硬盘基础知识了解

编码和字符集测试
• 新建一个文本文件，内容就是一个”严”字，依次采用ANSI， Unicode，Unicode big endian 和 UTF-8编码方式保存。 • 然后，用文本编辑软件UltraEdit中的”十六进制功能”，观察该文件 的内部编码方式。 • 1）ANSI：文件的编码就是两个字节”D1 CF”，这正是”严”的 GB2312编码，这也暗示GB2312是采用大头方式存储的。
（55AA）
• mbr分区用4个字节存储分区的总扇区数，按每扇区512字节计算 （2^32*512byte=2199023255552byte=2T），所以mbr无法识别大于
• 2）Unicode：编码是四个字节”FF FE 25 4E”，其中”FF FE”表 明是小头方式存储，真正的编码是4E25。
• 3）Unicode big endian：编码是四个字节”FE FF 4E 25″，其 中”FE FF”表明是大头方式存储。
• 4）UTF-8：编码是六个字节”EF BB BF E4 B8 A5″，前三个字 节”EF BB BF”表示这是UTF-8编码，后三个”E4B8A5″就是”严” 的具体编码，它的存储顺序与编码顺序是一致的。
口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，
价格昂贵。SATA是种目前最常见的硬盘接口类型，在家用市场中有 着广泛的应用。
IDE和SATA
• IDE接口 最初由CDC、康柏和西部数据联合开发，由美国国家标准协会(ATA)制定 标准，所以又称ATA接口。其中以前的旧电脑一般都是IDE硬盘接口，该 接口由于传输速度慢，如今早已被淘汰，不过在一些老爷机上还可以看 到IDE接口。。 • SATA/MSATA • 它替代了老式的IDE接口，安装更方便，性能也提升很多。现在最常 见的是SATA III接口，又称SATA 6Gbps接口；mSATA接口是SATA协 会开发的新的mini-SATA(mSATA)接口控制器的产品规范，比较广泛 的运用于超极本、商务本等追求小型化的笔记本电脑中。
接口速度
• • • • IDE： 理论传输速度为166M/s SATA1.0：理论传输速度为1.5Gbit/s SATA2.0：理论传输速度为3Gbit/s SATA3.0：理论传输速度为6Gbit/s
磁盘结构CHS模式
最初人们采用与软盘类似的结
构生产硬盘，也就是硬盘盘片的每
一条磁道都具有相同扇区数. 由此 产生了所谓的3D参数 . 既柱面数
• 以汉字”严”为例，Unicode码是4E25，需要用两个字节存储，一个 字节是4E，另一个字节是25。存储的时候，4E在前，25在后，就是 Big endian方式；25在前，4E在后，就是Little endian方式。
• ，第一个字节在前，就是”大头方式”（Big endian），第二个字节 在前就是”小头方式”（Little endian）。 • 网络字节序：TCP/IP各层协议将字节序定义为Big-Endian。
采用哪一种方式字节序？
• 计算机怎么知道某一个文件到底采用哪一种字节序？ • Unicode规范中定义，每一个文件的最前面分别加入一个 表示编码顺序的字符，这个字符的名字叫做”零宽度非换 行空格”（ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE），用 FEFF表示。这正好是两个字节，而且FF比FE大1。 • 如果一个文本文件的头两个字节是FE FF，就表示该文件 采用大头方式；如果头两个字节是FF FE，就表示该文件 采用小头方式。
址的老软件兼容, 在硬盘控制
器内部安装了一个地址翻译 器, 由它负责将老式3D参数翻 译成新的线性参数:线性寻址, 即以扇区为单位进行寻址。
机械硬盘读写过程
• 系统将文件存储到磁盘上时，按柱面、磁头、扇区的方式进行，即最 先是第1磁道的第一磁头下（也就是第1盘面的第一磁道）的所有扇区， 然后，是同一柱面的下一磁头，……，一个柱面存储满后就推进到下 一个柱面，直到把文件内容全部写入磁盘。 • 所以，数据的读/写按柱面进行，而不按盘面进行。也就是说，一个磁 道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面写满后，
