硬盘存储之基础知识
计算机存储器基础知识硬盘固态硬盘和内存的工作原理
计算机存储器基础知识硬盘固态硬盘和内存的工作原理计算机存储器基础知识：硬盘，固态硬盘和内存的工作原理计算机存储器是计算机硬件中至关重要的组成部分，它负责存储和读取数据。
在计算机存储器中，硬盘、固态硬盘(SSD)和内存是最常见的三种类型。
本文将从基础知识的角度详细介绍这三种存储设备的工作原理。
一、硬盘的工作原理硬盘是一种机械式存储设备，它使用一个或多个盘片旋转的方式存储和读取数据。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 数据的存储硬盘上的数据存储在盘片的磁性表面上。
每个盘片都被划分为许多磁道，磁道上再细分为扇区。
当计算机将数据写入硬盘时，数据会被分割成小块，并写入到盘片的指定扇区上。
硬盘也会记录着每个数据块的地址信息，以便于后续的读取。
2. 数据的读取当计算机需要读取硬盘上的数据时，硬盘的读取头会根据计算机发送的指令来定位到指定的扇区。
读取头会将磁性表面上的数据转换成电信号，然后通过硬盘的控制层返回给计算机。
计算机进一步处理这些电信号以得到需要的数据。
尽管硬盘在存储和读取数据方面可靠且容量大，但由于机械结构的局限性，其读写速度相对较慢，且易受物理撞击和磁场干扰的影响。
二、固态硬盘 (SSD) 的工作原理固态硬盘是一种基于闪存存储技术的存储设备，与传统的硬盘相比，它没有机械部件。
固态硬盘的工作原理如下：1. 存储单元固态硬盘由一系列存储单元组成，每个存储单元中存储着一个或多个闪存芯片。
这些存储单元以类似硬盘的方式分成许多扇区，每个扇区用来存储特定大小的数据块。
2. 数据的存储在固态硬盘中，数据存储在闪存芯片中的晶体管中。
每个晶体管有两种可能的状态: 在和离开。
这些状态的组合形成不同的二进制代码，用于存储和表示数据。
3. 数据的读取当计算机需要读取固态硬盘上的数据时，固态硬盘的控制器会根据计算机发送的指令来定位到指定的扇区，并读取相应的数据。
数据以电信号的形式通过控制器返回给计算机，然后计算机对这些电信号进行处理，得到需要的数据。
硬盘存储知识
数据在硬盘上的存储/school/system//2001/06/26/70_4535.html硬盘是现在计算机上最常用的存储器。
我们都知道，计算机之所以神奇，是因为它具有高速分析处理数据的能力。
而这些数据都被以文件的形式存储在硬盘里。
不过，计算机可不像人那么聪明。
在读取相应的文件时，你必须要给出它相应的规则。
这就是分区概念的形成。
分区从实质上说就是对硬盘的一种格式化。
当我们创建分区时，就已经设置好了硬盘的各项物理参数，指定了硬盘主引导记录(即MasterBootRecord，一般简称为MBR)和引导记录备份的存放位置。
而对于文件系统以及其他操作系统管理硬盘所需要的信息则是通过之后的高级格式化，即Format命令来实现。
硬件分区后，将会被划分为面、磁道和扇区。
需要注意的是，这些只是个虚拟的概念，并不是真正在硬盘上划道子^_^。
先从面说起，硬盘一般是由一片或几片圆形薄膜叠加而成。
我们所说，每个圆形薄膜都有两个"面"(Side)，这两个面都是用来存储数据的。
按照面的多少，依次称为0面、1面、2面……由于每个面都专有一个读写磁头，也常用0头(head)、1头……称之。
按照硬盘容量和规格的不同，硬盘面数（或头数）也不一定相同，少的只有2面，多的可达数十面。
各面上磁道号相同的磁道合起来，称为一个柱面（cylinder）（见图1）。
图1上面我们提到了磁道的概念。
那么究竟何为磁道呢？大家都知道，读写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米（约为头发直径的百分之一）。
由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。
我们称这样的圆周为一个磁道（Track）。
（见图2）如果读写磁头沿着圆形薄膜的半径方向移动一段距离，以后写入的数据又排列在另外一个磁道上。
图2根据硬盘规格的不同，磁道数可以从几百到数千不等；一个磁道上可以容纳数KB的数据，而主机读写时往往并不需要一次读写那么多，于是，磁道又被划分成若干段，每段称为一个扇区（Sector）。
