It计算机课件 组装外存

补充内容

外都存储器

第六章夕卜部存储器

计算机存储器系统

计cache、

软磁盘

算内存_

机磁存硬磁盘

存「储器L磁带匚其他磁盘存储器

储外y

系存|光存rCDVCDCD-R....

统

储器

LDVDDVD-R....

辛

导

公

存Flash电子

储器盘

2012-8-19计算机组装与维护

第六章外部存储器

硬盘

光盘储存系统

移动存储器

■

第六章外部存储器

6.1硬盘系统

6.2光存储系统

6.3移动存储器

2012-8-19计算机组装与维护4

■

6.1硬盘系统

硬盘（英文名：HardDiscDrive,简称HDD

,全名：温彻斯特式硬盘）是各种数据的主要存

放场所之一，平常所用的操作系统（如Windows

xp等）、各种应用软件、资料和数据等都存放在

硬盘中，硬盘是计算机的重要部件之一。

2012-8-19计算机组装与维护5

匚…

6.1硬盘系统

6.1.1硬盘的起源和外观

6.1.2硬盘的内部结构

6.1.3硬盘的工作原理

6.1.4硬盘接口

6.1.5硬盘的性能指标

6.1.6硬盘的工作模式

硬盘的:y保1养

6・"•一.1.7・'/----------------—、.“‘

6.L8硬盘品牌及选购

2012-8-19计算机组装与维护6

-------------------T1

6.1.1硬盘的起源和夕卜观

硬盘的起源

1956年，IBM发明世界上第一台硬盘(IBM350),

1968年，IBM公司又提出了温彻斯特(Winchester)技术。温

彻斯特技术的精髓是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,

磁头沿盘片径向移动，并且是悬浮在高速转动的盘片上方，

而不与盘片直接接触”，这也是现代绝大多数硬盘的原型。

1973年，又发明了Winchester(温氏)硬盘(IMB3340)。其

核心就是：磁盘片被密封、固定并且不停高速旋转，磁头悬

浮于盘片上方沿磁盘径向移动，并且不和盘片接触。后来的

硬盘基本都沿用了这一结构。

2012-8-19计算机组装与维护7

6.1.1硬盘的起源和夕卜观

1.背面

从外观上看，硬盘具有金属外壳，其背面

裸露着控制芯片、电阻等电子元件，如图所示。

这些电子元件裸露在外面而不包裹在金属匣子

里面的原因在于这样更有利于散热。散热对硬

盘的稳定运行非常重要。

2.正面

硬盘的正面贴着硬盘的标签，上面标有硬

盘的生产厂家、转速、容量、工作电压等信息,

如图所示。

2012-8-19计算机组装与维护8

6.1.1硬盘的起源和夕卜观

硬盘正面

一般在硬盘的正

面都贴有硬盘的

标签，标签上一

般都标注着与硬

盘相关的信息，

例如产品型号、

产地、出厂日期、

产品序列号等。

2012-8-19计算机组装与维护9

6.1.1硬盘的起源和夕卜观

硬盘标签

一般在硬盘的正

面都贴有硬盘的

标签，标签上一

般都标注着与硬

盘相关的信息，

例如产品型号、

产地、出厂日期、

产品序列号等。

2012-8-19计算机组装与维护10

6.1.1硬盘的起源和夕卜观

2012-8-19计算机组装与维护12

硬盘的起源和夕卜观

电路板和硬盘

体之间还有一

层软垫，以减

免两者间发生

短路的几率。

2012-8-19计算机组装与维护13

6.1.1硬盘的起源和夕卜观

6.1.2硬盘的内部结构

硬盘的内部结构主要由固定面板、

控制电路板、盘头组件、接口及附件等

几大部分组成。盘头组件(HDA,Hard

DiskAssembly)是构成硬盘的核心，封装

在硬盘的净化腔内，包括浮动磁头组件、

磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、

前置读写控制电路、数据转换器、缓存

等，如图所示。

2012-8-19计算机组装与维护15

6.1.2硬

盘的内部

结构

2012-8-1916

Western

Digital

www.westtrnmftaJcom

1flTR孙A/划93

I.UIDV^1001FAIS

lllll«|l

M(X

iBnM««intt%u・m*xi■iivf■niw2iimd

♦«Mw*・ze*f6SK6

WWItiMUIfURK^U

fiATIo

DC"・

L“Amtfn*

Auif9tmimi-xytm*例MM

tIR”・LTrpwo

-->•--■-•ATA4

<«i>mci«Mclfun...MM

0&W・C®QC£L

rrewy••2

阖

降

&

X

号

群

送

6.1.2硬盘的内部结构

6.1.2硬盘的内部结构

细

看

硬

盘

内

部

结

构

6.1.2硬盘的内部结构

6.1.2硬盘的内部结构

2012-8-19计算机组装与维护21

6.1.2硬盘的内部结构

1.浮动磁头组件

浮动磁头组件由读写磁头、传动杆和传动

轴三部分组成，如上图所示。磁头是硬盘技术

最重要和最关键的一环，实际上是集成工艺制

成的多个磁头的组合，它采用了非接触式结构,