• 性能主要来自百度文库颗粒：SLC>MLC>TLC>QLC
• 总线标准：PCI-E>SATA
固态硬盘结构
传输协议
• SSD只有采用PCIE通道的SSD才能达到理论3000Mb/s左右的速度。 • 目前最为主流的SSD两大传输协议分别是传统的AHCI协议和更新的 专门为SSD而生的NVMe协议。 • 一、AHCI协议 • 目前常见有SATA接口、mSATA接口、M.2接口（又叫NGFF接口）， 采用SATA接口的SSD，大多用于代替机械硬盘，我们的台式机和笔 记本升级主要用到这类接口。 • M.2接口接口又称为NGFF接口，是目前笔记本中使用最多的接口类 型SSD，相比SATA3接口，M.2接口还可以使用PCIE3.0 来传输数据， 速度大大提高。 • 二、NVMe协议 • 目前最常见有M.2接口和PCIE接口：
往水池注水。但是不同的水池由于工艺和设计问题，取水
和注水的速度是不同的，也就是硬盘读取和写入数据速度 有差异。
磁盘信息
磁盘信息
磁盘信息
硬盘接口
• 硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机 内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接 速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系 统性能好坏。 • 从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种， IDE接口硬盘以前多用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接
SSD固态硬盘的缺点
• SSD固态硬盘与传统硬盘比较，拥有以下缺点： 1.成本高。每单位容量价格是传统硬盘的5~10倍（基于闪存），甚至 200~300倍（基于DRAM）。 2. 容量低。目前SSD固态硬盘最大容量远低于传统硬盘。SSD固态硬盘 的容量仍在迅速增长，据称IBM已测试过4TB的SSD固态硬盘。 3. 由于不像传统硬盘那样屏蔽于法拉第笼中，SSD固态硬盘更易受到某 些外界因素的不良影响。如断电（基于DRAM的SSD固态硬盘尤甚）、 磁场干扰、静电等。 4. 写入寿命有限（基于闪存）。一般闪存写入寿命为1万到10万次，特 制的可达100万到500万次，然而整台计算机寿命期内文件系统的某些部 分（如文件分配表）的写入次数仍将超过这一极限。特制的文件系统或 者固件可以分担写入的位置，使SSD固态硬盘的整体寿命达到20年以上。
硬盘基础知识
什么是硬盘？
• 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。 • 硬盘在各种各样固定存储设备中的地位是最重要的(其他 的存储装置包括软盘、CD-ROM、磁带、可移动驱动器等 等)，它是计算机中不可或缺的存储设备。
• 随着时代的进步，硬盘技术正在朝着容量更大、体积更小、
(Cylinders),磁头数(Heads), 扇区数
(Sectors pertrack)。对应该模式有 相应的寻址方式，即知道用哪个磁 头，读取哪个柱面上的第几扇区就 OK了
磁盘结构LBA模式
CHS模式会浪费很多磁 盘空间 (与软盘一样). 为了解 决这一问题, 进一步提高硬盘 容量, 人们改用等密度结构生 产硬盘即LBA(Logical Block Addressing).为了与使用3D寻
SSD固态硬盘的优点
• 固态硬盘比机械硬盘优势 数据读写速度方面，同样配置的电脑，固态硬盘读写速度能达到 500M/S，机械硬盘在150MB/S。三倍的差距，电脑的反应速度区别会很 大。 固态硬盘内部是采用闪存颗粒而制成的硬盘，没有机械部件转动， 没有磁盘和磁头机械马达、风扇等，因此在运行时做到绝对的静音，而 且发热量较小。 固态硬盘内部都是类似于内存颗粒一样的存储芯片，所以重量轻， 体积小，抗震性能好。 由于固态硬盘内部没有机械部件，没有高速旋转的磁盘，所以功耗 较小，更加节能省电。通常不超过3W，而机械硬盘则是5-10W，因此固 态硬盘更加符合节能环保。
