第3章外存储设备

第3章外存储设备

本章要点

硬盘驱动器

3.3其它存储设备

3.43.3.1硬盘的分类1．按内部盘片直径大小分类2．按用途分类3．按数据接口分类1．按内部盘片直径大小分类硬盘按内部盘片直径大小可分为3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸硬盘3种。3.5英寸硬盘常用于台式机中，2.5英寸和1.8英寸硬盘常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中。各种尺寸的硬盘如图3-5所示。3.3.1硬盘的分类电脑的主要存储媒介之一

(a)3.5英寸硬盘(b)2.5英寸硬盘(c)1.8英寸硬盘图3-5硬盘2．按用途分类

3.3.1硬盘的分类（1）台式机硬盘台式机硬盘就是最为常见的计算机内部使用的存储设备。随着用户对个人计算机性能的需求日益提高，台式机硬盘也在朝着大容量、高速度、低噪音的方向发展，单碟容量逐年提高，转速也达到了15000转。3.3.1硬盘的分类（2）笔记本硬盘笔记本硬盘就是应用于笔记本的存储设备，笔记本强调的是其便携性和移动性，因此笔记本硬盘必须在体积、稳定性和功耗上达到很高的要求，而且防震性能要好。如图3-6所示为富士通120GB的2.5英寸笔记本硬盘，图3-7所示为日立20GB的1.8英寸笔记本硬盘。

图3-6富士通120GB的2.5英寸硬盘图3-7日立20GB的1.8寸硬盘3.3.1硬盘的分类（3）服务器硬盘服务器硬盘在性能上的要求要远远高于台式机硬盘，这是受服务器大数据量、高负荷、高速度等要求所决定的。服务器硬盘一般采用SCSI接口，高端还有采用光纤通道接口的，极少的低端服务器采用台式机上的ATA硬盘。服务器硬盘具有速度快、可靠性高和带宽大等特点。3．按数据接口分类

3.3.1硬盘的分类（1）ATA接口硬盘

ATA（AdvancedTechnologyAttachment）接口就是我们常说的IDE接口。现在PC机使用的硬盘大多数都是与IDE接口兼容的，只需用一根IDE数据线将它们与主板连起来就可以了。并行模式的ATA接口速率提升到100MB/s之后，外部电磁干扰和IDE数据线内部信号间的串扰现象愈来愈严重，数据传输出错概率也成倍提高。在这种情况下，新的SerialATA（即串行ATA，缩写为SATA）接口类型就诞生了。SerialATA1x标准的产品能提供150MB/s的数据传输率。如图3-8所示为IDE接口硬盘，图3-9所示为SerialATA接口硬盘。图3-8IDE接口硬盘图3-9SerialATA硬盘3.3.1硬盘的分类（2）SCSI接口硬盘

SCSI英文全称为“SmallComputerSystemInterface”（小型计算机系统接口），硬盘的外观与普通硬盘基本一致，但SCSI硬盘的最高转速比同期IDE硬盘的转速发展得快，SCSI盘的CPU占用率非常低，在5%左右。这就使得SCSI硬盘的性能比IDE硬盘有较大的提高，只是SCSI硬盘须插在SCSI控制卡上。较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

图3-10SCSI控制卡图3-11SCSI硬盘3.3.2硬盘的组成硬盘从外观上看，由外壳、固定盖板、安装螺孔、数据线、控制电路板、电源接口和数据接口等组成，如图3-12所示。硬盘内部结构包括传动手臂、主轴、盘片和读写磁头等。硬盘内部结构如图3-13所示。外壳数据线接口电源接口跳线控制电路板反力矩弹簧装置

磁盘盘片主轴读写磁头传动手臂传动轴图3-12硬盘外观组成图3-13硬盘内部结构3.3.3硬盘的主要性能指标1．单碟容量2．硬盘转速3．缓存

4．寻道时间

5．道至道时间1．单碟容量

一张盘片具有正、反两个存储面，两个存储面的存储容量之和就是硬盘的单碟容量。单碟容量越高，硬盘的数据传输率也就越快。3.3.3硬盘的主要性能指标2．硬盘转速

硬盘转速是指硬盘内主轴电机的转动速度，目前市场上常见的硬盘转速一般有5400转/分钟、7200转/分钟、甚至10000转/分钟。理论上，转速越快越好，因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但是转速越快，发热量越大，不利于散热。目前主流硬盘的转速一般为7200转/分钟。3．缓存

