《計(jì)算機(jī)組裝與維修（第3版）》第五章外存儲(chǔ)器

第五章外存儲(chǔ)器知識(shí)要點(diǎn)◆硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的分類(lèi)和基本結(jié)構(gòu)?！粲脖P(pán)驅(qū)動(dòng)器的工作原理和性能指標(biāo)?！舻湫陀脖P(pán)的產(chǎn)品及廠商?！舸疟P(pán)存儲(chǔ)機(jī)制。◆固態(tài)硬盤(pán)?！粢苿?dòng)存儲(chǔ)器。內(nèi)容摘要

掌握硬盤(pán)的工作原理及主要性能指標(biāo)，掌握不同接口類(lèi)型的固態(tài)硬盤(pán)速度差異，以及移動(dòng)存儲(chǔ)器的分類(lèi)和工作原理。5.1硬盤(pán)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)5.1.1硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)1．內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.1硬盤(pán)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)2．外部結(jié)構(gòu)

硬盤(pán)的外部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其正面一般記錄了硬盤(pán)的相關(guān)信息，背面是集成主控芯片PCB電路板，后側(cè)則是硬盤(pán)的電源接口和數(shù)據(jù)接口。

硬盤(pán)正面貼有產(chǎn)品標(biāo)簽，主要包括廠家信息和產(chǎn)品信息，如商標(biāo)、型號(hào)、序列號(hào)、生產(chǎn)日期、容量、參數(shù)和主從設(shè)置方法等。5.1硬盤(pán)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)5.1.2硬盤(pán)的分類(lèi)1．按照物理尺寸分類(lèi)

硬盤(pán)產(chǎn)品按內(nèi)部盤(pán)片直徑大小可分為5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸、1英寸等。目前市場(chǎng)上用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的是3.5英寸硬盤(pán)。2．按照接口類(lèi)型分類(lèi)（1）IDE接口硬盤(pán)5.1硬盤(pán)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)（2）SCSI接口硬盤(pán)5.1硬盤(pán)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)（3）SATA接口硬盤(pán)

使用SATA（SerialATA）接口的硬盤(pán)又稱(chēng)串口硬盤(pán)，目前廣泛用于PC。5.2硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo)和工作原理5.2.1硬盤(pán)的主要性能指標(biāo)1．容量

容量（Volume）是絕大多數(shù)用戶(hù)比較關(guān)注的性能指標(biāo)，硬盤(pán)的容量以GB和TB為單位，早期的硬盤(pán)容量小，以MB（兆字節(jié)）為單位。2．轉(zhuǎn)速3．?dāng)?shù)據(jù)傳輸率（單位：MB/s）（1）內(nèi)部傳輸率（InternalTransferRate）（2）外部傳輸率（ExternalTransferRate）5.2硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo)和工作原理4．平均訪問(wèn)時(shí)間（單位：ms）5．緩存6．單碟容量7．磁頭數(shù)（Heads）8．柱面9．每磁道扇區(qū)數(shù)（Sector）10．交錯(cuò)因子11．MTBF12．NCQ技術(shù)5.2硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo)和工作原理5.2.2硬盤(pán)的工作原理1．?dāng)?shù)據(jù)存放機(jī)制

為讀/寫(xiě)方便，在硬盤(pán)的盤(pán)片上劃分有很多存儲(chǔ)單元，具體劃分方式如圖5-8所示。首先在盤(pán)片上劃出多個(gè)同心圓，也就是磁道，編號(hào)從外向里，最外道為0磁道。之后是沿直徑方向劃出多個(gè)扇形區(qū)域，就是所謂的扇區(qū)，從1開(kāi)始編號(hào)，每個(gè)扇區(qū)最多可存放512B數(shù)據(jù)。5.2硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo)和工作原理2．硬盤(pán)的尋道過(guò)程

現(xiàn)在的硬盤(pán)，無(wú)論是IDE硬盤(pán)還是SATA硬盤(pán)采用的都是“溫徹斯特”技術(shù)。磁頭、磁盤(pán)及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是密封在盤(pán)體內(nèi)的。在硬盤(pán)加電后主軸電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)（7200rpm），磁頭在音圈馬達(dá)、永磁鐵和控制電路的共同作用下從磁頭著陸區(qū)（磁頭啟停區(qū)）移出并進(jìn)入磁盤(pán)表面。可使磁頭沿磁盤(pán)表面做徑向運(yùn)動(dòng)，這就是人們常說(shuō)的尋道。需要強(qiáng)調(diào)的是，磁頭在強(qiáng)大氣流的作用下（空氣動(dòng)力學(xué)原理）并不與磁盤(pán)表面相接觸，而是懸浮在磁盤(pán)表面上方的，也就是一種飛行狀態(tài)，其飛行高度為0.1～0.3μm。3．定位到扇區(qū)

