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计算机硬盘知识详解本讲稿第一页，共六十七页本章要点w硬盘的工作模式w硬盘的性能参数w硬盘的保护技术w硬盘的选购本讲稿第二页，共六十七页具体要求w掌握硬盘的工作模式w掌握硬盘的性能参数w了解硬盘的保护技术w了解硬盘的选购方法本讲稿第三页，共六十七页本章导读w硬盘是计算机系统中用来存储大容量数据的设备，可以把它看做是计算机系统的仓库，其存储信息量大，安全系数也比较高，是长期保存数据的首选设备。本课将介绍硬盘的相关知识，包括硬盘的工作模式、硬盘接口的作用、硬盘的参数对性能的影响、保护硬盘数据常使用的一些技术以及如何选购一款合适的硬盘。本讲稿第四页，共六十七页7.1 硬 盘 概 述w硬盘(港台称之为硬碟,简称HDD)是计算机中容量最大的存储设备。计算机运行时必需的操作系统、大量的应用程序和数据等资料都是保存在硬盘中的。由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘.本讲稿第五页，共六十七页7.1 硬 盘 概 述w7.1.1 硬盘的内部结构w7.1.2 硬盘的工作模式w7.1.3 硬盘的接口w7.1.4 硬盘的性能参数w7.1.5 硬盘的保护技术本讲稿第六页，共六十七页7.1.1 硬盘的内部结构w硬盘的外观就像一个方形盒子，硬盘的正面是它的铭牌，记录了硬盘的型号、产品序列号等信息。在硬盘的背面可以看到硬盘的控制芯片和集成电路。w在硬盘内部，盘片被固定在主轴电机上并随主轴电机一起旋转，磁头不停地做径向运动，进行数据的读写操作。在硬盘中，每个磁片的上下两面各有一个磁头，它们与磁片并不接触，磁头和盘片之间的距离极其微小，比一根头发丝的直径还要小本讲稿第七页，共六十七页硬盘的背面本讲稿第八页，共六十七页7.1.1 硬盘的内部结构w如果磁头碰到高速旋转的磁片，会破坏表面的涂层和存储的数据，磁头也会损坏，所以在硬盘通电的情况下不要移动主机。w硬盘对密封性要求很高，硬盘的盘片和磁头之间只有很小的间隙。当硬盘工作时盘片会高速转动，如果硬盘内部存在灰尘，那么小小的灰尘将会使高速旋转的盘片受到毁灭性的破坏。因此绝对不允许轻易打开硬盘导致灰尘进入。本讲稿第九页，共六十七页硬盘的内部结构本讲稿第十页，共六十七页7.1.2 硬盘的工作模式w硬盘的工作模式主要有NORMAL，LBA和LARGE三种。nNORMAL模式：这是老式硬盘常使用的工作模式。在这种模式下对硬盘进行访问时，BIOS和IDE控制器对参数不做任何转换。该模式支持的硬盘参数为：最大柱面数为1024，最大磁头数为16，最大扇区数为63，每扇区字节数为512，即支持的最大容量为528MB（51263161024）。本讲稿第十一页，共六十七页7.1.2 硬盘的工作模式nLBA模式：LBA（Logical Block Addressing）即“逻辑块寻址模式”。在这种模式下操作系统访问硬盘时，会由IDE控制器把柱面、扇区、磁头等参数的逻辑地址转换为实际地址，该模式支持的硬盘最大容量为8.4GB（512632551024）。nLARGE模式：LARGE称为“超大硬盘管理模式”，这种模式可支持容量超过8.4GB的硬盘，主要应用于柱面超过1024而LBA模式又不支持的硬盘上。本讲稿第十二页，共六十七页7.1.3 硬盘的接口w硬盘上的接口包括数据接口、跳线和电源接口，下面将分别进行介绍。本讲稿第十三页，共六十七页7.1.3 硬盘的接口w1硬盘的数据接口w2硬盘的跳线w3硬盘的电源接口本讲稿第十四页，共六十七页1硬盘的数据接口w硬盘与主板的连接部分称为硬盘的数据接口,目前常见的硬盘接口有ATA,IDE,SATA和SCSI。其中ATA,IDE和SATA主要用于个人计算机，而SCSI则主要用于服务器。