第五讲硬盘-PPT课件
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05-硬盘PPT课件
全国中等职业学校计算机类通用教材
Chapter 05 硬盘
2021/3/9
授课：XXX
1
本章学习重点
5-1 认识硬盘的外观 5-2 硬盘的连接接口 5-3 选择和安装硬盘 5-4 硬盘的规格与技术
2021/3/9
授课：XXX
2
5-1 认识硬盘的外观
“硬盘”的内部有一片片圆形的金属盘片。
2021/3/9
授课：XXX
12
5-3 选择和安装硬盘
1）将硬盘小心放入机箱内硬盘托架上， 并使硬盘侧面的螺丝孔对准硬盘托架上 的螺丝孔，
2）拧紧螺丝将硬盘固定托架上，完成硬 盘的安装
➢ 硬盘的安装视频
2021/3/9
授课：XXX
13
5-3 选择和安装硬盘
小提示
➢ 字节（Byte）是计算机中存储数据的小单位。 容量单位的换算规则如下↓
移动硬盘
移动硬盘是计算机之间交换大容量数据的中间存储器，通过
1KB=1024B、1M=1024KB、1GB=1024MB、 1TB=1024GB
➢ 硬盘转速：是指硬盘电机主轴的转速，转速的快慢很大 程度上决定着硬盘的速度。转速在理论上来说越快越好。
➢ 缓存：是内存的一种，特点是数据交换速度快，运行频 率高，硬盘缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。
2021/3/9
2021/3/9
授课：XXX
9
5-2 硬盘的连接端口
5-3 选择和安装硬盘
1）选择主板时主要考虑的因素有品牌、接口、转速、缓存 等。
2）现在市场上主流的品牌有 Seagat （希捷）、 WesternDigital（西部数据）、HITACHI（日立）等。
3）现在主流硬盘的容量为 160GB、250GB、 320GB、 500GB、 1TB。
Chapter 05 硬盘
2021/3/9
授课：XXX
1
本章学习重点
5-1 认识硬盘的外观 5-2 硬盘的连接接口 5-3 选择和安装硬盘 5-4 硬盘的规格与技术
2021/3/9
授课：XXX
2
5-1 认识硬盘的外观
“硬盘”的内部有一片片圆形的金属盘片。
2021/3/9
授课：XXX
12
5-3 选择和安装硬盘
1）将硬盘小心放入机箱内硬盘托架上， 并使硬盘侧面的螺丝孔对准硬盘托架上 的螺丝孔，
2）拧紧螺丝将硬盘固定托架上，完成硬 盘的安装
➢ 硬盘的安装视频
2021/3/9
授课：XXX
13
5-3 选择和安装硬盘
小提示
➢ 字节（Byte）是计算机中存储数据的小单位。 容量单位的换算规则如下↓
移动硬盘
移动硬盘是计算机之间交换大容量数据的中间存储器，通过
1KB=1024B、1M=1024KB、1GB=1024MB、 1TB=1024GB
➢ 硬盘转速：是指硬盘电机主轴的转速，转速的快慢很大 程度上决定着硬盘的速度。转速在理论上来说越快越好。
➢ 缓存：是内存的一种，特点是数据交换速度快，运行频 率高，硬盘缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。
2021/3/9
2021/3/9
授课：XXX
9
5-2 硬盘的连接端口
5-3 选择和安装硬盘
1）选择主板时主要考虑的因素有品牌、接口、转速、缓存 等。
2）现在市场上主流的品牌有 Seagat （希捷）、 WesternDigital（西部数据）、HITACHI（日立）等。
3）现在主流硬盘的容量为 160GB、250GB、 320GB、 500GB、 1TB。
硬盘课件PPT课件
当系统向硬盘写入数据时，磁头中写数据电流产生磁 场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁 场消失后仍能保持，当系统从硬盘中读取数据时，磁 头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应 电流或线圈阻抗产生变化，经过相关电路处理后还原 成数据。
硬盘的结构
硬盘尺寸主要有5.25英寸和3.5英寸两种，现 在市场上普遍使用的是3.5英寸硬盘。用于笔 记本电脑中的有2.5英寸、1.8英寸和0.9英寸 等几种。
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。
硬盘的主要部件
硬盘的外部结构
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。 在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置 跳线器和数据线接口插座，而硬盘的背面 则是控制电路板。
