硬件基础07磁盘驱动器汇编

硬盘的定义及原理电脑基本的大容量存储设备提供电脑运算时所需的信息储存电脑系统所有的程序和数据文件1硬盘的定义及原理硬盘是一个机电组合而成的存储装置电子装置

机械装置将数位讯号转换成为永久磁场控制硬盘內的机械装置

提供读/写磁头的定位功能整合磁盘片表面上磁性粒子极性2硬盘的基本结构主轴马达(SpindleMotor)音圈马达(VoiceCoilMotor)磁头驱动器(Actuator)基座(BasePlate)磁头停放区(ParkingZone)盘片(Media)3按硬盘接口分IDE/EIDESCSIFC-ALIEEE1394USB按主轴转速分4500rpm5400rpm7200rpm10000rpm15000rpm硬盘分类

4硬盘分类

IDE---集成驱动电路（IntegratedDriverElectronics)IDE接口有3种主要类型AT附加（ATA）IDE接口XTIDE接口MCAIDE接口

IDE接口唯一一种流行接口ATA（AdvanceTechnologyAttachment)ATA-1(1988-1994)ATA-2(1996,也叫快速ATA或EIDE）ATA-3（1997）ATA-4（1998，也叫Ultra-ATA/33或UDMA33)ATA-5(1999,也叫Ultra-ATA/66或UDMA66)ATA-6(2000,也叫Ultra-ATA100或UDMA100)5硬盘分类

IDE---集成驱动电路的几点说明：1、IDE表示将接口电路内置于驱动器中 2、IDE接口的驱动器上都使用40针的连接器3、IDE和ATA实际上描述的是同一种接口，因此可以互换使用，ATA不仅被用于硬盘驱动器，还用于CD-ROM驱动器，DVD驱动器，高容量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。4、UDMA-66以上的硬盘，应使用的电缆是80芯，且是蓝色插头接在主板上5、3.5寸的硬盘使用40根针，2.5寸的硬盘使用44根针，这是两者的区别6硬盘分类SCSI---小型计算机接口（SmallComputerSystemInterface）标准SCSI5MB/sWIDESCSI10MB/sFSATSCSI10MB/sFAST-WideSCSI20MB/sUltraSCSI20MB/sUltraWideSCSI40MB/sUltra2SCSI40MB/sUltra2WideSCSI80MB/sUltra3SCSI80MB/sUltra3-WideSCSI160MB/sSCSI类型传输速率7硬盘分类SCSI---小型计算机接口的几点说明：1、SCSI包括SCSI控制器和SCSI设备，其中SCSI控制器称做主机适配器，其作为插卡或一个电路单元而位于主板处2、在一个SCSI控制器上可连接7（8位）或15（16位）个设备，原因是SCSI本身要占用一个（一般为ID7）。3、SCSI主要用在服务器中。8按硬盘用途分台式机笔记本服务器硬盘分类按特殊功能分热插拔（80pin)非热插拔(68pin)按外形尺寸分厚盘薄盘微型硬盘9容量转速缓存平均访问时间内部数据传输速率外部数据传输速率硬盘主要参数10容量(Capacity)磁头(Head)磁道(Track)柱面(Cylinder)扇区(Sector)

格式化容量=柱面数X每磁道扇区数X磁头数X扇区字节数

硬盘主要参数—容量扇区1磁道n磁道0磁道11硬盘主要参数--转速硬盘主轴马达转速单位为每分钟转速(rpm)主轴马达转速越快---

就越快存取资料目前大多数硬盘主机马达转速在

5,400及7,200RPM(ATA),

7,200、10,000、及15000RPM（SCSI）12硬盘主要参数--缓存缓存缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所硬盘上的记忆晶片用来暂时存放数据以增强硬盘性能EDO、SDRAM