硬盘陈列知识点归纳总结
硬盘陈列知识点归纳总结一、硬盘的基本概念硬盘是一种用来存储数据的设备，也叫做硬盘驱动器或硬盘存储器。
它采用磁记录技术，通过磁性材料在制造磁盘上进行记录、读取和擦除数据。
硬盘以其高速度、大容量、稳定性和耐用性成为现代计算机存储系统中的主要设备之一。
二、硬盘的分类和特点1.按内部技术分（1）机械硬盘：采用机械结构进行数据存储和读取。
（2）固态硬盘：采用固态存储芯片进行数据存储和读取。
2.按接口分（1）SATA硬盘：采用SATA接口进行数据传输。
（2）SCSI硬盘：采用SCSI接口进行数据传输。
（3）NVMe硬盘：采用NVMe接口进行数据传输。
3.按外形分（1）3.5英寸硬盘：一般用于台式机。
（2）2.5英寸硬盘：一般用于笔记本电脑和一些特殊设备。
4.硬盘的特点（1）高速度：硬盘读取数据的速度越快，计算机的运行速度也越快。
（2）大容量：目前硬盘的容量越来越大，能够存储更多的数据。
（3）稳定性：硬盘的稳定性非常重要，一般能够较长时间内保持数据的安全。
（4）耐用性：硬盘一般都能够承受一定的冲击和震动。
三、硬盘的使用注意事项1.防止震动硬盘内部组成复杂，其中有一些部件非常精密，比如读写头等。
如果硬盘长时间处在震动状态下，会对这些部件的正常工作造成严重伤害。
因此，在使用过程中要防止硬盘受到强大的震动。
2.防潮防尘硬盘内部的电子元件对潮湿和灰尘都非常敏感，因此尽可能地避免硬盘长时间处在潮湿和灰尘环境下。
3.适当散热硬盘在工作时，会产生一定的热量，如果长时间处在高温环境下，会加快硬盘的老化速度。
因此，在使用硬盘时，要保证散热良好。
4.定期清理硬盘内部存储的数据，随着时间的推移，可能会出现垃圾文件和无用数据，如果不定期清理，会影响硬盘的读取速度。
因此，要定期清理硬盘内存储的数据。
五、硬盘的维护方法1.定期备份硬盘作为存储设备，其存储的数据非常重要，而硬盘有可能会出现各种各样的故障。
因此，定期备份硬盘中的数据是非常重要的。
硬盘存储
计算机科学术语
01 原理
03 分区方式 05 相关信息
目录
02 数据结构 04 存储原理
硬盘存储是计算机科学术语是一种采用磁介质的数据存储设备，数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁盘片上。这些 盘片一般是在以的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间 隔的若干个同心圆就被划分成磁道（track），每个磁道又被划分为若干个扇区（sector），数据就按扇区存放 在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读写磁头（head），所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的 柱面（cylinder）。传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的（CHS寻址）。硬盘在上电后保持高 速旋转，位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面，可以通过步进电机在不同柱面之间移动，对不同的柱面进行读写。 所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，这都将给盘上存储的数据带 来灾难性的后果。
数据结构
初买来一块硬盘，我们是没有办法使用的，你需要将它分区、格式化，然后再安装上操作系统才可以使用。 就拿我们一直沿用到2015年的Win9x/Me系列来说，我们一般要将硬盘分成主引导扇区、操作系统引导扇区、FAT、 DIR和Data等五部分（其中只有主引导扇区是唯一的，其它的随你的分区数的增加而增加）。
谢谢观看
主引导扇区
