存儲設(shè)備-硬盤

存儲設(shè)備——硬盤主講人：團隊成員：周蘇雅徐娟娟王愛瑾李嫻蕓鄭靜孫慧目錄CONTENTSPARTONE硬盤概述PARTTHREE硬盤技術(shù)參數(shù)PARTTWO硬盤結(jié)構(gòu)與接口PARTFOUR硬盤保護和選購PARTONE01硬盤概述

●硬盤發(fā)展史1956年9月，IBM的一個工程小組向世界展示了第一臺磁盤存儲系統(tǒng)IBM350RAMAC（RandomAccessMethodofAccountingandControl）這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB，共使用了50個直徑為24英寸的磁盤。1973年，IBM公司制造出第一臺采用“溫徹期特”技術(shù)的硬盤IBM3340，采用14英寸盤片。從此硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

溫徹斯特技術(shù)核心內(nèi)容：密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向運動，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸。

1991年，IBM推出了MR磁頭，這種磁頭采取磁感應寫入、磁阻讀取的方式，并由此誕生了3.5寸的硬盤，容量首次達到了1GB。90年代后期GMR磁頭出現(xiàn)，磁盤的存儲容量進一步提高。

1999年9月7日，Maxtor宣布了首塊單碟容量高達10.2GB的ATA硬盤，從而把硬盤的容量引入了一個新的里程碑。

2000年2月23日，希捷發(fā)布了轉(zhuǎn)速高達15000RPM的CheetahX15系列硬盤，其平均尋道時間僅3.9ms，它也是有始以來轉(zhuǎn)速最高的硬盤。

