第7章硬盤驅(qū)動(dòng)器

第7章硬盤驅(qū)動(dòng)器要求了解硬盤驅(qū)動(dòng)器的分類和組成結(jié)構(gòu)，掌握硬盤驅(qū)動(dòng)器的工作原理及主要性能指標(biāo)，了解主流硬盤的型號，掌握硬盤驅(qū)動(dòng)器的安裝和BIOS設(shè)置、制作啟動(dòng)盤、硬盤的分區(qū)和高級格式化。7.1硬盤驅(qū)動(dòng)器的分類1.按盤徑尺寸分類:有5.25、3.5(常用)、2.5、1.8英寸

圖7-1硬盤的外觀

(1)IDE接口(IntegratedDriveElectronics)“集成驅(qū)動(dòng)設(shè)備”：指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器。主要用于硬盤和光驅(qū)與計(jì)算機(jī)的連接。工作模式分DMA33(傳輸速率

33MB/S)，DMA66、DMA100最高DMA133。符合ATA規(guī)范，也稱ATA接口。外觀如圖7-2。2.按接口類型分類SerialATA(簡稱SATA)SATA硬盤接口、采用點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸模式，每塊硬盤獨(dú)享通道帶寬。SATA1．0數(shù)據(jù)傳輸速率的有效帶寬峰值為150MB/s。SATA2．0標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率為300MB/s，SATA3．0標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率為600MB/s，。SATA接口硬盤的外觀如圖7-3所示。圖7-3SATA接口及數(shù)據(jù)連接線(2)SerialATA接口（SATA）SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)最初是為小型機(jī)研制的一種接口技術(shù)，現(xiàn)在它被完全移植到了普通微機(jī)上。傳輸速率160MB/S，CPU占用率低10%，適用多任務(wù)。圖7-4所示是希捷Cheetah15K3的SCSI硬盤及其接口，它是第六代SCSI硬盤，主軸轉(zhuǎn)速為15000r/min（轉(zhuǎn)/分），36.7GB容量，物理接口是68針，接口界面采用了UltraSCSI320規(guī)范。(3)SCSI接口7.2硬盤驅(qū)動(dòng)器的組成結(jié)構(gòu)1.硬盤的外部結(jié)構(gòu)硬盤從外觀上看，由電源接口、數(shù)據(jù)接口、控制電路板、固定蓋板、安裝螺孔等組成，相同類型的硬盤結(jié)構(gòu)都是相似的，如圖7-5所示，左圖是IDE接口的硬盤，右圖是SATA接口的硬盤。圖7-5硬盤的外部結(jié)構(gòu)

電源接口：電源接口與主機(jī)電源相連，為硬盤工作提供能源。IDE硬盤的電源接口為4針接口，而SATA硬盤的電源接口為15針。顯然，現(xiàn)有的ATX電源沒有這類電源插頭，通常需要采用SATA電源轉(zhuǎn)接線與傳統(tǒng)電源線轉(zhuǎn)接，如圖7-6所示數(shù)據(jù)接口：數(shù)據(jù)接口是硬盤數(shù)據(jù)和主板控制器之間進(jìn)行傳輸交換的紐帶，根據(jù)連接方式的差異，分為IDE、SATA等接口。IDE接口為40根針，數(shù)據(jù)線分40線和80線兩種。如圖7-7a所示，SATA硬盤使用7針端口，如圖7-7b所示。圖7-7IDE的數(shù)據(jù)線和SATA的數(shù)據(jù)線目前常用的兩種接口的硬盤比較硬盤IDE接口與SATA接口的比較：IDE(ATA)電源線—4針，數(shù)據(jù)線—40線/80線；傳輸速率DMA66傳輸速率66MB/S，最高DMA133133MB/S，兼容性好；共享帶寬。SATA電源線—15針（可由轉(zhuǎn)接線轉(zhuǎn)成4針）