主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表DPT （Disk Partition Table）。其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区， 并在程序结束时把该分区的启动程序（也就是操作系统引导扇区）调入内存加以执行。至于分区表，很多人都知 道，以80H或00H为开始标志，以55AAH为结束标志，共64字节，位于本扇区的最末端。值得一提的是，MBR是由分 区程序（例如DOS的Fdisk.exe）产生的，不同的操作系统可能这个扇区是不尽相同。如果你有这个意向也可以自 己去编写一个，只要它能完成前述的任务即可，这也是为什么能实现多系统启动的原因（说句题外话:正因为这个 主引导记录容易编写，所以才出现了很多的引导区病毒）。
存储基础知识培训
存储基础知识培训一、存储概述存储是计算机系统中非常重要的组成部分，用于保持数据和程序的持久性。
在大数据时代的背景下，存储的重要性愈发凸显。
本文将介绍存储的基础知识，以帮助读者全面了解存储的相关概念和技术。
二、存储类型1.主存储器主存储器（Main Memory）是计算机系统中最直接与CPU交互的存储设备，也被称为内存。
主存储器的容量决定了系统同时存储的数据和程序大小。
2.辅助存储器辅助存储器（Secondary Storage）用于长期存储大量的数据和程序，例如硬盘、光盘、固态硬盘等。
辅助存储器的容量一般远大于主存储器，可用于大数据存储和备份。
三、存储技术1.磁盘存储磁盘存储是一种机械存储技术，通过将数据存储在旋转的磁盘上来实现数据的读写。
磁盘以扇区为单位进行数据的存储和访问，随机存取速度较慢，但容量较大。
2.固态存储固态存储（Solid State Storage）采用闪存芯片作为存储介质，相对于传统磁盘存储具有更快的读写速度和较好的耐用性。
固态硬盘（SSD）已逐渐取代传统机械硬盘成为存储系统的主力。
3.网络存储网络存储（Network Storage）指的是通过网络连接远程存储设备的存储技术。
常见的网络存储技术有网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN），可实现数据的共享和备份。
四、存储管理1.存储器层次结构计算机系统的存储器层次结构由多级存储构成，层次结构越高，存取速度越快，成本越高。
常见的存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。
2.存储系统管理存储系统管理涉及存储资源的分配和管理，包括存储容量的规划、文件系统的设计与管理、数据备份与还原等。
合理的存储系统管理能够提高存储系统的效率和可靠性。
五、存储安全1.数据安全存储安全是指对存储中的数据进行保护和控制，以防止非法访问、损坏或泄露。
常见的数据安全措施包括数据加密、访问权限控制和备份恢复。
2.存储设备安全存储设备安全涉及到存储设备的管理和防护。
硬盘存储原理介绍
硬盘存储原理介绍硬盘是电脑中最常用的数据存储装置之一，它可以通过旋转的磁盘记录数据，并且可以长期保存这些数据，直到需要读写为止。
在质量、存储容量和价格等方面，硬盘存储装置也是最经济实用的一个选项。
1. 硬盘结构硬盘通常由机械部分和磁性部分这两个部分组成。
机械部分包括：电机、读写头、磁盘等，它们对磁性部分的运行和维持起重要作用。
磁性部分则是用来存储数据的地方。
磁盘是硬盘上用来存储数据的主要部件，多数硬盘里都会装有多个磁盘。
磁盘通常是以不同的密度存储数据，如果磁盘的密度越高，则在同一个硬盘上存储的数据也就越多。
2. 磁盘工作原理当电脑向硬盘发送数据时，数据会被磁盘的读写头读取，然后通过磁性部分记录下来。
同样的，当电脑需要读取硬盘里的数据时，读写头就会读取磁盘上的数据并将其传送到电脑中。
磁盘的读写过程是一个旋转的过程。
当磁盘旋转时，读写头可以在不同的位置读取磁盘上的数据。
磁盘的旋转速度也会在不同的硬盘中有所区别，常见的磁盘旋转速度为每分钟7200转。
3. 特殊硬盘类型RAID硬盘：它是指将多个磁盘组合起来，形成一个逻辑上的磁盘。
RAID硬盘可以通过使用多个硬盘来增加数据存储的安全性和速度。
SSD硬盘：它是指一类使用闪存存储技术的硬盘。
与机械式硬盘不同，SSD硬盘没有移动部件更为稳定，同时也拥有更快的数据读取速度。
相比于机械式硬盘，价格相对较高。
4. 总结硬盘作为电脑中最常用的数据存储装置之一，其磁性部分的工作原理使得其可以长期保存数据。
同时，特殊类型的硬盘，如RAID硬盘和SSD硬盘，也为不同领域的数据存储提供了更合适的解决方案。
存储基础知识(RAID及磁盘技术)..
