硬盘分类篇

1/63硬盘分类篇硬盘是计算机中最重要的部件之一，按不同的接口和外形尺寸，其种类有很多，除了现在最常见的台式机中使用的3.5英寸EIDE和SATA接口的产品外，还有其他类型的硬盘。1、SCSI硬盘目前计算机中最大的速度瓶颈来自于硬盘。受制于IDE接口的局限，IDE硬盘速度的提高已趋于极限。SCSI硬盘的外观与普通硬盘基本一致，但现在SCSI硬盘的最高转速已达到了10000转/分，平均寻道时间在6ms左右，数据传输率可达到160MB/S，尤为关键的是SCSI盘的CPU占有率非常低，在5%左右。这些都使得SCSI硬盘的性能比IDE硬盘有较大的提高。现在7200转的SCSI盘价位已到了可接受的水平，如果经济条件许可，选用SCSI盘将有效提高计算机整机性能。除此以外，SCSI接口和EIDE接口相比还有一个很大的技术优势，那就是SCSI接口中的设备可以同时使用数据总线进行数据传输，而EIDE接口中联接在同一条数据线上的设备只能交替(占用数据线进行传输；EIDE只能联接四块设备，而SCSI接口可以联接7至15台设备。目前SCSI硬盘接口有三种，分别是50针、68针和80针。我们常见到硬盘型号上标有“N”“W”“SCA”，就是表示接口针数的。N即窄口(Narrow，50针；W即宽口(Wide，68针；SCA即单接头(SingleConnectorAttachment,80针。其中80针的SCSI盘一般支持热插拔。2、活动硬盘2/63以前个人计算机，主要的存储设备是固定硬盘和软盘。固定硬盘为计算机提供了大容量的存储介质，但是其盘片无法更换，存储的信息也不便于携带和交换。而软盘则容量太小，可靠性也差。一般活动硬盘同样采用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。活动硬盘的盘片和软盘一样，是可以从驱动器中取出和更换的，存储介质是盘片中的磁合金碟片。根据容量不同，活动硬盘的盘片结构分为单片单面、单片双面和双片双面三种，相应驱动器就有单磁头、双磁头和四磁头之分。活动硬盘接口方式SCSI、并口、USB等四种方式。用户可以根据自己的需求和计算机的配置情况选择不同的接口方式。不过活动硬盘只是昙花一现的产品。随着使用笔记本硬盘的USB移动硬盘价格的下跌和USB接口的普及，使得USB移动硬盘已经取代了活动硬盘。3、笔记本硬盘笔记本电脑内部空间狭小、电池能量有限，再加上移动中的难以避免的磕碰，对其部件的体积、功耗和坚固性等提出了很高的要求。由于笔记本电脑硬盘比通常的桌面硬盘有着更高的品质要求，生产的厂家不多，当今笔记本硬盘市场85%以上的份额被Hitachi(日立、IBM、Toshiba(东芝和富士通这三家公司占领。笔记本硬盘最大的特点就是小巧轻便，它的直径一般仅为2.5英寸(还有1.8英寸的产品，厚度也远低于3.5英寸硬盘。大多数产品厚度仅有9.5mm，重量尚不足百克，堪称小巧玲珑。目前笔记3/63本电脑硬盘的发展方向就是外形更小、质量更轻、容量更大。除了常见的为2.5英寸规格，还有一种为1.8英寸规格，主要由东芝生产，随着轻薄机型的热销，1.8寸笔记本硬盘的前景也十分广阔，收购了IBM硬盘事业部的日立也在今年发布了1.8寸的笔记本硬盘产品：TravelstarC4K40-20。另外东芝和富士通都曾经推出过PC卡接口的1.8英寸硬盘，老机器用来升级容量十分方便。现在Iomega公司计划在2004年中期推出采用DCT(数字捕捉技术的移动式1.8英寸硬盘。这种硬盘小到可以装进笔记本电脑的PCCard中，容量可达到2.5GB以上，而价格仅10美元。4、微型硬盘越来越小也是硬盘的发展方向之一，除了1.8寸的硬盘，更小的1英寸HDD(MicroDrive，容量已达到了4GB，其外观和接口为CFTYPEⅡ型卡，传送模式为UltraDMAmode2。随着数码产品对大容量和小体积存储介质的要求，早在1998年IBM就凭借强大的研发实力最早推出容量为170/340MB的微型硬盘。而现在，日立、东芝、南方汇通等公司，继续推出了4GB甚至更大的微型硬盘。微型硬盘最大的特点就是体积小巧容量适中，大多采用CFII插槽，只比普通CF卡稍厚一些。微型硬盘可以说是凝聚了磁储技术方面的精髓，其内部结构与普通硬盘几乎完全相同，在有限的体积里包含有相当多的部件。新第一代1英寸以下的硬盘也上市，东芝将是最早推出这种硬盘的公司之一，其直径仅为0.8英寸左右(SD卡大小，容量却高达4GB以上。5、固态硬盘现在市场上由各种快闪存储器构成的小型存储卡应用很广泛4/63了，其中有一种特殊的闪存存储器采用了标准IDE接口，因此也被称为“固态硬盘”，具有很强的耐冲击性能和抗干扰能力，在工业控制计算机等设备中应用很广泛，而随着信息家电的不断涌入家庭，以固态硬盘为主的便携记录媒体市场将会更加红火。