固定面板和盘体侧面还设有安装孔，以方便安装。 除此，还有一个透气孔，它的作用就是使硬盘内
部气压与大气气压保持一致。
固定面板
控制电路板
一般在硬盘的背面，大多采用贴片式元件焊接，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高 效的单片机ROM芯片，其固化的软件可以进行硬盘 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。在电路板上还安装有容 量不等的高速缓存芯片。
数据存储储仓 ——硬盘
执教人：杨乾
什么是硬盘？
硬盘（Hard Disk，也称硬盘存储器）是各种 数据的主要存放场所之一，平常所用的操作系 统（如Windows98等）、各种应用软件、资 料和游戏都存放在硬盘中，是计算机的重要部 件之一。
硬盘的工作原理
硬盘存储数据是根据电、磁转换的原理来实现的。 硬盘驱动器加电后，磁盘片由主轴电机驱动进行 高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制 下径向移动到指定位置然后将数据存储或读出来。
硬盘的结构
硬盘尺寸主要有5.25英寸和3.5英寸两种，现 在市场上普遍使用的是3.5英寸硬盘。用于笔 记本电脑中的有2.5英寸、1.8英寸和0.9英寸 等几种。
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。
硬盘的主要部件
硬盘的外部结构
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。 在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置 跳线器和数据线接口插座，而硬盘的背面 则是控制电路板。
固定面板和盘体侧面还设有安装孔，以方便安装。 除此，还有一个透气孔，它的作用就是使硬盘内
部气压与大气气压保持一致。
固定面板
控制电路板
一般在硬盘的背面，大多采用贴片式元件焊接，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高 效的单片机ROM芯片，其固化的软件可以进行硬盘 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。在电路板上还安装有容 量不等的高速缓存芯片。
数据存储储仓 ——硬盘
执教人：杨乾
什么是硬盘？
硬盘（Hard Disk，也称硬盘存储器）是各种 数据的主要存放场所之一，平常所用的操作系 统（如Windows98等）、各种应用软件、资 料和游戏都存放在硬盘中，是计算机的重要部 件之一。
硬盘的工作原理
硬盘存储数据是根据电、磁转换的原理来实现的。 硬盘驱动器加电后，磁盘片由主轴电机驱动进行 高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制 下径向移动到指定位置然后将数据存储或读出来。
硬盘的结构、工作原理与维护(ppt 40页)
硬盘的发展历史---
1973年，IBM又发明了Winchester（温氏）硬盘，其特点是 工作时磁头悬浮在高速转动的盘片上方 ，而不与盘片直接 接触，这便是现代硬盘的原型。“密封、固定并高速旋转 的镀磁盘片、磁头沿盘片径向移动”是“温彻斯特”硬盘 技术的精髓。今天个人电脑中的硬盘容量虽然已经高达几 十GB以上，但仍然没有脱离“温彻斯特”模式。
<>速度慢 <>只能内置使用
Ultra DMA 33 Ultra DMA 66 Ultra DMA 100
Ultra ATA Ultra ATA66 Ultra ATA/100
60 ns 30 ns -
33 MB/sec 66 MB/sec 100MB/sec
<>对接口电缆的长度有很严格的限制
硬盘接口
硬盘的内部结构---
2.磁头驱动机构：由音圈电机和磁头驱动小车组成，新 型大容量硬盘还具有高效的防震动机构。高精度的轻型 磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并在 很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道，保证数据 读写的可靠性。
硬盘的内部结构---
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磁 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。主轴组件包括主轴部件如轴 瓦和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高， 主轴电机的速度也在不断提升，有不少厂商开始采用精 密机械工业的液态轴承电机技术。
