第5章 硬盘驱动器67828.ppt

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1、主主 编：步山岳编：步山岳 章章 慧慧 副主编：王媛媛副主编：王媛媛 刘刘 虎虎 唐朝霞唐朝霞 陈宏明陈宏明 高等教育出版社高等教育出版社 2010.09 计算机系统维护技术（第计算机系统维护技术（第2版）版）-封面封面 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.1 5.1 硬盘结构硬盘结构 5.2 5.2 硬盘接口硬盘接口5.3 5.3 硬盘技术硬盘技术5.4 5.4 笔记本硬盘笔记本硬盘5.5 5.5 硬盘数据结构硬盘数据结构5.6 5.6 硬盘选购硬盘选购5.7 5.7 硬盘的初始化硬盘的初始化5.8 5.8 硬盘优化硬盘优化5.9 5.9 硬盘日常维护硬盘日常维护 5.10 5.10 常用常

2、用硬盘测试软件硬盘测试软件5.11 5.11 硬盘故障的分析与维护硬盘故障的分析与维护 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 IBMIBM公司在公司在19561956年的年的9 9月份推出了世界上的第一块硬盘。月份推出了世界上的第一块硬盘。在当时，那块硬盘只拥有在当时，那块硬盘只拥有5M5M的存储空间，却由多达的存储空间，却由多达5050块之多块之多的的2424英寸碟片组成。英寸碟片组成。19731973年年IBMIBM公司在公司在19731973年年推出了首台温彻斯特硬盘，它推出了首台温彻斯特硬盘，它的特点是：的特点是：“工作时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而工作时，磁头悬浮在高速转动的盘片上

3、方，而不与盘片直接接触，磁头沿高速旋转的盘片上做径向移动不与盘片直接接触，磁头沿高速旋转的盘片上做径向移动”，这就是现在所有硬盘的雏形。，这就是现在所有硬盘的雏形。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.1 5.1 硬盘结构硬盘结构 硬盘的英文全称是硬盘的英文全称是Hard DiskHard Disk（有时也简称（有时也简称HDHD），它主要由固定面板、控制电路板、磁头组、盘），它主要由固定面板、控制电路板、磁头组、盘片组、主轴电机、接口及其它附件组成。其中磁头组片组、主轴电机、接口及其它附件组成。其中磁头组和盘片组件是构成硬盘的核心，它们被封装在硬盘的和盘片组件是构成硬盘的核心，它们被封装在硬盘

4、的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片组、主轴驱动装置及读写控制电路几个部分。片组、主轴驱动装置及读写控制电路几个部分。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.1 5.1 硬盘结构硬盘结构（CONTDCONTD）硬盘外部结构硬盘外部结构 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.1 5.1 硬盘结构硬盘结构（CONTDCONTD）硬盘内部结构硬盘内部结构 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.2 5.2 硬盘接口硬盘接口 硬盘接口指硬盘与计算机之间连接的通道。常见的硬盘接口有IDE接口、SATA接口、SAS接口、SCSI接口等几种。IDE接口：接口

5、：现在常说的IDE接口也叫ATA接口，ATA接口的提法使IDE硬盘接口标准得到了统一。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.2 5.2 硬盘接口硬盘接口（CONTDCONTD）SATA接口接口 SATA接口是Intel公司在2000年英特尔开发者论坛IDF上发布的接口类型。现在SATA接口标准有SATA 1.0、SATA 2.0、SATA 3.0。eSATA是仅仅是一种扩展SATA接口，是用来连接外部而不是内部SATA设备。SATA接口及连接线 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.2 5.2 硬盘接口硬盘接口（CONTDCONTD）SCSI接口接口 SCSI 接口，又称小型计算机系统接口，是一种

6、总线型接口，适用于多任务的操作系统，一般在服务器中使用。具有支持多个设备，占用CPU资源极低等特点。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.2 5.2 硬盘接口硬盘接口（CONTDCONTD）SAS接口接口 即串行连接即串行连接SCSI，是新一代的，是新一代的SCSI技术，技术，SAS是并是并行行SCSI接口之后开发出的全新接口。接口之后开发出的全新接口。它采用点到点的结它采用点到点的结构，实现了磁盘到控制器的直接连接，支持热插拔，能构，实现了磁盘到控制器的直接连接，支持热插拔，能够提供与够提供与SATA硬盘的兼容性。硬盘的兼容性。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器磁盘阵列磁盘阵列RAIDRAID技

