容量更大的产品，甚至达到了16MB、 64MB等。等。 16 6、平均寻道时间平均寻道时间 磁头移到数据所在的磁道上所需要的时间，磁头移到数据所在的磁道上所需要的时间， 一般为一般为106毫秒。毫秒。 7、平均等待时间、平均等待时间 指读写磁头移动至目标磁道后，等待存储数指读写磁头移动至目标磁道后，等待存储数 据的时间。据的时间。 8、平均访问时间平均访问时间 硬盘的读写速度硬盘的读写

14、速度 平均访问时间平均访问时间 =平均寻道时间平均等待时间平均寻道时间平均等待时间 17 9、内部传输率（、内部传输率（Internal Transfer Rate） 是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简 单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后 存储在缓存内的速度。其速度存储在缓存内的速度。其速度 取决于盘片的转取决于盘片的转 速和盘片的线密度。目前各硬盘生产厂家努力提速和盘片的线密度。目前各硬盘生产厂家努力提 高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、 提高转速以外

15、，最主要的就是不断的提高单碟容提高转速以外，最主要的就是不断的提高单碟容 量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线 性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相 应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输 速率也就提高了。目前主流的家用级硬盘，内部速率也就提高了。目前主流的家用级硬盘，内部 数据传输率基本还停留在数据传输率基本还停留在7090 MB/s左右，而且左右，而且 在连续工作时，这个数据会降到更低在连续工作时，这个数据会降到更低。 18 10、外部传输率（、外部

16、传输率（External data Transfer Rate） 一般也称为突发数据传输或接口传输率。是一般也称为突发数据传输或接口传输率。是 指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率。也指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率。也 就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出 交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的 ATA66、ATA100、ATA133等接口，是以硬盘等接口，是以硬盘 的理论最大外部数据传输率来表示的。的理论最大外部数据传输率来表示的。 ATA100 中的中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理就代表

17、着这块硬盘的外部数据传输率理 论最大值是论最大值是100MB/s；ATA133则代表外部数据则代表外部数据 传输率理论最大值是传输率理论最大值是133MB/s；而；而SATA接口的接口的 硬盘外部理论数据最大传输率可达硬盘外部理论数据最大传输率可达 150MB/s。 这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率，这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率， 在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。 19 11、噪声噪声 容量大、转速快造成噪声容量大、转速快造成噪声 12、发热发热 硬盘太热会使硬盘不稳定硬盘太热会使硬盘不稳定 13、数据安全：数据安全： S、M、A

18、、R、T技术：技术： 硬盘自分析、自检测、自硬盘自分析、自检测、自 报告技术，这是目前普遍采用的数据安全技术报告技术，这是目前普遍采用的数据安全技术 。 RAID技术：独立磁盘冗余阵列技术将一个文件分散技术：独立磁盘冗余阵列技术将一个文件分散 保存、读取，加快速度保存、读取，加快速度 。 14、MTBF 连续无故障时间，指硬盘开始工作到出现故障的时连续无故障时间，指硬盘开始工作到出现故障的时 间，以小时计算，时间越长，硬盘的稳定性越好。间，以小时计算，时间越长，硬盘的稳定性越好。 20 1、硬盘的保护、硬盘的保护 （1）保持硬盘使用清洁）保持硬盘使用清洁 （2）注意防静电和热插拔）注意防静电和

19、热插拔 （3）避免振动和冲击）避免振动和冲击 （4）保持合理的温度（）保持合理的温度（535） 2、选购品牌、选购品牌 希捷（希捷（Seagate）、迈拓（）、迈拓（Maxtor）、西部）、西部 数据（数据（Western Digital）、）、 三星（三星（Samsung）、）、 富士通（富士通（Fujitsu）等，同时参考速度、容量、缓）等，同时参考速度、容量、缓 存等参数。存等参数。 五五 硬盘的保护和选购硬盘的保护和选购 21 六六 作业作业 1、熟悉硬盘的内部结构和组成部分、熟悉硬盘的内部结构和组成部分 2、熟悉硬盘的各项技术指标、熟悉硬盘的各项技术指标 3、学会硬盘容量的计算、学会

20、硬盘容量的计算 4、了解硬盘的发展趋势、了解硬盘的发展趋势 22 主要知识点：主要知识点： 一、认识光驱一、认识光驱（了解）（了解） 二、光驱的组成二、光驱的组成（掌握）（掌握） 三、光驱的工作原理三、光驱的工作原理（掌握）（掌握） 四、光驱的性能参数四、光驱的性能参数 （掌握）（掌握） 五、光驱的分类五、光驱的分类（了解）（了解） 第第6章章 光驱光驱 23 1、光驱是光盘驱动器，装载数据信息的载体被称之、光驱是光盘驱动器，装载数据信息的载体被称之 为光盘（为光盘（Compact Disk Read Only Memory，压，压 缩只读光盘存储器），光盘具有容量大、成本缩只读光盘存储器），