• RAID可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过
LUN（Logic Unit Number）来标识。一个逻辑卷对于主机来说 就是一块硬盘（物理卷）
逻辑卷
LUN1
逻辑卷
LUN2
LUN3
物理卷
物理卷
RAID10
RAID5
多个物理卷上创建1个逻辑卷
多个物理卷上创建2个逻辑卷
特点：较高的数据冗余性能；超强的数据保护能力，可以应付多颗盘同 时出错； 优点：允许在同一组内并发进行多个写操作 缺点：计算校验地址占用较多的处理时间；较低的写入速率。
RAID6 P+Q
•
RAID6 P+Q会根据公式计算出P和Q的值，当有 两个数据同时丢失时，仍可以计算出原数据
磁盘1 条带1 条带2 数据1a 数据2d
I/O 2
I/O 2 (Disk 2)
• CPU运算速度飞速 提高，数据读写速 度不应该成为计算 机系统处理的瓶颈
节省时间
Total request execution time
速度 @ N x 单块硬盘的速度
RAID基本概念 ——条带
大数据块写入RAID时会被分成多个数据块并行写入多块硬盘， 这些大小一致的数据块就称为条带。同时数据读取时会并行从 多块硬盘读取条带数据，最后完整输出。 条带无疑会大幅度提升整体读写效率。
磁盘2 数据1b 数据2e
磁盘3 数据1c P2
磁盘4 P1 Q2
磁盘5 Q1 数据2f
条带3
条带4 条带5
数据3g
P4 Q5
P3
Q4 数据5m
Q3
数据4j 数据5n
数据3h
存储基础知识培训ppt课件
物理卷（RAID）
RAID、LUN的形成过程
物理磁盘
LUN
物理卷（RAID）
பைடு நூலகம்
分割
卷（Volume）
在LUN映射给主机的“物理硬盘”，对于主机系统来说就是一个“卷”，没有格式化的卷我们称为裸设备（裸卷），卷上创建一个或多个分区（如C盘，D盘等等），通过格式化以后创建文件系统（FAT32、NTFS、ext2/3/4等）VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
控制器
磁盘柜
磁盘电缆
磁盘阵列是把多个磁盘组成阵列（Array） ，以单一磁盘使用。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level 针对不同的系统及应用，以解决数据存储的安全、性能和容量的问题。阵列控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元，配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的缓存（cache）。控制器上的CPU和cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。阵列上的cache则作为I/O缓冲池，大大提高磁盘阵列的读写响应速度，显著改善磁盘阵列的性能。传统磁盘阵列大多采用双控制器设计，从而充分体现了磁盘阵列的高可用特性。双控制器可配置成active-active或active-standby的工作模式，并且支持热插拔功能，能够实现简单的无单点故障，为用户提供的7*24不间断业务。 在配置了CPU和cache的磁盘阵列中，部分高端产品还可以运行基于磁盘阵列的存储软件，提供比较全面的基于磁盘阵列的解决方案。
常见磁盘阵列
光纤通道（FC）
HBA卡
WWN（World Wide Name）
SAN交换设备—交换机
FC交换机，内部为Fabric拓扑，每端口独占带宽，理论上可以连接1600万个设备
硬盘基础知识大全
硬盘基础知识大全硬盘是一个计算机系统的数据存储中心，我们运行计算机时使用的程序和数据目前绝大部分都存储在硬盘上。
下面就让小编带你去看看关于硬盘基础知识大全，希望能帮助到大家!关于硬盘的一些基础认识机械硬盘的认识硬盘的组成硬盘的物理结构磁头主要任务完成盘片上数据的读写操作，盘片在高速旋转时，磁头会飞行在盘面上方，而不是接触盘面每个盘片的两面都会有一个磁头，当然有的硬盘有可能只有一个磁头，磁头的编号从0开始机械臂使磁头部件作径向移动的装置，已完成磁道变换盘片含有磁性的合金盘片，用来存取写入的数据：每张盘片的容量成为单碟容量，而硬盘的容量就是所有盘片容量的总和;由于单碟容量的限制，通常一个硬盘会含有多张盘片盘片的厚度在0.5mm左右，盘片的转速与盘片大小有关每个盘片都会有上下两面，都可以被利用来存储数据;能存储数据的盘面成为有效盘面，每个盘面都会有一个盘面好，其和磁头编号是相对应的，从0开始编号盘片的逻辑划分扇区盘片在转动时，磁头在盘面上画过的一段圆弧，称扇区，即sector扇区并不是连续的，在磁道上被划分成一段一段的，从1开始编号是硬盘最小的物理存取单位，每个扇区为512byte磁道磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆叫做磁道，即track磁道从外向内从0开始编号，盘面的容量越大，包含的磁道数越多磁道是看不见的，只是盘面上一些被磁化的区域柱面所有盘面上相同编号的磁道构成的圆柱，称为柱面，即cylinder每个柱面上的磁头由上到下从0开始编号数据的读写是按照柱面进行的，而非按照盘面进行柱面是分区的最小单位柱面是所有盘片表面上到中心主轴的距离相等的磁道集合数据的读写按柱面进行，即磁头读写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作，只在同一柱面的所有磁头全部读写完毕后磁头才转移到下一柱面。
因为选取磁头只需要通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换。
硬盘基础小知识
硬盘基础小知识硬盘基础小知识硬盘是存储中最基本的组件，您对它的结构和原理了解多少呢？下面带大家了解。
