计算机组成与维护第5章外部存储器.ppt

计算机维护与维修第五章第五章 磁盘存储器磁盘存储器第五章第五章 磁盘存储器磁盘存储器n本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了类、结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能特点、技术参数和接口类型等。硬盘的性能特点、技术参数和接口类型等。第5章 磁盘存储器n5.1 5.1 软盘驱动器软盘驱动器n5.2 5.2 硬盘驱动器硬盘驱动器n5.3 5.3 光存储设备光存储设备5.1 5.1 软盘驱动器软盘驱动器 软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（Floppy Floppy Disk DriverDisk Driver，FDDFDD）是对软盘进行读写的机电一体化）是对软盘进行读写的机电一体化的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在系统系统BIOSBIOS程序中。软驱控制器（程序中。软驱控制器（FDD ControllerFDD Controller）提）提供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它做在做在I/OI/O卡或主板上或南桥芯片内。卡或主板上或南桥芯片内。微机常选用的软盘片有直径为微机常选用的软盘片有直径为5.255.25英寸、存储容英寸、存储容量为量为1.2MB1.2MB和直径为和直径为3.53.5英寸、存储容量为英寸、存储容量为1.44MB1.44MB这两这两种，它们的驱动器分别称为种，它们的驱动器分别称为5 5寸软驱和寸软驱和3 3寸软驱。由于寸软驱。由于3 3寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目前大多数前大多数PCPC机仅仅配备一个机仅仅配备一个3 3寸软驱。寸软驱。3.53.5”软驱的外软驱的外形如图形如图7-17-1所示。所示。图7-1 3.5”软驱和软盘 软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口 3.53.5”软盘的结构如下图所示，外面有一个塑料外软盘的结构如下图所示，外面有一个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到封住写保壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到封住写保护孔的位置时，处于可以读写的状态，反之为写保护护孔的位置时，处于可以读写的状态，反之为写保护状态，软盘也不会感染病毒。状态，软盘也不会感染病毒。软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口(续续)软驱上有两个插座。一个电源插座软驱上有两个插座。一个电源插座 。另一个为控制及。另一个为控制及数据电缆插座，它有数据电缆插座，它有3434线。用一根线。用一根3434线电缆将它与线电缆将它与I/OI/O多功多功能卡或主板上的软驱接口（能卡或主板上的软驱接口（FDDFDD）相连接。）相连接。3434线电缆的红色线电缆的红色线应接到插座的线应接到插座的1 1脚。软驱脚。软驱3434线电缆如图线电缆如图7-37-3所示。在一些微所示。在一些微机的系统硬件配置程序机的系统硬件配置程序CMOS SetupCMOS Setup中有中有“Swap Floppy Swap Floppy DriveDrive”这一项，当将其设置为这一项，当将其设置为“EnabledEnabled”时则可对调时则可对调A A、B B两个软驱的逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软两个软驱的逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接口（驱接口（FDCFDC）的信号定义如表）的信号定义如表7-17-1。软盘驱动器的连接软盘驱动器的连接 n图图7-3 7-3 软驱的软驱的3434线电缆线电缆软盘驱动器的连接软盘驱动器的连接 (续续)软盘驱动器软盘驱动器 (续续)软盘驱动器软盘驱动器 (续续)软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理:软驱（软驱（FDDFDD）由数据读写系统、磁头定位系统、）由数据读写系统、磁头定位系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是核心部件盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是核心部件,分分上、下两个，上磁头称为上、下两个，上磁头称为“1 1号头号头”，下磁头称为，下磁头称为“0 0头头”，固定在磁头小车上，并始终接触盘片。盘片由，固定在磁头小车上，并始终接触盘片。盘片由主轴马达驱动主轴马达驱动,以每分钟以每分钟300300多转旋转时，磁头小车由多转旋转时，磁头小车由步进马达驱动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描步进马达驱动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下两面的所有磁道，实现读、写操作。磁盘上、下两面的所有磁道，实现读、写操作。