本讲稿第十五页，共六十七页1）ATA接口wATA接口全称Advanced Technology Attachment，是用传统的 40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的，外部接口速度最大为133MB/s，因为并口线的抗干扰性太差，且排线占空间，不利计算机散热，将逐渐被 SATA 所取代。本讲稿第十六页，共六十七页IDE 接口wIDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，俗称PATA并口。本讲稿第十七页，共六十七页2）SATA接口w使用SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是现在PC机硬盘的主流。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，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、传输速度快，支持热插拔的优点。本讲稿第十八页，共六十七页3）SCSI接口wSCSI接口（Small Computer System Interface），即小型计算机系统接口，属于专用服务器接口。不过目前也有部分个人计算机用户在使用SCSI接口的硬盘。SCSI接口的硬盘需要用户另购一块SCSI控制卡插在PCI插槽中。因为它的转速快，可达 15000 rpm，且数据传输时占用 CPU 运算资源较低，但是单价也比同样容量的 ATA 及 SATA 硬盘昂贵。本讲稿第十九页，共六十七页硬盘尺寸 w5.25英寸硬盘；早期用于台式机，已退出历史舞台。w3.5寸台式机硬盘；风头正劲，广泛用作各式电脑。w2.5寸笔记本硬盘；广泛用于笔记本电脑，桌面一体机，移动硬盘及便携式硬盘播放器。w1.8寸微型硬盘；广泛用于超薄笔记本电脑，移动硬盘及苹果播放器。w1.3寸微型硬盘；产品单一，三星独有技术，仅用于三星的移动硬盘。w1.0寸微型硬盘；最早由IBM公司开发，MicroDrive微硬盘（简称MD）。因符合CFII标准，所以广泛用于单反数码相机。w0.85寸微型硬盘；产品单一，日立独有技术，已知仅用于日立的一款硬盘手机。本讲稿第二十页，共六十七页2硬盘的跳线w硬盘的跳线主要用于控制硬盘的主、从盘状态，一般IDE设备上都有跳线设置。硬盘的正面一般印有硬盘跳线的设置说明。nMaster or single drive：设置驱动器为主盘，即将硬盘设置为主驱动器。nDrive is slave：设置驱动器为从盘，即将硬盘设置为第二驱动器。本讲稿第二十一页，共六十七页2硬盘的跳线nMaster with a non-ATA compatible slave：主驱动器不为ATA时为第二驱动器。nCable select：电缆选择，采用特殊处理后的数据线设置主盘或从盘，即使用数据线中的一根为选择线，有选择线则为主盘，否则为从盘。本讲稿第二十二页，共六十七页3硬盘的电源接口wATA硬盘的电源接口是一个4针的“D型”电源接口，SATA硬盘电源接口则采用了15针的扁平接口。硬盘的电源接口连接电源，直接从电源处获取工作所需的电压。本讲稿第二十三页，共六十七页7.1.4 硬盘的性能参数w了解硬盘的性能参数后，在选购硬盘时就可以知道硬盘的好坏了。硬盘的性能参数有容量、转速、平均访问时间、传输速率、缓存。本讲稿第二十四页，共六十七页7.1.4 硬盘的容量n作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。n硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，所以标着500G的硬盘其实并没有500个G。n硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。本讲稿第二十五页，共六十七页7.1.4 硬盘的转速n转速(Rotationl Speed 或Spindle speed)，是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种。