數(shù)據(jù)線—7線/4線目前速率SATA1.0150MB/S、SATA2.0300MB/S；點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，獨(dú)占帶寬。SATA接口需要Intel865和915檔次以上芯片組的支持。965以上芯片組不支持IDE。SATA2.0的NCQ技術(shù)NCQ(NativeCommandQueuing，原生命令隊(duì)列)技術(shù)可以對讀寫硬盤的指令執(zhí)行順序進(jìn)行優(yōu)化，避免像傳統(tǒng)硬盤那樣機(jī)械地按照接收指令的先后順序移動(dòng)磁頭讀寫硬盤的不同位置，與此相反，它會在接收命令后對其進(jìn)行排序，排序后的磁頭將以高效率的順序進(jìn)行尋址，從而避免磁頭反復(fù)移動(dòng)帶來的損耗，延長硬盤壽命?？刂齐娐钒澹豢刂齐娐钒宀捎觅N片式元件焊接，包括主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動(dòng)與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口電路，ROM芯片、緩存RAM等。固定蓋板：硬盤的固定蓋板面板上標(biāo)注有產(chǎn)品的型號、產(chǎn)地、設(shè)置數(shù)據(jù)等，它與底板結(jié)合成一個(gè)密封的整體，以保證硬盤盤片和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。安裝螺孔：用于硬盤的安裝，對于3.5in的產(chǎn)品，固定蓋板和側(cè)面都有安裝孔，可以方便靈活地安裝。2.硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)由固定面板、控制電路板、盤頭組件、盤片、接口及附件等幾大部分組成，如圖7-8所示。浮動(dòng)磁頭組件：讀取數(shù)據(jù)信號；控制電路：信號放大、控制、傳送；盤片：是存儲數(shù)據(jù)的載體，多采用金屬薄膜磁盤；液態(tài)軸承：以油膜代替滾珠，無磨損、抗震。7.3硬盤驅(qū)動(dòng)器的工作原理硬盤系統(tǒng)由硬盤驅(qū)動(dòng)器、適配器及連接電纜三部分組成。初始化完成后，主軸電機(jī)啟動(dòng)并高速旋轉(zhuǎn)，裝載磁頭的小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)，將浮動(dòng)磁頭置于盤片表面的00道。存儲區(qū)由盤片、面、磁道(同心圓)、扇區(qū)組成。多個(gè)盤面的相同磁道形成硬盤的“磁柱面”。7.4硬盤驅(qū)動(dòng)器的主要性能指標(biāo)1.容量(Capacity)主流硬盤容量80~250GB，影響硬盤容量的因素為單片容量和盤片數(shù)量。計(jì)算機(jī)中按1GB=1024MB，硬盤廠家按1GB=1000MB所以在計(jì)算機(jī)中顯示出來的硬盤容量一般情況下要比硬盤容量的標(biāo)稱值小。

2.平均尋道時(shí)間(averageseektime)：從初始位置移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道所需要的時(shí)間（ms）。3.平均潛伏時(shí)間（Averagelatency）：磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道后，等待所要數(shù)據(jù)塊到來所需的時(shí)間。（ms)

4.單磁道時(shí)間（SingleTrackSeek）：相鄰磁道的移動(dòng)時(shí)間。(ms)

5.全程訪問時(shí)間（MaxFullSeek）：磁頭開始移動(dòng)至找到數(shù)據(jù)塊所需的時(shí)間。(ms)

6.平均訪問時(shí)間（AverageAccess）：磁頭找到指定數(shù)據(jù)的平均時(shí)間。是平均尋道時(shí)間與平均潛伏時(shí)間之和。