软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 写操作是指软驱将主机发来的数据编码，经写电路处写操作是指软驱将主机发来的数据编码，经写电路处理后，通过磁头将数据的电信号转换为磁信号记录在磁盘理后，通过磁头将数据的电信号转换为磁信号记录在磁盘上。而读操作是写操作的逆过程。上。而读操作是写操作的逆过程。软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器元件。软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器元件。比如比如“0 0磁道开关磁道开关”、“写保护传感器写保护传感器”。软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 (续续)磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如图图7-47-4所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、盘片驱动系统和控制电路等部分。盘片驱动系统和控制电路等部分。图图7-4 7-4 磁盘驱动器的磁盘驱动器的原理方框原理方框软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 (续续)软盘的物理规格软盘的物理规格 3.5英寸软盘英寸软盘双双密密720KB（DD）高高密密1.44MB（HD）特特高高密密2.88MB（ED）每扇区字节数每扇区字节数512512512每磁道扇区数每磁道扇区数91836每面磁道数每面磁道数808080面数面数222容量（千字节）容量（千字节）7201 4402 880容量（兆字节）容量（兆字节）0.7031.4062.813容量（百万字节）容量（百万字节）0.7371.4752.949 还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如如ZIP100ZIP100、LS-120LS-120和和UHCUHC等。由于价格较高和软等。由于价格较高和软盘交换性等原因，都尚未被盘交换性等原因，都尚未被PCPC机普遍采用。机普遍采用。超级软盘驱动器超级软盘驱动器 第5章 磁盘存储器n5.1 5.1 软盘驱动器软盘驱动器n5.2 5.2 硬盘驱动器硬盘驱动器 n5.3 5.3 光存储设备光存储设备5.2 5.2 硬盘驱动器硬盘驱动器硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 硬盘驱动器的分类硬盘驱动器的分类硬盘的技术参数硬盘的技术参数硬盘的接口硬盘的接口硬盘的安装和使用硬盘的安装和使用硬盘的维护与常见故障处理硬盘的维护与常见故障处理硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介 硬盘驱动器（硬盘驱动器（Hard Disk DriverHard Disk Driver，HDDHDD）也是微机系统的基本外存设备。与软盘不同，也是微机系统的基本外存设备。与软盘不同，它的磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动它的磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所以也可统称为硬盘。器内部，所以也可统称为硬盘。硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动程硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动程序和硬盘接口。硬盘的控制器（序和硬盘接口。硬盘的控制器（HDD ControllerHDD Controller）做在）做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程序包含硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程序包含在系统在系统BIOSBIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与软驱相仿，程序中。硬盘的构成和工作原理与软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它的内部它以自己专用的微处理器作为控制器，它的内部ROMROM固固化了控制软件，用来实现加电时的自我诊断、运行状态化了控制软件，用来实现加电时的自我诊断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能。检测、主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能。硬盘驱动器简介（续）硬盘驱动器简介（续）硬盘是一种磁介质的外部存储设备，数据存储硬盘是一种磁介质的外部存储设备，数据存储在密封、洁净的硬盘驱动器内腔的多片磁盘片上。在密封、洁净的硬盘驱动器内腔的多片磁盘片上。这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴磁性介质所形成，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，为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆，被划分成磁道（被划分成磁道（Track），每个磁道又被划分为若），每个磁道又被划分为若干个扇区（干个扇区（Sector），数据就按扇区存放在硬盘上。），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（在每一面上都相应地有一个读写磁头（Head），所），所有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面（Cylinder）。）。硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的初始化模块进行初始化工作，此时电路中的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。当主机下道，处于等待指令的启动状态。当主机下达存取磁盘片上的数据时，通过前置放大控达存取磁盘片上的数据时，通过前置放大控制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁头定位机构将磁头移动，搜寻定位它要存取头定位机构将磁头移动，搜寻定位它要存取数据的磁道扇区位置，进行数据读写。数据的磁道扇区位置，进行数据读写。硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)硬盘的第一个扇区硬盘的第一个扇区（0道道0头头1扇区）被扇区）被保留为主引导扇区保留为主引导扇区。在主引导区内主要有两。在主引导区内主要有两项内容：项内容：主引导记录和硬盘分区表主引导记录和硬盘分区表。主引导。主引导记录是一段程序代码，其作用主要是对硬盘记录是一段程序代码，其作用主要是对硬盘上安装的操作系统进行引导；硬盘分区表则上安装的操作系统进行引导；硬盘分区表则存储了硬盘的分区信息。微型机启动时将读存储了硬盘的分区信息。微型机启动时将读取该扇区的数据，并对其合法性进行判断取该扇区的数据，并对其合法性进行判断（扇区最后两个字节是否为（扇区最后两个字节是否为0 x55AA或或0 xAA55），如合法则跳转执行该扇区的第），如合法则跳转执行该扇区的第一条指令。所以硬盘的主引导区常常成为病一条指令。所以硬盘的主引导区常常成为病毒攻击的对象。毒攻击的对象。硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)硬盘的外部结构硬盘的外部结构:分为三大部分分为三大部分：硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)(1)接口接口 接口包括电源接口插座和数据接口插接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，其中电源插座与主机电源相连接。座两部分，其中电源插座与主机电源相连接。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道。之间进行数据传输交换的通道。(2)控制电路板控制电路板 大多数的控制电路板都采用贴片式大多数的控制电路板都采用贴片式焊接，它包括主轴调速电路、磁头驱动焊接，它包括主轴调速电路、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口电路等。在电路板上还有一块ROM芯芯片，里面固化的程序可以进行硬盘的初片，里面固化的程序可以进行硬盘的初始化，执行加电和启动主轴电机，加电始化，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数据缓路板上还安装有容量不等的高速数据缓存芯片，一般为存芯片，一般为512KB或或2MB。硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个部分：主控制芯片、数据传输芯片、数据缓存部分：主控制芯片、数据传输芯片、数据缓存芯片等。其中，主控制芯片负责硬盘数据读写芯片等。其中，主控制芯片负责硬盘数据读写指令等工作；数据传输芯片则是将硬盘磁头前指令等工作；数据传输芯片则是将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后，由置控制电路读取出数据经过校正及变换后，由数据接口传输到主机系统；高速数据缓存芯片数据接口传输到主机系统；高速数据缓存芯片是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设置的；缓存对磁盘性能所带来的作用是异而设置的；缓存对磁盘性能所带来的作用是无须置疑的，无须置疑的，在读取零碎文件数据时，大缓存在读取零碎文件数据时，大缓存能带来非常大的优势能带来非常大的优势。硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)(3)固定面板固定面板就是硬盘正面的面板，它就是硬盘正面的面板，它与底板结合成一个密封的整体，与底板结合成一个密封的整体，保证了硬盘盘片和机构的稳定保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在面板上最显眼的莫过运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签，上面印着产品型于产品标签，上面印着产品型号、产品序列号、产品、生产号、产品序列号、产品、生产日期等信息。除此，还有一个日期等信息。除此，还有一个透气孔，它的作用就是使硬盘透气孔，它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。内部气压与大气气压保持一致。硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)内部结构：内部结构：硬盘内部结构由控制电路板、磁头、盘片、硬盘内部结构由控制电路板、磁头、盘片、主轴、电机、接口及其它附件组成，其中磁头主轴、电机、接口及其它附件组成，其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路。