2005年，日立環(huán)儲和希捷都宣布了將開始大量采用磁盤垂直寫入技術(shù)（perpendicularrecording更充分地利用的儲存空間

2007年1月，日立公司率先發(fā)布了業(yè)界首款TB容量PC硬盤產(chǎn)品Deskstar

7K1000，首次將PC的存儲容量跨入1TB大關(guān)。

2007——今年，混合硬盤和固態(tài)硬盤出現(xiàn)。硬盤是電腦中最重要的存儲部件之一，它將所有的數(shù)據(jù)都存儲在硬盤中，當計算機需要時，將其從硬盤中取出……硬盤尺寸主要有5.25英寸和3.5英寸兩種，現(xiàn)在市場上普遍使用的是3.5英寸硬盤。用于筆記本電腦中的有2.5英寸、1.8英寸和0.9英寸等幾種。硬盤概述PARTTWO02硬盤結(jié)構(gòu)與接口硬盤的外部結(jié)構(gòu)在硬盤的正面都貼有硬盤的標簽，標簽上一般都標注著與硬盤相關(guān)的信息，例如產(chǎn)品型號、產(chǎn)地、出廠日期、產(chǎn)品序列號等。在硬盤的一端有電源接口插座、主從設(shè)置跳線器和數(shù)據(jù)線接口插座，而硬盤的背面則是控制電路板。硬盤正正面硬盤的的內(nèi)部部結(jié)構(gòu)構(gòu)硬盤的的物理理結(jié)構(gòu)構(gòu)硬盤主主要由由盤片片、主主軸、、讀寫寫磁頭頭和傳傳動手手臂等等部件件組成成。1、盤片片盤片是是硬盤盤的存存儲數(shù)數(shù)據(jù)的的載體體，現(xiàn)現(xiàn)在的的硬盤盤多多采用用金屬屬薄膜膜材料料。影影響盤盤片多多少的的最大大因素素是是單片片容量量。2、主軸軸主軸的的作用用是帶帶動盤盤片轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，，以方方便讀讀寫磁磁頭頭讀寫寫數(shù)據(jù)據(jù)。主主軸決決定了了硬盤盤的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速?！，F(xiàn)在在的主主軸軸多采采用液液態(tài)軸軸承。。硬盤內(nèi)內(nèi)部圖圖主軸組組件3、讀寫寫磁頭頭作用是是讀取取盤片片中的的數(shù)據(jù)據(jù)，當當盤片片在高高速旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，，讀寫寫磁頭頭會按按指定定的方方向靠靠近盤盤片來來讀取取數(shù)數(shù)據(jù)。。硬盤盤中的的磁頭頭不只只一個個，一一個盤盤片對對應一一個個磁頭頭，正正常關(guān)關(guān)機后后，讀讀寫磁磁頭會會自動動歸位位。4、傳動動手臂臂作用是是定位位讀寫寫磁頭頭。以以傳動動軸為為圓心心帶動動前前端的的讀寫寫磁頭頭在盤盤片旋旋轉(zhuǎn)的的垂直直方向向上移移動。。5、傳動動軸作用是是在硬硬盤電電機的的作用用下，，帶動動手臂臂轉(zhuǎn)動動。浮動磁磁頭組組件●硬盤的的工作作原理理1、硬盤盤的工工作原原理：：利用特特定的的磁粒粒子的的極性性來記記錄數(shù)數(shù)據(jù)。。磁頭頭在讀讀取數(shù)數(shù)據(jù)時時，將將磁粒粒子的的不同同極性性轉(zhuǎn)換換成不不同的的電脈脈沖信信號，，再利利用數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器器將這這些原原始信信號變變成電電腦可可以使使用的的數(shù)據(jù)據(jù)，寫寫的操操作正正好與與此相相反。。2、硬盤盤的工工作過過程：：準備階階段硬硬盤盤驅(qū)動動器加加電后后，利利用單單片機機初始始化模模塊進進行初初始化化工作作，此此時磁磁頭置置于盤盤片啟啟停區(qū)區(qū)，初初始化化完成成后主主軸電電機啟啟動并并以高高速旋旋轉(zhuǎn)，，裝載載磁頭頭的小小車機機構(gòu)移移動，，將浮浮動磁磁頭置置于盤盤片表表面的的00道，處處于等等待指指令的的啟動動狀態(tài)態(tài)。讀寫階階段當當接接口電電路接接收到到微機機系統(tǒng)統(tǒng)傳來來的指指令信信號，，通過過前置置放大大控制制電路路，驅(qū)驅(qū)動音音圈電電機工工作，，磁頭頭準確確定位位并進進行數(shù)數(shù)據(jù)的的讀寫寫。結(jié)束階階段結(jié)結(jié)束工工作斷斷電狀狀態(tài)，，浮動動磁頭頭駐留留到盤盤面中中心。。硬盤的的數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)1、MBR（MasterBootRecord）主引導導記錄錄，位位于0柱面、、0磁道、、1扇區(qū)的的位置置。它它由分分區(qū)命命令Fdisk產(chǎn)生。。主引引導記記錄中中包含含了硬硬盤的的一系系列參參數(shù)和和一段段引導導程序序。。硬盤盤引導導程序序的主主要作作用是是檢查查分區(qū)區(qū)表是是否正正確2、DBR（DOSBootRecord）DOS引導記記錄，，位于于0柱面、、1磁頭、、1扇區(qū)的的位置置，它它是由由格式式化命命令Format產(chǎn)生的的。BPB參數(shù)塊塊記錄錄著本本分區(qū)區(qū)的起起始扇扇區(qū)、、結(jié)束束扇區(qū)區(qū)、文文件存存儲格格式、、硬盤盤介質(zhì)質(zhì)描述述符、、根目目錄大大小、、FAT個數(shù)，，分配配單元元的大大小等等重要要參數(shù)數(shù)。3、FAT（FileAllocationTable）文件分分配表表，位位于磁磁盤的的0柱面、、1磁頭、、2扇區(qū)的的位置置，F(xiàn)AT表的大大小由由硬盤盤的容容量決決定。。同一個個文件件的數(shù)數(shù)據(jù)并并不一一定完完整地地存放放在磁磁盤的的一個個連續(xù)續(xù)的區(qū)區(qū)域內(nèi)內(nèi)，而而往往往會分分成若若干段段，像像一條條鏈子子一樣樣存放放。這這種存存儲方方式稱稱為文文件的的鏈式式存儲儲。（（如如圖））為了實現(xiàn)文文件的鏈式式存儲，硬硬盤上必須須準確地記記錄哪些簇簇已經(jīng)被文文件占用，，還必須為為每個已經(jīng)經(jīng)占用的簇簇指明存儲儲后繼內(nèi)容容的下一個個簇的簇號號，對一個個文件的最最后一簇，，則要指明明本簇無后后繼簇。這這些都是由由FAT表來保存的的，表中有有很多表項項，每項記記錄一個簇簇的信息。。4、FDTDIR（Directory）是根目錄錄區(qū)，緊接接著第二FAT表（即備份份的FAT表）之后，，記錄著根根目錄下每每個文件（（目錄）的的起始單元元，文件的的屬性等。。定位文件件位置時，，操作系統(tǒng)統(tǒng)根據(jù)DIR中的起始單單元，結(jié)合合FAT表就可以知知道文件在在硬盤中的的具體位置置和大小了了5、DATA數(shù)據(jù)區(qū)，主主要負責硬硬盤中數(shù)據(jù)據(jù)的存儲，，當數(shù)據(jù)復復制到硬盤盤時，數(shù)據(jù)據(jù)就存儲在在數(shù)據(jù)區(qū)中中。三、硬盤接接口三硬盤盤接口硬盤的后面面就是硬盤盤的接口，，接口主要要是數(shù)據(jù)接接口和電源源接口。1、硬盤的數(shù)數(shù)據(jù)接口硬盤與主板板連接部分分稱為硬盤盤的數(shù)據(jù)接接口，常見的硬盤盤接口有：：ATA、SATA和SCSI，其中中，，ATA和SATA主要用于個個人電腦，，而SCSI則主主要用于服服務器。（1）ATA接口ATA接口又稱為為IDE接口。其傳傳輸速率一一般般為66MB/S、100MB/S和133MB/S，常見的外外部部傳輸模式式為UltraATA/66、UltraATA/100、UltraATA/133，目前使用用的最多的的是后兩者者。（2）SATA接口串行ATA接口，其采采用串行的的方式傳輸輸數(shù)據(jù)據(jù)，并采采用了點對對點的傳傳輸協(xié)議。。其數(shù)據(jù)傳傳輸率率最高可可達到300MB/s，支持SATA設(shè)備的熱插插拔拔，一臺電電腦同時掛掛接兩SATA接口的硬盤盤，沒沒有主、、從盤之分分。（3）SCSI接口SCSI的英文全稱稱為“SmallComputerSystemInterface”（小型計算算機系統(tǒng)接接口），是是同IDE（ATA）完全不同同的接口，，IDE接口是普通通PC的標準接口口，而SCSI并不是專門門為硬盤設(shè)設(shè)計的接接口，是是一種廣泛泛應用于小小型機上的的高速數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸技術(shù)。SCSI接口具有應應用范圍廣廣、多任務務、帶帶寬大、CPU占用率低，，以及熱插插拔等優(yōu)點點，但但較高的價價格使得它它很難如IDE硬盤般普及及，因因此SCSI硬盤主要應應用于中、、高端服務務器和和高檔工作作站中。（4）光纖通道道光纖通道的的英文拼寫寫是Fibre

