第五章 硬盘2

16.6MB/s
16.6MB/s
33.3MB/s
66.6MB/s
100 MB/s
133 MB/s
《计算机组装与维护》第 5 章
5.2.6 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：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
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5.2.7 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读取通道技术：部分响应完全匹配。PRML技术简单地讲就是将硬盘数据读取电 路分成两段“操作流水线”，流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理，然后只选 取部分“标准信号”移交给第二段继续处理。第二段流水线将所接收的信号与PRML芯片 预置的信号模型进行对比，然后选取差异最小的信号进行组合后输出，以完成数据的读取 过程。 6、湿盘（Wetdisk）技术：该技术能最大限度地减少磁头与盘片的摩擦，数据密度得到进 一步提高.
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。
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5.2.5 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
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
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，
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5.2.8 流行硬盘介绍
硬盘 参数 产品系列 希捷ST 39204LC 捷豹（CHEETAH） 18XL 9.2GB/10000转 /4M缓存 SCSI 4.8 2 希捷酷鱼7200.7 120G 7200转 8M（串口） 酷鱼（Barracuda） 7200.7
适用类型
外部数据 传输率
转速 单碟容量 市场参考价
接口类型 单碟容量（GB） 盘片数（张）
120GB/7200转 /8M缓存（台式机）
Serial ATA （SATA） 80GB 2（第二张盘片只有正面能存储信息）
平均寻道时间（ms）
平均等待时间（ms） 内部数据传输率（Mb/s） 外部数据传输率（MB/s） 市场参考价 参考图片
6
2.99 424 160 ——
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5.2.3 硬盘的分类
按尺寸分:
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5.2.3 硬盘的分类
按接口分:
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5.2.4 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转动速度。台式机硬
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IEEE1394b，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。
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5.2 硬 盘
5.2.1硬盘的外部结构
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5.2 硬盘
编 号 1 组成部分名称 说明 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”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。 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。 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。 缓存 电源 接口 硬盘 跳线
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
8.5
4.16 683 150 600—7 60元
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5.2.8 流行硬盘介绍
硬盘 参数 产品系列 适用类型 产品容量（GB） 缓存大小（MB） 接口类型 迈拓金钻九代 200G 7200转 DiamondMax Plus 9 台式硬盘 200GB 8MB Serial ATA 迈拓金钻九代 120G 7200转 DiamondMax Plus9 台式硬盘 120GB 8MB Serial ATA 迈拓金钻九代 80G 7200转 DiamondMax Plus 9 台式硬盘 80GB 8MB Serial ATA
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5.2.2 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。
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。
2
磁头驱动机构
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。
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。 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。
4
盘片主轴驱 动 机构 前置读写控制 电子线路
5
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5.2.1 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×每扇区字节数×磁头 数
2
3
4 5 6
硬盘数据线接 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 口（IDE接口） 实现硬盘中数据的读写操作。 电容 控制 芯片 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。 这是硬盘的主要控制芯片，负责数据的交换与处理，是硬盘的核心 部件之一。
带宽可达100Mbps，但价格非常昂贵，并且组建复杂。。
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5.2.5 硬盘接口方式及比较
IDE接口方式比较
接口标准 ATA-1 ATA2(EIDE 或Fast ATA) ATA-3 ATA4(Ultra ATA 33) ATA5(Ultra ATA 66) ATA6(Ultra ATA 100) ATA7(Ultra ATA 133) 最大传输速 率 8.3MB/s 说明 是第一代IDE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。 1994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。 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，是一个划时代的重大改进。 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。 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，这样才能识别Ultra ATA 66硬盘。 2000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。 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。
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5.2.1 硬盘的结构
硬盘内部结构图
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5.2.1 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 机。