本讲稿第二十六页，共六十七页7.1.4 平均访问时间 n平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。n平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。n硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。n硬盘的等待时间，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。本讲稿第二十七页，共六十七页7.1.4 传输速率 n传输速率(Data Transfer Rate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。本讲稿第二十八页，共六十七页7.1.4 缓存 w缓存（Cache memory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度，一般5400转速的硬盘对应2到8M缓存。本讲稿第二十九页，共六十七页7.1.5 硬盘的保护技术w硬盘的保护技术主要有防震技术和数据保护技术，下面将分别进行介绍。本讲稿第三十页，共六十七页7.1.5 硬盘的保护技术w1防震技术w2数据保护技术本讲稿第三十一页，共六十七页1防震技术w目前硬盘的防震技术主要有SPS防震保护系统和Shock Block防震保护系统。本讲稿第三十二页，共六十七页1）SPS防震保护系统wSPS防震保护系统主要是分散外来冲击能量，尽量避免硬盘磁头和盘片之间的意外撞击，使硬盘能够承受10 000N以上的意外冲击力。本讲稿第三十三页，共六十七页2）Shock Block防震保护系统wShock Block防震保护系统是Maxtor公司的专利技术，采用分散外来的冲击能量的方法，尽量避免磁头和盘片相互撞击，它能承受的最大冲击力可以达到15 000N甚至更高。本讲稿第三十四页，共六十七页2数据保护技术w数据保护技术有数据卫士、Max Safe、DPS、S.M.A.R.T技术和3D保护系统等几种。本讲稿第三十五页，共六十七页1）数据卫士w该技术是西部数据（WD）公司独有的，它能够在硬盘工作的空余时间里，每8个小时便自动执行硬盘扫描、检测、修复盘片的各扇区等步骤，其操作完全是自动运行，无需用户干预与控制，特别是对初级用户与不懂硬盘维护的用户十分适用。本讲稿第三十六页，共六十七页2）Max SafewMax Safe的核心是将附加的ECC校验位保存在硬盘上，使硬盘在读写过程中，每一步都要经过严格的校验，以此来保证硬盘数据的完整性。本讲稿第三十七页，共六十七页3）DPSwDPS（数据保护系统）的工作原理是在硬盘的前300MB内存放操作系统等的重要信息，DPS可在系统出现问题后的90秒内自动检测并恢复系统数据。如果不行，则启用随硬盘附送的DPS软盘，进入程序后DPS系统模式会自动分析造成故障的原因，尽量保证用户硬盘中的数据不受损失。本讲稿第三十八页，共六十七页4）S.M.A.R.T技术wS.M.A.R.T技术就是人们常说的“自动检测分析及报告技术”，是目前绝大多数硬盘已经普遍采用的通用安全技术，这种技术可以对硬盘进行监测，当S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警，以避免计算机数据受到损失。本讲稿第三十九页，共六十七页5）3D保护系统w3D保护系统（3D Defense System）技术是美国希捷公司独有的一项硬盘保护技术，主要包括磁盘保护（Drive Defense）、数据保护（Data Defense）和诊断保护（Diagnostic Defense）三方面的内容。本讲稿第四十页，共六十七页7.2 网络硬盘 w网络硬盘是将用户的文件存放在互联网上，方便用户携带他们的文件，方便用户与他的亲朋好友分享他们的文件，所有操作在我们网站的页面上完成。