计算机的外部存储器

硬磁盘的结构原理
硬磁盘的组成 计 1.硬磁盘的组成 硬盘内部包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、 硬盘内部包括浮动磁头组件 、 磁头驱动机构 、 盘体及 算 主轴驱动机构、前置读写控制电路和接口电路等。 机 主轴驱动机构、前置读写控制电路和接口电路等。封装在 硬盘的净化腔体内。 硬 件 技 术 基 础
硬磁盘的性能指标
计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.容量 1.容量
容量永远是硬磁盘最重要的指标, 容量永远是硬磁盘最重要的指标,其中单碟容量是硬盘 相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。 相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。 硬盘是由多个存储碟片组合而成的， 硬盘是由多个存储碟片组合而成的，而单碟容量就是一个存 储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时， 储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时， 可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量， 可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬 盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制， 盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般 都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。 都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。靠增加碟 片来扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。 片来扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。 只有提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。 只有提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。目前 主流硬盘的单碟容量大都在80GB以上。 80GB以上 主流硬盘的单碟容量大都在80GB以上。 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 平方英寸或Gbit/ 面密度 = 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 ）
硬盘的内部结构
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
2)磁头组件及磁头驱动机构： 2)磁头组件及磁头驱动机构： 磁头组件及磁头驱动机构 磁头组件是硬盘中最精密的部位之一， 磁头组件是硬盘中最精密的部位之一，它由读写磁头 传动手臂、传动轴三部份组成。 、传动手臂、传动轴三部份组成。磁头是硬盘技术中最重要 和关键的一环，它采用了非接触式头、盘结构， 和关键的一环，它采用了非接触式头、盘结构，加后电在高 速旋转的磁盘表面移动，与盘片之间的间隙只有0.1 0.1～ 速旋转的磁盘表面移动，与盘片之间的间隙只有0.1～0.3um 这样可以获得很好的数据传输率。 ，这样可以获得很好的数据传输率。
DVDDVD-R …. .
外存的特点： 外存的特点： 容量大、单位容量成本低、非易失性、寻址和访问速度慢、 容量大、单位容量成本低、非易失性、寻址和访问速度慢、存储体 可更换等 可更换等。
Flash电子 Flash电子 盘
硬盘系统
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
硬盘的发展
1956年，IBM发明世界上第一台硬盘（IBM350），1973年，又发明 年 发明世界上第一台硬盘（ ） 年 发明世界上第一台硬盘 温氏)硬盘 了 Winchester(温氏 硬盘 （ IMB3340）。 其核心就是 ： 磁盘片被密封 、 温氏 硬盘（ ） 其核心就是：磁盘片被密封、 固定并且不停高速旋转，磁头悬浮于盘片上方沿磁盘径向移动， 固定并且不停高速旋转，磁头悬浮于盘片上方沿磁盘径向移动，并且不 和盘片接触。后来的硬盘基本都沿用了这一结构。 和盘片接触。后来的硬盘基本都沿用了这一结构。
硬 件 技 术 基 础
硬磁盘的组成
计 硬盘的连线 算 机 硬 件 技 S-ATA连线 术 基 础
ATA（IDE)连线
IDE电源连线
S-ATA电源转接线
磁道、 2. 磁道、扇区和柱面
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
磁道、 2. 磁道、扇区和柱面
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
3. 记录格式
硬磁盘的性能指标
计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.容量 1.容量
容量永远是硬磁盘最重要的指标, 容量永远是硬磁盘最重要的指标,其中单碟容量是硬盘 相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。 相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。 硬盘是由多个存储碟片组合而成的， 硬盘是由多个存储碟片组合而成的，而单碟容量就是一个存 储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时， 储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时， 可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量， 可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬 盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制， 盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般 都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。 都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。靠增加碟 片来扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。 片来扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。 只有提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。 只有提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。目前 主流硬盘的单碟容量大都在80GB以上。 80GB以上 主流硬盘的单碟容量大都在80GB以上。 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 平方英寸或Gbit/ 面密度 = 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 ）
每一扇区除存放512字节的用户数据外， 512字节的用户数据外 每一扇区除存放512字节的用户数据外，还存放着用 计 于同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据， 算 于同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数 据一般只作用于硬盘内部。 机 据一般只作用于硬盘内部。 硬 件 数据 技 术 扇区标志 基 扇区间隙 础 位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（bPI）。 位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（bPI）。 道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（TPIቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（TPI）。 面密度： 位密度* 面密度：=位密度*道密度
硬盘的使用
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
硬盘在使用之前必须经过低级格式化、 硬盘在使用之前必须经过低级格式化、分区和高级格式 化三个步骤。 化三个步骤。 1. 低级格式化 一般硬盘在出厂之前都做过低级格式化， 一般硬盘在出厂之前都做过低级格式化，低级格式化和 操作系统无关。 操作系统无关。 低级格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种： 低级格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种： 测试硬盘介质，对已损坏的磁道和扇区做“ 标记。 测试硬盘介质，对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记。 写入扇区ID ID， 写入扇区ID，清空扇区内容 ，每一块的开头部分写入一个扇 区ID并且清空数据区。 ID并且清空数据区。 并且清空数据区 设置交错因子
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
外部存储器
硬盘 光盘储存系统 移动存储器
外部存储器概述
计 算 机 硬 件 技 术 基 础 计算机存储器系统
计 算 机 存 储 系 统 reg、 reg、 cache、 cache、 内存 外 存 软磁盘 磁存 储器 光存 储器 半导 体存 储器 磁盘 磁带 CD DVD 硬磁盘 其他磁盘存储器 VCD CDCD-R …. .