路。(见下图见下图)硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)硬盘的内部结构硬盘的内部结构主轴马达主轴马达(Spindle Motor)音圈马达音圈马达(Voice Coil Motor)磁头驱动器磁头驱动器(Actuator)基座基座(Base Plate)磁头停放区磁头停放区(Parking Zone)盘片盘片(Media)硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)飞行中的磁头飞行中的磁头磁头在磁盘表面上方飞行磁头在磁盘表面上方飞行飞行高度飞行高度:1.3:1.3 微米微米 或更小或更小硬盘的组装环境硬盘的组装环境 无尘室无尘室(1(1立方公尺允立方公尺允许许1010颗尘粒颗尘粒)硬盘的工作原理和结构硬盘的工作原理和结构 (续续)硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件头盘组件HDAHDA（Head Disk AssembllyHead Disk Assemblly）构成，）构成，硬盘的内部结构如图所示。硬盘的内部结构如图所示。硬盘驱动器的结构硬盘驱动器的结构 硬盘驱动器的分类硬盘驱动器的分类 硬盘按其盘片直径大小可分为硬盘按其盘片直径大小可分为5.255.25、3.53.5、2.52.5和和1.81.8英寸等多种。英寸等多种。目前使用最多的是目前使用最多的是3.53.5英寸硬盘。英寸硬盘。按按盘片直径大小分盘片直径大小分：按其接口类型分有按其接口类型分有IDEIDE接口及接口及SCSISCSI接口等接口等多种，目前使用最多的是多种，目前使用最多的是IDEIDE接口。接口。按其接口类型分：按其接口类型分：按硬盘接口分按硬盘接口分nIDE/EIDEIDE/EIDEnSCSISCSInFC-ALFC-ALnIEEE 1394IEEE 1394nUSBUSB按主轴转速分按主轴转速分n4500 rpm4500 rpmn5400 rpm5400 rpmn7200 rpm7200 rpmn10000 rpm10000 rpmn15000 rpm15000 rpm硬盘驱动器的分类硬盘驱动器的分类 (续续)硬盘的技术指标硬盘的技术指标 1 1道密度与位密度：道密度与位密度：硬盘道密度是指磁盘硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是径向的磁道密度，单位是TPITPI（Track Per InchTrack Per Inch）即每）即每英寸磁道数。英寸磁道数。硬盘的技术参数硬盘的技术参数扇区1磁道n磁道0磁道硬盘的技术指标硬盘的技术指标(续续)2 2转速：转速：硬盘的转速是指硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘硬盘主轴马达也就是盘片的转速，单位是片的转速，单位是RPMRPM（Round Per Round Per MinuteMinute）即每分钟圈数。）即每分钟圈数。硬盘的技术参数硬盘的技术参数(续续)读写磁头读写磁头磁场资料磁场资料硬盘的技术指标（续）硬盘的技术指标（续）3 3平均存取时间平均存取时间 平均存取时间（平均存取时间（Average Average Access TimeAccess Time）是反映硬盘数）是反映硬盘数据操作速度的指标，单位是据操作速度的指标，单位是毫秒（毫秒（mSmS）。它包括三个时）。它包括三个时间段：平均寻道时间（间段：平均寻道时间（Seek Seek timetime），平均定位时间），平均定位时间（Setting timeSetting time），转动延），转动延迟（迟（Rotational latencyRotational latency）。）。硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）扇区1磁道n磁道0磁道硬盘的技术指标（续）硬盘的技术指标（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）4 4缓存容量缓存容量 缓存容量（缓存容量（Cache SizeCache Size）是指硬盘内部数据的高速缓冲）是指硬盘内部数据的高速缓冲存储器的大小，如存储器的大小，如256KB256KB、512KB512KB、1MB1MB和和2MB2MB等。等。5 5平均故障间隔时间平均故障间隔时间 平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBFMTBF（Mean Time Between Mean Time Between FailuresFailures）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平均数。）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平均数。6.6.内部数据传输率内部数据传输率 数据从磁盘表面传输到硬盘数据从磁盘表面传输到硬盘的的缓存缓存的速率的速率单位为每单位为每秒百万位元秒百万位元(Mbits/sec)Mbits/sec)读写磁头读写磁头磁盘表面磁盘表面磁场资料磁场资料缓存缓存硬盘的技术指标（续）硬盘的技术指标（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）7 7外部数据传输率外部数据传输率(硬盘控制器的数据传输率硬盘控制器的数据传输率)硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机的数据传送速度。