缓存（Cachememory）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缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。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整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度3.3.3硬盘的主要性能指标4．寻道时间

寻道时间是指硬盘磁头移动到数据所在磁道而所用的时间，单位为毫秒(ms)。平均寻道时间则为磁头移动到正中间的磁道需要的时间。硬盘的平均寻道时间越小，性能越高，现在一般选用平均寻道时间在10ms以下的硬盘。5．道至道时间

该指标表示磁头从一个磁道转移至另一磁道的时间，单位为毫秒(ms)。硬盘的相关品牌希捷（Seagate）

希捷公司成立于1979年，现为全球第二大的硬盘、磁盘和读写磁头制造商，希捷在设计、制造和销售硬盘领域居全球领先地位，提供用于企业、台式电脑、移动设备和消费电子的产品。2005年并购迈拓（Maxtor）2011年4月收购三星（Samsung）旗下的硬盘业务。西部数据（WesternDigital）

/t01ea2014344937d22a.jpg存储器产品，2011年3月收购日立之后，市场份额达到将近百分之50，取代希捷成为名副其实的硬盘老大。日立（HITACHI）HITACHI日立集团是全球最大的综合跨国集团之一.台式电脑硬盘，笔记本硬盘都有生产。于2002年并购IBM硬盘生产事业部门。于2011年3月被西部数据收购。东芝（TOSHIBA）日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。主要生产移动存储产品。三星（Samsung）韩国最大的企业集团三星集团的简称。生产的硬盘提供用于台式电脑、移动设备和消费电子的产品。2011年4月19日，希捷正式宣布以13.75亿美元（现金加股票的方式）收购三星硬盘业务。2011年12月20日，希捷宣布已完成对三星电子有限公司旗下硬盘业务的收购交易。硬盘的保养1.读写过程中且忌断电硬盘的转速大都是5400转和7200转，SCSI硬盘在10000到15000转，在进行读写时，整个盘片处于高速旋转状态中，如果忽然切断电源，将使得磁头与盘片猛烈磨擦，从而导致硬盘出现坏道甚至损坏，也经常会造成数据流丢失。所以在关机时，一定要注意机箱面板上的硬盘指示灯是否没有闪烁，即硬盘已经完成读写操作之后才可以按照正常的程序关闭电脑。硬盘指示灯闪烁时，一定不可切断电源。如果是移动硬盘，最好要先执行硬件安全删除，成功后方可拔掉。2.保持良好的工作环境硬盘对环境的要求比较高，有时候严重集尘或是空气湿度过大，都会造成电子元件短路或是接口氧化，从而引起硬盘性能的不稳定甚至损坏。3.恰当的使用时间在一天中，特别是夏天高温环境下。最好不要让硬盘的工作时间超过10个小时，而且不要连续工作超过8个小时，应该在使用一段时间之后就关闭电脑，让硬盘有足够的休息时间。4.防止受震动硬盘是十分精密的存储设备，进行读写操作时，磁头在盘片表面的浮动高度只有几微米；即使在不工作的时候，磁头与盘片也是接触的。硬盘在工作时，一旦发生较大的震动，就容易造成磁头与资料区相撞击，导致盘片资料区损坏或刮伤磁盘，丢失硬盘内所储存的文件数据。因此，在工作时或关机后主轴电机尚未停顿之前，千万不要搬动电脑或移动硬盘，以免磁头与盘片产生撞击而擦伤盘片表面的磁层。此外，在硬盘的安装、拆卸过程中也要加倍小心，防止过分摇晃或与机箱铁板剧烈碰撞。5.定期整理碎片硬盘工作时会频繁地进行读写操作，同时程序的增加、删除也会产生大量的不连续的磁盘空间与磁盘碎片。当不连续磁盘空间与磁盘碎片数量不断增多时，就会影响到硬盘的读取效能。如果数据的增删操作较为频繁或经常更换软件，则应该每隔一定的时间（如一个月）就运行Windows系统自带的磁盘碎片整理工具，进行磁盘碎片和不连续空间的重组工作，将硬盘的性能发挥至最佳。7.使用稳定的电源供电一定要使用性能稳定的电源，如果电源的供电不纯或功率不足，很容易就会造成资料丢失甚至硬盘损坏。8、不要强制性关机强制关机会使硬盘与指针产生强烈的摩擦，长期这样的话，硬盘会丢失信息，所以，一定要正确关机。3.4其它存储设备◎了解移动硬盘的优点◎了解移动硬盘的性能指标◎了解U盘基本要求3.4.1