1、了解存储硬盘知识1.1、硬盘外部结构：电源接口和数据接口控制电路板固定面板1.2、硬盘内部结构：磁头组件磁头驱动机构磁盘片主轴组件前端控制电路1.3、硬盘控制电路：主控制芯片数据传输芯片高速数据缓存芯片1.4、硬盘的磁头：磁头是硬盘中最昂贵的部件，是硬盘技术最重要和关键的一环采用了非接触式结构，加电后悬浮在高速旋转的磁盘表面读写合一式磁头与分离式磁头1.5、硬盘的磁道：当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。
1.6、硬盘的柱面：硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。
1.7、硬盘的扇区：磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段就被称为磁盘的扇区。
2、理解硬盘的工作原理2.1、硬盘工作原理：硬盘利用特定的磁粒子的极性来记录数据在读取数据时，磁头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数据时，正好与此相反2.2、磁记录原理：3、了解硬盘容量、转速和缓存等参数3.1、硬盘的主要参数硬盘的容量和转速：硬盘容量（Capacity）à作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数à硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位硬盘转速（Rotationl Speed）à转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm（Revolutions Per Minute）平均寻道时间和平均潜伏期：平均寻道时间（Average Seek Time）à指磁头移动到数据所在磁道需要的时间，这是衡量硬盘机械性能的重要指标平均潜伏期（Average Latency）à指当磁头移动到数据所在的磁道以后，等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间平均访问时间和数据传输率：平均访问时间（Average Access Time）à指从读/写指令发出到第一笔数据读/写实际开始所用的平均时间数据传输率（Data Transfer Rate ）à指硬盘读写数据的`速度，单位为兆字节每秒（MB/s）硬盘缓冲区：也称之为缓存（Cache）缓冲区的基本作用是平衡内部与外部的数据传输率为了减少主机的等待时间，硬盘会将读取的资料先存入缓冲区，等全部读完或缓冲区填满后再以接口速率快速向主机发送绿色小树草地分割线4、了解硬盘接口技术及其发展情况4.1、硬盘接口介绍硬盘的接口种类：IDE（Integrated Drive Electronics）SCSI（Small Computer System Interface)FC（Fibre Channel ）SATA（Serial ATA ）SAS（Serial Attached SCSI ）IDE接口：IDE（Integrated Drive Electronics，电子集成驱动器）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。
存储基础(2)-硬盘篇
存储基础知识提纲：协议介绍硬盘知识主要厂商及产品一、硬盘结构介绍硬盘整体结构如图所示，分为：盘片、磁头停放区、基座、接口、传动部件、磁头、主轴马达等部件。
此为最为传统的机械式硬盘结构，其中盘片与磁头为核心部件，通过他们两个写与被写，配合传动、马达等，将接口部分接收到的命令记录到盘片上。
读写原理：概括地说，硬盘的工作原理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，写的操作正好与此相反。
另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。
由于硬盘的结构比软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。
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。
硬盘的主要指标：1，容量：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位。
2，单碟容量：硬盘都是由一个或几个盘片组成的，单碟容量就是指包括正反两面在内的单个盘片的总容量。
3，转速：即主轴马达转动速度，单位为RPM（Round Per Minute) 即每分钟盘片转动圈数。
4，缓存：是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部盘片和外部接口之间的缓冲器。
5，平均访问时间：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间，包括平均寻道时间：磁头寻找目标数据所在磁道所需的平均时间，平均潜伏时间：当磁头移动到数据所在的磁道后，等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间。
ST-002 存储硬盘基础知识v2
SATA传输机制
利用单个路径串行一位一位传送数据，用另外一条路 径给发送端返回接收确认的信号
1500MHZ内嵌时钟*1（每个时钟周期一位）*80% (8b/10b编码效率/8（每字节8位)=150MB/s
SATA与PATA对比
SATA
数据电缆连接 刀片和梁式插头结构，4根信 号线，3根地线
PATA
通过CPU执行I/O端口指令来进行数据的读写的数据交换模式
DMA模式：Direct Memory Access 直接内存访问
不经过CPU而直接从内存了存取数据的数据交换模式
Ultra DMA：Ultra Direct Memory Access 高级直 接内存访问