加电后在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙

只有0.1|LLm~0.3|LLm,可以获得极高的数据传输

率。现在转速7200r/min的硬盘飞高都低于

以利于读取较大的高信噪比信号，提

供数据传输存储的可靠性。

2012-8-19计算机组装与维护22

6.1.2硬盘的内部结构

浮动石兹头组件

2012

1J，二一【一】】二二」.二一

6.1.2硬盘的内部结构

浮动石兹头组件

前置控制电路

电磁线圈电机磁头驱动小车

技动轴

读写磁头传动手臂

2012-8-19计算机组装与维护24

--------------Vf

6.1.2硬盘的内部结构

2.磁头驱动机构

磁头驱动机构由音圈电机、磁头驱动小车

组成。新型大容量硬盘还具有高效的防震动机

构。

3.盘片和主轴组件

盘片是硬盘存储数据的载体，现在的盘片

大都采用金属薄膜磁盘，这种金属薄膜较之软

盘的不连续颗粒载体具有更高的记录密度，同

时还具有高剩磁和高矫顽力的特点。

2012-8-19计算机组装与维护25

6.1.2硬盘的内部结构

4.前置控制电路

前置放大电路控制磁头感应的信号、主轴

电机调速、磁头驱动和伺服定位等。由于磁头

读取的信号微弱，将放大电路密封在腔体内可

减少外来信号的干扰，提高操作指令的准确性。

5.硬盘的磁道、扇区和柱面

硬盘上的数据都是存储在磁盘片上的。当

磁盘旋转时，若磁头都保持在一个位置上，则

每个磁头都会在磁盘表面上划出一个圆形轨迹,

这些圆形轨迹就叫磁道。

2012-8-19计算机组装与维护26

6.1.2硬盘的内部结构

_1L

6.1.2硬盘的内部结构

石兹盎^片^

6.1.2硬盘的内部结构

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧度，

这些弧度便是磁盘的扇区，每个扇区可存放

512个字节的信息。磁盘读取或写入数据时，

都以扇区为单位。

磁盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘

片上半径相同的磁道处于同一圆柱面上，称之

为硬盘的柱面，如图所示。可以看出，硬盘的

柱面数与盘片的磁道数是相同的。

2012-8-19计算机组装与维护29

6.1.2硬盘的内部结构

0柱面

柱面图:1柱面

2柱面

扇区

0号读写头

0面

\\\\\\W

1面

1号读写头

2号读写头

O2面

3面

3号读写头

2012-8-19计算机组装与维护30

L_JCJL_：L_--•

6.1.2硬盘的内部结构

磁盘片的数据结构按照磁道从低到高可以

分为5部分：

MBR（MasterBootRecord,主引导记

录），位于硬盘的0柱面、0磁头、1扇

区的位置，被称之为零磁道位置。它由

分区命令Fdisk产生的。MBR结束标志

为55AA。

2012-8-19计算机组装与维护33

6.1.2硬盘的内部结构

DBR（DOSBootRecord,Dos引导记录）,

该层位于硬盘的0柱面、1磁头、1扇区

的位置，它是由格式化命令Format产生

的。DBR结束标志也是55AA。

2012-8-19计算机组装与维护34

6.1.2硬盘的内部结构

FAT（FileAllocationTable,文件分配

表），位于硬盘的0柱面、1磁头、2扇

区的位置，FAT表面大小由硬盘的容量

来决定。

2012-8-19v35

6.1.2硬盘的内部结构

DIR（Directory,文件目录），当在DOS

模式下输入DIR后，屏幕上显示的内容

就是该区的内容。

2012-8-19计算机组装与维护36

6.1.2硬盘的内部结构

DATA,数据层，主要负责硬盘中数据的

存放，当数据复制到硬盘时，数据就存

储在这个区中。

2012-8-19计算机组装与维护37

6.1.2硬盘的内部结构

硬盘的每个盘片都有两个面，每个面都有一

个读写磁头，所以硬盘的容量由三个参数决定，

即：

磁盘容量=磁头数x柱面数X扇区数X512B

其中磁头数=盘面数，柱面数=每个盘面的

磁道数。

例如，某IDE接口硬盘的磁道数为H20,磁

头数为16,每个磁道有59个扇区，则磁盘容量

为：

1120X16X59X512B=54132736013^541MB

2012-8-19计算机组装与维护38

6.1.3硬盘的工作原理

硬盘的工作原理非常复杂，在这里我们以

硬盘的一个工作流程来讲述硬盘的工作原理。

当硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路

中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时

磁头置于盘片的中心位置，初始化完成后主轴

电机将启动并高速旋转，装载磁头的小车机构

移动，将浮动磁头置于盘片表面的oo道，处于

等待指令的启动状态。

6.1.3硬盘的工作原理

当接口电路接收到微机系统传来的指令信

号时，该指令信号通过前置放大控制电路，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正确定位并将接收后的数