至主机的数据传送速度。硬盘的技术指标（续）硬盘的技术指标（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）缓存缓存Cache)介面介面(Interface)硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：硬盘的参数很多，其中直接关系到用硬盘的参数很多，其中直接关系到用户安装使用硬盘的参数有柱面数、磁头数、户安装使用硬盘的参数有柱面数、磁头数、扇区数和容量，前三项称为硬盘的物理结扇区数和容量，前三项称为硬盘的物理结构参数，常常以构参数，常常以“C/H/SC/H/S”标注在硬盘的盘标注在硬盘的盘面上。面上。硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）扇区1磁道n磁道0磁道1 1柱面数（柱面数（CylinderCylinder）缩写为缩写为CylnCyln，指每个盘，指每个盘面上的磁道数。由于硬盘盘面上的磁道数。由于硬盘盘片是上下叠放的，所以每一片是上下叠放的，所以每一个盘面上的同号磁道便组成个盘面上的同号磁道便组成一个圆柱面。这个参数为一个圆柱面。这个参数为CMOS SetupCMOS Setup中设置硬盘类型中设置硬盘类型（HDD TypeHDD Type）的关键参数。）的关键参数。硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续）2 2磁头数（磁头数（HeadsHeads）硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上下两面各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总下两面各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数也是数。这个参数也是CMOS SetupCMOS Setup中设置硬盘类型中设置硬盘类型的关键参数。的关键参数。硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）3 3扇区数（扇区数（SectorSector）缩写为缩写为SectSect，指每个磁道，指每个磁道上划分的记录数据的基本小区域上划分的记录数据的基本小区域的数目，对的数目，对DOSDOS系统而言，每个系统而言，每个小区域包含小区域包含512512个字节。这个参个字节。这个参数也为数也为CMOS SetupCMOS Setup中设置硬盘类中设置硬盘类型的关键参数。型的关键参数。扇区1磁道n磁道0磁道硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）4 4存储容量（存储容量（SizeSize）指硬盘可以存储的数据字节数，单位为指硬盘可以存储的数据字节数，单位为MBMB（1MB=102410241MB=10241024字节）和字节）和GBGB（1GB=1024MB1GB=1024MB）。）。格式化容量（格式化容量（GBGB）=柱面数柱面数磁头数磁头数扇区数扇区数 512102410241024512102410241024。硬盘的物理类型参数：硬盘的物理类型参数：（续）（续）硬盘的技术参数（续）硬盘的技术参数（续）5 5间隔存取因子（间隔存取因子（InterleaverInterleaver）6 6写预补偿（写预补偿（Write Pre-CompWrite Pre-Comp）7 7磁头着陆区（磁头着陆区（Landing ZoneLanding Zone）硬盘控制器接口硬盘控制器接口 在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四种，种，ST-506ST-506、ESDIESDI（Enhanced Small Device Enhanced Small Device InterfaceInterface）即增强型小型设备接口、）即增强型小型设备接口、IDEIDE和和SCSISCSI。IDEIDE接口广泛用于普通接口广泛用于普通PCPC机，机，SCSISCSI接口接口多用于服务器和专用图形工作站。多用于服务器和专用图形工作站。IDE IDE 型接口型接口 IDEIDE（Intelligent Device ElectronicsIntelligent Device Electronics）即智能设备电子接口，是目前即智能设备电子接口，是目前PCPC机普遍采用的机普遍采用的最基本硬盘接口。最基本硬盘接口。IDEIDE接口的接口的4040个引脚除了对个引脚除了对主板上的主板上的ISAISA总线（也叫总线（也叫ATAT总线）的信号进行总线）的信号进行必要控制之外，基本上是原封不动地送往硬盘必要控制之外，基本上是原封不动地送往硬盘驱动器，所以驱动器，所以IDEIDE接口也常被称为接口也常被称为ATAATA接口。接口。IDEIDE接口接口 (续续)IDE IDE 型接口型接口 (续续)PC PC主板通常提供两个主板通常提供两个IDEIDE接口，每个接口，每个IDEIDE可连接两个可连接两个IDEIDE设备，采用一条设备，采用一条4040线扁平电缆传送控制和数据信号。线扁平电缆传送控制和数据信号。其中第其中第2020针没有，为的是电缆定位。针没有，为的是电缆定位。IDEIDE接口和电缆的接口和电缆的4040线信号定义如表线信号定义如表7-27-2。