增加了CRC（Cyclic Redundancy Check循环冗余码校验）技 术，提高数据传输过程中的准确
入(t)
使用寿命 耗损失效期
早期失效期
偶然失效期
t
生产 阶段
现场运行
MTBF＝ 8760 年返修率
温度对可靠性指标的影响
通常，硬盘的工作环境温度为25℃～40℃
1.1 1 0.9 0.8
温度应力因子
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 25 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 环境温度（℃）
存储技术与产品基础• • • • •
硬件结构 工作原理 主要参数 硬盘接口及发展介绍 目前主要使用的硬盘及 型号编码
硬件结构
主轴马达 (Spindle Motor) 磁头
盘片 (Media)
磁头停放区 (Parking Zone)
传动部件
音圈马达 (Voice Coil Motor) 基座(Base Plate) 接口
硬盘存储原理的详细解读-图文
硬盘存储原理的详细解读-图文硬盘原理的详细解读（一）一、硬盘原理之硬盘的组成硬盘大家一定不会陌生，我们可以把它比喻成是我们电脑储存数据和信息的大仓库。
一般说来，无论哪种硬盘，都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成。
图1硬盘组成图所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴即盘片主轴。
而所有盘片之间是绝对平行的，在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。
所有的磁头连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。
磁头可沿盘片的半径方向动作，而盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高速旋转，这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。
图2盘片组成图由于硬盘是高精密设备，尘埃是其大敌，所以必须完全密封。
二、硬盘原理之硬盘的工作原理硬盘在逻辑上被划分为磁道、柱面以及扇区。
图3磁道、柱面以及扇区硬盘的每个盘片的每个面都有一个读写磁头，磁盘盘面区域的划分如图所示。
图4磁盘盘面区域的划分磁头靠近主轴接触的表面，即线速度最小的地方，是一个特殊的区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区（LandingZone），启停区外就是数据区。
在最外圈，离主轴最远的地方是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。
那么，磁头是如何找到“0”磁道的位置的呢？在硬盘中还有一个叫“0”磁道检测器的构件，它是用来完成硬盘的初始定位。
“0”磁道是如此的重要，以致很多硬盘仅仅因为“0”磁道损坏就报废，这是非常可惜的。
早期的硬盘在每次关机之前需要运行一个被称为Parking的程序，其作用是让磁头回到启停区。
现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不复杂却很让人不愉快的小缺陷。
硬盘不工作时，磁头停留在启停区，当需要从硬盘读写数据时，磁盘开始旋转。
旋转速度达到额定的高速时，磁头就会因盘片旋转产生的气流而抬起，这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。
盘片旋转产生的气流相当强，足以使磁头托起，并与盘面保持一个微小的距离。
ST-001 存储硬盘基础知识V2.0
周一
周二
周三
周四
周五
周六
全备份
星期天
周一
周二
周三
周四
周五
周六
22
数据备份方式-本机备份
LAN
备份很快，灵活，仅适用于 单机。 主要面向数据量小的用户和 简单的应用环境。
磁盘阵列
磁带机
23
数据备份方式-网络备份
LAN
备份服务器 备份软件
能实现集中统一的备份，充分利用阵列/磁带库资源； 大量占用网络资源，需要解决在备份和恢复时对网络带 宽的大量占用的问题
作用在于减轻主机CPU负载，也提供了高可用环境下硬件 多通道功能和服务器远程引导功能； 大多数iSCSI HBA卡都具有TOE（TCP/IP Offload Engine） 功能；
接口类型与以太网原有接口完全相同。
11
系统连接设备-FC HBA卡
FC HBA卡：光纤通道主机总线适配器的缩写，用于主机与FC设备 的连接。
Sphereon4700、4500、4400、4300、3232系列
MDS 9000，9100，9200，9500系列
以太网交换机：录
了解存储领域相关知识
认识数据备份技术
认识远程容灾技术
什么是数据备份？
备份数据根本目的是数据恢复。能够快速、正确、方便地恢复数据， 才是备份系统的真正价值所在。 数据备份与数据拷贝不同，为降低备份数据所占用的额外空间，一般 需要改变数据格式、进行压缩等操作，一般由专业的备份软件完成。 备份在存储系统中的意义不仅在于防范意外事件的破坏，而且还是历 史数据保存归档的主要方式。 备份工作是系统的一个“额外负担”。备份系统的选择和优化工作至 关重要。应该把能够以很低的系统资源占用率和很少的网络带宽，来 进行自动而高速的数据备份为原则。 数据库的备份与普通文件备份不同，需要通过应用插件与数据库协调， 以保证备份数据的数据一致性和完整性。
磁盘阵列系统
1
目录
一、磁盘阵列基础知识
二、RAID基础知识 三、DAS、SAN、NAS等存储方式介绍
2
磁盘阵列基础
第一部分 磁盘阵列基础知识
3
磁盘阵列的定义
定义：
磁盘阵列将多个磁盘组成一个阵列，并视为单一的虚拟磁盘， 此虚拟磁盘被操作系统当做是一个硬盘。