Channel，是為為在像服服務器這樣樣的多硬盤盤系統(tǒng)環(huán)境境而設(shè)計，，能能滿足高端端工作站、、服務器、、海量存儲儲子網(wǎng)絡(luò)絡(luò)、外外設(shè)間通過過集線器、、交換機和和點對點連連接進進行雙向向、串行數(shù)數(shù)據(jù)通訊等等系統(tǒng)對高高數(shù)據(jù)傳輸輸率率的要求。。光纖通道的的主要特性性有：熱插插拔性、高高速帶帶寬、遠遠程連接、、連接設(shè)備備數(shù)量大等等。2、硬盤的電電源接口ATA硬盤的電源源接口是一一個4針的“D型”電源源接口口，SATA硬盤接口則則采用了15針的扁平接接口。3、硬盤的跳跳線第一組：Master:on；Slave:off將硬盤設(shè)為為主盤（（強制設(shè)設(shè)置，與數(shù)數(shù)據(jù)線設(shè)置置無關(guān)）。。第二組：（（CableSelect）用數(shù)據(jù)線線決定是主主盤還是是從從盤。第三組：限限制使用的的容量PARTTHREE03硬盤技術(shù)參參數(shù)1、容量容量是硬盤盤存儲數(shù)據(jù)據(jù)的多少，，是硬盤的的一個重重要的的技術(shù)指標標。目前流流行的硬盤盤容量多為為500GB、1TB,2TB等（3.5英寸）。2、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是影響響硬盤性能能最重要的的因素之一一，目前前市場場上流行的的是5400rpm（每分鐘轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)）和7200rpm的硬盤?，F(xiàn)現(xiàn)在7200rpm的高速硬盤盤技術(shù)已已經(jīng)非非常成熟，，而高低速速硬盤性能能差距比較較明顯顯，因此此，建議選選擇高速硬硬盤。3、硬盤接口口技術(shù)IDE和SCSI4、磁頭技術(shù)術(shù)目前硬盤的的磁頭技術(shù)術(shù)主要采用用磁阻磁頭頭技術(shù)術(shù)、巨型型磁阻磁頭頭技術(shù)和光光學輔助溫溫式技術(shù)等等。5、緩存是硬盤控制制器上的一一塊內(nèi)存芯芯片，具有有極快的的存取取速度，它它是硬盤內(nèi)內(nèi)部存儲和和外界接口口之間的的緩沖沖器。緩存存的大小與與速度是直直接關(guān)系到到硬盤的的傳輸輸速度的重重要因素，，能夠大幅幅度地提高高硬盤整整體性性能。硬硬盤的緩緩存主要起起三種作用用：一是預預讀讀取。二是是對寫入動動作進行緩緩存。三是是臨時存儲儲最最近訪問過過的數(shù)據(jù)。。2MB和8MB緩存是現(xiàn)今今主流流硬盤所所采用，而而在服務器器或特殊應應用領(lǐng)域中中還有有緩存容容量更大的的產(chǎn)品，甚甚至達到了了16MB、64MB等。6、平均尋道道時間磁頭移到數(shù)數(shù)據(jù)所在的的磁道上所所需要的時時間，一一般般為10~6毫秒。7、平均等待待時間指讀寫磁頭頭移動至目目標磁道后后，等待存存儲數(shù)據(jù)據(jù)的的時間。8、平均訪問問時間指硬盤的讀讀寫速度平均訪問時時間=平均尋道時時間＋平均均等待時間間9、內(nèi)部傳輸輸率（InternalTransferRate）是指硬盤磁磁頭與緩存存之間的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸率率，簡單單的的說就是硬硬盤將數(shù)據(jù)據(jù)從盤片上上讀取出來來，然后存存儲在緩存存內(nèi)的速度度。其速度取取決于盤片片的轉(zhuǎn)速速和和盤片的線線密度。目目前各硬盤盤生產(chǎn)廠家家努力提高高硬盤的內(nèi)內(nèi)部傳輸率率，除了改改進信號處處理技術(shù)、、提提高轉(zhuǎn)速速以外，最最主要的就就是不斷的的提高單碟碟容量量以提提高線性密密度。由于于單碟容量量越大的硬硬盤線性性密密度越高，，磁頭的尋尋道頻率與與移動距離離可以相應應的減少，，從而減少少了平均尋尋道時間，，內(nèi)部傳輸輸速速率也就就提高了。。目前主流流的家用級級硬盤，內(nèi)內(nèi)部數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸率基本本還停留在在70~90

