存储器硬盘存储器

1、第5章存储器计算机组装与维护5.2认识硬盘驱动器硬盘结构及工作原理 了解硬盘的分类及接口类型掌握硬盘的技术指标了解硬盘故障及维修计算机组装与维护计算机组装与维护硬盘驱动器(Hard Disk Driver , HDD ) 是微机系统的基本外部存储器,它的磁盘片是 一般是硬质合金圆片,并固定安装在驱动器内 部,所以简称为硬盘。它的存储容量大,速度快。硬盘至今仍是计 算机的标准配置,并随着存储技术的发展,其 容量由早期的10余MB发展到现在的几百GB , 使计算机具备了海量存储的能力。硬盘的特点硬盘的驱动器和盘片是一个整体,硬盘的存 储介质由若干个涂有磁粉的金属圆盘片同轴叠 加在一起构成,硬盘的磁

2、头组与盘片是非接触 式,磁头是漂浮在盘片上方的,因而硬盘的转 速很快z常见有5400转/分.7200转/分和 10000转/分。硬盘是全封闭式,硬盘采用的密封式金属外 壳使硬盘驱动器具备一定的强度，保护内部的 其它组件,密封式有助于防止灰尘进入硬盘内 部。(1)硬盘的结构:硬盘系统由驱动器.适配器和硬盘连接线缆 构成,其中适配器已集成在主板,所以从外观 上看硬盘由机械部分(也被称为头盘组件HDA ) 和电子电路部分构成。(2 )硬盘机械部分的组成:主要由密封式金属外壳.组.磁头驱动臂.主轴电机.音圈电机等构成。 如图所示硬盘结构图。硬盘外观图计算机组装与维护畫的结构计算机组装与维护计算机组装与

3、维护数据接口硬盘外观图计算机组装与维护(1)硬盘的磁盘片盘片是由多张上下两面涂有磁性氧化 铁的金属圆盘片构成一组,固定在主轴 电机上,随主轴电机转动。盘片数量越 多,硬盘的容量就越大。通常硬盘的盘 片数量在三片左右,因此提高硬盘单碟 容量是提高硬盘总体容量行之有效的办 法。(2)读写磁头组读写磁头组是由每张盘片上下两面的磁 头组成,并被固定在由音圈电机带动的磁 头驱动臂上。在硬盘工作时,磁头组沿盘 片径向运动,磁头是与盘片非接触的,漂 浮在盘面上方,如因意外事故导致磁头降 落在盘面上,就可能划伤盘片,使硬盘出 现物理损坏,严重的会使硬盘报废。(3)主轴电机主轴电机是使盘片同步、高速、平稳旋 转

4、的驱动电机,它可以使盘片以5400转/ 分一 10000转/分的速度转动。目前主流 的普通硬盘转速为7200转/分,而用于服 务器的SCSI硬盘转速在10000转/分以上。(4)音圈电机音圈电机称为启动电机,利用线圈磁场 改变移动并定位磁头到指定盘片的磁道位(5 )硬盘的控制电路用于对硬盘的控制、数据传输和数模转 换等,并提供硬盘与主板的接口 ,如IDE 或SCSI接口。硬盘驱动器在加电正常工作后,利用硬盘控制器(HDD Controller)进行初始化工作,使磁头置于盘 片中心位置,然后主轴电机带动盘片高速旋转,装载磁 头组的磁头驱动臂移动磁头到盘片表面的0磁道上方, 等待指令。当接口电路接

5、收到主机系统传来的读写操作 指令后,通过前置放大电路,驱动音圈电机发出磁信号, 根据感应阻值变化的磁头对盘片数据进行定位,并将接 收到的数据信息解码,再通过放大电路传输到接口电路, 反馈给主机系统主成指令操作。:硬盘工作过程RotationFrom above-硬盘的工作原理是利 用特定的磁粒子的极 性来记录数据。磁头 在读取数据时 将磁 粒子的不同极性转换 成不同的电脉冲信号 再利用数据转换器将 这些原始信号变成电 脑可以使用的数据 写的操作正好与此相 反。:硬盘工作过程计算机组装与维护(1)硬盘可按安装位j外置式(2 )硬盘的接口类型 IDE 接口 SCSI 接口 SATAjg 口 IEE