4
磁盘阵列的优点
• • • • •
12
RAID 0+1
RAID 0+1：RAID0与RAID1的结合体。这种配置方式综合了带区集和镜像 的优势，所以被称为RAID 0+1。 • 把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都 有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影 响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立 带区集至少4个硬盘。
• Enclosure Spare 机框热备：针对盘柜，只会作用于该磁盘所在盘柜， 当该磁盘所在盘柜中RIAD组故障才进行恢复
21
RAID的实现方式
实现RAID的方式：软件方式、硬件方式（RAID卡，包含CPU芯片、ROM、 内存及相应接口）
软件方式 • RAID需要在操作系统 中运行，系统盘不在 RAID中 • 占用过多的系统资源
硬件方式
• RAID卡可以实现多个磁盘同时 传输，并在逻辑上将这些磁盘 划成一体磁盘，读写速度上大 大提高。 • RAID卡在芯片上实现RAID算法， 提供磁盘的容错功能
22
RAID卡
• RAID卡：通过主板上的SCSI控制器来管理硬盘，RAID卡不集成SCSI控 制器为零通道卡。集成了SCSI控制器的，根据SCSI控制器的通道数， 分单通道卡，双通道卡。 • HBA卡Host Bus Adaptor： 主机总线适配卡，是服务器内部I/O通道与 存储系统I/O通道之间的物理连接接口。功能类似网卡，是计算机内部 总线与存储系统的桥梁。 • 常用协议：IDE、SCSI、光纤通道。选择类型是由磁盘所支持的协议决 定的。
存储基础知识
存储基础知识一、存储概述存储是计算机系统中非常重要的一部分，它可以保存和读取数据。
存储设备的种类繁多，包括硬盘、闪存、内存等。
不同的存储设备有不同的特点和应用场景。
二、硬盘硬盘是计算机中最常见的存储设备之一。
它使用磁性材料来记录数据，并通过机械臂在盘片上读取和写入数据。
硬盘有两种类型：机械硬盘和固态硬盘。
1. 机械硬盘机械硬盘是传统的存储设备之一，它具有大容量、低成本等优点。
但是，由于其机械结构比较复杂，容易受到震动和碰撞等因素的影响，所以在使用过程中需要注意保护。
2. 固态硬盘固态硬盘是近年来发展起来的新型存储设备，它采用闪存芯片来保存数据。
相比于机械硬盘，固态硬盘具有更快的读写速度、更低的能耗和更好的抗震性能等优点。
三、闪存闪存是另一种常见的存储设备，它采用非易失性存储技术，可以长时间保存数据。
闪存有两种类型：NAND闪存和NOR闪存。
1. NAND闪存NAND闪存是应用最广泛的一种闪存类型，它具有高密度、低成本等优点。
常见的应用包括U盘、手机内置存储等。
2. NOR闪存NOR闪存则是一种速度较快但密度较低的闪存类型。
它主要用于一些需要快速读取数据的场合，比如路由器、交换机等。
四、内存内存是计算机中另一个重要的存储设备，它主要用于临时保存程序和数据。
内存在使用过程中会不断被读写，所以需要具有高速、稳定和可靠的特点。
1. DRAMDRAM是应用最广泛的一种内存类型，它具有高速、大容量等优点。
但是由于其易失性特性，断电后数据会丢失，所以通常需要与硬盘结合使用。
2. SRAMSRAM则是另一种内存类型，相比于DRAM具有更快的读写速度和更好的稳定性。
但是由于成本较高，在实际应用中使用较少。
五、RAIDRAID是一种通过将多个硬盘组合起来形成一个逻辑存储设备的技术。
RAID可以提高数据的可靠性和读写速度，常见的RAID级别包括RAID0、RAID1、RAID5等。
1. RAID0RAID0将多个硬盘组合成一个大容量的存储设备，具有较快的读写速度。
硬盘基本知识
硬盘基本知识硬盘基本知识大全在平时的学习中，相信大家一定都接触过知识点吧！知识点是知识中的最小单位，最具体的内容，有时候也叫“考点”。
想要一份整理好的知识点吗？下面是小编帮大家整理的硬盘基本知识大全，希望对大家有所帮助。
硬盘基本知识篇11.磁道，扇区，柱面和磁头数硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。
每个盘片有两面，都可记录信息。
盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节信息。
在DOS中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。
硬盘中，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。
磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们知道，每个磁盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。
扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面（5）公式：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区2.簇“簇”是DOS进行分配的最小单位。
当创建一个很小的文件时，如是一个字节，则它在磁盘上并不是只占一个字节的空间，而是占有整个一簇。
DOS视不同的存储介质（如软盘，硬盘），不同容量的硬盘，簇的大小也不一样。
簇的大小可在称为磁盘参数块（BPB）中获取。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
读写磁头
磁场资料
主轴马达带动 磁盘旋转
读写磁头在磁盘 表面上方飞行
磁记录原理
线圈(Coil)
磁芯(Core)
SN
磁性材料层 (Magnetic Film)