21、光盘具有容量大、成本 低、便于携带和稳定性好等特点低、便于携带和稳定性好等特点 。 （1）容量大，普通光盘的容量一般为）容量大，普通光盘的容量一般为680MB， 可存储可存储70多分钟的音乐。如果使用专门的多分钟的音乐。如果使用专门的 技术，可以使光驱的容量达到技术，可以使光驱的容量达到700MB，因，因 此大多的操作系统、应用软件的安装盘都此大多的操作系统、应用软件的安装盘都 采用光盘为载体。采用光盘为载体。 一一 认识光驱认识光驱 24 （2）成本低，通过光盘生产线批量的进行压制生）成本低，通过光盘生产线批量的进行压制生 产，每张光盘的成本不过壹元，甚至更低。产，每张光盘的成本不过壹元，甚

22、至更低。 （3）便于携带。光盘不大且薄，放进光盘盒，不）便于携带。光盘不大且薄，放进光盘盒，不 会占用太多空间，可以很方便的携带会占用太多空间，可以很方便的携带 。 （4）稳定性好。光盘采用了光存储的方法存储数）稳定性好。光盘采用了光存储的方法存储数 据，比磁存储方法稳定。同时普通光盘中的据，比磁存储方法稳定。同时普通光盘中的 数据无法被修改，因此不必担心数据被病毒数据无法被修改，因此不必担心数据被病毒 的破坏。的破坏。 （5）使用寿命长，只要使用的方法得当，光盘使）使用寿命长，只要使用的方法得当，光盘使 用寿命可达到用寿命可达到1百年左右，完全可以满足一百年左右，完全可以满足一 般用户的需求

23、般用户的需求 。 25 光盘托架 音频插口 紧急弹出口 状态指示灯 进/出按钮 音量调节按钮 光驱实物图光驱实物图 26 二二 光驱的组成光驱的组成 外部结构外部结构 1、光盘托架、光盘托架 放光盘的托架，光盘托架细分为托架和挡放光盘的托架，光盘托架细分为托架和挡 板，其中挡板的作用是降低噪音和防止尘埃的进板，其中挡板的作用是降低噪音和防止尘埃的进 入。入。 2、按钮、按钮 右边的弹出、关闭光盘托架按钮和左边的右边的弹出、关闭光盘托架按钮和左边的CD 播放控制按钮。播放控制按钮。 27 3、指示灯、指示灯 告知用户光驱的工作状态告知用户光驱的工作状态 。 4、CD输出口输出口 可不通过音响，直

24、接连接耳机播放可不通过音响，直接连接耳机播放CD音乐。音乐。 5、音量调节按钮、音量调节按钮 用光驱上的按钮播放用光驱上的按钮播放CD音乐时，可以用音音乐时，可以用音 量控制器来控制音量的大小。量控制器来控制音量的大小。 6、紧急弹出口、紧急弹出口 当光盘出现问题或弹出装置失效时，就可以当光盘出现问题或弹出装置失效时，就可以 使用紧急弹出口来弹出光盘。使用紧急弹出口来弹出光盘。 28 1、电源接口、电源接口 连接电源线的接口，用于提供光驱工作时所连接电源线的接口，用于提供光驱工作时所 需的电源。需的电源。 2、数据线接口、数据线接口 使用使用40针的扁平数据线连接主板和光驱。针的扁平数据线连接

25、主板和光驱。 3、跳线、跳线 用于控制光驱是主盘还是从盘。用于控制光驱是主盘还是从盘。 4、CD音频接口音频接口 购买光驱时，会搭配一根购买光驱时，会搭配一根CD音频线，音频线，CD音音 频线的作用是连接声卡和光驱，从而实现光驱控频线的作用是连接声卡和光驱，从而实现光驱控 制制CD音乐播放功能音乐播放功能 。 29 跳线 音频接口 电源线接口 数据线接口 光驱实物图光驱实物图 30 内部结构内部结构 1、激光头组件、激光头组件 包括激光头、聚焦透镜等组成，配合齿轮机包括激光头、聚焦透镜等组成，配合齿轮机 构和导轨等机械部分，根据系统信号确定读取光构和导轨等机械部分，根据系统信号确定读取光 盘数