据信息解码，然后通过放大控制电路传输到接

口电路，反馈给主机系统以完成指令操作。当

硬盘断电停止工作时，在反力矩弹簧的作用下

浮动磁头驻留到盘面中心。

2012-8-19计算机组装与维护40

6.1.4硬盘接口

1.IDE接口

IDE（IntegratedDriveElectronics,即“电子集成

驱动器”）接口也叫ATA接口，它的本意是指把“硬

盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。目

前PC机使用的硬盘大多数都是IDE接口，如图所示。

图IDE接口

计算机组装与维护41

614硬盘接口

IDE这一接口技术从诞生至与就一直在不断发展，性能也不断的提

高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬

盘无法替代的地位。

图80针和40针数据线

IDE代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用

IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1,这种类型的接口随着

接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的

硬盘接口，比如ATA、UltraATA>DMA、UltraDMA等接口都

属于IDE硬盘。

6.1.4硬盘接口

2.SCSI接口

SCSI（SmallComputerSystemInterface,

小型计算机系统接口）接口是一种系统级接口，

如图所示。由于SCSI接口比IDE接口可以支持

更大的带宽、更多的连接设备和更长的传输距

离（普通SCSI接口的最大有效传输距离可达

12cm）oSCSI接口常用在服务器的硬盘上，也

常用在ZIP软驱、MO驱动器、扫描仪、刻录

机等设备上。

2012-8-19计算机组装与维护43

6.1.4硬盘接口

6.1.4硬盘接口

目前，市场上有许多不同形式的SCSI接口，包翅Ultra、

Ultra!>Ultral60SCSLUltraSCSI带有8个地址，运行速率为

20MB/SoUltra2分有几种不同的形式，其中，Ultra2SCSI（也被

称为LVDSCSI）的数据传输率为40MB/s；另外一种形式的

Ultra2接口的最大数据带宽可以达到80MB/S。Ultra160SCSI在

性能上有了进一步的提高，最大传输率为160MB/s。一条SCSI

总线最多可以连接15块硬盘。SCSI接口具有应用范围广、多任

务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，无论是在速度

还是在容量方面，SCSI接口都具有非常好的扩展性能。但较高

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

Ultra:增强终极

2012-8-19计算机组装与维护45

6.1.4硬盘接口

3、光纤通道

光纤通道的英文拼写是FibreChannel,和SCIS接口一样光纤

通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统

设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统

中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开

发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。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。