金属性粒子呈 不规则状排列
盘
已磁化的金属性粒子
片
未磁化的金属性粒子
磁记录原理
线圈(Coil)
磁性材料层 (Magnetic Film)
– 柱面(Cylinder) – 扇区(Sector)
1磁道
0磁道 n磁道
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：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 – 目前大多数硬盘主轴马达转速：
5,400及7,200RPM(ATA), 7,200、10,000、及15000RPM （SCSI）
缓存Cache)
S.M.A.R.T.技术
Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology –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
很多由硬盘率 –旋转启动时间 –寻道失败率
–寻道时间的效率
DFT技术
–DFT（Drive Fitness Test，驱动器健康检测）
–IBM公司为其PC硬盘开发的数据保护技术,通过使用 DFT程序访 问IBM硬盘里的DFT微代码对硬盘进行检测。
–DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件，它可以在用户 其他任何软件失效的情况下运行。
可靠性指标-MTBF
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
硬盘主要参数—平均访问时间
平均访问时间：硬盘磁头找到目标数据的平均时间。
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。平均潜
入(t)
早期失效期
生产 阶段
使用寿命 偶然失效期
现场运行
耗损失效期
t
MTBF＝
8760 年返修率
温度对可靠性指标的影响
通常，硬盘的工作环境温度为25℃～40℃
1.1 1
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 25 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 环境温度（℃）
硬件结构：硬盘磁头技术
– 磁头(Head) – 磁道(Track) – 柱面(Cylinder) – 扇区(Sector)
扇区
1磁道 0磁道
n磁道
硬件结构：磁头与柱面
硬件结构：硬盘受撞击
15 of 23
硬件结构：磁道
1磁道 n磁道
硬件结构：扇区
扇区
工作原理
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
基座(Base Plate) 接口
硬件结构：玻璃盘片和铝合金盘片
Glas s
Medi a
玻璃盘片
优点
存储密度高,容量大 磁盘寿命长
抗冲击的可靠性高
缺点:
价格昂贵 要使用磁头加载/卸载技术
Aluminu m
Media
铝合金盘片
优点
技术成熟 价格便宜
缺点
对冲击较为敏感 对温度较为敏感
硬盘主要参数--内部数据传输率
– 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)
磁盘表面
读写磁头
磁场资料
缓存
硬盘主要参数--外部数据传输率
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)
存储技术与产品基础
存储硬盘基础知识
目录
• 硬件结构 • 工作原理 • 主要参数 • 硬盘接口及发展介绍 • 目前主要使用的硬盘及
型号编码
硬件结构
盘片 (Media)
磁头停放区 (Parking Zone)
音圈马达 (Voice Coil Motor)
主轴马达 (Spindle Motor)
磁头 传动部件
伏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--寻道时间
磁场资料 – 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读时写间磁头
– 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
AFR值是根据制造商每年回收的不合格产品占年度总产量的比例计算出来的， 企业级磁盘驱动器产品的AFR值一般都会控制在1%以下
硬盘接口及发展介绍
ATA接口 SATA接口 SCSI接口
SAS接口 FC接口
MTBF倍数
Annualized Failure Rate (AFR)
MTBF值：数字游戏？ 举例：一个失效率是在“一年365天、一天24小时不间断”循环工作条件下 测出的，另一个是在“每天8小时不间断”循环工作条件下测出的，两款产
品的性能高低一下子就比较出来。
AFR，“按年计算的失效率” ，与MTBF不同的是，AFR能够更合理地反映 磁盘驱动器的失效率。
NS
磁芯(Core)
Binary 0 (同性)
Binary 1 (异性)
盘 片
硬盘主要参数
– 容量 – 转速 – 缓存 – 平均访问时间 – 寻道时间 – 内部数据传输率 – 外部数据传输率
–S.M.A.R.T.技术 –DFT技术 –MTBF –AFR
硬盘主要参数：容量
扇区
– 容量(Capacity) – 磁头(Head) – 磁道(Track)
温度应力因子
上电时间对可靠性指标的影响
通常硬盘：2400小时/年（6.5小时/天）（见下表） 商用硬盘：4000小时/年（11小时/天）
高可靠性硬盘：8766小时/年（24小时/天）
2.5
2
1.5
1
0.5
0 492 1764 3036 4308 5580 6852 8124 1128 2400 3672 4944 6216 7488 8760 每年上电时间