7、术：技术：将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用数据保护技术数据保护技术 ：硬盘自我监测、分析及报告S.M.A.R.T.技术是一种对硬盘故障预先报警，防止数据丢失的技术。降噪防震技术：降噪防震技术：SPS防震技术系统的原理是分散外来冲击能量，避免硬盘磁头和盘片之间的以外撞击。垂直记录技术：垂直记录技术：垂直记录技术是将原来纵向记录的磁信息单元排列改变，以放置更多的垂直磁场，使硬盘容量得到了很大的提升空间。5.3 5.3 硬盘技术硬盘技术 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器目前的笔记本硬盘向两个趋势发展，一种是以现有的传统机械硬盘为基础，开发出容量更大、转速更快的

8、产品。另一方面，随着超薄、上网本等产品的推出，SSD固态硬盘凭借其在速度、静音、稳定性、耗电量上的独特优势开始崭露头角。在便宜的大容量固态硬盘出现之前，市场上出现了配置闪存缓存的硬盘也称作混合硬盘。5.4 5.4 笔记本硬盘笔记本硬盘 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 固态硬盘固态硬盘固态硬盘SSD 也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。固态硬盘特点固态硬盘特点：速度快、抗震、零噪音、重量轻等优点。固态硬盘分类：固态硬盘分类：分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。5.4 5.4 笔记

9、本硬盘笔记本硬盘（CONTDCONTD）第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 固态硬盘的工作原理固态硬盘的工作原理固态硬盘在原理构造上基本上是模拟普通机械硬盘，比如模拟扇区、模拟磁道等。SSD硬盘用闪存颗粒来存储数据，在NAND闪存颗粒内部实际上是大量按照一定规则排列的半导体晶体管，利用晶体管的特性来存储数据。5.4 5.4 笔记本硬盘笔记本硬盘（CONTDCONTD）第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器固态硬盘使用寿命的限制固态硬盘使用寿命的限制在固态硬盘的算法定义中，修改一次才算一次真正读写。目前SLC闪存的复写次数高达100000次，而MLC闪存的复写次数只有10000次。固态硬盘的成本与纠错固

10、态硬盘的成本与纠错SSD为了防止SSD硬盘出错采用了两重保护：第一层是NAND颗粒自带的坏块纠正功能，用完好的数据块来替代出现问题的数据块；第二层就是颗粒在组成RAID时的冗余纠错能力。5.4 5.4 笔记本硬盘笔记本硬盘（CONTDCONTD）第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 混合硬盘混合硬盘在原硬盘的基础上增加闪存缓存的硬盘也称作混合硬盘目前只有Vista操作系统支持。基于闪存的缓存能够减少读取硬盘的次数并且消除许多写盘的动作。混合硬盘优点：更快的开机与休眠回复速度；更低的耗电率；更高的可靠度。5.4 5.4 笔记本硬盘笔记本硬盘（CONTDCONTD）第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 笔

11、记本硬盘技术笔记本硬盘技术 QuietStep Ramp Load抗震技术APS动态硬盘保护系统Drive-TIP技术 ABLE技术：5.4 5.4 笔记本硬盘笔记本硬盘（CONTDCONTD）第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分：MBR区、DBR区、FAT区、DIR区和DATA区。主引导记录区MBR位于整个硬盘的0磁道、0柱面、1扇区上，即硬盘第一个扇区。操作系统引导记录区DBR通常位于硬盘的0磁道1柱面1扇区。文件分配表FAT区位于DBR之后。根目录区DIR紧接在FAT表之后，记录着根目录下每个文件目录的起始单元、文件的属性等。数据区DATA

