硬盘

一、硬盘分类篇1、SCSI硬盘SCSI硬盘即采用SCSI接口的硬盘SCSI是SmallComputerSystemInterface（小型计算机系统接口）的缩写SCSI硬盘的优点：1、速度快可以达到每分钟10000转，甚至更高;它还配置了较大(一般为2MB或4MB)的回写式缓存;平均访问时间比较短;外部传输率和内部传输率更高，采用UltraWideSCSI、Ultra2WideSCSI、Ultra160SCSI、Ultra320SCSI等标准的SCSI硬盘，每秒的数据传输率分别可以达到40MB、80MB、160MB、320MB。2、可靠性高采用了S.M.A.R.T技术(自监测、分析和报告技术)，同时硬盘厂商都采用了各自独有的先进技术来保证数据的安全。为了避免意外的损失，SCSI硬盘一般都能承受300G到1000G的冲击力。3、多使用SCSI接口SCSI硬盘数据吞吐量大、CPU占有率极低。SCSI硬盘必须通过SCSI接口才能使用，有的主板集成了SCSI接口，有的安有专用的SCSI接口卡，一块SCSI接口卡可以接7个SCSI设备，这是IDE接口所不能比拟的。4、可支持热插拔热插拔(HotSwap)是一些服务器支持的硬盘安装方式，可以在服务器不停机的情况下，拔出或插入一块硬盘，操作系统自动识别硬盘的改动。这种技术对于24小时不间断运行的服务器来说，是非常必要的。2、活动硬盘活动硬盘同样采用Winchester硬盘技术，所以具有固定硬盘的基本技术特征，速度快，平均寻道时间在12毫秒左右，数据传输率可达10M/s，容量能达到10GB以上。3、笔记本硬盘4、微型硬盘5、固态硬盘固态硬盘（SolidStateDisk或SolidStateDrive），也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳。其芯片的工作温度范围很宽（-40~85℃）。⑴固态硬盘的分类一、是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质；采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD。例如笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。二、是采用DRAM作为存储介质。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。固态硬盘的优点1.启动快，没有电机加速旋转的过程。2.不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。3.相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关，因此磁盘碎片不会影响读取时间。4.基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。5.无噪音。6.低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低，但高端或大容量产品能耗会较高。7.内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。8.工作温度范围更大。典型的硬盘驱动器只能在5到55℃范围内工作。而大多数固态硬盘可在-10~70℃工作，一些工业级的固态硬盘还可在-40~85℃，甚至更大的温度范围下工作（e.g:RunCore军工级产品温度为-55~135℃）。9.低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。直至256GB，固态硬盘仍比相同容量的普通硬盘轻。固态硬盘的缺点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。目前固态硬盘最大容量远低于传统硬盘。传统硬盘的容量仍在迅速增长，据称IBM已测试过4TB的传统硬盘。3.由于不像传统硬盘那样屏蔽于法拉第笼中，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，使固态硬盘的整体寿命达到20年以上。5.数据损坏后难以恢复。6.根据实际测试，使用固态硬盘的笔记本电脑在空闲或低负荷运行下，电池航程短于使用5400RPM的2.5英寸传统硬盘。7.基于DRAM的固态硬盘在任何时候的能耗都高于传统硬盘，尤其是关闭时仍需供电，否则数据丢失。8.据用户反映，使用MLC的固态硬盘在WindowsXP系统下运行会机率性出现假死现象。这是由于WindowsXP系统的文件系统机制不适于固态硬盘。而在Windows7则为固态硬盘进行了优化，禁用了SuperFetch、ReadyBoost以及启动和程序预取等传统硬盘机制，可更好的发挥固态硬盘的性能。二、硬盘的结构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。㈠硬盘的外部结构1.接口包括电源插口和数据接口两部分2.控制电路板3.固定盖板㈡硬盘的内部结构硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、盘头组件、接口及附件等几大部分组成，而盘头组件(HardDiskAssembly，HDA)是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等。1.浮动磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。磁头是硬盘技术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，加电后在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙只有0.1～0.3um，可以获得极高的数据传输率。