光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，

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进行双向、串行数据通讯等系统对

高数据传输率的要求。

2012-8-19计算机组装与维护46

6.1.4硬盘接口

4、SATA

使用SATA(SerialATA)口的硬盘又叫串口硬盘，SATA硬

盘接口是未来PC机硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、

IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立

了SerialATA1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正

式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了SerialATA2.0规范。

SerialATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信

号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对

传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正,

这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构

简单、支持热插拔的优点。

2012-8-19计算机组装与维护47

6.1.4硬盘接口

4、SATA

串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，

由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说，就

具有非常多的优势。首先，SerialATA以连续串行的方式传送数

据，一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目，

使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，SerialATA仅用

四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、

发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减

小系统复杂性。其次，SerialATA的起点更高、发展潜力更大，

SerialATA1.0定义的数据传输率可达150MB/S,这比目前最新的

并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/S的最高数据传输率还

高，而在SerialATA2.0的数据传输率将达到300MB/S,最终

SATA3将实现600MB/S的最高数据传输率。

2012-8-19计算机组装与维护48

6.1.4硬盘接口

5、SATAH接口

SATAH是在SATA的基础上发展起来的，其主要特征是外部

传输率从SATA的1.5Gbps(150MB/sec)进一步提高到了

3Gbps(300MB/sec),止匕夕卜还包括NCQ(NativeCommand

Queuing,原生命令队列)、端口多路输PortMultiplier)、交错

启动(StaggeredSpin・up)等一系列的技术特征。单纯的乡卜部传输

率达至U3Gbps并不是真正的SATAII。

由于SATA设备市场比较混乱，不少SATA设备提供商在市场宣传中滥用

“SATAII”的现象愈演愈烈，例如某些号称“SATAII”的硬盘却仅支持

3Gbps而不支持NCQ,而某些只具有1.5Gbps的硬盘却又支持NCQ,所以，

由希捷(Seagate)所主导的SATA-IO(SerialATAInternationalOrganization,

SATA国际组织，原SATA工作组)又宣布了SATA2.5规范，收录了原先SATA

II所具有的大部分功能——从3Gbps和NCQ到交错启动(StaggeredSpin-up)>

热插拔(HotPlug)>端口多路器(PortMultiplier)以及比较新的eSATA(External

SATA,外置式SATA接口)等等。

2012-8-19计算机组装与维护49

6.1.4硬盘接口

6、SATA3又称SATA6Gbps

正式名称为“SATARevision3.0”，是串行ATA国际组织

(SATA・IO)在2009年5月份发布的新版规范，主要是传输速度翻

番达到6Gbps,同时向下兼容旧版规范"SATARevision2.6”(也

就是现在俗称的SATA3Gbps),接口、数据线都没有变动。

SATA3.0接口技术标准是2007上半年英特尔公司提出的，由英特

尔公司的存储产品架构设计部技术总监KnutGrimsrud负责，

KnutGrimsrud表示，SATA3.0的传输速率将达至l」6Gbps,将在

SATA2.0的基础上增加1倍。6Gbps(750MB/s)只是理论值，事实

上SATA接口发送信息的速度为600MB/S,而受制于系统各部件

的影响，实际速度会更低一些，而且不同环境差异会很大。

6.1.4硬盘接口

7、SAS

SAS(SerialAttachedSCSI)即串行连接SCSL是新一代的

SCSI技术，和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同，都是采

用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内

部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接

口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且

提供与SATA硬盘的兼容性。

SAS的接口技术可以向下兼容SATA。在系统中，每一个SAS

端口可以最多可以连接16256个外部设备，并且SAS采取直接的点

到点的串行传输方式，传输的速率高达3Gbps,估计以后会有

6Gbps乃至12Gbps的高速接口出现。SAS的接口也做了较大的改

进，它同时提供了3.5英寸和2.5英寸的接口，因此能够适合不同服

务器环境的需求(SAS硬盘更多的被应用在高端4路服务器上)。

2012-8-19计算机组装与维护51

6.1.5硬盘的性能指标

].转速

转速是指是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘碟

片转动的速度，其单位为r/min(转/分钟)，单位表示为RPM,

这个参数当然是越大越好。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋

转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的

扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此

转速在很木程廖上决定了硬盘的速度。目前市场上的主流与

if)E硬盘转速育7200r/min和540。r/min两和，转速对于硬盘

的传输速率有着非常重要的影响，转速越高，传输速率就越

快。

3600RPM4200RPM5400RPM7200RPM10000RPM

15000RPM(SCSI)