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。
硬盘物理结构及工作原理PPT课件
磁道
硬盘逻辑结构
2.扇区 分区格式化磁盘时，每个盘片的每一面都会划分很多同心圆的磁道，而且还会将
每个同心圆进一步的分割为多个相等的圆弧，这些圆弧就是扇区。为什么要进行 扇区的划分呢？因为，读取和写入数据的时候，磁盘会以扇区为单位进行读取和 写入数据，即使计算机只需要某个扇区内的几个字节的文件，也必须一次把这几 个字节的数据所在的扇区中的全部512字节的数据全部读入内存，然后再进行筛选 所需数据，所以为了提高计算机的运行速度，就需要对硬盘进行扇区划分。另外 ，每个扇区的前后两端都会有一些特定的数据，这些数据用来构成扇区之间的界 限标志，磁头通过这些界限标志来识别众多的扇区。 3.柱面 硬盘通常由一个或多个盘片构成，而且每个面都被划分为数目相等的磁道，并从 外缘开始编号（即最边缘的磁道为0磁道，往里依次累加）。如此磁盘中具有相同 编号的磁道会形成一个圆柱，此圆柱称为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面 上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有一个磁头，因此，盘面数等于总的磁头 数。
扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，用这些参数计算硬盘的容量，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
扇区
主轴
磁道
盘片 盘片
柱面
硬盘逻辑结构
1.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。磁盘上的磁道是一组记录密度不同的同心圆，如图所示。磁表面存储 器是在不同形状(如盘状、带状等)的载体上，涂有磁性材料层，工作时，靠载磁体高速运动， 由磁头在磁层上进行读写操作，信息被记录在磁层上，这些信息的轨迹就是磁道。这些磁道用 肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便 是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性 会产生相互影响，同时也为磁头的读写带来困难，通常盘片的一面有成结构一览无遗。仔细观察和了解后，总结出硬盘的 内部主要包括磁头组件、磁头驱动组件、盘片、主轴组件、前置控制电路等。
硬盘逻辑结构
2.扇区 分区格式化磁盘时，每个盘片的每一面都会划分很多同心圆的磁道，而且还会将
每个同心圆进一步的分割为多个相等的圆弧，这些圆弧就是扇区。为什么要进行 扇区的划分呢？因为，读取和写入数据的时候，磁盘会以扇区为单位进行读取和 写入数据，即使计算机只需要某个扇区内的几个字节的文件，也必须一次把这几 个字节的数据所在的扇区中的全部512字节的数据全部读入内存，然后再进行筛选 所需数据，所以为了提高计算机的运行速度，就需要对硬盘进行扇区划分。另外 ，每个扇区的前后两端都会有一些特定的数据，这些数据用来构成扇区之间的界 限标志，磁头通过这些界限标志来识别众多的扇区。 3.柱面 硬盘通常由一个或多个盘片构成，而且每个面都被划分为数目相等的磁道，并从 外缘开始编号（即最边缘的磁道为0磁道，往里依次累加）。如此磁盘中具有相同 编号的磁道会形成一个圆柱，此圆柱称为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面 上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有一个磁头，因此，盘面数等于总的磁头 数。
扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，用这些参数计算硬盘的容量，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
扇区
主轴
磁道
盘片 盘片
柱面
硬盘逻辑结构
1.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。磁盘上的磁道是一组记录密度不同的同心圆，如图所示。磁表面存储 器是在不同形状(如盘状、带状等)的载体上，涂有磁性材料层，工作时，靠载磁体高速运动， 由磁头在磁层上进行读写操作，信息被记录在磁层上，这些信息的轨迹就是磁道。这些磁道用 肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便 是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性 会产生相互影响，同时也为磁头的读写带来困难，通常盘片的一面有成结构一览无遗。仔细观察和了解后，总结出硬盘的 内部主要包括磁头组件、磁头驱动组件、盘片、主轴组件、前置控制电路等。