(ms)7.最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率（MaximumInternalDataTransferRate）：磁頭到硬盤緩存區(qū)的最大數(shù)據(jù)傳輸率，速度16MB/S外部數(shù)據(jù)傳輸率示意圖如圖7-12所示。圖7-12硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率與外部數(shù)據(jù)傳輸率示意圖8.外部數(shù)據(jù)傳輸率（ExternalTransferRate)外部數(shù)據(jù)傳輸率指從硬盤緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的速率，可達(dá)133MB/s或更高，比內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸快。在硬盤特性表中常以數(shù)據(jù)接口速率代替，單位為MB/s。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率與外部數(shù)據(jù)傳輸率的關(guān)系如圖7-9所示，由于外部數(shù)據(jù)傳輸速率受內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率制約，所以無法達(dá)到標(biāo)稱的速率。9．主軸轉(zhuǎn)速(rotationalspeed)主軸轉(zhuǎn)速是指硬盤內(nèi)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，目前ATA(IDE)硬盤的主軸轉(zhuǎn)速一般為5400~7200r/min，主流硬盤的轉(zhuǎn)速為7200r/min，SCSI硬盤的主軸轉(zhuǎn)速一般可達(dá)7200～10000r/min，而最高轉(zhuǎn)速的SCSI硬盤轉(zhuǎn)速高達(dá)15000r/min。10．緩存(BufferMemory)硬盤緩存是指在硬盤內(nèi)部的高速存儲器其作用是提供一個(gè)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)域，把從硬盤讀取的數(shù)據(jù)暫時(shí)保存，然后一次性傳輸出去，或者把從總線傳輸來的數(shù)據(jù)暫時(shí)保存，然后逐漸寫入硬盤。解決CPU與硬盤之間巨大的速度差異。目前，硬盤緩存的容量通常為512KB、2MB、8MB、16MB或更大。11.硬盤表面溫度：硬盤工作時(shí)，封殼的溫度。12.平均故障間隔時(shí)間：硬盤開始運(yùn)行到出現(xiàn)故障的時(shí)間間隔。(一般5年左右）13.單碟容量：硬盤中的存儲碟片一般有1~4片，3.5in的單碟容量可達(dá)40GB。14.數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)：S.M.A.R.T自監(jiān)測、分析、報(bào)告技術(shù)。RAID(RedundantArrayoflndependentDisks，獨(dú)立磁盤冗余陣列)有時(shí)也簡稱磁盤陣列(DiskArray)，是一種把多塊獨(dú)立的硬盤(物理硬盤)按不同的方式組合起來形成一個(gè)硬盤組(邏輯硬盤)，從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲性能和提供數(shù)據(jù)備份技術(shù)。(1)RAID0提高性能、數(shù)據(jù)安全性不變。RAID0存儲方式如圖7—13所示。7.5硬盤RAID技術(shù)圖7-13RAID0存儲方式(2)RAID1安全性提高、性能不變。RAID1存儲方式如圖7-11所示。(3)RAID0+1性能提高、安全性加強(qiáng)。RAID0+1存儲方式如圖7-12所示。(4)JBOD增大容量。JBOD(JustaBunchofDrives,簡單硬盤串聯(lián)）也稱作數(shù)據(jù)迭加。SATA硬盤在設(shè)置RAID模式時(shí)，一般都需要安裝主板芯片組廠商所提供的驅(qū)動(dòng)，但也有少數(shù)較老的SATARAID控制器在打了最新補(bǔ)丁的某些版本的WindowsXP系統(tǒng)里不需要加載驅(qū)動(dòng)就可以組建RAID。7.6主流硬盤介紹目前，市場上主流是7200dmin、SATA或SATA/300串口桌面硬盤，容量80GB、160GB、250GB等表7—1列出了目前市場上的主流產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)。表7-1主流7200r/min桌面硬盤技術(shù)參數(shù)一覽7.7硬盤驅(qū)動(dòng)器的選購硬盤的選購與其他產(chǎn)品一樣，在沒有充足的經(jīng)濟(jì)實(shí)力支持下，以“夠用”為原則，如果考慮得更長遠(yuǎn)一點(diǎn)，就是想到以后的升級等問題。在購買硬盤時(shí)以主流產(chǎn)品為主，近期一般指：容量為160GB或200GB，轉(zhuǎn)速為7200r／min，數(shù)據(jù)緩存為2MB或8MB，接口類型為UltraATAl33或SATAl50，平均尋道時(shí)間低于9．0ms。因此總的說來，一般情況下，可以結(jié)合“夠用就好”和“考慮升級”兩個(gè)因素選擇硬盤。7.8實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)1——IDE接口硬盤驅(qū)動(dòng)器的安裝：1、將硬盤固定在安裝架上。水平放置時(shí)，電路面朝下，標(biāo)簽面向上，如圖7-15所示。圖7-15硬盤跳線圖2、連接硬盤電源線在電源插座與數(shù)據(jù)線插座之間有4組跳線插針，可根據(jù)硬盤上的標(biāo)簽和使用需要進(jìn)行跳線。如圖7-16所示。。圖7-16硬盤主、從跳線插座3.連接硬盤數(shù)據(jù)線80芯專用數(shù)據(jù)線連接主硬盤，如圖7-17所示。圖7-1780芯數(shù)據(jù)線先將IDE線的藍(lán)色插頭插在主板上的IDE1插座中，如圖7-18所示。然后再將黑色I(xiàn)DE插頭插到硬盤上的IDE插座中，硬盤線的有色邊對準(zhǔn)插座的第一腳，如圖7-19所示。圖7-18主板上IDE接口圖7-19連接硬盤數(shù)據(jù)線實(shí)習(xí)2——SATA接口硬盤的安裝SATA硬盤與IDE硬盤一樣，需要連接數(shù)據(jù)線和電源線。SATA數(shù)據(jù)線為扁長形（見圖7-20），直接連接主板和硬盤上的相應(yīng)接口即可，如圖7-20所示。圖7-20硬盤SATA接口數(shù)據(jù)線和電源線的連接實(shí)習(xí)3IDE硬盤的BI