MB/s左右，而且且在在連續(xù)工工作時，這這個數(shù)據(jù)會會降到更低低。10、外部傳輸輸率（ExternaldataTransferRate）一般也稱為為突發(fā)數(shù)據(jù)據(jù)傳輸或接接口傳輸率率。是指指硬盤緩存存和電腦系系統(tǒng)之間的的數(shù)據(jù)傳輸輸率。也就就是計計算機通過過硬盤接口口從緩存中中將數(shù)據(jù)讀讀出交交給給相應的控控制器的速速率。平常常硬盤所采采用的ATA66、ATA100、ATA133等接口，是是以硬盤的的理論最最大外部數(shù)數(shù)據(jù)傳輸率率來表示的的。ATA100中的100就代表著這這塊硬盤的的外部數(shù)據(jù)據(jù)傳輸率理理論論最大大值是100MB/s；ATA133則代表外部部數(shù)據(jù)傳傳輸率理論論最大值是是133MB/s；而SATA接口的硬硬盤外部理理論數(shù)據(jù)最最大傳輸率率可達150MB/s。這這些只是硬硬盤理論上上最大的外外部數(shù)據(jù)傳傳輸率，在在實際的的日常工作作中是無法法達到這個個數(shù)值的。。11、噪聲容量大、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速快造成成噪聲12、發(fā)熱硬盤太熱會會使硬盤不不穩(wěn)定13、數(shù)據(jù)安全全：S、M、A、R、T技術(shù)：硬硬盤自分析析、自檢測測、自報報告告技術(shù)，這這是目前普普遍采用的的數(shù)據(jù)安全全技術(shù)。。RAID技術(shù)：獨立立磁盤冗余余陣列技術(shù)術(shù)將一個文文件分散保保存、讀取取，加快速速度。14、MTBF連續(xù)無故障障時間，指指硬盤開始始工作到出出現(xiàn)故障的的時間間，以以小時計算算，時間越越長，硬盤盤的穩(wěn)定性性越好。PARTFOUR04硬盤保護和和選購選購時考慮慮的因素：：1、容量（（總量量單單碟）2、速度（（轉(zhuǎn)速速緩存））3、接口技術(shù)術(shù)（IDE、SATA、SCSI）4、價格因素素（邁拓拓價高西西部數(shù)據(jù)據(jù)價低）5、售后服務務2022/12/28參考選購購品牌：：希捷（Seagate）、邁拓拓（Maxtor）、西部數(shù)據(jù)據(jù)（WesternDigital）、三星（Samsung）、富士士通（Fujitsu）等。日立7K20002TB7200轉(zhuǎn)32MB（HDS722020ALA330）參考價格格：￥￥690硬盤容量量：2000GB接口類型型：SATA2.5轉(zhuǎn)速：7200轉(zhuǎn)/分硬盤緩存存：32MB硬盤尺寸寸：3.5寸盤片數(shù)：5平均尋道道：8.5其他特點點：硬盤盤工作時時噪音在在26分貝硬盤選購購硬盤選購購希捷Barracuda1TBSATA6Gb/s7200.12（ST31000524AS）（￥￥370）基本參數(shù)數(shù)：適用類型型臺式式機、、硬盤尺尺寸3.5英寸、、硬盤容容量1000GB、緩存32MB、轉(zhuǎn)速7200rpm、接口類類型