硬盘驱动器分类、工作原理和注意事项

❖ 控制电路负责把接口传来的数据转换送到读写磁头， 负责确定磁盘上什么地方是空，把数据写到磁盘上 的指定位置，或负责从磁盘上找到数据存储的位置， 把数据从硬盘盘片上读出来，并转换成符合接口标 准的信号，传送到接口。
❖4-3-2 硬盘存储器主要性能指标
❖A 存储容量 硬盘的第一性能指标。通常以MB即
❖ MB/s的含义是兆字节每秒，指每秒传输的字节数量； Mbit/s的含义是兆比特每秒，指每秒传输的比特位数。
❖ MB/s中的B字母是Byte的含义，Byte是字节数， bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是 1Byte＝8bit，是1：8的对应关系。因此1MB/s等 于8Mbit/s。
❖ 但在硬盘的数据传输率上二者就不能用一般的MB和 Mbit的换算关系（1B=8bit）来进行换算。因为在 Mbit中还包含有许多bit（位）的辅助信息，不完全是 硬盘传输的数据，简单的用8来换算，将无法得到真实 的内部数据传输率数值。
❖磁盘的盘片在一个盘腔中可以有一个或多个盘片。
❖磁盘驱动机构，主轴电机和盘片主轴直接连接，
多数硬盘的主轴电机转速在7200转。提高主轴转 速是提高硬盘速度的途径之一。
❖磁盘的读写头，硬盘的每个磁面都有一个读写磁
头，磁头数是硬盘的一个重要技术指标。磁头安装 在一个有弹簧加载的活动臂上，有一个盘片，就有
有存储介质且（一般）自身具有读写介质的功能， 不需要或很少需要其他装置（例如计算机）的协助。 现代的移动存储主要有移动硬盘、USB盘和各种记 忆卡。
（1）移动硬盘
移动硬盘(Mobile Hard disk)是以硬盘 为存储介质，计算机之间交换大容量数据，强调 便携性的存储产品。市场上的主要品牌有：希捷、 东芝、三星、爱国者等。
❖ 在硬盘驱动器背面有一块电路板，电路板和内部磁 头通过一条软电路连接。
❖ 在驱动器的一端有一个标准的电源接口，接口旁边 是IDE接口或SATA接口。
❖ 在电源接口与IDE接口之间有一个跳线装置，使
用它可以设置硬盘的主、从工作状态（ SATA接口 硬盘没有跳线装置）。
上图是一个机械硬盘，即是传统普通硬盘， 主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电 机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓 存等几个部分组成。
硬盘驱动器分类、工作 原理和注意事项
❖4-1 移动存储器 ❖4-2 硬盘驱动器的分类和结构 ❖4-3 硬盘驱动器的工作原理及主要性能指标 ❖4-4 硬盘驱动器的接口标准 ❖4-5 硬盘驱动器的安装与使用及使用注意事项
4-1 移动存储器
❖4-1-1 移动存储器的分类 移动存储器是RAM的速度要比硬盘快几百倍，人们在硬盘中设计 了一个专门的存储器—— 一个速度很快的RAM，称 为高速缓冲存储器。这样，往硬盘上存储数据时， 只要把数据写到CACHE中，直到磁盘空闲时才把高 速缓存中的数据写入硬盘，而CPU则不用管它；读 盘时，系统检查数据是否在高速缓存中，如果有需 要读的数据，则被选中，就可以直接从CACHE中把 它读出来，而不用花大量的时间去等待硬盘读出数 据，从而提高了CPU工作效率。通常硬盘容量越大， 缓冲区越大，因此即使是EIDE接口的硬盘，为了提 高性能，至少也要拥有256KB的高速缓存。目前硬 盘的高速缓冲在8MB-16MB。
❖ 硬盘的数据传输率分为突发数据传输率（外部） 和持续传输率（内部）
❖ 突发数据传输率也称为外部传输率，或接口传输率，即
微机系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，它与硬 盘接口类型和硬盘缓冲区容量大小有关,支持ATA133(IDE)的硬盘传输率可达133MB/s ，而SATA 1.0 接口的硬盘传输率可达150MB/s, SATA 2.0传 输率可达300MB/s 。
4-2 硬盘驱动器的分类和结构
❖ 4-2-1按硬盘与微机之间数据接口分类
通常分为：IDE、ATA、SATA、SATAⅡ、 SATAⅢ、SCSI等。
❖4-2-2硬盘驱动器的结构
❖ 大多数硬盘把磁盘、磁头、电机集中到一个全封闭 的超净腔体中，在外面有放大器、控制电路、接口 电路等部件。用户没有净化条件，不允许自行打开 盘腔。
❖F 平均访问时间，指磁头从起始位置到达目标磁道
位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的 全部时间，包括寻址+等待时间。时间越短越好。
❖G 数据传输率，表示在磁头定位后，磁盘读写或
写数据的速度。用兆字节每秒（MB/s）或兆比特每秒 （Mbps），硬盘的数据传输率越高表明其传输数据的 速度越快。
（2）闪盘 闪存盘是一种采用USB接口的无需物理驱
动器的微型高容量移动存储产品。它采用的存储 介质为闪存(Flash Memory)，且将驱动器及 存储介质合二为一，所以不需要额外的驱动器， 只要接上电脑上的USB接口就可独立地存储读 写数据。
❖ 4-1-2 移动存储器的应用
（1）存储数据的工具 （2）转移数据的媒介 （3）系统启动工具（特别在安装系统时） （4）密码钥匙（如U盾）
兆字节为单位，1M=1024*1024。
❖B 硬盘速度 衡量硬盘速度的性能指标主要有：
❖C 平均寻道时间（即寻址时间）是硬盘在盘面上移
动读写磁头至指定的磁道所用的时间。
❖D 平均寻道时间，反映了硬盘磁头的移动定位速
度，它直接影响硬盘的访问速度。
❖E 平均等待时间，是指磁头已处于要访问的磁道，
等待要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。
两个磁头，磁头数是盘片数的2倍。
❖ 磁头是悬浮在磁盘表面读取信息的；硬盘读取、写
入、保存数据，其原理是改变高速旋转盘面上的磁 颗粒的极性。
❖硬盘采用非接触的头、盘结构。
4-3 硬盘存储工作原理及主要性能指标
❖ 4-3-1 硬盘存储工作原理
❖硬盘中的机械机构是：硬盘盘片、磁盘驱动机构、 读写磁头、磁头定位机构等。这几个部分要能步调 统一地协调工作离不开控制电路，硬盘上的控制电 路装在一块电路板上，它含有驱动主轴的驱动和控 制电路，还有根据预约约定的逻辑向硬盘控制器发 送数据的电路。
❖ 持续传输率也称为内部传输率，它反映硬盘缓冲区与硬 盘磁头之间交换数据的速度。内部传输率依赖硬盘的主 轴旋转速度。在单碟容量相同时，转速高的硬盘的内部 传输率高。目前家用级硬盘，内部数据传输率基本还停 留在70~90 MB/s .内部传输率可以明确表现出硬盘 的读写速度，它的高低才是评价一个硬盘整体性能的决 定性因素，它是衡量硬盘性能的真正标准。