4深入认识计算机硬盘

第三章深入认知各部件任务三深入认识硬盘教学目标：1、掌握硬盘的原理2、掌握硬盘的分类3、掌握硬盘的参数商丘市第三高级中学硬盘的结构(温彻斯特)当前所硬盘都属于“温彻斯特”技术类型的硬盘，“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片、磁头沿盘片径向移动”是“温彻斯特”硬盘技术的精髓。硬盘主要由盘片、磁头、盘片转轴、控制电动机、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，所有的磁头连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。在磁盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆就被划分成磁道，每个磁道又被划分为若干个扇区，数据就按扇区存放在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读/写磁头，所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了柱面。传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式。硬盘的基础知识商丘市第三高级中学硬盘的基础知识1、接口类型①IDE接口(并行接口)使用80芯的扁平电缆②SCSI接口(小型计算机系统接口)使用50芯的扁平电缆③SATA接口（串行ATA）使用７芯的扁平电缆2、盘片尺寸①3.5英寸盘（台式机）IDE、SATA、SCSI等接口，②2.5英寸盘（笔记本）5400转；7200转，没有SCSI接口商丘市第三高级中学硬盘的基础知识硬盘的外部结构—接口类型①IDE接口前几年的主流类型，所有操作系统都默认支持，主板上有两个IDE接口，每个接口可以接两个IDE硬盘。②SCSI接口(小型计算机系统接口)SCSI接口的特点是支持的设备类型众多，不光是硬盘，还支持光驱、打印机、扫描仪、读卡器和磁带机等。且SCSI接口扩充功能强大，每个SCSI接口可以接入15个设备。SCSI接口有自己的独立芯片，其读/写数据不需要经过CPU，占用CPU资源很少。目前最快的SCSI硬盘传输速率为320MB/s，硬盘转速为15000转。SCSI硬盘多用于服务器和专业工作站。③SATA接口（串行ATA）SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备更强的纠错性能，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔。商丘市第三高级中学硬盘的基础知识硬盘的外部结构—控制电路板包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上有一块高效的单片机ROM芯片，其中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，一般为512K~8M。商丘市第三高级中学硬盘的基础知识硬盘的外部结构—固定盖板硬盘的面板，标注产品的型号、产地、设置数据等，与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。商丘市第三高级中学硬盘的基础知识硬盘的内部结构①浮动磁头组件②磁头驱动机构③盘片和主轴组件④前置控制电路商丘市第三高级中学硬盘的基础知识硬盘的主要技术参数1、硬盘容量硬盘容量是硬盘非常重要的性能指标。目前流行的硬盘容量主流为500GB2、主轴转速转速是影响硬盘性能最重要的因素之一，目前市场上流行的是5400rpm和7200rpm的硬盘。3、平均寻道时间：平均寻道时间是指磁头从得到指令到找到数据所在磁道的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为ms（毫秒）。4、高速缓存高速缓存的大小对硬盘速度有较大影响，该值越大越好，目前大已达32MB以上。商丘市第三高级中学硬盘的基础知识5、连续无故障时间（MTBF）MTBF指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000h。6、单碟容量单碟容量是硬盘相当重要的参数之一，在一定程序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单碟容量就是一个存储碟所能存储的最大数据量。增加硬盘容量可通过两种手段：一是增加存储碟片的数量，一般在5片以内。二是增加单碟容量。硬盘单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单位面积上的磁道条数也有所提高，硬盘寻道时间也会有所下降。相同容量的硬盘，要尽量选择单碟容量大的产品。商丘市第三高级中学硬盘常见故障1．在BIOS中检测不到硬盘2．BIOS自检时报告“HDDControllerFailure”3．BIOS时而能检测到硬盘，时而又检测不到4．硬盘出现坏道5．CIH病毒导致硬盘损坏商丘市第三高级中学硬盘的保养与维护1．减少震动和冲击2．注意防尘，确保使用环境的清洁卫生3．防止计算机病毒对硬盘的破坏4．注意防磁场干扰5．正在对硬盘读写时不能关掉电源6．定期进行磁盘扫描和磁盘碎片空间的整理商丘市第三高级中学拓展与提高固态硬盘固态硬盘，也称做固体硬盘或固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或Flash芯片）组成的硬盘。因固态硬盘没有旋转介质，故抗震性极佳，其芯片的工作范围很大（-40~850C）。目前广泛应用于军事、车载、航空和网络监控等领域。固态硬盘的存储介质分：1、基于闪存的固态硬盘采用Flash芯片作为存储介质同，即SSD，SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但使用年限不高，适合个人用户使用。在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分两类：SLC（单层单元）和MLC（多层单元）SLC的特点是成本高、容量小、但速度快。而MLC的特点是容量大、成本低、但速度慢。2、基于DRAM的固态硬盘采用DRAM作为存储介质，应用方式可分SSD硬盘和SSD硬盘陈列。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，但需要独立电源来保护数据安全。商丘市第三高级中学拓展与提高固态硬盘因没有机械运动部件，所以与普通硬盘比较，拥有以下优点：1、启动快。2、不用磁头，快速随机读取，读取时间延迟极小。3、相对固定的读取时间。4、基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。5、无噪声。6、低容量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。9、低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。商丘市第三高级中学拓展与提高固态硬盘与传统硬盘比较，拥有以下缺点：1、成本高。2、容量小。3、固态硬盘易受到某些外界因素的不良影响，如断电（基于DRAM）、磁场干扰、静电等。4、写入寿命有限（基于闪存）。5、基于闪存的固态硬盘在写入时比传统硬盘慢很多，也更易受到写入碎片的影响。6、数据损坏后难以恢复。7、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7200RPM的2.5英寸传统硬盘。商丘市第三高级中学拓展与提高固态硬盘和传统硬盘对比