前面說(shuō)到想要找到數(shù)據(jù)就要把磁頭定位到指定的面、磁道、扇區(qū)，磁道的選取是靠磁頭臂的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而扇區(qū)的選取過(guò)程非常簡(jiǎn)單，在尋道結(jié)束后，盤(pán)片在電機(jī)主軸的帶動(dòng)下目標(biāo)扇區(qū)會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方，此時(shí)由控制電路發(fā)出讀?。ɑ?qū)懭耄┑闹噶顏?lái)完成讀/寫(xiě)操作。5.3硬盤(pán)廠商及其代表產(chǎn)品5.3.1希捷（Seagate）Barracuda2

000GB（7200rpm）是希捷眾多產(chǎn)品中的一員，它采用SATA3.0接口，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到6GB/s，平均尋道時(shí)間只有9ms，它內(nèi)部為兩片裝，單碟容量達(dá)到1TB，且提供了高達(dá)64MB的緩存，是目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。5.3.2西部數(shù)據(jù)公司（WesternDigitalCorp.）WDCaviarBlack1TB7200轉(zhuǎn)64MBSATA3（WD1002FAEX）是一塊入門(mén)級(jí)硬盤(pán)，數(shù)據(jù)傳輸率為6GB/s，單碟容量達(dá)到512GB，兩片裝，有64MB的緩存。5.4移動(dòng)存儲(chǔ)器5.4.1閃盤(pán)

閃盤(pán)也稱(chēng)U盤(pán)，采用USB接口，可熱插拔。1998年閃盤(pán)面市時(shí)采用USB1.0接口，容量為16MB，是當(dāng)時(shí)主流移動(dòng)存儲(chǔ)器軟盤(pán)的11倍，隨著技術(shù)的發(fā)展，它的容量也不斷提升，讀/寫(xiě)速度快，保存時(shí)間長(zhǎng)（達(dá)10年之久），可重復(fù)擦寫(xiě)100萬(wàn)次以上，耐高低溫，不怕潮，體積小，重量輕，便于攜帶，特別適用于PC間較大容量文件的轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)。5.4移動(dòng)存儲(chǔ)器5.4.2移動(dòng)硬盤(pán)

移動(dòng)硬盤(pán)（MobileHardDisk）是強(qiáng)調(diào)便攜性和大容量的存儲(chǔ)產(chǎn)品，方便實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間交換大容量數(shù)據(jù)。目前主流產(chǎn)品的容量達(dá)到了500GB和1TB。5.4移動(dòng)存儲(chǔ)器5.4.3使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的注意事項(xiàng)1．確保供電充足2．保證移動(dòng)硬盤(pán)與主機(jī)USB接口一致3．移動(dòng)硬盤(pán)分區(qū)不宜過(guò)多4．盡量避免一次復(fù)制大容量的文件5．不要混用供電線纜6．避免USB接口松動(dòng)7．盡量縮短使用時(shí)間8．使用完之后正常退出5.4移動(dòng)存儲(chǔ)器9．嚴(yán)禁碰撞、摔跌和工作狀態(tài)下挪動(dòng)移動(dòng)硬盤(pán)10．不要進(jìn)行頻繁的磁盤(pán)整理和格式化操作11．保持計(jì)算機(jī)工作環(huán)境清潔12．注意防高溫、防潮、防電磁干擾13．養(yǎng)成正確關(guān)機(jī)的習(xí)慣14．盡量不要使用硬盤(pán)壓縮技術(shù)5.5固態(tài)硬盤(pán)（SSD）

固態(tài)硬盤(pán)（SolidStateDisk、IDEFlashDISK）是采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)，用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲(chǔ)單元（Flash芯片）組成。固態(tài)硬盤(pán)的接口在規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)（SATA）完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤(pán)一致。雖然目前成本較高，但也正在逐漸普及。新一代的固態(tài)硬盤(pán)普遍采用SATA2接口及SATA3接口。固態(tài)硬盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)有閃存（Flash芯片）和DRAM兩種。1．基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)

基于DRAM的固態(tài)硬盤(pán)采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，目前應(yīng)用范圍較窄。它仿效傳統(tǒng)硬盤(pán)的設(shè)計(jì)，可被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進(jìn)行卷設(shè)置和管理。它是一種高性能的存儲(chǔ)器，而且使用壽命很長(zhǎng)，美中不足的是需要獨(dú)立電源來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)安全。DRAM固態(tài)硬盤(pán)屬于非主流的設(shè)備。5.5固態(tài)硬盤(pán)（SSD）2．基于閃存的固態(tài)硬盤(pán)

基于閃存的固態(tài)硬盤(pán)（IDEFlashDISK、SerialATAFlashDisk）采用Flash芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)，這是通常所說(shuō)的SSD。這種SSD固態(tài)硬盤(pán)讀寫(xiě)速度快、不需要單獨(dú)供電、能適應(yīng)于各種環(huán)境，價(jià)格也不斷下滑，很適合個(gè)人用戶(hù)使用。SATA接口5.5固態(tài)硬盤(pán)（SSD）PCI-E接口5.5固態(tài)硬盤(pán)（SSD）M.2接口5.5固態(tài)硬盤(pán)