《硬盘基本结构》课件
05
常见问题与维护
常见故障及排除方法
故障1
硬盘无法启动
排除方法
检查电源线是否连接正常，确保硬 盘电源正常；检查硬盘接口是否松 动或损坏。
故障2
硬盘读写速度变慢
排除方法
检查硬盘是否有坏道或文件系统错误 ，进行修复；清理磁盘碎片，优化硬 盘性能。
故障3
硬盘发出异常声音
排除方法
检查硬盘内部是否有损坏的机械部 件，如有需要更换；运行硬盘检测 工具，检查硬盘健康状态。
1956年，IBM开发了世界上第一 台硬盘存储器，容量仅为5MB， 使用50个24英寸的碟片。
现代硬盘的发展
随着技术的不断进步，硬盘的容 量和性能得到了显著提升。如今 ，常见的硬盘容量已经达到数TB ，且读写速度越来越快。
硬盘的分类与特点
01
02
03
按接口分类
主要有SATA、SAS、SCSI 等接口类型，每种接口有 其特点和适用场景。
REPORT
《硬盘基本结构》 ppt课件
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
目录
CONTENTS
• 硬盘简介 • 硬盘基本结构 • 硬盘工作原理 • 硬盘性能指标 • 常见问题与维护
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
硬盘简介
硬盘的发展历程
最早的硬盘
扇区与簇
硬盘中数据存储的基本单位，扇区通常包含一定数量的二进制位，簇则是一组连 续的扇区，用于文件存储和管理。
接口类型与传输速率
接口类型
硬盘与计算机之间的连接方式，常见的有SATA、IDE和SCSI 等接口类型，每种接口都有不同的传输速率和数据格式。
硬盘ppt课件
采取磁感应写入、磁阻读取的方式，并由此诞 生了3.5寸的硬盘，容量首次达到了1GB。90 年代后期GMR磁头出现，磁盘的存储容量进 一步提高。
◇ 1999年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟
容量高达10.2GB的ATA硬盘，从而把硬盘的 容量引入了一个新的里程碑。
◇ 2000年2月23日，希捷发布了转速高达
第5章 硬盘
1
主要知识点：
一、硬盘概述 二、硬盘的结构 三、硬盘的接口 四、硬盘的技术参数 五、硬盘的保护和选购
（了解） （掌握） （掌握） （掌握） （了解）
2
●硬盘发展史
◇ 1956年9月，IBM的一个工程小组向世 界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）这套系统的 总容量只有5MB，共使用了50个直径为 24英寸的磁盘。
子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。
（如图）
为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录
哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的 簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号，对一个文17
4、ＦＤＴ
DIR（Directory）是根目录区，紧接着第二
FAT表（即备份的FAT表）之后，记录着根 目录下每个文件（目录）的起始单元，文 件的属性等。定位文件位置时，操作系统 根据DIR中的起始单元，结合FAT表就可以 知道文件在硬盘中的具体位置和大小了
18
5、DATA
数据区，主要负责硬盘中数据的存
储，当数
据复制到硬盘时，数据就存储在数据区中。
19
小结
一个物理磁盘只有一个ＭＢＲ（分区产生） 每一个分区都有一个ＤＢＲ（格式化产生） ＦＤＴ记录了文件的名字及起始地址；Ｆ
◇ 1999年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟
容量高达10.2GB的ATA硬盘，从而把硬盘的 容量引入了一个新的里程碑。
◇ 2000年2月23日，希捷发布了转速高达
第5章 硬盘
1
主要知识点：
一、硬盘概述 二、硬盘的结构 三、硬盘的接口 四、硬盘的技术参数 五、硬盘的保护和选购
（了解） （掌握） （掌握） （掌握） （了解）
2
●硬盘发展史
◇ 1956年9月，IBM的一个工程小组向世 界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）这套系统的 总容量只有5MB，共使用了50个直径为 24英寸的磁盘。