IDEIDE接口接口 (续续)IDEIDE接口接口 (续续)IDEIDE接口接口 (续续)IDE IDE硬盘接口的类型硬盘接口的类型 我们现在统称的我们现在统称的IDEIDE（或（或ATAATA）接口，是指接口形）接口，是指接口形式相同的早期式相同的早期IDEIDE、EIDEEIDE、ATAATA（AT AttachmentAT Attachment，ATAT附附加设备）和加设备）和Ultra DMAUltra DMA等多种改进型。等多种改进型。EIDEEIDE（Enhanced IDEEnhanced IDE）即增强型）即增强型IDEIDE，是，是PentiumPentium以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持CD-ROMCD-ROM驱动驱动器等设备。器等设备。目前使用的目前使用的IDEIDE接口有接口有ATAATA（或（或Ultra DMAUltra DMA）3333、6666、100100等新型高速接口。等新型高速接口。IDEIDE接口接口 (续续)IDE IDE硬盘接口的类型硬盘接口的类型(续续)ATA-1(1988-1994)ATA-2(1996,也叫快速ATA或EIDE）ATA-3（1997）ATA-4（1998，也叫Ultra-ATA/33或UDMA33)ATA-5(1999,也叫Ultra-ATA/66或UDMA66)ATA-6(2000,也叫Ultra-ATA100或UDMA100)IDEIDE接口接口 (续续)IDE-集成驱动电路的几点说明：集成驱动电路的几点说明：1、IDE表示将接口电路内置于驱动器中表示将接口电路内置于驱动器中2、IDE接口的驱动器上都使用接口的驱动器上都使用40针的连接器针的连接器3、IDE和和ATA描述的是同一种接口，描述的是同一种接口，ATA不仅被用于硬不仅被用于硬盘驱动器，还用于盘驱动器，还用于CD-ROM驱动器，驱动器，DVD驱动器，高容驱动器，高容量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。4、UDMA-66以上的硬盘，应使用的电缆是以上的硬盘，应使用的电缆是80芯，且是蓝芯，且是蓝色插头接在主板上色插头接在主板上5、3.5寸的硬盘使用寸的硬盘使用40根针，根针，2.5寸的硬盘使用寸的硬盘使用44根针，这根针，这是两者的区别是两者的区别IDEIDE接口接口 (续续)SCSISCSI（Small Computer System InterfaceSmall Computer System Interface）即）即小型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外小型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外部接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（部接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（Disk Disk Coprocessor BoardCoprocessor Board）的，通常也叫做）的，通常也叫做“ScuzzyScuzzy”卡。卡。在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面，在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面，SCSISCSI接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技术性能，也是由于它的高价位。术性能，也是由于它的高价位。SCSISCSI接口接口 SCSI SCSI的意义是小型计算机系统接口，它是的意义是小型计算机系统接口，它是做在一个专门的系统扩展卡上。做在一个专门的系统扩展卡上。SCSISCSI开发于开发于7070年代末，至今已有年代末，至今已有SCSI-1SCSI-1、SCSI-2SCSI-2以及以及SCSI-3SCSI-3等多种。等多种。SCSISCSI接口接口 (续续)1 1SCSI-1SCSI-1 SCSI-1 SCSI-1是第一个版本，异步数据传输是第一个版本，异步数据传输率为率为3MB/S3MB/S，同步数据传输率为，同步数据传输率为5MB/S5MB/S。采用。采用的是特殊的的是特殊的2525针的针的SCSISCSI接口。接口。SCSISCSI接口类型接口类型SCSISCSI接口接口 (续续)2 2SCSI-2SCSI-2 SCSI-2 SCSI-2最初称为最初称为Fast SCSIFast SCSI，8 8位，数据传输位，数据传输率提高到率提高到10MB/S10MB/S，可连接，可连接7 7个外设。标准接口为个外设。标准接口为5050线，信号有差分方式和单端方式两种。线，信号有差分方式和单端方式两种。Wide SCSIWide SCSI，1616位并行数据传输，数据传输率提高到位并行数据传输，数据传输率提高到20MB/S20MB/S，可连接，可连接1616个外设。个外设。SCSI-2SCSI-2用于硬盘、用于硬盘、CD-ROMCD-ROM驱驱动器和扫描仪等设备。动器和扫描仪等设备。SCSISCSI接口类型接口类型 (续续)SCSISCSI接口接口 (续续)n图图7-8 507-8 50针针SCSISCSI插座插座SCSISCSI接口类型接口类型 (续续)SCSISCSI接口接口 (续续)3 3SCSI-3SCSI-3 SCSI-3 SCSI-3也称为也称为Ultra SCSIUltra SCSI，数据传输率达，数据传输率达到到20MB/S20MB/S，若使用，若使用1616位传输模式，则数据传输位传输模式，则数据传输率可高达率可高达40MB/S40MB/S。