计算机组装与维护51

1、第5章 外存储设备5.1 阅读资料：外存储器的发展历程5.2 硬 盘5.3 软驱与软盘5.4 CD-ROM驱动器5.5 CD-R/RW5.6 DVD驱动器5.7 各类光盘比较5.8 其他外存储设备15.1 阅读资料：外存储器的发展历程5.1.1 硬盘的发展历程1956年9月，第一块硬盘诞生。1968年，“温彻斯特”技术诞生。1979年，IBM发明薄膜磁头。1991年，IBM生产3.5英寸的硬盘，硬盘的容量首次达到了1GB。1999年，单碟容量高达10GB的ATA硬盘面世。2000年，高速硬盘问世，新材质硬盘诞生。2000年3月16日，第一款“玻璃硬盘”问世。2001年，新的磁头技术GMR200

2、2年，真正意义上的伟大技术革命IBM AFC技术诞生。25.1 阅读资料：外存储器的发展历程5.1.2 光驱存储设备的发展历程 1、1991年世界上第一个光驱和第一张光碟诞生2、1993年，第二代MPC规格问世，3、1995年夏，公布第三代规格标准，4、1997年左右的时候，光驱已经开始普及了。5、DVD及DVD光驱也就问世了。6、1995年9月发起形成了DVD论坛。7、2001年4月首次开发出可以兼容DVD-RAM和DVD-R(G)格式的驱动器， 35.2 硬 盘5.2.1硬盘的外部结构 45.2 硬盘编号组成部分名称说明1缓存硬盘缓存的主要作用是与硬盘内部交换数据，是实现硬盘数据“预处理”

3、操作的芯片，我们通常说的硬盘内部传输速率其实就是指该缓存与硬盘内部之间的数据传输速率。2电源接口该接口由4针组成，主要用于硬盘与机箱电源相连接，并通过该接口为硬盘工作供电。3硬盘跳线当计算机中连接有两个及以上硬盘时，必须为它们设置主盘和从盘。硬盘跳线可以实现这种设置，具体设置方法因不同硬盘而不同，用户可以参考硬盘正面标签上的设置说明来进行主、从盘的设置。4硬盘数据线接口（IDE接口）通过该接口，利用专用数据排线可以把硬盘与主板连接起来，从而实现硬盘中数据的读写操作。5电容硬盘中存储了大量的数据，为保证数据读写操作的安全，需要高质量的电容来稳定电路。6控制芯片这是硬盘的主要控制芯片，负责数据的交

4、换与处理，是硬盘的核心部件之一。55.2.1 硬盘的结构 硬盘内部结构图 65.2.1 硬盘的结构编号组成部分名称说明1浮动磁头组件是硬盘中最精密的部件之一，由读磁头、传动手臂和传动轴三部分组成（如图5.3所示）。磁头是硬盘技术中最重要、最关键的一环，它类似于“笔尖”。硬盘磁头采用非接触式头、盘结构，它的磁头是悬在盘片上方的，加电后可在高速旋转的盘片表面移动，与盘片的间隙（飞高）只有0.08-0.3微米。硬盘磁头其实是集成工艺制造的多个磁头的组合，每张盘片的上、下方都各有一个磁头。磁头不能接触高速旋转的硬盘盘片，否则会破坏盘片表面的磁性介质而导致硬盘数据丢失和磁头损坏，因此硬盘工作时不要搬运主

5、机。2磁头驱动机构硬盘磁头驱动机构由音圈电机和磁头驱动小车组成，能对磁头进行正确的驱动和定位，并在很短时间内精确定位于系统指令指定的磁道，保证数据读写的可靠性。3盘片盘片是硬盘存储数据的载体，一般采用金属薄膜磁盘，记录密度高。硬盘盘片通常由一张或多张盘片叠放组成。4盘片主轴驱动机构盘片主轴驱动机构由轴承和马达等组成。硬盘工作时，通过马达的转动将盘片上用户需要的数据所在的扇区转动到磁头下方供磁头读取。马达转速越快，用户存取数据的时间就越短，从这个意义上讲，马达的转速在很大程度上决定了硬盘最终的速度。我们常说的5400转、7200转就是指硬盘马达的转速。轴承是用来把多个盘片串起来固定的装置。5前置

6、读写控制电子线路用来控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和定位等操作的。75.2.1 硬盘的结构 磁面（Side）：每个盘片都有上、下两个磁面，从上向下从“0”开始编号，0面、1面、2面、3面、 磁道（Track）：硬盘在格式化时盘片会被划成许多同心圆，这些同心圆轨迹就叫磁道。磁道从外向内从0开始顺次编号，0道、1道、2道、 柱面（Cylinder）：所有盘面上的同一编号的磁道构成一个圆柱，称之为柱面，每个柱面上从外向内以 “0”开始编号，0柱面、1柱面、2柱面、 扇区（Sector）：硬盘的盘片在存储数据时又被逻辑划分为许多扇形的区域，每个区域叫作一个扇区。 硬盘容量=柱面数扇区数每扇

7、区字节数磁头数85.2.2 硬盘的工作原理 硬盘作为一种磁表面存储器，是在非磁性的合金材料（多为铝片）表面涂上一层很薄的磁性材料，再通过磁层的磁化来存储信息的。即硬盘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，写操作正好相反。硬盘Cache主要负责协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异。95.2.3 硬盘的分类按尺寸分: 105.2.3 硬盘的分类按接口分: 115.2.4 硬盘的技术指标1、容量：容量是指硬盘的存储空间大小，常用GB（京字节）为单位。2、转速：转速也就是指硬盘内部主轴马达的