较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,

但随着硬盘转速的不断娉高也带来了温度升高、电机主轴磨

损加大、工作噪音增大卒负面影响。

2012-8-19计算机组装与维护52

6.1.5硬盘的性能指标

2.平均寻道时间

平均寻道时间(AverageSeekTime)是指硬

盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单

位为毫秒(ms)。注意它与平均访问时间的差别,

平均寻道时间的值越小越好。目前硬盘的平均

寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘

则应小于或等于8ms。所以在购买硬盘时一般

应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。

2012-8-19计算机组装与维护53

6.1.5硬盘的性能指标

3.反应时间

反应时间就是硬盘完成第一次转轮旋转的时间，

它是反映非曲直硬盘转速最直接的一个性能指标。

540017mhi的硬盘拥有的是5・55ms的反应时间，而

7200r/min的硬盘反应时间可以达到4.17ms。

4.平均潜伏期

平均潜伏期是指当磁头移动到数据所在的磁道后,

等待所要的数据继续转动（半圈或多些、少些）到磁头

下的时间，平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间

的一半，一般应在4ms以下。单位为ms。

2012-8-19计算机组装与维护54

6.1.5硬盘的性能指标

5.全程访问时间

指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用

的全部时间，单位为毫秒(ms)。

平均访问时间指磁头找到指定数据的平均时间，单

位为毫秒(ms)。平均访问时间通常是平均寻道时间

和平均潜伏时间之和。

6.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

是小时。一般硬盘的MTBF至少在30,000小时以上。

2012-8-19计算机组装与维护55

6.1.5硬盘的性能指标

7.最大内部数据传输率

最大内部数据传输率也叫持续数据传输率(Sustained

TransferRate),它是指磁头到磁盘缓存间的最大数据传输率，

它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘

的旋转速度。单位为Mb/s,即兆位/秒的意思(注意与MB/s之间的

差别：MB/s=Mb/s4-8)o

8.外部数据传输率

外部数据传输率是指从硬盘缓冲区读取数据的速率，它标称

的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率

与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。常以数据接口速率代替,

单位为MB/S。

2012-8-19计算机组装与维护56

6.1.5硬盘的性能指标

9.数据缓存

数据缓存指的是硬盘内部的高速存储器，在电脑中就像存储器一样将一些

数据暂时性地保存起来以供读取和再读取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。

目前硬盘的高速缓存一般为2MB、8MB、16MB、32MB、64MB,其中2MB

接近淘汰边缘，32MB主要应用在500GB以上大容量硬盘。主流ATA硬盘的数

据缓存都为8M〜32MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现已经达到了16MB、

64MBo

10.单碟容量

单碟容量是硬盘盘体内每张磁碟的最大容量。每块磁盘内都有若干张碟片,

所有碟片的容量之和就是磁盘的总容量。单碟容量的增加意味着厂商要在同

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），虽然这在

技术难度上对厂商要求很高，但盘片磁道密度（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，磁头所能读出

