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第五章 外存储器教学课件计算机组装与维护（第5版）（工信版）第五章 外存储器知识要点硬盘驱动器的分类和基本结构。硬盘驱动器的工作原理和性能指标。典型硬盘的产品及厂商。磁盘存储机制。固态硬盘。移动存储器。内容摘要掌握硬盘的工作原理及主要性能指标，掌握不同接口类型的固态硬盘速度差异，以及移动存储器的分类和工作原理。5.1 硬盘结构和性能指标5.1.1 硬盘硬盘的的结构结构1内部结构5.1 硬盘结构和性能指标2外部结构硬盘的外部结构比较简单，其正面一般记录了硬盘的相关信息，背面是集成主控芯片PCB电路板，后侧则是硬盘的电源接口和数据接口。硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。5.1 硬盘结构和性能指标5.1.2 硬盘硬盘的的分类分类1按照物理尺寸分类硬盘产品按内部盘片直径大小可分为5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸、1英寸等。目前市场上用于个人计算机的是3.5英寸硬盘。2按照接口类型分类（1）IDE接口硬盘5.1 硬盘结构和性能指标（2）SCSI接口硬盘5.1 硬盘结构和性能指标（3）SATA接口硬盘使用SATA（SerialATA）接口的硬盘又称串口硬盘，目前广泛用于PC。5.2 硬盘驱动器性能指标和工作原理5.2.1 硬盘硬盘的主要的主要性能指标性能指标1容量容量（Volume）是绝大多数用户比较关注的性能指标，硬盘的容量以GB和TB为单位，早期的硬盘容量小，以MB（兆字节）为单位。2转速3数据传输率（单位：MB/s）（1）内部传输率（InternalTransferRate）（2）外部传输率（ExternalTransferRate）5.2 硬盘驱动器性能指标和工作原理4平均访问时间（单位：ms）5缓存6单碟容量7磁头数（Heads）8柱面9每磁道扇区数（Sector）10交错因子11MTBF12NCQ技术5.2 硬盘驱动器性能指标和工作原理5.2.2 硬盘硬盘的工作的工作原理原理1数据存放机制为读/写方便，在硬盘的盘片上划分有很多存储单元，具体划分方式如图5-8所示。首先在盘片上划出多个同心圆，也就是磁道，编号从外向里，最外道为0磁道。之后是沿直径方向划出多个扇形区域，就是所谓的扇区，从1开始编号，每个扇区最多可存放512B数据。5.2 硬盘驱动器性能指标和工作原理2硬盘的寻道过程现在的硬盘，无论是IDE硬盘还是SATA硬盘采用的都是“温彻斯特”技术。磁头、磁盘及运动机构是密封在盘体内的。在硬盘加电后主轴电机高速旋转（7200rpm），磁头在音圈马达、永磁铁和控制电路的共同作用下从磁头着陆区（磁头启停区）移出并进入磁盘表面。可使磁头沿磁盘表面做径向运动，这就是人们常说的寻道。需要强调的是，磁头在强大气流的作用下（空气动力学原理）并不与磁盘表面相接触，而是悬浮在磁盘表面上方的，也就是一种飞行状态，其飞行高度为0.10.3m。3定位到扇区前面说到想要找到数据就要把磁头定位到指定的面、磁道、扇区，磁道的选取是靠磁头臂的动作来实现的。而扇区的选取过程非常简单，在寻道结束后，盘片在电机主轴的带动下目标扇区会自动旋转至磁头下方，此时由控制电路发出读取（或写入）的指令来完成读/写操作。5.3 硬盘厂商及其代表产品5.3.1 希捷希捷（Seagate）Barracuda2000GB（7200rpm）是希捷众多产品中的一员，它采用SATA3.0接口，数据传输率达到6GB/s，平均寻道时间只有9ms，它内部为两片装，单碟容量达到1TB，且提供了高达64MB的缓存，是目前市场上的主流产品。5.3.2 西部西部数据公司（数据公司（Western Digital Corp.）WDCaviarBlack1TB7200转64MBSATA3（WD1002FAEX）是一块入门级硬盘，数据传输率为6GB/s，单碟容量达到512GB，两片装，有64MB的缓存。5.4 移动存储器5.4.1 闪盘闪盘闪盘也称U盘，采用USB接口，可热插拔。1998年闪盘面市时采用USB1.0接口，容量为16MB，是当时主流移动存储器软盘的11倍，随着技术的发展，它的容量也不断提升，读/写速度快，保存时间长（达10年之久），可重复擦写100万次以上，耐高低温，不怕潮，体积小，重量轻，便于携带，特别适用于PC间较大容量文件的转移存储。5.4 移动存储器5.4.2 移动移动硬盘硬盘移动硬盘（MobileHardDisk）是强调便携性和大容量的存储产品，方便实现计算机之间交换大容量数据。目前主流产品的容量达到了500GB和1TB。5.4 移动存储器5.4.3 使用使用移动存储设备的注意移动存储设备的注意事项事项1确保供电充足2保证移动硬盘与主机USB接口一致3移动硬盘分区不宜过多4尽量避免一次复制大容量的文件5不要混用供电线缆6避免USB接口松动7尽量缩短使用时间8使用完之后正常退出5.4 移动存储器9严禁碰撞、摔跌和工作状态下挪动移动硬盘10不要进行频繁的磁盘整理和格式化操作11保持计算机工作环境清洁12注意防高温、防潮、防电磁干扰13养成正确关机的习惯14尽量不要使用硬盘压缩技术 5.5 固态硬盘（SSD）固态硬盘（SolidStateDisk、IDEFlashDISK）是采用半导体存储技术，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（Flash芯片）组成。固态硬盘的接口在规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘（SATA）完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。虽然目前成本较高，但也正在逐渐普及。新一代的固态硬盘普遍采用SATA2接口及SATA3接口。固态硬盘的存储介质有闪存（Flash芯片）和DRAM两种。1基于DRAM的固态硬盘基于DRAM的固态硬盘采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。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。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。DRAM固态硬盘属于非主流的设备。5.5 固态硬盘（SSD）2基于闪存的固态硬盘基于闪存的固态硬盘（IDEFlashDISK、SerialATAFlashDisk）采用Flash芯片作为存储介质，这是通常所说的SSD。这种SSD固态硬盘读写速度快、不需要单独供电、能适应于各种环境，价格也不断下滑，很适合个人用户使用。SATA接口接口5.5 固态硬盘（SSD）PCI-E接口接口5.5 固态硬盘（SSD）M.2接口接口5.5 固态硬盘（SSD）mSATA接口接口5.6 硬 件 助 手HDTuneHDTune是一款小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测，健康状态检测，温度检测及磁盘表面扫描存取时间、CPU占用率。另外，还能检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的UltraDMA模式等。