2.磁头驱动机构3.盘片和主轴组件4.前置控制电路三、硬盘的工作原理硬盘的工作原理是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。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，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。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，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。四、硬盘接口与发展1、ST-506接口ST-506是希捷开发的一种硬盘接口，首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506。ST-506接口使用起来相当简便，它不需要任何特殊的电缆及接头，但是它支持的传输速度很低，因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了，采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。2、ESDI接口鉴于ST-506接口的低速度，迈拓于1983年开发了ESDI(EnhancedSmallDriveInterface)接口。这种接口把编解码器放在了硬盘本身之中，而不是控制卡上，它的理论传输速度是ST-506的2～4倍，一般可达10Mbps。ESDI接口并没有得到广泛应用，原因之一是它的成本比较高3、IDE与EIDE接口IDE(IntegratedDriveElectronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA(AdvancedTechnologyAttachment)接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的EIDE实际上包含了ATA-2和ATAPI(ATAPacketInterface)两种标准，后者是为了让CDROM、磁带机等其它设备使用ATA接口而制订的标准，因为ATA-1和ATA-2标准都只考虑了硬盘。4、DMA(ATA)100/133DMA100/133并不是新的接口规范，它们只是对EIDE接口的增强。传统的IDE数据传输仅仅利用了单边带的数据脉冲。DMA100/133则在数据传输时使用了双边带的数据脉冲。因此，使用该技术的硬盘并配合相应的芯片组，最大传输速度可以提高到133MS/s，向下兼容采用80芯的线40针的接口，支持CRC错误检测修正技术。它们最大的优点在于把CPU从大量的数据传输中解放出来了，可以把数据从HDD直接传输到主存而不占用更多的CPU资源，从而在一定程度上提高了整个系统的性能。DMA100/133已成为目前E-IDE硬盘接口事实上的标准。5、SATA接口SerialATA1.0规范将硬盘的外部传输速率提高到了150MB/s以上，而且随着后续版本的发展，其接口速率还可比较轻松的扩展到600MB/s以上，是未来高性能硬盘的必然选择。台式机硬盘采用的都是UltraATA100/133并行总线接口，理论最高速率在133MB/s优点：采用±250mV供电，能够有效地减小系统的功耗串行ATA采用了点对点传输协议，每一个硬盘与主机通信时都独占一个通道，系统中所有的硬盘都是对等的6、SCSI接口SCSI(SmallComputerSystemInterface)是一种与ATA完全不同的接口，它不是专门为硬盘设计的，而是一种总线型的系统接口，每个SCSI总线上可以连接包括SCSI控制卡在内的8个SCSI设备。SCSI接口的优势在于它支持多种设备，传输速率比ATA接口高，独立的总线使得SCSI设备的CPU占用率很低，所以SCSI更多地被用于服务器等高端应用场合。7、光纤通道光纤通道技术具有数据传输速率高、数据传输距离远以及可简化大型存储系统设计的优点。目前，光纤通道支持每秒200MB的数据传输速率，可以在一个环路上容纳多达127个驱动器，局域电缆可在25米范围内运行，远程电缆可在10公里范围内运行。例如小型存储区域网络(SAN)以及数码视像应用，往往需要高达每秒200MB的数据传输速率和强劲的联网能力，光纤通道技术的推出正适应了这一需求。从技术发展看，Ultra160/mSCSI仅仅是硬盘接口发展道路上的一环而已，200MB的光纤技术也远未达到止境五、硬盘的软故障的判断与排除1、硬盘空间丢失首先我们要正确认识硬盘容量大小的有关问题。硬盘的实际容量一般都小于其标称容量。造成这种情况的主要原因是，生产厂家一般按每兆1000K字节计算容量，而大多数主板的BIOS及测试软件是以1048K为一兆计算。这样一来二者间便出现了大约5%的差异。而硬盘容量又有纯粹由磁头数、柱面数等物理参数计算得到的物理盘容量以及在经过分区、格式化等操作后实际可用空间的逻辑盘容量之分。此外在CMOS中选择不同的工作模式(NORMA、LBA、LARGE)，也会造成容量的不一致。由于有这些因素的影响，一般而言硬盘测试容量与标称容量存在5%-10%左右的差距是基本正常的。硬盘空间丢失的原因有很多，如误操作、程序非正常退出、非正常关机、病毒感染、程序运行中的错误或者对硬件分区的不合理等情况都会造成硬盘空间的丢失。1)、临时文件造成硬盘空间的浪费应用程序在运行时非正常退出，会使很多.TMP类型的文件继续存放在硬盘中，在Windows窗口环境中运行应用程序时，会自动产生以～GRB开头的用于存放有关屏幕信息的文件，别外，还有一个用于Windows本身临时交换文件的win386.swp。当程序正常退出运行之前，应用程序会将这些文件删除，而非正常退出时，应