SCSI-3SCSI-3增加为一个增加为一个6868针接口，针接口，用于将用于将8 8位数据增加到位数据增加到3232位数据。位数据。SCSISCSI接口类型接口类型 (续续)SCSISCSI接口接口 (续续)n图图7-9 687-9 68针针SCSISCSI插座插座SCSISCSI接口类型接口类型 (续续)SCSISCSI接口接口 (续续)4 4最新型最新型Ultra SCSIUltra SCSI Ultra 2 SCSI Ultra 2 SCSI发表于发表于9797年，采用低电压差年，采用低电压差分技术，使用分技术，使用1616位传输模式，数据传输率达到位传输模式，数据传输率达到80MB/S80MB/S。Ultra 160/m SCSIUltra 160/m SCSI发表于发表于9898年，采用低年，采用低电压差分技术，并且每个时钟可发送两位数据，电压差分技术，并且每个时钟可发送两位数据，数据传输率达到数据传输率达到160MB/S160MB/S。9898年以后生产的硬盘年以后生产的硬盘开始采用此类接口。开始采用此类接口。SCSISCSI接口类型接口类型 (续续)SCSISCSI接口接口 (续续)SCSISCSI的特点的特点 SCSISCSI接口设备是链接的，接口设备是链接的，安装在系统中的每个安装在系统中的每个SCSISCSI设备都有自己唯一的设备都有自己唯一的标号标号IDID（ID=1ID=11515）。设备）。设备IDID号可由设备前面的跳号可由设备前面的跳线来设置，缺省值为线来设置，缺省值为7 7。SCSISCSI接口的优点主要有：接口的优点主要有：SCSISCSI接口接口 (续续)nSCSISCSI可以连接最多可以连接最多1616个设备，所有设备只需占用一个个设备，所有设备只需占用一个IRQIRQ资源。资源。nSCSISCSI允许在对一个设备进行数据传输的同时，另一个允许在对一个设备进行数据传输的同时，另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统中获得更高的性能。中获得更高的性能。nSCSISCSI对对CPUCPU的占用率极低，在多任务系统中的确占有明的占用率极低，在多任务系统中的确占有明显的优势。显的优势。nSCSISCSI设备还具有智能化，提高了工作效率。设备还具有智能化，提高了工作效率。nSCSISCSI快于快于IDEIDE。SCSISCSI的特点的特点 (续续)SCSISCSI接口接口 (续续)SCSISCSI电缆和连接器电缆和连接器 用于外部连接的低密度50针SCSI连接器 用于外部连接的高密度50针SCSI连接器 用于外部连接的高密度68针SCSI连接器 80针Alt-4 SCSI连接器 常用在热插拔SCSI硬盘上 这三种接口方式可以用这三种接口方式可以用于于A类和类和P类电缆，不适类电缆，不适合合ALt-4类电缆类电缆2种A类，采用50针P类，采用68针SCSISCSI接口接口 (续续)串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）串行串行ATA一次只传输一位数据。数据线缆只一次只传输一位数据。数据线缆只有有7线，而且非常细，两端的键控式连接器只有线，而且非常细，两端的键控式连接器只有14mm（0.55英寸）宽，每一根电缆只在两端英寸）宽，每一根电缆只在两端有连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器有连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通常在主板上）上。没有主从设置。电缆两（通常在主板上）上。没有主从设置。电缆两端是可以互换的，即主板上的连接器与设备的连端是可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器是相同的，电缆的两端也是完全相同的。接器是相同的，电缆的两端也是完全相同的。SATA电缆的最大长度是电缆的最大长度是1米（米（39.37英寸），并英寸），并行行ATA的最大长度（的最大长度（18英寸）英寸）串行ATA类型总线宽度（Bits）总线速率（MHz）数据周期时钟周期带宽（MBsec）SATA-150115001150SATA-300130001300SATA-600160001600SATA标准规范 SATA（串行（串行ATA）信号和电源）信号和电源连接器示意连接器示意 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）(续续)串行串行ATAATA的类型的类型主板及硬盘上的主板及硬盘上的SATA插座插座 STAT电缆和电源线电缆和电源线 串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）(续续)ATA RAIDATA RAID RAID是独立（或廉价）磁盘冗余阵列，用是独立（或廉价）磁盘冗余阵列，用于提高计算机存储系统的容错和性能于提高计算机存储系统的容错和性能 nRAIDRAID级别级别0 0分流（分流（stripingstriping）。文件数据按照）。文件数据按照顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，但可靠性较低，最少需但可靠性较低，最少需2 2个驱动器实现。个驱动器实现。串行串行ATAATA（Serial ATASerial ATA）(续续)n RAIDRAID级别级别1 1镜像（镜像（mirroringmirroring）。写入到）。写入到一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提供了很好的容错功能（如