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1、计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训第第4章章 硬硬 盘盘 在组装一台个人计算机时,硬盘是一个不可或缺的配件。硬盘不仅是在组装一台个人计算机时,硬盘是一个不可或缺的配件。硬盘不仅是计算机上数据、资料的大仓库,同时它的性能也决定了计算机整机的性计算机上数据、资料的大仓库,同时它的性能也决定了计算机整机的性能,一块性能不佳的硬盘会给整机的运行带来很多的问题。能,一块性能不佳的硬盘会给整机的运行带来很多的问题。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训通过本章的理论学习和上机实训,读者应了解和掌握以下内容:v硬盘的发展历史 v硬盘的主要结构及工作原理 v硬盘的主要性能指标
2、v硬盘的选购方法 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训本章章节内容安排如下:v4.1 硬盘的结构 v4.2 硬盘的工作原理 v4.3 硬盘的接口技术 v4.4 硬盘的主要性能指标 v4.5 主流硬盘的介绍 v4.6 硬盘的选购技巧 v4.7 思 考 练 习 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.1 硬盘的结构硬盘的结构 硬盘主要由接口、控制电路部分、保护外壳、主轴马达、高速磁头和磁盘盘片组成。本节主要内容如下:v控制电路板 v接口 v主轴马达 v硬盘盘片 v磁头 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训控制电路板 硬盘的控制电路板采用贴片式元件焊接
3、,它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上还有一块ROM芯片,里面固化的程序可以进行硬盘的初始化,执行加电和启动主轴电机,加电初始寻道、定位以及故障检测等。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训接口 硬盘接口包括电源接口和数据线接口两部分,广大用户对这个是最为熟悉的,因为如果用户没有插上数据线或者电源线,计算机里的硬盘将不会正常工作。电源接口就是与主机电源线的接入插口,它和光驱的电源线没有区别,其职责是为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板数据总线或者地址线总线之间进行数据传输交换的通道,使用称作“排线”的一根数据线与主板IDE
4、接口或者SCSI接口相连接,因此数据线接口也可以分成IDE接口和SCSI接口两大系列。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训主轴马达 一个硬盘要达到高转速,必须有一个强劲有力的马达。硬盘中的马达是十分精密的元件,又称为主轴马达,这个名称的原因在于它处于硬盘盘片的主轴部位。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训硬盘盘片 盘片是硬盘最关键的部位,是硬盘存储数据的载体。现在的硬盘盘片表面大多采用金属薄膜材料,它具有存储密度高、存储容量大、存储成本低等优点。除此之外,还有一种玻璃材质的硬盘盘片。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训磁头 硬盘需要一个用来读写磁
5、盘的磁头装置,磁头装置是硬盘中最为精密的部位之一,它由磁头、传动手臂、传动轴3部分组成。磁头是硬盘技术中最重要的一环,实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合,它采用了非接触式头、盘结构,加电后在高速旋转的磁盘表面移动,与盘片之间的间隙只有0.10.3微米,这样可以获得很好的数据传输率。现在转速为7 200转的硬盘间隙一般都低于0.3微米,以利于读取较大的高信噪比信号,提供数据传输率的可靠性。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.2 硬盘的工作原理 硬盘用来存储数据信息,这些信息都存储在磁介质上。计算机可以将0或1的电信号通过磁头在磁介质上转化为磁信息,从而完成写入的过程;也可以
6、将磁介质上已记录的磁信息通过磁头还原为表示0或1的电信号,从而完成读取过程。磁介质均匀地涂在盘片上,硬盘中盘片的模样与日常见到的VCD类似,只不过硬盘的磁盘一般正反面都用,相应地正反面都有磁头机构。另外,一块硬盘中也往往含有多个盘片。硬盘驱动器加电正常工作后,利用控制电路中的单机初始化模块进行初始化工作,此时磁头置于盘片中心位置。初始化完成后,主轴电机将启动并以高速旋转,装载磁头的小车机构移动,将浮动磁头置于盘片表面的00道,处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号,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信息进行正确定位,并将接收后
7、的数据信息解码,通过放大控制电路传输到接口电路,反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态,在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.3 硬盘的接口技术 硬盘接口综合起来说可以分成如下几种:ST-506、ESDI、IDE、SATA、SCSI、光纤、IEEE 1394与USB。其中,IDE接口是最常采见的也是普通用户所使用的,因为它价格相对比较便宜,而且性能也不差;SATA接口主要用于大缓存的硬盘,对传输速率也有所提高;SCSI接口在服务器上应用较广,它具有很好的并行处理能力,同时也具有相对比较高的磁盘性能,因此非常适合服务器的需