硬盘为什么需要分区
• 硬盘分区就像给一间空荡的房子划分出卧室，厨房，客厅等相互隔离 的空间一样。主要是为了方面用户的使用。 • 如果一个遇到病毒或者数据丢失也不会对除该分区以外的分区造成影
响。
• 硬盘分区让我们可以把不同的文件分开储存，这样大大节约了需要文 件时的寻找时间。
分区表类型MBR
• MBR的全称是Master Boot Record，即“主引导记录”。 • 其开头的446字节内容特指为“主引导程序”(狭义上也叫MBR)，再其后 是4个16字节的“磁盘分区表”（DPT），以及2字节的结束标志
电脑硬盘选择
硬盘的性能
• 硬盘好比存储数据的仓库，硬盘容量决定用户存储数据的 多少。电脑中几乎所有的文件、数据、软件、系统等都是 存储在硬盘中。手机4+64G中的64GB存储空间就是手机
硬盘。
• 硬盘的作用就像是一个蓄水池，你所需要的电脑所有数据 就像是水，读取数据就像是从水池取水，存储数据就像是
机械硬盘结构
现在绝大多数机械硬盘 在结构上都是温彻斯特盘。 从1973年IBM生产出第一 块温氏硬盘以来，后来的 硬盘基本都沿用了这一结 构，即采用温彻斯特 (Winchester)技术，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，并且不和盘 片接触。
固态硬盘
速度更快、性能更可靠、价格更便宜的的方向不断发展。
电脑硬件搭配
硬盘种类
• 电脑硬盘种类主要分为两种：固态硬盘、机械硬盘。其中固态硬盘的 性能和速度普遍比机械硬盘强。
机械硬盘
• 机械硬盘又叫HDD，机械硬盘顾名思义，就是依靠机械运转来存储和 读取数据的，拆开后机械硬盘内部有点像DVD光碟，运转时有机械马 达不停地运转，磁头读取磁碟来完成数据读写。所以叫机械硬盘。 • 以尺寸来分类，机械硬盘目前普遍采用两种： 1、2.5英寸机械硬盘（右）主要用在笔记本电脑。 2、3.5英寸机械硬盘（左）主要用在台式电脑，目前市场上正在逐步淘 汰3.5英寸机械硬盘，改用2.5英寸标准。 • 品牌：机械硬盘市面上主流的有四个品牌：西数、昱科（HGST）、 希捷、东芝。 • 性能区分：机械硬盘性能主要看两个参数：转速和缓存。转速有两种： 5400转和7200转（速度越快越好），缓存有：8M、16M、32M、 64M（缓存越大越好）
才移到下一个扇区开始写数据。读数据也按照这种方式进行，这样就
提高了硬盘的读/写效率。
字节序
• 目前在各种体系的计算机中通常采用的字节存储机制主要有两种： Big-Endian和Little-Endian。 • 字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存 中的存放顺序(一个字节的数据当然就无需谈顺序的问题了)
• 固态硬盘又叫SSD，固态硬盘不依赖于任何机械运动结构，通过芯片 和电子存储颗粒完成数据写入和读取，拆开后固态内部有点像U盘， 由于不需要机械运转，因此几乎不存在机械磨损和物理损伤，数据读 写速度远远超过机械硬盘。 • 固态硬盘常规区分主要按照接口区分,主流的为M.2接口。 • 固态硬盘主流品牌有：三星、闪迪、金士顿等
M.2和PCI-E
• M.2接口 M.2原名为NGFF接口，它是为超极本（Ultrabook）量身定做的新一代接 口标准，以取代原来基于mini PCIe改良而来的mSATA接口。无论是更小 巧的规格尺寸还是更高的传输性能M.2都远胜于mSATA。随着SATA接口 瓶颈不断凸显，越来越多的主板厂商也开始在自家产品线上预留M.2接口。 • PCI-E接口 早在SATA接口的SSD发展之初，PCI-E接口的SSD就出现了，因为后者 的优势实在太大了，其他SSD不论采用什么接口，都是从SATA 向原生 PCI-E走进，而PCI-E接口的SSD直接是一步到位，省去了中间过程。不 过PCI-E硬盘最初多用于企业级市场，因为它需要不同的主控，性能高的 同时成本也高了，消费级市场也没多少需求，只是这两年来PCI-E硬盘才 在高端消费级市场上崛起。