6、E 1394 接口 USB 接 口畫分类计算机组装与维护ol/m ,IAI8 ,IAIZ-聚蛊朝醫(s)。擦q吴擦00Z卜驱00寸S驱00S寸壷mwl/*M-寸)粼0二、-K1P叱酯醫(“)计算机组装与维护计算机组装与维护 IDE接口 ：前Ultra DMA模式成为主流接口IDE (Integrated Drive Electronics)叫 集成驱动器电孚接口 ,也被称为ATA接口 f是 硬盘主要的接口类型，通常主板上的有两个 40芯的EIDE插座f可变持四个IDE设备,标有 Primary的为主插座/标有Secondary为次 插座。bE接口的传輸模式经历了由PlB模式. DMA模式到Ul

7、tra DMA模式(简称UDMA) 三个阶段。标准。主要有Ultra ATA 33/66/100/133几种标准 其高达传输速度每秒13 3 M B。 SCSIjg 口：与IDE接口从外观就可区别,普通SCSI接口 采用50芯扁平线缆,16位SCSI接口采用了68芯/分以上,被广的扁平线缆。SCSIjg口通常可支持多达15个设 备”传输速度较EIDE更高,其转速在10000转IEEE 1394接口 ：是为增强多媒体设备 与计算机连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400Mbps ,它 的优点在于一个400Mbps的火线通道 上支持多达63个设备,即时数据传输,支持热插拔等但缺点是成本

8、较高,多 用于中、高端的视频处理系统中。计算机组装与维护:SATA接口 ： SerialATA被称为串行接口,是一种较新的硬盘接口方式,它的传输速率达到150MB/S , SATA使用了 相互干扰小的串行线路进行信号传输, 信号的清晰度较IDE更高,所以其工作频率能够提升较高。SATA接口方式正在成为硬盘的接口标准。SATA 1.0传输速度为150MB/SSATA 2.0传输速度为300MB/SSATA硬盘数据线计算机组装与维护SATA硬碱据线连接:USB接口 ：是在1994年出现的通用串 行总线,已发展到2.0版本,其带宽高 达480Mbps ,优点是一个USB接口理 论上可连接多达127个

9、USB设备,支持 热插拔,不占用系统IRQ资源,兼容性 强,扩展性好但缺点是设备间通信效 率较低,连接线缆长度较短。USB移动硬盘计算机组装与维护USB移动硬盘盒(1)单碟容量是硬盘相当重要的参数之一,一定程度上决 定着硬盘的档次高低。组合而成的,而单碟容量就是一个存储碟所能 存储的最大数据量。硬盘单碟容量的増加不仅仅可以带来硬盘总 容量的提升,而且也有利于生产成本的控制, 提高硬盘工作的稳定性。:在同等条件下,单碟容量的増加意味着要在 同样大小的盘片上建立更多的磁道数（数据 存储在盘片的磁道中），盘片磁道密度（单 位面积上的磁道数）提高，代表着数据密度 的提高,这样在硬盘工作时盘片每转动一周

10、, 磁头所能读出的数据就趣多,所以在相同转 速的情况下,硬盘单碟容量越大其内部数据 传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单 位面积上的磁道条数也有所提高,这样硬盘 寻道时间也会有所下降。(2)转速$盘的转速是指主轴电机的转速,也是盘片的转速/单位是(Round/Minute) z即每分 钟圈数。硬盘的主轴转速是决定硬盘内部数据传输率 的决定因素之一,它在很大程度上决定了硬盘 的速度,同时也是区别硬盘档次的重要标志。常见的硬盘转速有：5400 R/M. 7200 R/M. 10000 R/M. 15000 R/M计算机组装与维护(3) 平均寻道时间它是指硬盘在接收到系统指令后,磁头从开 始移动到

11、移动至数据所在的磁道所花费时间的 平均值,它_定程度上体现硬盘读取数据的能 力,是影响硬盘内部数据传输率的重要参数, 单位为毫秒(ms)o现今主流的硬盘产品平均 寻道时间都在在9ms左右。(4) 平均潜伏时间指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等 待所要的数据块继续转动到磁头下的时间,一 般在2ms - 6ms之间。:平均访问时间:指磁头找到指定数据的平均时间,通常是平 均寻道时间和平均潜伏时间之和。最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间,越短的平均访问时间越好,-ISffillms - 18ms之间。 注意:现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。计算机组装与维护(5) 数据传输率:根据数据交接方的不同又分外部与内部数据传输率。 内部数据传输率是指磁头与缓冲区之间的数据传 输率/:外部数据传输率是指缓冲区与主机(即内存)之间 的数据传输率。夕卜部数据传输率上限取决于硬盘的接口 目前流 行的Ultra ATA-133接口即代表外部DTR最高理论 值可达133MB/S #内部数据传输率则是硬盘的真 正数据传输能力,内部数据传输率远小于外部数据 传输率。(6)缓存容量:是指硬盘内部数据高速缓冲存储器的大小, 如512KB