8、要,当然价格也不菲;光纤的特点是宽带宽,但价格也极其昂贵;至于IEEE 1394与USB,相对而言是新一点的接口类型。下面将逐一介绍硬盘的各个接口技术。本节主要内容如下:vST-506接口 vESDI接口 vIDE接口 vDMA 33/66 vSATA接口 vSCSI接口 v光纤通道 vIEEE 1394 vUSB接口 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训ST-506接口 最早的硬盘系统是与一块控制卡、一个独立的电源一起装在一个外置的盒子里,通过电缆与插在扩展槽中的适配器相连。使用这样的硬盘,必须从软驱启动,并加载一个专用设备驱动程序。1983年,IBM推出了PC/XT,把原本
9、放在盒子里的控制卡的功能集成到一块接口控制卡上,构成了常说的硬盘控制器。PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘称为ST-506/412硬盘,ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低。因此到了1987年左右,这种接口就基本上被淘汰,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训ESDI接口(1)安装完BitComet后,在IE地址栏中输入网址,单击需要下载的链接。(2)系统会提示是否下载种子文件,单击“保存”按钮,将种子文件保存到本地计算机中。(3)在计算机中找到种子文件并且双击该文件。(4)在打开的
10、“任务属性”对话框中,单击“浏览”按钮选择文件的存放位置,在下面的文件列表中选择需要下载的内容。(5)单击“高级设置”选项卡,在“任务设置”选项区域中设置上传与下载的速度。(6)单击“确定”按钮后开始下载文件,用户在界面中可以查看文件下载的信息。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训IDE接口 IDE(Integrated Drive Electronics)实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,IDE接口也称为接口,现在计算机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度
11、,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训DMA 33/66 DMA 33/66并不是新的接口规范,它们只是对IDE接口的增强。传统的IDE数据传输仅仅利用了单边带的数据脉冲。DMA 66则在数据传输时使用了双边带的数据脉冲。因此,使用该技术的硬盘并配合相应的芯片组,最大传输速度可以由16MB/s提高到66MB/s。它们最大的优点在于把CPU从大量的数据传输中解放出来,可以把数据从HDD直接传输到主存而不占用更多的CPU资源,从而在一定程度上提高了整个系统的性能。DMA 66已成为目前硬盘接口事
12、实上的标准。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训SATA接口 SATA(Serial ATA)是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,SATA接口采用串行连接方式,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、支持热插拔等优点。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训SCSI接口 SCSI(Small Computer System Interface)是一种与ATA完全不同的接口,它不是专门为硬盘设计的,而是一种总线
13、型的系统接口。SCSI接口的优势在于它支持多种设备,传输速度比ATA接口高,独立的总线使得SCSI设备的CPU占用率很低,所以SCSI更多地用于服务器等高端应用场合。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训光纤通道 光纤通道技术具有数据传输速度高、数据传输距离远以及可简化大型存储系统设计的优点。目前,光纤通道支持200Mb/s的数据传输速度,可以在一个环路上容纳多达127个驱动器,局域电缆可在25米范围内运行,远程电缆可在10公里范围内运行。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训IEEE 1394 IEEE 1394又称为Fire wire(火线)或P1394,它是一
14、种高速串行总线,现有的IEEE 1394标准支持100Mb/s、200Mb/s和400Mb/s的传输速度,将来会达到800Mb/s、1600Mb/s、3200Mb/s甚至更高,如此高的速度使得它可以作为硬盘、DVD、CD-ROM等大容量存储设备的接口。IEEE 1394将来有望取代现有的SCSI接口和IDE接口,但是由于成本较高和技术上还不够成熟等原因,目前仍然只有少量使用IEEE 1394接口的产品,硬盘则更少使用该接口。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训USB接口 USB全称为Universal Serial Bus(通用串行总线),是在1994年年底由Compaq、IB