13平均访问时间硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间平均寻道时间硬盘磁头从一个柱面移动到另一个柱面所需要的平均时间平均潜伏时间(等待时间)当磁头移动到数据所在的磁道后，等待目标扇区可用的平均时间平均等待时间一般取盘片旋转一周所需时间的一半平均访问时间=平均寻道时间+平均潜伏时间硬盘主要参数—平均访问时间读写磁头磁场资料14磁头寻找资料所在轨道所需的时间单位为毫秒(千分之秒)时间越短表示读写资料的速度越快最大寻道时间从最内道到最外道或从最外道到最内道所需时间最小寻道时间磁头从所在磁道移动到相邻磁道所需时间平均寻道时间=（最大寻道时间+最小寻道时间）/3磁场资料读写磁头硬盘主要参数--寻道时间15硬盘主要参数--内部数据传输率读写磁头磁盘表面磁场资料缓存数据从磁盘表面传输到硬盘的缓存的速率单位为每秒百万位元(Mbits/sec)16缓存Cache)数据由缓存经由介质传输到系统主机的速率单位为(Mbytes/sec)一定比内部数据传输速率快介面(Interface)硬盘主要参数--外部数据传输率17使用更安全自动监测分析及报告技术(S.M.A.R.T)对磁头单元、盘片电机驱动系统、内部电路及盘片表面媒介材料等进行监测DataProtectionSystem(Quantum)Quantum推出的基于S.M.A.R.T技术的数据保护技术DriveFitnessTest(IBM)IBM提供的硬盘故障诊断分析工具DriveSelfTest(Seagate)Seagate提供的硬盘故障诊断分析工具MaxSafe(Maxtor)监测控制写入数据时的磁头高度，通过ECC错误修正码确保数据的正确性硬盘发展趋势18硬盘发展趋势--S.M.A.R.TSelf-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology最早由Compaq和IBM推动,目的是尽可能预测硬盘的可靠性，在硬盘损坏之前给用户警告很多由硬盘部件功能性衰减的问题是可以预测的磁头飞行高度信息输出效率旋转启动时间寻道失败率寻道时间的效率

19磁盘表面主轴马达带动磁盘旋转读写磁头在磁盘表面上方飞行

硬盘最基本的功能就是存储电脑資料,并且当需要時读取出來供电脑运算与处理磁场资料读写磁头硬盘基本工作原理

20磁性材料(MagneticFilm)金属磁性粒子呈不规则状排列磁盘基片线圈(Coil)磁芯(Core)+-已磁化的金属粒子未磁化的金属粒子在磁盘表面写入一个位元的资料21+-1Bit1Bit基底材料在磁盘表面写入一个位元的资料线圈(Coil)磁芯(Core)金属磁性粒子呈不规则状排列22+-磁性材料(MagneticFilm)基底材料在磁盘表面写入一个位元的资料线圈(Coil)磁芯(Core)金属磁性粒子呈不规则状排列23数字记录过程编码器电流驱动器读电路译码器运动方向磁头输入数据输出数据24飞行中的磁头磁头在磁盘表面上方飞行飞行高度:1.3微米

或更小硬盘的组装环境无尘室(1立方公尺允许10颗尘粒)25IBMSeagateFujitsuMaxtor目前主要使用的硬盘26Seagate硬盘型号解码（版本较老作为参考）STXXXXXXX123451--STSeagateTechnology(希捷)

2--FormFactor(外型规格)–1=3.5英寸，半高，1.6英寸(41mm)–3=3.5英寸，扁平型，1英寸(25.4mm)

3--硬盘容量(GB)–前两位代表整数部分–最后一位代表小数部分

4--系列代号

5--Interface(接口类型)–A=UltraATAIDE/EIDE–FC=FibreChannel光纤通道–LC=热插拔Ultra160SCSI–LW=非热插拔Ultra160SCSI--ST336705LC

27

IBM硬盘型号解码（版本较老作为参考）XXXX-XXXXXX12

341--类型代号–DTL–DDY–DPS2--Interface(接口类型)–A=UltraATAIDE/EIDE–F=FibreChannel光纤通道–S=SCSI接口

3--FormFactor(外型规格)–1=微型硬盘–2=笔记本硬盘–3=薄盘

4--硬盘容量(GB)和硬盘转速(rpm)

DTLA-305040

28Maxtor硬盘型号解码（版本较老作为参考）29Fujitsu硬盘型号解码（版本较老，作为参考）30双驱动器配置

ATA标准提供了一种在AT总线上使用两个菊花链配置的控制器的选项。用户设置某一驱动器为主驱动器或从驱动器时，可以通过设置驱动器上的跳线或开关，或者在接口上被称为电缆选择（CSEL）引脚上使用一种特殊导线，或者可以设置驱动器上的CS跳线。标准ATA驱动器上的跳线31串行ATA（SerialATA）

串行ATA一次只传输一位数据。数据线缆只有7线，而且非常细，两端的键控式连接器只有14mm（0.55英寸）宽，每一根电缆只在两端有连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通常在主板上）上。没有主／从设置。电缆两端是可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器是相同的，电缆的两端也是完全相同的。SATA电缆的最大长度是1米（39.37英寸），并行ATA的最大长度（18英寸）32串行ATA（SerialATA）