子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。
（如图）
为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录
哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的 簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号，对一个文17
4、ＦＤＴ
DIR（Directory）是根目录区，紧接着第二
FAT表（即备份的FAT表）之后，记录着根 目录下每个文件（目录）的起始单元，文 件的属性等。定位文件位置时，操作系统 根据DIR中的起始单元，结合FAT表就可以 知道文件在硬盘中的具体位置和大小了
18
5、DATA
数据区，主要负责硬盘中数据的存
储，当数
据复制到硬盘时，数据就存储在数据区中。
19
小结
一个物理磁盘只有一个ＭＢＲ（分区产生） 每一个分区都有一个ＤＢＲ（格式化产生） ＦＤＴ记录了文件的名字及起始地址；Ｆ
《硬盘知识详细介绍》课件
缓存
总结词
缓存是指硬盘内部用于存储数据的临时存储器，可以提高数据读取和写入的效率。
详细描述
缓存的大小也是硬盘性能的指标之一。较大的缓存可以存储更多的数据，减少数据读取和写入的次数 ，提高硬盘的整体性能。常见的缓存大小有64MB、128MB和256MB等。
接口类型
总结词
接口类型是指硬盘与计算机之间的连接 方式，常见的接口类型有SATA、SAS和 SSD等。
当我们要从硬盘中读取数据时，控制电路 会控制磁头读取盘片上的数据，然后通过 控制电路将数据传输到计算机中。
寻道操作
转速和缓存
当我们要访问硬盘中的某个数据时，控制 电路会控制磁头移动到相应的位置上，这 个过程叫做寻道操作。
硬盘的转速和缓存大小也会影响其性能， 转速越快，缓存越大，硬盘的性能就越好 。
硬盘的数据存储方式
SSHD混合硬盘可以在不同工 作负载下自动调整工作模式， 以达到更好的性能和能耗表现 。
HHD三维硬盘
HHD三维硬盘是一种基于垂直存储技术的硬盘，可以在有限空间内提供更高的存储 密度。
HHD三维硬盘采用了先进的磁头和介质技术，可以实现更高的数据传输速度和稳定 性。
HHD三维硬盘在需要高存储密度和高可靠性的应用场景中具有广泛的应用前景，如 数据中心、云计算和大数据等领域。
THANKS.
VS
详细描述
不同的接口类型对硬盘的性能也有影响。 较新的接口类型可以提供更高的数据传输 速度和更稳定的数据传输质量。选择合适 的接口类型可以根据实际需求来提高硬盘 的性能。
数据传输率
总结词
数据传输率是指硬盘在单位时间内可 以读取和写入的数据量，通常以 MB/s为单位。
详细描述
数据传输率是衡量硬盘性能的重要指 标之一。较高的数据传输率可以更快 地完成数据读取和写入操作，提高整 体系统性能。
硬盘课件-硬盘的基础知识
硬盘课件-硬盘的基础知识
图5.1.5 磁盘盘片 硬盘课件-硬盘的基础知识
2．浮动磁头组件 浮动磁头组件由读写磁头、传动手臂及 传动轴组 成。每个盘面有一个磁头，最上面的盘面上的磁头为0号 磁头，从上往下依此类推。读取数据时，盘片高速旋转， 传动手臂以传动轴为圆心带动前端的读写磁头在盘片旋 转的垂直方向来回移动，通过磁头感应盘片上的磁信号 来读取数据或改变磁性来写入信息，此时磁头处于离盘 面0.2～0.5 µm的位置，如图5.1.6所示。
硬盘课件-硬盘的基础知识
（5）硬盘表面温度。在经过连续不断的读/写操 作后，硬盘内部电子元件的温度就会升高，硬盘的温 度也就会随之上升，当上升到一定程度时就会影响薄 膜式磁头的数据读取灵敏度，硬盘就会出现不稳定的 情况。因此表面温度较低的硬盘有更稳定的数据读/写 性能。
硬盘课件-硬盘的基础知识
（6）高速缓冲。因为硬盘的速度相对于内存来说 非常慢，因而在二者之间加入了缓冲，缓冲的速度不如 内存快，但是比硬盘要快得多，因而缓冲容量大时，每 次交换的数据量就多，硬盘的读/写速度就快，性能就 好。目前的高速缓冲通常在512 KB～2 MB之间。
硬盘课件-硬盘的基础知识
3．SATA接口的硬盘 SATA（Serial ATA，串行ATA）接口采用连续串行的 方式实现数据传输，先把8 bit数据打包，然后把这个数据 包转移到线缆后传到主机，数据传输率为150 MB/s。
硬盘课件-硬盘的基础知识