12、是硬盘上真正意义上的存储数据的地方。5.5 5.5 硬盘数据结构硬盘数据结构 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.6 5.6 硬盘选购硬盘选购 硬盘容量 主轴转速 硬盘高速缓存 硬盘速度参数 平均无故障时间MTBF 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.7 5.7 硬盘的初始化硬盘的初始化 对硬盘进行低级格式化、分区、高级格式化低级格式化、分区、高级格式化后才能使用，这个过程称为硬盘的初始化。硬盘低级格式化硬盘低级格式化 作用：作用：在硬盘上建立管理硬盘的物理数据结构，包括每道物理扇区数、扇区编号、柱面数等一些关键性的标志。将硬盘上的物理坏扇区找出来，并在坏扇区的头部做上特殊标记。方法：方法：可

13、以用DM、ADM等工具软件对硬盘进行低级格式化。如果没有低级格式化工具软件的话也可以用DEBUG程序对硬盘进行低级格式化。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.7 5.7 硬盘的初始化硬盘的初始化（CONTDCONTD）硬盘分区硬盘分区 设置硬盘的各项逻辑参数，指定硬盘主引导记录 MBR和引导记录备份存放的物理位置。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.7 5.7 硬盘的初始化硬盘的初始化（CONTDCONTD）硬盘分区格式硬盘分区格式FAT16FAT16格式格式采用16位的空间分配表，当簇的长度为32KB时，最大可以支持2GB的磁盘分区。FAT32FAT32格式格式是微软公司在Windows95

14、中推出的一种全新的磁盘分区格式，FAT32格式采用32位的文件分配表，使其对磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16对每一个分区的容量只有2GB的限制，最高可达128TB。NTFSNTFS格式格式是Windows NT/2000/XP系列操作系统采用的磁盘分区格式。EXT3EXT3格式格式是Linux操作系统专用的磁盘分区格式，它的磁盘分区格式与其他操作系统完全不同。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器5.7 5.7 硬盘的初始化硬盘的初始化（CONTDCONTD）硬盘的高级格式化硬盘的高级格式化 主要目的：主要目的：在硬盘上的0柱面0磁头第一扇区上写入磁盘引入记录；在硬盘上建立文件分配表FAT和

15、文件目录表FDT；建立文件系统以及其它操作系统管理所需要的信息。在进行硬盘高级格式化时，可以使用专用的如DM格式化软件，但通常使用DOS或Windows自带的格式化程序F。硬盘三种工作模式：硬盘三种工作模式：NORMAL、LBA和LARGE 模式。第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器 硬盘碎片整理硬盘碎片整理一个文件可能会存放在硬盘上的不同地方，形成了所谓的文件碎片，即磁盘碎片。删除硬盘中的垃圾文件删除硬盘中的垃圾文件硬盘中的垃圾文件是指在安装、卸载和执行软件过程中产生的临时文件等 合理分区合理分区 安装磁盘阵列安装磁盘阵列 5.8 5.8 硬盘优化硬盘优化 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器由于硬

16、盘中存放着大量的信息，硬盘故障造成的间接损失更大，给工作带来不可挽回的损失。硬盘使用中应注意以下几个方面。硬盘工作时不能关断电源 注意防尘、防潮 防止硬盘受震动 控制环境温度和磁场影响 使用硬盘维护软件 5.9 5.9 硬盘日常维护硬盘日常维护 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器HD Tune、HD Tach、ATTO Disk Benchmark ATTO Disk Benchmark、FDBENCH等硬盘测试软件了解硬盘的使用情况。这些软件利用了专业的S.M.A.R.T技术，预测硬盘可能出现的错误，及时判断硬盘的健康状况，对硬盘的各个指标作出科学的评判，及时报告硬盘当前的使用温度等，对其稳定性与可靠性实现了实时报警，以便及时备份数据。在系统速度明显下降的时候，也可以对硬盘进行碎片整理。5.10 5.10 常用硬盘测试软件常用硬盘测试软件 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器故障现象1：硬盘中出现坏道。故障现象2：开机时硬盘无法自举，系统不认硬盘。5.11 5.11 硬盘故障分析与排除硬盘故障分析与排除 第第5章章 硬盘驱动器硬盘驱动器“温彻斯特”硬盘的特点是什么？写出2种现在市场上流行的知名品牌硬盘，它们的 容量、转速、接口类型等性能如何？什么是硬盘自我监测、分析及报告S.M.A.R.T技术？目前硬盘分区格式有哪几种？Lets Try