的数据就越多，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，

这梯硬道时恂也会宥所卜降算机组装与维护57

6.1.5硬盘的性能指标

11.数据保护技术

硬盘的数据保护技术主要有以下几种：

3.乂人收口（硬盘自分析、自检测、自报

告）技术是目前硬盘普遍采用的数据安全技术，

它能够通过在硬盘工作的监测系统对电机、电

路、磁盘、磁头的状态进行分析，当有异常发

生时就会发出警告，有的时候还会自动降速并

备份数据。

2012-8-19计算机组装与维护58

6.1.5硬盘的性能指标

数据卫士

西部数据（WD）公司的数据卫士能够在硬盘

工作的空余时间里，每八个小时便自动执行硬

扫描、检测、修复盘片的各扇区等操作。

DPS（数据保护系统）

昆腾公司在推出火球7代硬盘以后，从8代

开始的所有硬盘中都内建了所谓的DPS（数据保

护系统）系统模式。

2012-8-19计算机组装与维护59

6.1.5硬盘的性能指标

MaxSafe技术

MaxSafe技术是迈拓公司在其金钻2代以后

普遍采用的技术。MaxSafe技术的核心就是将

附加的ECC校验位保存在硬盘上，使硬盘读写

过程中的每一步都经过严格的校验，以此来保

证硬盘数据的完整性。

2012-8-19计算机组装与维护60

6.1.5硬盘的性能指标

固态硬盘

固态硬盘SSD（SolidStateDisk>IDEFLASHDISK>Serial

ATAFlashDisk）是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组

成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘（目前

最大容量为1TB）,固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方

法上与普通硬盘的完全相同，.在产品外形和尺寸上也完全与普

通硬盘一致,包括3・5匕2.5”,18,多种类型。由于固态硬盘没

有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，同时工作温度很宽，

扩展温度的电子硬盘可工作在・45℃〜+85℃。广泛应用于军事、

车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航

空等、导航设备等领域。

2012-8-19计算机组装与维护61

固态硬盘在2010年得到了快速发展，对整个硬盘行业产生了

一定的冲击。随着闪存颗粒原厂制程方面的进步，产量的提升,

固态硬盘的成本在逐渐下降，同时新一代Windows7系统对固态

硬盘性能和寿命方面的技术进行了更好的改善，目前固态硬盘

在市场上的占有率已经比2008年、2009年高了很多。

2012-8-19计算机组装与维护62

6.1.6硬盘的工作模式

从主板的支持度来看，目前硬盘的工作模

式主要有三种：NORMAL、LBA和LARGE模

式。

NORMAL即我们平时讲的普通模式，也

是最早的IDE方式。在此方式下对硬盘访问时,

BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。该模

式支持的最大柱面数为1024,最大磁头数为16,

最大扇区数为63,

2012-8-19计算机组装与维护63

6.1.6硬盘的工作模式

每扇区字节数为512,因此支持的最大硬

盘容量为512X63X16X1024=528MB。在此

模式下即使硬盘的实际物理容量很大，但可访

问的硬盘空间也只能是528MBo

LBA(LogicalBlockAddressing)即逻辑块

寻址模式。应用这种模式所管理的硬盘空间突

破了528MB的瓶颈，可达8.4GB。在LBA模

式下，设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是

实际硬盘的物理参数。

2012-8-19计算机组装与维护64

6.1.6硬盘的工作模式

LARGE又称为大硬盘管理模式。当硬盘

的柱面超过1024而又不为LBA支持时可采用此

种模式。LARGE模式采取的方法是把柱面数

除以2,把磁头数乘以2,其结果是总容量不变。

例如，在NORMAL模式下柱面数为1220,磁

头数为16,进入LARGE模式，则柱面数为610,

磁头数为32。这样在DOS中显示的柱面数小于

1024,即可正常工作。

2012-8-19计算机组装与维护65

6.1.7硬盘的保养

保养硬盘特别要注意以下几个方面：

(1)硬盘正在读写文件时不能关掉电源，正确关机习惯。

(2)要正确设置硬盘的登陆区保护零磁道。

⑶要特别注意保持硬盘使用环境的清洁。

(4)在硬盘拆装时要注意防止静电、防尘。

(5)要尽量减少和避免意外的震动与冲击。

(6)要注意保持合理的使用温度(1〜40℃),防高温、防

潮、防干扰。

(7)定期清理硬盘碎片和坏道，注意预防病毒和特洛依木

马程序。

(8)让硬盘智能地进入“关闭”状态，对硬盘的工作温度

和使用寿命给予很大的帮助

(9)轻易不要低格，避免频繁的高级格式化操作。

2012-8-19计算机组装与维护66

6.1.8硬盘品牌及选购

常见硬盘品牌

IBM硬盘（现为日立）

迈拓（Maxtor）硬盘

希捷（Seagate）硬盘

西部数据（WesternDigital）硬盘

三星（Samsung）硬盘

2012-8-19计算机组装与维护67

6.1.8硬盘品牌及选购

排名耍京厂商09Q4好量09Q4嫄O9Q3出货量出货量好上tm用

1希律49.946331%8%

2西畿福49.530%44.129%12%

3日立25.216%24.616%3%

42113%18.3*11-15%

5三星电子14.69%14,51口飞1%

其他2.31%22

162,5100%150.0100%8%

2012-8-19计算机组装与维护68

6.1.8硬盘品牌及选购

2010年全年硬盘市场份额占有率

[www.PC]

6.1.8硬盘品牌及选购

目前市场上时硬盘主流技术指标为：

7200r/min,数据缓存为16MB。SATA

接口类型为SATA3,平均寻道时间低于

8.0mso用户购买硬盘时，应尽量购买主

流技术产品或更高技术产品。现在质量

信任度好的硬盘主要有西数和希捷公司

的产品。

2012-8-19计算机组装与维护70

6.1.8硬盘品牌及选购

在磁头技术相同的前提下，用户可以更多地留意并比较转速和单

碟容量。硬盘速度上的瓶颈和内部传输率有很大的关系。其次，

购买硬盘还应该注意下面提到的有些问题。

1.发热问题

以大抵熊等高发热量的硬盘为例，若硬盘散发的热量不能及时

地传导出去，硬盘就会急剧升温，一方面会使硬盘的电路工作

处在不稳定的状态，另一方面硬盘的盘片与磁头长时间在高温

下工作也很容易使盘片出现读写错误和坏道，而且对硬盘使用

寿命也会有一定影响。好在随着技术的发展，如今市场上大多

数硬盘的发热量都越来越小，这一点现在不必过于担心。

计算机组装与维护71

6.1.8硬盘品牌及选购

2.超频问题

超频当然是硬件发烧者的必修课，能有较强的超频能力自然也

成了一些人选择硬盘的必要标准。一直以超频性能强而著称的

昆腾火球系列硬盘一如既往地有着很好的表现；而在国外的硬

件发烧界中被推崇的是IBM的硬盘；此外WD和迈拓的钻石7代

硬盘在超频方面也都有着不俗的表现。

2012-8-19计算机组装与维护72

6.1.8硬盘品牌及选购

3.保修问题

硬盘这种产品标准的保修期都应该是三年，而这种所谓的保

修大多数都应该是直接更换新品，低于三年质保的硬盘产品

是不应购买的。有些商家是从非正规渠道进的货，如水货等,

提供的质保期限很短，但是价格与正规渠道进的相同产品比

要便宜一些，请大家一定不要贪图几十元的便宜去购买那些

没有保障的产品，在使用中一旦出了问题，受害的还是自己!

从产品来讲，当然还是尽量去购买迈拓、昆腾、希捷、IBM

等名牌大厂的产品，购买它们的产品就意味着能享受到更好

的售后服务，对于硬盘这种产品来讲，这确实是十分必要的!