SATA硬盘的出现，缓解了磁盘系统的瓶颈问题，首先 SATA是以串行的方式传送数据，这可使连接电缆数目变少， 效率提高。其次，SATA有更高的起点，可发展的潜力大， Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150 MB/s，这比ATA 133所能达到的133 MB/s的最高数据传输率还高，而Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300 MB/s。最后，Serial ATA 具有更强的系统拓展性，由于Serial ATA采用点对点的传输 协议，这样可以使每个驱动器独享带宽，而且在拓展Serial ATA设备方面会更有优势。
图5.1.5 磁盘盘片 硬盘课件-硬盘的基础知识
2．浮动磁头组件 浮动磁头组件由读写磁头、传动手臂及 传动轴组 成。每个盘面有一个磁头，最上面的盘面上的磁头为0号 磁头，从上往下依此类推。读取数据时，盘片高速旋转， 传动手臂以传动轴为圆心带动前端的读写磁头在盘片旋 转的垂直方向来回移动，通过磁头感应盘片上的磁信号 来读取数据或改变磁性来写入信息，此时磁头处于离盘 面0.2～0.5 µm的位置，如图5.1.6所示。
硬盘课件-硬盘的基础知识
（5）硬盘表面温度。在经过连续不断的读/写操 作后，硬盘内部电子元件的温度就会升高，硬盘的温 度也就会随之上升，当上升到一定程度时就会影响薄 膜式磁头的数据读取灵敏度，硬盘就会出现不稳定的 情况。因此表面温度较低的硬盘有更稳定的数据读/写 性能。
硬盘课件-硬盘的基础知识
（6）高速缓冲。因为硬盘的速度相对于内存来说 非常慢，因而在二者之间加入了缓冲，缓冲的速度不如 内存快，但是比硬盘要快得多，因而缓冲容量大时，每 次交换的数据量就多，硬盘的读/写速度就快，性能就 好。目前的高速缓冲通常在512 KB～2 MB之间。
硬盘课件-硬盘的基础知识
3．SATA接口的硬盘 SATA（Serial ATA，串行ATA）接口采用连续串行的 方式实现数据传输，先把8 bit数据打包，然后把这个数据 包转移到线缆后传到主机，数据传输率为150 MB/s。
硬盘课件-硬盘的基础知识
SATA硬盘的出现，缓解了磁盘系统的瓶颈问题，首先 SATA是以串行的方式传送数据，这可使连接电缆数目变少， 效率提高。其次，SATA有更高的起点，可发展的潜力大， Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150 MB/s，这比ATA 133所能达到的133 MB/s的最高数据传输率还高，而Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300 MB/s。最后，Serial ATA 具有更强的系统拓展性，由于Serial ATA采用点对点的传输 协议，这样可以使每个驱动器独享带宽，而且在拓展Serial ATA设备方面会更有优势。
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● 硬盘的结构———外部结构
1、固定盖板：产品标签、透气孔 2、 外部接口 IDE SATA（桥接 、原生） 3、安装螺孔 4、控制电路板 缓存
IDE外部接口
IDE硬盘的正 面示意图
SATA硬盘外部 接口
SATA硬盘正面示意图
SATA硬盘外部接口（一）
● 硬盘的结构———内部结构
盘体是一个密封的腔体，包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、 主轴驱动装置及前置读写控制电路这几个部份。 1 、磁头组件：由读写磁头、传动手臂、传动轴三部份组成 , 是硬盘中 最精密的部位之一，磁头数和磁面数对应。
所有半径相等的 磁道形成一个柱 面
硬盘盘片结构示意图
1、容量：硬盘最主要的性能参数。 与 硬 盘 容 量 相 关 的 参 数 有 硬 盘 的 磁 道 数 （ Tracks ） 、 扇 区 数 （Sectors）、柱面数（Cylinders）及磁头数（Heads）
磁面容量 =磁道数×每个磁道的扇区数×每个扇区的字节数，每个扇区 的字节数为512B。
◇ 2019年1月，日立公司率先发布了业界首款TB容量PC硬盘
产品Deskstar 7K1000，首次将PC的存储容量跨入1TB大关。 ◇ 2019年，新型硬盘出现混合硬盘和固态硬盘出现。
● 硬盘的分类
1、盘径 5.25in、3.5in、2.5in和1.8in。 2、安装位置 内置式与外置式。 3、接口类型 （1） IDE硬盘 采用Ultra ATA设计规范。如Ultra ATA/100、Ultra ATA/133。 （2） SATA硬盘 优点： 支持热插拔、传输速度快 、执行效率高、布线简洁与更 长的信号传输距离（ 1m\45cm ）等 。 （3）SCSI硬盘 优点：应用面广、多任务、宽带宽以及少CPU占用率。
读写阶段 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，驱动音圈电机工作，磁头准确定位并进行数据的读 写。 结束阶段 结束工作断电状态，浮动磁头驻留到盘面中心。