串行ATA类型总线宽度（Bits）总线速率（MHz）数据周期／时钟周期带宽（MB／sec）SATA-150115001150SATA-300130001300SATA-600160001600SATA标准规范SATA（串行ATA）信号和电源连接器示意33串行ATA（SerialATA）主板及硬盘上的SATA插座STAT电缆和电源线34ATARAID

RAID是独立（或廉价）磁盘冗余阵列，用于提高计算机存储系统的容错和性能RAID级别0——分流（striping）。文件数据按照顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，但可靠性较低，最少需2个驱动器实现。·RAID级别1——镜像（mirroring）。写入到一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提供了很好的容错功能（如果一个驱动器读写失败，可以使用另一个驱动器，不会发生数据的丢失），但与一个驱动器相比，实际上没有任何性能提高。最少需要2个驱动器实现（容量上相当于1个驱动器）。

35ATARAIDRAID级别3——带奇偶校验的分流。该级别在级别0的基础上使用另外一个驱动器保存奇偶校验信息。该级别实际上是对级别0的继承，只不过相对于同样的驱动器来说牺牲了一些容量。但是，它却具有很高的数据完整性和容错性能，因为一个驱动器发生故障可以重建数据。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。·RAID级别5——带分布式奇偶校验的块状数据。可以通过将奇偶校验数据分布于各个硬盘上而提高性能。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。36SCSI电缆和连接器

SCSI是小型计算机系统接口的缩写，是一种用来将各种类型的设备接入PC的通用接口。是可支持多达7个或15个设备的总线，需要终结器。每个设备的区分是靠SCSI设备上的跳线用于外部连接的低密度50针SCSI连接器用于外部连接的高密度50针SCSI连接器用于外部连接的高密度68针SCSI连接器80针Alt-4SCSI连接器常用在热插拔SCSI硬盘上这三种接口方式可以用于A类和P类电缆，不适合ALt-4类电缆2种A类，采用50针P类，采用68针37磁盘格式化在硬盘能够存储数据前，必须经过低级格式化、分区、高级格式化的过程分区过程一般由计算机生产商（品牌机）、使用者来操作，低级格式化过程一般由硬盘生产商来操作分区的作用是使在硬盘保存几个独立的系统、利于分类访问数据。高级格式化的作用是特定的操作系统在硬盘上创建存储和访问数据的结构，同时检查硬盘上是否有坏的扇区38软盘驱动器部件

一种典型的软盘驱动器39软盘的物理规格和操作

3.5英寸软盘双密720KB（DD）高密1.44MB（HD）特高密2.88MB（ED）每扇区字节数512512512每磁道扇区数91836每面磁道数808080面数222容量（千字节）72014402880容量（兆字节）0.7031.4062.813容量（百万字节）0.7371.4752.94940软盘驱动器知识在为新硬盘运行分区和格式化程序、安装或配置系统、当系统出现故障时，用来运行诊断程序等时，都需要用到软盘在数据像机上存储拍摄的照片可用软盘或一种存储棒软盘与硬盘的格式化的区别是：软盘在格式化既进行高级格式化也进行低级格式化软盘驱动器的转速一般为300rpm41软盘驱动器知识大（5.25″）和小（3.5″）软盘驱动器电源线连接器母接头标准的有5个插头的软盘驱动器接口电缆42CDROM知识CD-ROM，又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是基于原本用于音频CD的CD-DA（DigitalAudio）格式发展起来的。目前有以下几种CD文件系统：HighSierra·ISO9660（基于HighSierra）JolietUDF（UniversalDiskFormat，统一磁盘格式,Dos根本不支持此格式，在WIndows9X下，需要驱动程序支持）

MacHFS（HierarchicalFileFormat，层次文件格式）

RockRidge并不是所有的CD文件系统格式都能被所有的操作系统识别43DVD知识DVD是数字通用光盘的缩写，DVD与CD采用几乎相同的技术，在DVD光驱中可以读取CD上的内容、DVD可分4层来存储数据DVD数据标记（凹陷和平地）与标准CD数据标记44DVD知识DVD光盘单面单层盘的初始容量为4.7GB，最高可达17.1GBDVD光盘有单面单层（4.7GB）、单面双层(8.5GB)、双面单层(9.4GB)、双面双层(17.1GB)四种方式DVD-ROM与DVD-Video的相同点是：都能播放DVD视频、都能播放CD音乐、都能播放VCDDVD-ROM与DVD-Video的不同点是