移动硬盘3.4.2

U盘3.4其它存储设备3.4.1移动硬盘1．移动硬盘的优点2．移动硬盘的性能指标1．移动硬盘的优点

（1）容量大3.4.1移动硬盘随着计算机技术的发展，移动硬盘的容量朝着海量的方向扩展。目前主流移动硬盘的容量在40G到160G之间，非常适合携带大量的图形图像资料、游戏软件和数据库等。如图3-39所示为爱国者加密王III(80GB)。图3-39（2）速度快

3.4.1移动硬盘移动硬盘有USB2.0的标准接口，数据传输速率是480MB/s，而IEEE1394接口的传输速率是400MB/s，适合视频和音频的存储和交流。（3）安全可靠移动硬盘采用笔记本硬盘作为主体，具有较高的安全性。（4）兼容性好、即插即用不用安装驱动程序、即插即用、非常方便。2．移动硬盘的性能指标

（1）接口类型

3.4.1移动硬盘移动硬盘盒外置接口方式主要有并行接口、IEEE1394接口和USB接口3种。并行接口移动硬盘盒出现较早，由于其数据传输率都低且不支持即插即用功能而被淘汰；

IEEE1394也称Friewire（火线），它是苹果公司在八十年代中期提出的，是苹果式计算机的标准接口。但只有一些高端计算机主板才配有IEEE1394接口，所以普及性较差。

USB接口的移动硬盘盒是主流接口，支持热插拔。USB有两种标准，USB1.1和USB2.0。USB2.0传输速度高达480MB/s，是USB1.1接口的40倍，USB2.0需要主板的支持，可向下兼容，如图3-40所示。（2）容量

3.4.1移动硬盘容量问题是我们选购移动硬盘时首先要考虑的问题，要根据需要而定。（3）移动硬盘盒的尺寸

移动硬盘盒分为2.5英寸和3.5英寸两种。2.5英寸移动硬盘盒使用笔记本电脑硬盘，2.5英寸移动硬盘盒体积小、重量轻、便于携带，一般没有外置电源，是用户的首选。3.4.1移动硬盘（4）品牌

目前主流的移动硬盘容量在40GB~160GB，超大容量的移动硬盘还有3000GB的。主要品牌有爱国者、纽曼、日立、三星、索尼、朗科和清华紫光等。如图3-41所示为爱国者160GB的移动存储。如图3-42所示为日立移动存储。图3-40

USB接口图3-41爱国者160GB移动存储图3-42日立移动存储3.4.2U盘1．U盘的特点2．U盘的类型3．U盘的使用1．U盘的特点

（1）体积只有大拇指大小，重量约20g（2）由USB接口直接供电、不用驱动器、不需外接电源、可热插拔、即插即用，使用非常方便（3）存储容量大（32MB~1GB），读写速度快（比软盘快20%）3.4.2U盘（4）数据保存时间长（达10年之久），可重复擦写100万次以上（5）耐高低温、不怕潮、不怕摔、小巧轻盈、便于携带，特别适用于微机间较大容量文件的转移存储。2．U盘的类型

（1）无驱动型（2）启动型3.4.2U盘该类U盘在WindowsMe/2000/XP下不需要安装驱动程序。

启动型U盘在具有从USB设备启动功能的主板中，可以引导操作系统，即将BIOS设置中的“FirstBootDevice”设置为“USB－ZIP”。（3）加