硬磁盘的组成
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
1)磁盘 1)磁盘 Media Media的基板是金属或玻璃材质制成 的基板是金属或玻璃材质制成， Media的基板是金属或玻璃材质制成，为达到高密度高 稳定的质量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵， 稳定的质量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然 后再将磁粉Coating 溅渡到基板表面上， 后再将磁粉Coating 溅渡到基板表面上，最后再涂上保护润 滑层。此处有2项高科技，一为， 滑层。此处有2项高科技，一为，如何制造出不含杂质极细 二为，如何将磁粉均匀的Coating上去. Coating上去 微的磁粉 二为，如何将磁粉均匀的Coating上去. Media不可有任何污染 不可有任何污染， Media不可有任何污染，全程制造均需在高洁净度的 Room内 这也是硬盘机要求需在Clean Room才能拆解 Clean Room内，这也是硬盘机要求需在Clean Room才能拆解 的原因。 的原因。
硬盘的使用
计 算 机 硬 件 技 术 基 础
硬盘在使用之前必须经过低级格式化、 硬盘在使用之前必须经过低级格式化、分区和高级格式 化三个步骤。 化三个步骤。 1. 低级格式化 一般硬盘在出厂之前都做过低级格式化， 一般硬盘在出厂之前都做过低级格式化，低级格式化和 操作系统无关。 操作系统无关。 低级格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种： 低级格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种： 测试硬盘介质，对已损坏的磁道和扇区做“ 标记。 测试硬盘介质，对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记。 写入扇区ID ID， 写入扇区ID，清空扇区内容 ，每一块的开头部分写入一个扇 区ID并且清空数据区。 ID并且清空数据区。 并且清空数据区 设置交错因子
硬磁盘的性能指标
计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.容量 1.容量
容量永远是硬磁盘最重要的指标, 容量永远是硬磁盘最重要的指标,其中单碟容量是硬盘 相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。 相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。 硬盘是由多个存储碟片组合而成的， 硬盘是由多个存储碟片组合而成的，而单碟容量就是一个存 储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时， 储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时， 可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量， 可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬 盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制， 盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般 都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。 都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。靠增加碟 片来扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。 片来扩充容量满足不断增长的存储容量的需求是不可行的。 只有提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。 只有提高每张碟片的容量才能从根本上解决这个问题。目前 主流硬盘的单碟容量大都在80GB以上。 80GB以上 主流硬盘的单碟容量大都在80GB以上。 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 平方英寸或Gbit/ 面密度 = 位密度×磁道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸 ）
硬盘系统
计 硬盘的发展 体积： 算 体积： 5.25英寸 英寸/ 3.5英寸 半高(用于台式PC) 英寸/ 机 5.25英寸/全高 →3.5英寸/半高(用于台式PC) 2.5英寸 用于笔记本PC) 英寸( 2.5英寸(用于笔记本PC) 硬 容量：10～ →100～ 件 容量：10～40MB(8086/286) →100～500MB(386/486) →1～400GB(目前) →1～400GB(目前) 目前 技 连续传输速率： 术 连续传输速率： 100KB/s →50MB/s 平均寻道时间： 基 平均寻道时间： 80ms → 5ms 转速： 3600转 10000转 础 转速： 3600转/s → 10000转/s
硬磁盘的组成
3)控制电路 3)控制电路 计 硬盘的控制电路位于硬盘背面，将背面电路板的安装螺丝拧下，翻开控 硬盘的控制电路位于硬盘背面，将背面电路板的安装螺丝拧下， 算 制电路板即可见到控制电路。硬盘控制电路分为： 制电路板即可见到控制电路。硬盘控制电路分为： 机 主控制芯片 硬盘数据读写指令等工作 硬 数据传输芯片 将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后 ，经过数据接口传输到主机系统 件 高速数据缓存芯片 协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。 协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。
技 术 基 础
硬磁盘的组成
计 盘体及主轴驱动机构 算 机 硬 件 技 术 基 础
硬磁盘的组成
硬盘的数据传输接口 计 最常见的数据传输接口有PATA IDE） SATA、 PATA（ 最常见的数据传输接口有PATA（IDE）、 SATA、 SCSI 算 三种 ， 前两种接口方式主要应用在个人 PC 上 ， 而 SCSI 接口 三种， 前两种接口方式主要应用在个人PC PC上 SCSI接口 机 则主要使用在服务器领域。 则主要使用在服务器领域。