随着新型闪存器件容量的急速增长和价格的下跌，固态硬盘将是今后PC存储设备发展的趋势。硬盘的结构从计算机系统的结构来看，存储器分为内存储器和外存储器两大类。内存储器与CPU直接联系，负责各种软件的运行。外存储器包括软盘、硬盘、光盘、磁带机等。硬盘和软盘很相似，它们的工作原理大致相同，不同的是软盘与软盘驱动器是分开的，而硬盘与硬盘驱动器却是装在一起。另外，在使用时，二者速度差异很大。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。硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。硬盘作为精密设备，尘埃是其大敌，必须完全密封。(一硬盘的外部结构。目前市场上的常见的硬盘除昆腾公司的Bigfoot(大脚系列为5.25英寸结构外，其他都为3.25英寸产品，其中又有半高型和全高型之分。5/63常用的3.5英寸硬盘外形大同小异，在没有元件的一面贴有产品标签，标签上是一些与硬盘相关的内容。在硬盘的一端有电源插座、硬盘主、从状态设置跳线器和数据线联接插座。1.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。2.控制电路板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。3.固定盖板就是硬盘的面板，标注产品的型号、产地、设置数据等，和底板结合成一个密封的整体，保证硬盘盘片和机构的稳定运行。固定盖板和盘体侧面还设有安装孔，以方便安装。(二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。现在转速6/635400rpm的硬盘飞高都低于0.3um，以利于读取较大的高信噪比信号，提供数据传输存储的可靠性。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。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，有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术。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。硬盘工作原理概括地说，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7/63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b5E2RGbCAP硬盘接口与发展1、ST-506接口最早的IBMPC并不带有硬盘，它的BIOS及DOS1.0操作系统也不支持任何硬盘，后来DOS2引入了子目录系统，并添加了对“大容量”存储设备的支持，于是一些公司开始出售供IBMPC使用的硬盘系统，这些硬盘与一块控制卡、一个独立的电源(IBMPC的电源只有63.5W，无法向硬盘供电被一起装在一个外置的盒子里，并通过一条电缆与插在扩展槽中的一块适配器相连，为了使用这样的硬盘，必须从软驱启动，并加载一个专用设备驱动程序。1983年，IBM推出了IBMPC的后继产品PC/XT，虽然XT仍然使用8088CPU，但配置却要高得多，加上了一个10MB(随后的XTS机型为20MB的内置硬盘，IBM把原本放在盒子里的控制卡的功能集成到一块接口控制卡上，构成了我们常说的硬盘控制器。但是XT的8/63BIOS中仍然不带有硬盘读写例程，为此接口控制卡上有一块ROM芯片，其中存有硬盘读写例程，这种现象一直持续到基于80286处理器的PC/AT的推出，硬盘接口控制例程终于被加入到了主板的BIOS中。PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘被称为MFM硬盘或ST-506/412硬盘，MFM(ModifiedFrequencyModulation是指一种编码方案，而ST-506/412则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及ST-412。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，经过了几个版本之后，它与后出现的低成本高性能的IDE接口相比已没有优势可言，因此在进入九十年代后就逐步被淘汰掉了。Windows9x操作系统