2012-8-19计算机组装与维护73

6.1.8硬盘品牌及选购

4.假货问题

好在硬盘产品只存在进货渠道的问题，而不存在假货的问题，

只要消费者认清硬盘上的标识，学会识别，一般情况下就不会

在选购中被奸商所骗。此外在零售市场上购买硬盘时，一定要

让商家把硬盘的商标和型号都写清楚，如果他给了你上一代或

是较老的产品，你回来更换时也能有充足的依据。

2012-8-19计算机组装与维护74

—I—：LL.ZJ

1■■-r—--7—

6.1.8硬盘品牌及选购

5.格式化

硬盘在购买后一般要进行分区和格式化。在我们的家用环境中，

一般采用Windows系列操作系统，分区可以用Fdisk进行，一般硬

盘至少应该分2个以上的区，一个区主要装系统系统和应用软件，

另外的区进行数据的保存和备份。现在CIH病毒和其他的很多病

毒一般都主要攻击装有系统软件的分区，所以将数据和系统软件

分开存放是比较安全的。在谈到格式化的时候，还有一个是低级

格式化（简称“低格”），低格是对一块硬盘划分磁道和扇区、

标注地址信息、设置交叉因子等操作，这个过程进行得相对很慢。

由于低格很伤硬盘，所以如果不是硬盘已经出现了物理损伤，不

要轻易对硬盘进行这种操作，新硬盘出厂时就已经进行过低级格

式化。

2012-8-19计算机组装与维护75

硬盘品牌及选购

由于硬盘价格和体积继6续.1降东,8，而容量却要不断增加，IBM公司在2003年将

旗下的硬盘业务以20亿美元的价格卖给了日立公司。这部分业务后来成为日

立全球存储科技公司。因IBM公司出售硬盘业务部门而加入日立全球存储科

技公司的高级副总裁BillHealy说，原来的200多家硬盘生产商只剩下八九家

T,在美国的有希捷、日立和西部数据3家。

为了纪念硬盘诞生50周年，日立公司宣布利用垂直磁记录技术，已经将面

密度纪录刷新为345G,这比目前内存最大的单位存储密度多出至少2.5倍。

而希捷公司更是宣布把每平方英寸密度的世界纪录扩展到了421BG。

在未来只有多米诺骨牌大小的硬盘将拥有1000GB的存储空间。

据日立预测，到2009年，硬盘的面密度将大大提高，台式电脑3.5英寸

硬盘内存将达到2000GB,笔记本电脑内2.5英寸硬盘将达到400G,或者1.8

英寸磁盘可以储存200G的内容。日立公司计划在2007年上半年达到2009年

一半的水平，并推出1TB内存的3.5英寸盘。

希捷预计到2009年在容量方面将形成多种解决方案，包括40GB到275GB的1

英寸和1.8英寸消费电子硬盘，500GB的2.5英寸笔记本硬盘，还有接近2.5TB

的3.5英寸台式机和企业级硬盘。

2012-8-19计算机组装与维护76

6.2光存储系统

基本概念

1.CD—ROM光盘。CD-ROM(CompactDiskReadOnly

Memory）,意译为只读式紧凑光盘。出现于1983年，1988年订为国

际标准。CD—ROM利用聚焦成1pm直径光斑的780nm的高能量激光

束在存储介质上进行光学读写而获得的。CD—ROM光盘

上有一条从内向外由凹坑

和凸区（平坦表面）相互

交替组成的连续的螺旋形

路径，在这条路径上，每

个信号元素所占的长度是

相等的。

2012-8-19计算机组装与维护77

光存储系统

读盘原理6.2

光盘上存储的各种类型的信息（音乐（Audio）、数据（Data）

视频（Video）等），都经过数字化处理变成“0”与T”，其所对应的就

是光盘上的P依（凹点）和Lands（平面）。当激光映射到盘片上时，

如果是照在Lands上，那么就会有70%到80%激光被反射回；如果照

在Pits上，就无法反射回激光。根据反射和无反射的情况，光盘驱动

器就可以解读“0”或“1"的数字编码了。

正面保护层（坚实）

，一反射层（铝）

Pit(O.lum)