文件类型不作限制。本讲稿第四十一页，共六十七页7.2 固态硬盘 w固态硬盘SSD（Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘（目前最大容量为1TB），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完全相同，.在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5“，2.5”，1.8“多种类型。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，传输速度极快，同时工作温度很宽，扩展温度的电子硬盘可工作在-45+85。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。本讲稿第四十二页，共六十七页7.2 硬盘选购指南w硬盘是存储计算机中大容量的数据的设备，因此其工作的速度和稳定性都影响着计算机的整体性能，下面将介绍硬盘的选购方法。本讲稿第四十三页，共六十七页7.2 硬盘选购指南w7.2.1 知识讲解w7.2.2 典型案例本讲稿第四十四页，共六十七页7.2.1 知识讲解w下面介绍在选购硬盘时应注意的一些问题本讲稿第四十五页，共六十七页1怎样选购硬盘w由于目前计算机的操作系统、应用软件和各种各样的影音文件的体积越来越大，因此选购一个大容量的硬盘是必然趋势。另外，还需要考虑硬盘的接口、缓存、售后服务等其他因素。本讲稿第四十六页，共六十七页1）容量w购买硬盘时首先应该考虑硬盘的容量。目前主流硬盘的容量有500GB等。一般来说，500GB硬盘的性价比比较高。500G现在价格在260左右，1T的硬盘价格在400左右。很实惠。本讲稿第四十七页，共六十七页本讲稿第四十八页，共六十七页2）接口w购买硬盘时必须考虑主板上为硬盘提供了何种接口，否则购买回来的硬盘可能会由于主板不支持该接口而不能使用。现在主流的是SATA接口，很少有IDE接口了。本讲稿第四十九页，共六十七页3）缓存w目前硬盘的缓存多为2MB或8MB，缓存大的硬盘性能会更好。因此在价格差距不大的情况下建议购买大缓存的硬盘。需要注意的是，有的奸商以5400转缓存只有2M确说缓存有8M以提高价格。所以购买硬盘不但要看转速，还要看缓存.本讲稿第五十页，共六十七页4）售后服务w由于硬盘内保存的数据相当重要，因此硬盘的售后服务也就显得特别重要了。目前硬盘的质保期多在23年，有些甚至长达5年，另外有些硬盘公司甚至提供了数据恢复业务。本讲稿第五十一页，共六十七页2主流硬盘品牌w目前硬盘品牌主要有Seagate（希捷）、Maxtor（迈拓）、SAMSUNG（三星）和Western Digital（西部数据，简称西数）等，下面将对这些品牌硬盘进行简单介绍。本讲稿第五十二页，共六十七页1）Seagate（希捷）硬盘w希捷科技是全球主要的硬盘厂商之一，于1979年在美国加州成立，现时在开曼群岛注册。现时，希捷的主要产品包括桌面硬盘，企业用硬盘，笔记本电脑硬盘和微型硬盘。在专门研发硬盘的厂商中，希捷是历史最悠久的。它的第一个硬盘产品，容量是5MB。在2006年5月，希捷科技收购了另一间硬盘厂商迈拓公司。产品销量方面，希捷报称自己是第一间公司，售出10亿个硬盘产品。本讲稿第五十三页，共六十七页2）Maxtor（迈拓）硬盘w迈拓（Maxtor）是一家成立于1982年的美国硬盘厂商，在2006年被另外一家硬盘厂商希捷公司收购。在2005年12月即收购前，迈拓公司是世界第三大硬盘生产商。现在迈拓公司作为希捷公司的一家子公司运营。迈拓同时经营桌面电脑与服务器市场,相对于速度而言，迈拓更关注于硬盘容量。本讲稿第五十四页，共六十七页硬盘本讲稿第五十五页，共六十七页3）SAMSUNG（三星）硬盘w三星电子是世界上最大的电子工业公司，三星集团子公司之一。1938年3月它于大韩民国大邱广域市成立，一开始它是一个出口商，但很快它就进入了许多其它领域。