15、M、Microsoft等多家公司联合提出的。USB 接口的优点是不需要单独的供电系统,而且还支持热插拔,价格低廉。同时,USB设备也不会涉及IRQ(中断请求)冲突问题。USB接口有自己的保留中断,不会争夺其他周边的有限资源,并且连接简单快捷,兼容性强,具有很好的扩展性和高速度。如今,移动硬盘多为USB接口。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.4 硬盘的主要性能指标 硬盘已经成为计算机系统的主要外存储器,硬盘的性能也直接影响着计算机系统的整体性能。判断硬盘性能的主要标准有以下几项。v主轴转速 v寻道时间 v单碟容量 v潜伏期 v硬盘表面温度 v磁道至磁道时间 v高速缓存 v全
16、程访问时间 v最大内部数据传输度 v连续无故障时间 v外部数据传输率 vS.M.A.R.T 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.5 主流硬盘的介绍 目前,硬盘市场主要由Seagate(希捷)、Maxtor(迈拓)以及Western Digital(西部数据)等几家厂商瓜分。每个生产厂商采用不同的硬盘编号,每个硬盘编号都有其特定的含义。通过这些编号,用户可以了解到硬盘的各项性能以及指标,这些信息对于选购硬盘很有帮助。下面就以市场上的主流硬盘产品为例来介绍各厂家的硬盘编号规律。vSeagate(希捷)硬盘 vMaxtor(迈拓)硬盘 vWestern Digital(西部数据)
17、硬盘 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.6 硬盘的选购技巧硬盘的选购技巧 选购一块合适的硬盘将直接影响计算机系统的性能,下面会从硬盘的各个性能方面指导用户如何选购硬盘。本节主要内容如下:v容量 v速度 v接口 v稳定性 v缓存大小 v噪音与散热 v售后服务 计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训容量 容量是硬盘最为直观的参数,是用户最为关注的焦点。发展至今,硬盘的最大单碟容量已经超过了200GB。由于单片容量的增加,存储密度就会变高,在读取数据时磁头的移动距离就短,从而节省了时间,加快了速度,减少了噪音。提高了单碟容量可以提高硬盘的整体容量,对提高硬盘的稳定
18、性、速度以及控制成本都大有益处。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训速度 硬盘的转速对其性能的提高是息息相关的,更高的主轴速度可以缩短硬盘的寻道时间并提高数据传输率,从而能够进一步提升硬盘的性能。当今,7200转的硬盘是市场的主流硬盘,在性能方面,7200转比5400转有着明显的提升,而在价格方面,前者并不比后者贵多少,因此建议用户选择7200转的硬盘。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训接口 目前,硬盘的接口方面并没多大的选择余地,虽然现在市场上出现了IDE、SCSI和SATA三种接口标准,但是由于后两种价格都相对昂贵,根本无法适合普通用户的使用。因此,IDE
19、接口的硬盘依旧是市场的主流,ATA100、ATA133两种规格将继续流行。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训稳定性 硬盘的容量变大了,转速加快了,稳定性的问题越来越明显,所以在选购硬盘之前要多参考一些权威机构的测试数据,对于那些不太稳定的硬盘还是尽量不要选购。而在硬盘的数据和震动保护方面,各个公司都有一些相关的技术给予支持,常见保护措施有希捷的DST(Drive Self Test)、西部数据的Data Life Guard、IBM的DFT以及迈拓的Shock Block和Max Safe等。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训缓存大小 硬盘内的高速缓存(Ca
20、che)为数据提供了缓存区。由于接口数据传输率和内部数据传输率是不同的,因此高速缓存可作为缓冲区。缓存容量的大小与转速一样,与硬盘的性能有着密切的关系,大容量的缓存对硬盘性能的提高有着明显的帮助。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训噪音与散热 硬盘发热量的大小对于硬盘使用寿命会有一定的影响,一般电子元件在达到限定温度后就会产生不良的影响,出现不稳定情况。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训售后服务 无论购买任何一款商品,售后服务都一定要多加留意的、对于比较“娇嫩”的硬盘,其读写操作比较频繁,很容易老化,所以保修问题更是突出。在国内,对于硬盘的售后服务和质量保障这
21、方面,各个厂商做的还都不错。为了能够得到商家的质保,用户购买硬盘的时候需要多加注意,千万不能购买水货,否则将不能得到商家的担保。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.7 思 考 练 习 填空题填空题1.硬盘主要由 、和 组成。2.在硬盘容量方面是按照1GB=MB计算的。3.是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口。计算机组装、维护与上机实训计算机组装、维护与上机实训4.7 思 考 练 习 选择题选择题4.决定硬盘内部数据传输率的决定因素之一是()。A.单碟容量 B.高速缓存C.主轴转速 D.内部传输率5.编号为ST3160023AS的希捷硬盘其总容量是()。A.80GB B.160GBC.40GB D.120GB6.S.M.A.R.T技术的中文含义是()。A.聪明的技术 B.自动监测分析报告技术C.火线 D.小心计算机接口7.当前最常采用的硬盘接口是()。A.ESDI B.SCSIC.IDE D.SATA
限制150内