微型计算机安装调试与维修(硬盘)

MBR（Master Boot Record，主引导记 录），位于硬盘的0柱面、0磁头、1扇 区的位置，被称之为零磁道位置。它 由分区命令Fdisk产生的。MBR结束标 志为55AA。
磁盘片

DBR（DOS Boot Record，Dos引导记 录），该层位于硬盘的0柱面、1磁头、 1扇区的位置，它是由格式化命令 Format产生的。DBR结束标志也是 55AA。
主轴转速

随着硬盘转速的提升， 会使硬盘的发热量不 断升高，若硬盘散发 的热量不能及时地传 导出去，硬盘就会升 温。为此，可以在硬 盘上安装一个硬盘散 热风扇，增强散热效 果。
单碟容量


因为标准硬盘的碟片数是有限的，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。只有提高每张碟片的 容量才能从根本上解决这个问题。 单碟容量的一个重要意义在于提升硬盘的 数据传输速度。硬盘单碟容量的提高得益 于数据记录密度的提高，而记录密度同数 据传输率是成正比的，单碟容量越高，它 的数据传输率也将会越高。
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。
寻道时间



是指硬盘磁头移动到数据所在磁道而所 用的时间，单位为毫秒(ms)。寻道时间 又分为平均寻道时间和道间步进时间： 平均寻道时间则为磁头移动到正中间的 磁道需要的时间，单位为毫秒(ms) ； 道间步进时间表示磁头从一个磁道转移 至另一磁道的时间，单位为毫秒(ms)。
潜伏期


表示当磁头移动到数据所在的磁道后， 等待所要的数据块继续转动（半圈或 多些、少些）到磁头下的时间，其单 位为毫秒(ms)。 平均潜伏期就是盘片转半圈的时间。

硬盘的发展历史



1956年，美国IBM公司制造出世界上第一块容 量为5MB的硬盘。 1968年，IBM公司又提出了温彻斯特 (Winchester)技术。温彻斯特技术的精髓是： “密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿 盘片径向移动，并且是悬浮在高速转动的盘片 上方，而不与盘片直接接触”，这也是现代绝 大多数硬盘的原型。 1973年，IBM公司制造出了第一台采用温彻斯 特技术的硬盘，从此硬盘技术的发展有了正确 的结构基础，现在使用的硬盘大多是此技术的 延伸。
主轴组件

主轴组件包括主轴部件如轴承和驱动电 机（马达）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，有厂商开始采用精密机械工业的 液态轴承电机技术(FDB，Fluid Dynamic Bearing motors)。采用FDB电机不仅可以 使硬盘的工作噪音降低许多，而且还可 以增加硬盘的工作稳定性。

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。 总得来说，硬盘外部结构可以分成如 下几个部份：
硬盘背面
接口

包括电源插口和数据接口两部分，其中电源 插口与主机电源相联，为硬盘工作提供电力 保证；数据接口则是硬盘数据和主板控制器 之间进行传输交换的纽带，根据联接方式的 差异，分为EIDE接口和SCSI接口等。
主轴组件
前置控制电路

前置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。
硬盘的性能指标

硬盘也是计算机的重要部件，同样对计 算机的整体性能起着决定性的作用。我 们就介绍一下硬盘主要的性能指标。
SATA
串口硬盘
固定面板


就是硬盘正面的面板，它与底板结合成一个 密封的整体，保证了硬盘盘片和机构的稳定 运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签， 上面印着产品型号、产品序列号、产品、生 产日期等信息。 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。
迈拓（Maxtor）
迈拓（Maxtor）硬盘
希捷（Seagate）
希捷（Seagate）硬盘
西部数据（Western Digital）
西部数据（Western Digital）硬盘
三星（Samsung）
三星（Samsung）硬盘
磁盘片

磁盘片的数据结构按照磁道从低到高 可以分为5部分：
磁盘片
主轴转速


硬盘的主轴转速是决定硬盘内部数据传输 率的决定因素之一，它在很大程度上决定 了硬盘的速度，同时也是区别硬盘档次的 重要标志。 从目前的情况来看，7200RPM的硬盘在国 内市场已经逐步取代了5400RPM硬盘的地 位，成为了主流，而更高转速的硬盘，如 SCSI硬盘的主轴转速已经达到10000RPM 甚至15000RPM，但由于价格原因让普通 用户难以接受。
软盘驱动器
3.1.1 软盘驱动器的分类、组成、工作原理及主要参数 1. 软盘驱动器的分类 (1) 5.25in（英寸）低密软盘驱动器 (2) 5.25in薄型高密软盘驱动器 (3) 3.5in软盘驱动器
图3-1 3.5in软盘驱动器的外观及内部
2. 软盘驱动器的组成 软盘驱动器是对软盘进行读写的装置，它是 集电、磁、光、机于一体的精密设备。 (1) 软盘驱动器的机构组成
磁盘片