透明暖料（L2nnn）

\——物镜

灰尘.划痕（约1mm）FocusServo控制

工有Pit的部分：100%反射

2012-8-19干一没将Pil的部分：30%反射

■

6.2光存储系统

1、光驱的前面板

2012-8-19计算机组装与维护79

6.2光存储系统

2、光驱的后面板

数字

出连

6.2光存储系统

底部结构

包括：伺服系统、

控制系统和主控电

路等组成部分。

2012-8-19计算机组装与维护81

6.2光存储系统

机芯结构

⑴.激光头组件

⑵.主轴马达

⑶・光盘托架

⑷.启动机构

2012-8-1982

6.2光存储系统

目前光盘储存系统有

CD和DVD两类：

CD：存储容量约650MB,

按读写属性可分为只读、

一次可写，可擦写三种。

DVD：可双面存储信息，

而且每面可存储两层信息。

单面单层4.7GB,双面单

层9.4GB,双面双层17

GBo

2012-8-19计算机组装与维护83

6.2光存储系统

CD-DA(DigitalAudio)：激光唱盘。

CD-ROM(ReadOnlyMemory)：只读光盘，作为电子出版

物载体。

PhotoCD：Kodak公司制定的，用压缩方式存储数字照片的

CD格式标准。

CD-I(lnteractive)：一种支持交互的CD技术规范。

VCD(VideoCD)：用MPEG-1压缩方式存储数字化视频和音

频的CD标准。其视频分辨率约为240X320,伴音为双声道

立体声，播放时间约74分钟。

CD-R(Recordable)：可写入的介质光盘，可分多次写入。

CD-RW(ReWritable)：可擦写的介质盘。

2012-8-19计算机组装与维护84

激光唱盘、CD-ROM、数字激光视盘等统称为CD盘。

CD盘主要由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳脂

衬垫组成，如图所示。

6.2光存储系统

数据是怎样写入到CD盘上的

CD盘上的数据是用压模(stamper)冲压而成的，而压模是用原版盘

(masterdisc)制成的。在制作原版盘时，是用编码后的二进制数据去调

制聚焦激光束，如果写入的数据为就不让激光束通过，写入“1”

时，就让激光束通过，或者相反。在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶,

曝了光的地方经化学处理后就形成凹坑，没有曝光的地方保持原样，二

进制信息就以这样的形式刻录在原

版盘上。在经过化学处理后的玻刻录设备

璃盘表面上镀一层金属，用这种

盘去制作母盘(motherdisc),

然后用母盘制作压模，再用压

模去大批量复制。

2012-8-19激光束

6.2光存储系统

数据是怎样从CD盘读出的

光学读出头是CD系统的核心部件之一，它由光电检测

器、透镜、激光束分离器、激光器等元件组成，它的结构如

图11-06所示。激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达

光盘，从光盘上反射回来的激光束沿

原来的光路返回，到达激光束分离器

后反射到光电检测器，由光电检测器

把光信号变成电信号，再经过电子线

路处理后还原成原来的二进制数据。

6.2光存储系统

6.2光存储系统

CD—R盘片的基本结构及原理

CD-R标准是飞利浦公司于1990年制定的，被称作橙

皮书PartU。具有与一般CD盘片相同的外观尺寸，它上面

所记载资料的方式与一般CD光盘片一样，也是利用激光的

反射来读取资料，所以CD—R盘片可以放在CD—ROM上读

取。

在CD—R盘片上以连续的槽沟(Groove)取代“坑”，并

组成螺旋状的轨道(Track),而“坑”就被记录在这些槽沟

内。在空白的盘片上，槽沟有几个重要的用途，包括转速控

制、寻道控制及时间指示等。在槽沟上面是感光层(有机染料,

Organicdyematerial)及反射层(黄金，Gold),最后再加

上保护层及印刷层。

2012-8-19计算机组装与维护89

6.2光存储系统

CD-RW光盘的读写原理

CD-RW的刻录原理与CD-R的刻录、播放原理大同小异。不同之处在

于CD-RW利用“相变”原理，而不是“变形”。利用Laser将相变材料加

热到熔点以上，再进行快速冷却,就会固定在原子排序不整齐的非晶体状

O

CD-RW的数据清除原理

-iu工生、［【、-Jk-mJI.1人

热力学上，将被Laser照到的

外部提供充分的能量即可恢复到

晶体状态。这就是CD-RW的数

据消除原理。此时，恢复到晶

体状态的温度被称之为晶化温

度(Tc)o只要调整激光强中能激光束

晶体非晶体

度就可自由自在地写入或清高反射低反射

6.2光存储系统

1994年9月，日本的PIONEER（先锋）公司宣布将推

出一种尺寸与CD-ROM相同、容量却要大8倍的新型光存储

介质——DVDoDVD光盘的构造与CD光盘基本相同，直径

都是12cm,存储密度则比后者大得多，单层单面的DVD光

盘的容量即高达4.7GB,是CD光盘的7倍多，双层双面的容

量更是高达17GB。这主要得益于DVD光盘上记录数据的凹

坑尺寸和轨道间距都比CD光盘小，因此大大提高了数据的

存储密度。DVD的超大容量使它能提供比CD更好的音质和

图像质量。DVD-Video采用MPEG2视频压缩技术，支持8

种语言，可播放135分钟的高清晰影片；DVD-Audio则采

用96kHz的采样率和24位的采样，这些性能指标都比对应

的CD规格高得多。

■

223用向明6.2光存储系统

DVD的王要规格

DVD主要有：DVD-ROM、DVD-Video、DVD-

Audio、DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM等。

1.DVD-ROM

DVD-ROM是用来读取数字资料的DVD规格，总共有

四种容量，分别为4.7GB、8.5GB、9.4GB、17GB,硬件

产品称为只读式DVD-ROM光驱。

DVD光盘的规格

名称格式容量

DVD-5单面单层4.7GB

DVD-9单面双层8.5GB

DVD-10双面单层9.4GB

DVD-18双面双层17GB

2012-8-19计算机组装与维护92

■

6.2光存储系统

DVD-Video

DVD-Video是用来储存数字影音资料的DVD规格，

DVD-Video与VideoCD