8、转动速度。台式机硬盘的转速主要有两种：5400转和7200转3、动作时间：所谓硬盘的动作时间，主要包括平均寻道时间、平均访问时间、道至道时间、最大寻道时间和平均等待时间等几种。4、MTBF（连续无故障时间）：MTBF是指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位为小时。5、数据传输率：硬盘数据传输率衡量的是硬盘读写数据的速度，分为外部数据传输率和内部数据传输率两种,一般用MB/s作为计算单位。6、硬盘缓存：缓存是硬盘控制器上的一块存储芯片，为硬盘与外部总线交换数据提供场所。125.2.5 硬盘接口方式及比较1、IDE接口：IDE本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器，也称之为电

9、子集成驱动器。IDE接口的硬盘具有价格低廉、兼容性好、性价比高的优点。2、SATA 接口：SATA接口即串行ATA接口（Serial ATA），它一改以往IDE接口并行传输数据的方式，而采用连续串行的方式传送数据。 SATA接口相对于IDE接口起点更高，发展潜力更大。3、SCSI接口：SCSI接口即Small Computer System Interface（小型计算机系统接口），它具有应用范围广、多任务、宽带宽、CPU占用率低以及支持热插拔等优点，但价格较高。4、IEEE1394接口：IEEE1394的前身称之为了FireWire（火线）规范，它有两种版本，IEEE1394a和IEEE13

10、94b，支持热插拔、驱动程序安装简易、数据传输速度快、具备通用I/0连接头、点对点的通讯架构等特点，同时IEEE1394接口也具有使用费用昂贵的致命缺点。5、USB接口：USB接口也叫通用串行总线接口，是目前应用最为普遍的设备接口，USB接口具有价格低廉、连接简单快捷、兼容性强、有很好的扩展性、支持即插即用、支持热插拔、支持高传输速率等诸多优点。6、光纤通道（Fibre Channel）：光纤通道最长可达10公里，理论带宽可达1.06Gbps，实际带宽可达100Mbps，但价格非常昂贵，并且组建复杂。135.2.5 硬盘接口方式及比较接口标准最大传输速率说明ATA-18.3MB/s是第一代ID

11、E接口标准，支持PIO-0、PIO-1、PIO-2传输模式，最大支持504MB以内的硬盘，硬盘尺寸为5.25英寸，使用40芯连线。ATA-2(EIDE或Fast ATA)16.6MB/s1994年开发，主要解决了ATA-1标准与BIOS的容量限制，支持容量达到8.4GB的硬盘。相对于ATA-1来说，它又增加了两种PIO模式和两种DMA模式，对应主板上的接口也变为两个IDE口，可分别连接一个主盘和一个从盘共四个IDE设备。ATA-316.6MB/s没有在ATA-2的基础提高传输速率，但引入了密码保护机制，对电源管理方案进行了修改，引入了S.M.A.R.T（硬盘自我监测、自我分析和报告）技术，是一

12、个划时代的重大改进。ATA-4(Ultra ATA 33)33.3MB/s该标准是1996年由Intel、昆腾公司合作开发的，从ATA-4开始，硬盘开始支持DMA（直接内存存取）技术。微软的Windows98系统正式支持这一接口技术。ATA-5(Ultra ATA 66)66.6MB/s该标准是1998年由昆腾公司率先推出的，将普通的40芯排线改为了80芯排线，并继承Ultra ATA 33标准的核心技术冗余校验技术CRC，保证了高速传输数据的安全性。因Windows98不支持这种技术，故在Windows98下使用时，除用DMA 66专用数据线连接硬盘与主板外，还要正确安装主板驱动程序，这样才

13、能识别Ultra ATA 66硬盘。ATA-6(Ultra ATA 100)100 MB/s2000年6月推出的一种接口标准，传输速率从上一代的66MB/s提高到了100MB/s，是目前主流的接口标准。ATA-7(Ultra ATA 133)133 MB/s是ATA系列中最新的版本，2001年7月由迈拓公司推出，但除了迈拓公司外，它并没有得到其他广大厂商的支持，因为一种新型的接口类型：串行方式接口硬盘出现了。IDE接口方式比较145.2.6 IDE跳线设置 硬盘跳线位于数据线接口和电源线接口之间，在硬盘的正面标签上、硬盘电路板上或IDE接口旁边一般都附有硬盘跳线说明图。 一般可分为三种跳线设置

14、：Master（主盘）、Slave（从盘）、Cable Select（简称CS，线缆选择）。 Master 表示主盘，是一个IDE通道上第一个被系统检测到的设备。Slave表示从盘，是一个IDE通道上第二个被系统检测到的设备。Cable Select表示使用特殊的硬盘数据线连接主板155.2.7 硬盘新技术1、磁头技术：（1）MR（MAGNETO-RESITIVEHEAD）技术。（2）GMR（GIANT MR）技术。2、S.M.A.R.T技术：自我监测、分析和报告技术。它由硬盘的监测电路和主板上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告，并自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其他安全扇区。3、数据保护与震动保护技术：当硬盘受到撞击时，SPS系统能保持磁头不受震动，撞击能量被硬盘其他相对坚固的部分吸收，这样就可以提高硬盘的抗震动性能，便于运输、安装、使用。4、RAID技术：廉价冗余磁盘阵列。组成磁盘阵列的设备具有高速度、大容量、安全可靠的特点。RAID硬盘是由几组硬盘驱动器组成，并由一个控制器统一管理，逻辑上可以把它看作是一个磁盘驱动器。5、PRML读取通道