FAT（File Allocation Table，文件分配 表），位于硬盘的0柱面、1磁头、2扇 区的位置，FAT表面大小由硬盘的容量 来决定。
磁盘片

DIR（Directory，文件目录），当在 DOS模式下输入DIR后，屏幕上显示的 内容就是该区的内容。
磁盘片

DATA，数据层，主要负责硬盘中数据 的存放，当数据复制到硬盘时，数据 就存储在这个区中。
3.1.2 软盘驱动器的选购和安装方法
1. 软盘驱动器的选购 2. 软盘驱动器的安装方法
图3-2 软驱电源与数据电缆的安装方法
3.1.3 软磁盘类型、主要指标和使用方法
1. 软磁盘的类型和结构
图3-3 3.5in软盘的外观
2. 软磁盘的主要参数
(1) 面数 (2) 磁道 (3) 扇区 (4) 存储密度 (5) 存储容量
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。 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。
硬盘的主要部件
硬盘的外部结构

图3-4 软盘的磁道和扇区
格式化容量(字节数)=每扇区字节数(512B)×每磁道扇区数×每面磁道数×面数
硬盘基础知识
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。
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。
l盘片驱动机构 l 磁头定位机构 l 数据读写抹电路系统 l 状态检测系统 l 整机控制系统
(2) 软盘驱动器的构造
3. 软盘驱动器的工作原理
(1) 装卸磁盘 (2) 加载磁头 (3) 寻找磁道 (4) 实现读写 (5) 控制与接口
4. 软盘驱动器的主要参数
(1) 道-道访问时间 道-道访问时间（Track-Track Access Time）是指磁头从一个磁道 移动到相邻磁道上所需的时间。 (2) 平均访问时间 平均访问时间(Average Access Time)是指读写数据的平均时间。 (3) 寻道安顿时间 寻道安顿时间（Setting Time）是指从其他磁道移动到待读写磁 盘上后，磁头稳定可以读写数据的时间。 (4) 道密度和位密度 位密度是指每英寸比特数（b/in），即每英寸可以存放的二进制 数， b/in 是沿磁道方向计算。道密度是指每英寸磁道数（ t/in ）， t/in是沿径向计算。这两个数值越大，磁盘的容量就越大。 (5) 出错率 出错率（Error Rate）分为两个方面：软出错率和硬出错率。
磁盘片
磁盘片



磁盘片表面上以磁盘片中心为圆心， 不同半径的同心圆称为磁道。 不同磁盘片相同半径的磁道所组成的 圆柱称为柱面。 磁盘片被分成许多扇形的区域，每个 区域叫一个扇区。
磁盘片
磁道
硬盘容量 =柱面数*扇区数*磁头数*512
扇区
所有红面组成柱面
IBM（现为日立）
IBM（现为日立）硬盘
外部数据传输率


也称为突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate) ，它是指从硬盘缓冲区 读取数据的速率，单位为MB/s。 目前有Ultra DMA/33、Ultra DMA/66 和Ultra DMA/100三种，现在主流的 硬盘已经全部采用Ultra DMA/100技 术，外部数据传输率可达100MB/s。
高速缓存


指在硬盘内部的高速存储器，硬盘的数 据被磁头读取后先存到硬盘上的缓存芯 片中，再由接口传送给系统，缓存的容 量和速度都对硬盘速都有直接影响。 目前硬盘的高速缓存一般为512KB～ 2MB，最近出现的8MB缓存硬盘。
最大内部数据传输率


也叫持续数据传输率(Sustained Transfer Rate)，单位为Mb/s。它是指磁头至硬盘 缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬 盘的盘片转速和盘片线密度(指同一磁道 上的数据容量)。 注意，在这项指标中常常使用Mb/s或 Mbps为单位，这是兆位/秒的意思，如果 需要转换成MB/s(兆字节/秒)，就必须将 Mbps数据除以8(一字节8位数)。
浮动磁头组件
磁头驱动机构

盘硬的寻道是靠移动磁头，而移动磁 头则需要该机构驱动才能实现。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，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，并能在很短的时间内 精确定位系统指令指定的磁道。
磁盘片

盘片是硬盘存储数据的载体，现在硬 盘的盘片大多采用金属薄膜材料，这 种金属薄膜较软盘的不连续颗粒载体 具有更高的存储密度、高剩磁及高矫 正等优点。另外，IBM还有一种被称为 “玻璃盘片”的材料作为盘片基质， 玻璃盘片比普通盘片在运行时具有更 好的稳定性。硬盘的盘片是完全平整 的，简直可以当镜子使用。
控制电路板
硬盘的内部结构

硬盘内部结构由固定面板、控制电路 板、磁头、盘片、主轴、电机、接口 及其它附件组成，其中磁头盘片组件 (Hard Disk Assembly，HDA)是构成硬 盘的核心，它封装在硬盘的净化腔体 内，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。
硬盘的内部结构

将硬盘 面板揭 开后， 内部结 构即可 一目了 然。
硬盘的内部结构

细 看 硬 盘 内 部 结 构 。
硬盘的内部结构

细 看 硬 来自百度文库 内 部 结 构 。
浮动磁头组件


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。 磁头是硬盘技术中最重要和关键的一环，实际 上是集成工艺制成的多个磁头的组合，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～ 0.3 μm ，这样可以获得很好的数据传输率。现 在转速为7200RPM的硬盘间隙一般都低于0.3 μm，以利于读取较大的高信噪比信号，提供数 据传输率的可靠性。 分类