今天它在全世界58个国家拥有20多万职员。在世界上最有名的100个商标的列表中，三星电子是唯一的一个韩国商标，是韩国民族工业的象征。本讲稿第五十六页，共六十七页4）Western Digital（西部数据）硬盘w市场占有率仅次于希捷。以桌面产品为主。其桌面产品分为侧重高IO性能的Black系列（俗称“黑盘”），普通的Blue系列（俗称蓝盘），以及侧重低功耗、低噪音的环保Green系列（俗称绿盘）。w西部数据同时也提供面向企业近线存储的Raid Edition系列，简称RE系列。同时也有SATA接口的10000RPM的猛禽系列和迅猛龙(VelociRaptor)系列。本讲稿第五十七页，共六十七页硬盘本讲稿第五十八页，共六十七页硬盘的保养常识 w硬盘是电脑中较容易损坏的配件，但其中有相当一部分的原因是用户操作不当所致。其实，只要在日常使用中注意一些小技巧，便可以减少硬盘出故障的可能性，从而延长其正常的使用寿命。本讲稿第五十九页，共六十七页1.读写过程中且忌断电w1.读写过程中且忌断电w硬盘的转速大都是5400转和7200转，SCSI硬盘更在10000到15000转，在进行读写时，整个盘片处于高速旋转状态中，如果忽然切断电源，将使得磁头与盘片猛烈磨擦，从而导致硬盘出现坏道甚至损坏，也经常会造成数据流丢失。所以在关机时，一定要注意机箱面板上的硬盘指示灯是否没有闪烁，即硬盘已经完成读写操作之后才可以按照正常的程序关闭电脑。硬盘指示灯闪烁时，一定不可切断电源。如果是移动硬盘，最好要先执行硬件安全删除，成功后方可拔掉。本讲稿第六十页，共六十七页2.保持良好的工作环境 w硬盘对环境的要求比较高，有时候严重集尘或是空气湿度过大，都会造成电子元件短路或是接口氧化，从而引起硬盘性能的不稳定甚至损坏。本讲稿第六十一页，共六十七页3.防止受震动 w硬盘是十分精密的存储设备，进行读写操作时，磁头在盘片表面的浮动高度只有几微米；即使在不工作的时候，磁头与盘片也是接触的。硬盘在工作时，一旦发生较大的震动，就容易造成磁头与资料区相撞击，导致盘片资料区损坏或刮伤磁盘，丢失硬盘内所储存的文件数据。因此，在工作时或关机后主轴电机尚未停顿之前，千万不要搬动电脑或移动硬盘，以免磁头与盘片产生撞击而擦伤盘片表面的磁层。此外，在硬盘的安装、拆卸过程中也要加倍小心，防止过分摇晃或与机箱铁板剧烈碰撞。本讲稿第六十二页，共六十七页4.减少频繁操作 w如果长时间运行一个程序(如大型软件或玩游戏)，或是长期使用BT等下载软件，这时就要注意了，这样磁头会长时间频繁读写同一个硬盘位置(即程序所在的扇区)，而使硬盘产生坏道。另外，如果长时间使用一个操作系统，也会使系统文件所在的硬盘扇区(不可移动)处于长期读取状态，从而加快该扇区的损坏速度。当然，最好是安装有两个或以上的操作系统交替使用，以避免对硬盘某个扇区做长期的读写操作。本讲稿第六十三页，共六十七页5.恰当的使用时间 w在一天中，特别是夏天高温环境下。最好不要让硬盘的工作时间超过10个小时，而且不要连续工作超过8个小时，应该在使用一段时间之后就关闭电脑，让硬盘有足够的休息时间。本讲稿第六十四页，共六十七页6.定期整理碎片 w硬盘工作时会频繁地进行读写操作，同时程序的增加、删除也会产生大量的不连续的磁盘空间与磁盘碎片。当不连续磁盘空间与磁盘碎片数量不断增多时，就会影响到硬盘的读取效能。如果数据的增删操作较为频繁或经常更换软件，则应该每隔一定的时间(如一个月)就运行Windows系统自带的磁盘碎片整理工具，进行磁盘碎片和不连续空间的重组工作，将硬盘的性能发挥至最佳。本讲稿第六十五页，共六十七页7.使用稳定的电源供电 w一定要使用性能稳定的电源，如果电源的供电不纯或功率不足，很容易就会造成资料丢失甚至硬盘损坏。本讲稿第六十六页，共六十七页课堂作业wCPU 酷睿i5 750w主板 华硕P5KPL SEw显卡 影驰GT240黑将版X5w内存 金士顿2GB DDR3 1333 本讲稿第六十七页，共六十七页