● 硬盘的主要性能指标
每一个盘片包括两个磁 面，这是0磁面 1磁面 2磁面 磁面上的同心圆就是磁 道，最外缘是0磁道 最里面不记录数据， 为着陆区
温彻斯特技术核心内容：密封、固定并高速旋转的镀磁盘片， 磁头沿盘片径向运动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘 片直接接触。
◇ 1991年，IBM推出了MR磁头，这种磁头采取磁感应写入、磁
阻读取的方式，并由此诞生了3.5寸的硬盘，容量首次达到了1GB。 90年代后期GMR磁头出现，磁盘的存储容量进一步提高。
硬盘的内部结 构示意图
2、磁头驱动机构：由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成。
3、盘片组：是数据存储的载体，绝大多数为金属材质，两面镀磁存储数 据。
磁头及磁头驱动机构示意图
4、主轴驱动装置：包括主轴、驱动电机和轴承等，部分品牌采用液体薄 膜轴承电机技术，具有振动小、温升低、噪音低的优点。
5、前置控制电路：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
硬 盘
●硬盘发展史
◇ 1956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存 储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）这套系统的总容量只有5MB，共使 用了50个直径为24英寸的磁盘。
◇ 1973年，IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘 IBM 3340，采用14英寸盘片。从此硬盘技术的发展有了正确的结 构基础。
● 硬盘的主要技术
1、RAID(Redundent Array of Inexpensive Disks)磁盘阵列技术
2、S.M.A.R.T.(Self-Monitoring，Analysis and Reporting Technology)技术 预测硬盘故障，提高数据的安全性。 3、 NCQ技术
● 硬盘的工作原理
1、硬盘的工作原理： 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。 2、硬盘的工作过程：
准备阶段 硬盘驱动器加电后，利用单片机初始化模块进行初始 化工作，此时磁头置于盘片启停区，初始化完成后主轴电机启动并以 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。
硬盘容量=磁头数（H）×柱面数（C）×扇区数（S）×512B
硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。
2 、转速：硬盘盘片每分钟转动的圈数，即硬盘 内主轴的转动速度，单位为 rpm 。目前，市场上 主流硬盘的转速一般在7200rpm。 3 、平均访问时间：是指磁头从起始位置到达目 标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。 4 、数据传输速率：指硬盘读写数据的速度，单 位MB/s。
● 5.1. 6 硬盘的选购
目前，硬盘的主要品牌有：迈拓Maxtor、希捷Seagate、西部数据Western Digital、三星Sumsung、日立Hitachi等。 选购时考虑的因素： 1、容量 （总量 单碟） 2、速度 （转速 缓存） 3、接口技术（IDE、SATA、SCSI） 4、价格因素 （迈拓价高 西部数据价低） 5、售后服务
◇ 2019年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的 ATA硬盘，从而把硬盘的容量引入了一个新的里程碑。 ◇ 2000年2月23日，希捷发布了转速高达15000RPM的Cheetah X15系列硬盘，其平均寻道时间仅3.9ms，它也是有始以来转速最 高的硬盘 。
◇ 2019年，日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写 入技术（perpendicular recording更充分地利用的储存空间
图5-10 磁头与磁面示意图
•内部数据传输率（持续数据传输率） 是磁头到硬盘高速缓存之间的 数据传Байду номын сангаас率。内部数据传输率一般取决于硬盘的盘片转速和盘片存储数 据的密度。
•外部数据传输率（突发数据传输率）
从硬盘缓冲区读取数据的速率。
5 、缓存容量：硬盘上增加了缓存芯片的目的是提高硬盘的读写速度。 目前，主流IDE硬盘的缓存是2MB和8MB。