26、据，并通过数据电缆将数据传输到控制电盘数据，并通过数据电缆将数据传输到控制电 路。路。 2、主轴电机、主轴电机 压缩光盘后，带动光盘高速旋转压缩光盘后，带动光盘高速旋转 3、光盘托架、光盘托架 输送光盘输送光盘 31 激光头 主轴 托盘 光驱实物图光驱实物图 32 三三 光驱的工作原理光驱的工作原理 激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分，他负责数据的读激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分，他负责数据的读 取工作，激光头主要包括激光发射器，半反光棱镜，物镜透镜，取工作，激光头主要包括激光发射器，半反光棱镜，物镜透镜， 以及光敏元件（光电三极管）以及光敏元件（光电三极管） 首先将带有首先将带有“凹

27、凹”和和“凸凸”那一面的光盘向下对着激光，当那一面的光盘向下对着激光，当 激光头读取盘片上的数据时，从激光发射器发出的激光透过半激光头读取盘片上的数据时，从激光发射器发出的激光透过半 反射棱镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚集成为及其细小的光反射棱镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚集成为及其细小的光 点透过光盘表面透明基片照到凹凸面上，此时光盘上的反射物点透过光盘表面透明基片照到凹凸面上，此时光盘上的反射物 质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，在照射到半反质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，在照射到半反 射棱镜上，此时，由于棱镜是半反射结构，因此不会让光束穿射棱镜上，此时，由于棱镜是半反射

28、结构，因此不会让光束穿 透它，并回到激光发生器上，而是经过反射，穿过透镜，到达透它，并回到激光发生器上，而是经过反射，穿过透镜，到达 光电二极管上面，由于凸起面，会将激光原封不动反射回去，光电二极管上面，由于凸起面，会将激光原封不动反射回去， 并不会有强度损失；凹进面则将光线发散出去，所以光驱就靠并不会有强度损失；凹进面则将光线发散出去，所以光驱就靠 “反射反射”和和“发散发散”来识别数据，其中，光强度由高到或由低来识别数据，其中，光强度由高到或由低 到高的变化被表示为到高的变化被表示为“1”，持续一段时间的连续光强度，持续一段时间的连续光强度“0”， 光电二极管接受的是那些以光电二极管接受的

29、是那些以“0”和和“1”排列的数据，最终将他排列的数据，最终将他 们解释成为所保存的数据。们解释成为所保存的数据。 33 四四 光盘的性能参数光盘的性能参数 1、数据传输率、数据传输率 指光驱在指光驱在1秒钟的时间内所能读取的最大数秒钟的时间内所能读取的最大数 据量，一般指光驱标称的最高数据传输速率，用据量，一般指光驱标称的最高数据传输速率，用 “倍速倍速”表示。表示。 倍速：时指传输率倍速：时指传输率 CD 1倍速倍速=150KB/S DVD 1倍速倍速1350KB/S 播放播放VCD时光驱是以两倍速工作的时光驱是以两倍速工作的 34 2、读取方式、读取方式 （1）CLV （恒定线速度）：内

30、（恒定线速度）：内外外 单位时间单位时间 内读取轨道长度相同内读取轨道长度相同 ，读取光盘内圈时加，读取光盘内圈时加 快转速，可保证在读取盘片内外圈时有大致快转速，可保证在读取盘片内外圈时有大致 相同的传输速度，在相同的传输速度，在12X以下光驱中使用。以下光驱中使用。 （2）CAV（恒定角度）（恒定角度）: 无论激光头读取光盘无论激光头读取光盘 外圈还是内圈，大都以相同速度旋转，外圈还是内圈，大都以相同速度旋转， 因内圈周长小于外圈，而光盘上存储密度因内圈周长小于外圈，而光盘上存储密度 恒定，更长的周长意味着更多的数据，也恒定，更长的周长意味着更多的数据，也 就是内外圈传输率不一样，这样光驱就是内外圈传输率不一样，这样光驱 只有在读光盘外圈时才基本达到其标称速只有在读光盘外圈时才基本达到其标称速 度，度，20X以上大多采用此种。以上大多采用此种。 35 （3）P-CAV （区域恒定角速度）：当激光头读（区域恒定角速度）：当激光头读 取光盘的内圈数据时，旋转速度保持不取光盘的内圈数据时，旋转速度保持不 变，而大幅增加数据传输率；当度外圈数变，而大幅增加数据传输率；当度外圈数 据时，逐渐增加旋转速度，据时，逐渐增加旋转速度，32X以上采用。以上采用。 外：旋转速度不变，传输率上升外：旋转速度不变，传