第五章外部存儲(chǔ)關(guān)鍵設(shè)備

計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)教程第五章外部存儲(chǔ)設(shè)備硬盤

硬盤的結(jié)構(gòu)、硬盤工作原理硬盤的性能參數(shù)硬盤的選購(gòu)硬盤常見故障與維修軟盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)

軟盤的外觀、發(fā)展、工作原理、容量、特點(diǎn)光存儲(chǔ)系統(tǒng)

CD-ROM驅(qū)動(dòng)器與光盤工作原理、驅(qū)動(dòng)器規(guī)格、選購(gòu)與維護(hù)

刻錄機(jī)的工作原理、性能指標(biāo)與選購(gòu)

DVD-ROM的分類、特點(diǎn)、物理結(jié)構(gòu)與規(guī)格移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備

5.1硬盤5.1.1硬盤結(jié)構(gòu)和工作原理(以臺(tái)式機(jī)3.5in硬盤為例)1、硬盤的外部結(jié)構(gòu)：如圖5-1所示：接口：電源接口—硬盤和電源相連，為硬盤提供電力保證。數(shù)據(jù)接口—硬盤和主板控制芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，如IDE、SATA、SCSI接口等?？刂齐娐钒澹嘿N片式元件焊接外殼：實(shí)際是硬盤的面板，標(biāo)注產(chǎn)品的型號(hào)、產(chǎn)地、設(shè)置數(shù)據(jù)等，與底板結(jié)合成一個(gè)密封的整體，保證硬盤盤片和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。2、硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-2所示：馬達(dá)磁頭組件—讀寫磁頭、傳動(dòng)手臂、傳動(dòng)軸組成磁頭發(fā)展—亞鐵鹽類磁頭、MIG磁頭、薄膜磁頭、MR磁頭(磁阻磁頭，感應(yīng)寫、磁阻讀)、GMR磁頭磁頭驅(qū)動(dòng)電路—直接控制尋道電機(jī)，使磁頭定位；盤片—硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，金屬薄膜材料，邏輯上是由磁道tracks、扇區(qū)sectors、柱面cylinders、磁頭head組成。主軸組件—主要由軸承和馬達(dá)組成主軸調(diào)速電路—控制主軸電機(jī)帶動(dòng)盤體以恒定速率轉(zhuǎn)動(dòng)的電路；讀寫電路—控制磁頭進(jìn)行讀寫操作。ROM芯片—硬盤初始化，執(zhí)行加電和啟動(dòng)主軸電機(jī)，加電初始化尋道、定位及故障檢測(cè)等。

RAM芯片—2MB/8MB前置控制電路—控制磁頭感應(yīng)的信號(hào)、主軸電機(jī)速度、磁頭驅(qū)動(dòng)和伺服定位等。

３、硬盤的工作原理（１）盤片：是將磁粉附著在鋁合金（玻璃）圓盤片的表面，這些磁粉被劃分成若干個(gè)同心圓，在每個(gè)同心圓的磁道上好象有無數(shù)的任意排列的小磁鐵，他們分別代表著０和１。當(dāng)小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時(shí)，則排列的方向會(huì)隨著發(fā)生改變。利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方向，使每個(gè)小磁鐵都可以存儲(chǔ)信息。（２）磁頭：硬盤的磁頭用來讀取或修改盤片上磁性物質(zhì)的狀態(tài)，一般來說，每個(gè)磁面上有一個(gè)磁頭，從最上面開始編號(hào)為０。磁頭在停止工作時(shí)，與磁盤是接觸的，但在工作時(shí)呈飛行狀態(tài)。磁頭在盤片的著陸區(qū)接觸式啟停方式，著陸區(qū)不存放任何數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，盤片高速旋轉(zhuǎn)，因空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，磁頭離盤片數(shù)據(jù)區(qū)0.2um－0.5um。5.1.2硬盤的性能參數(shù)1、容量：?jiǎn)挝唬篗B或GB影響硬盤容量因素：?jiǎn)蔚萘亢偷瑪?shù)量，目前單碟容量可500GB，碟片數(shù)<=5張2、轉(zhuǎn)速：概念：指硬盤內(nèi)電機(jī)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度單位：RPM（RoundPerMinutes）大?。褐髁魇?200RPM3、數(shù)據(jù)傳輸率：（1）內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：概念：是磁頭到硬盤的高速緩存之間的數(shù)據(jù)傳輸速度；重要性和影響因素：是硬盤整體性能的關(guān)鍵，與硬盤的盤片轉(zhuǎn)速和盤片數(shù)據(jù)線密度有關(guān)；單位：mpbs。（2）外部數(shù)據(jù)傳輸率：概念：是指從硬盤緩存讀取數(shù)據(jù)的速度；影響因素：與硬盤接口有關(guān)；單位：MB/S；大小：IDE接口硬盤最大速度為130MB/S，SATA接口硬盤最大速度為150MB/S。4、緩存：作用：提高硬盤存取速度大小：2MB/8MB/16MB/32MB5、磁道、磁頭數(shù)、柱面數(shù)和扇區(qū)數(shù)：（1）磁頭數(shù)：將磁電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一般有1個(gè)磁頭（2）柱面數(shù)：各面上磁道號(hào)相同的磁道合起來，稱為一個(gè)柱面(Cylinder)6、平均尋道時(shí)間：概念：指磁頭從得到指令到尋找到數(shù)據(jù)所在磁道中間的時(shí)間大?。?.5ms~14ms（９ms）7、接口類型：IDE接口：并口，主要是家用PC機(jī)，80pin，長(zhǎng)度為<=0.4米SATA接口：串口，是目前市場(chǎng)硬盤主流接口，7pin線長(zhǎng)可達(dá)1米（2001年Intel、APT、Dell、IBM、ST、Mator確立SATA1.0規(guī)范，速度為150Mbps；2002年確立SATA2.0規(guī)范速度為300Mbps）SCSI接口：主要用于服務(wù)器光纖接口FC：高端服務(wù)器5.1.3硬盤的選購(gòu)1、認(rèn)識(shí)硬盤的品牌：市場(chǎng)上硬盤主要廠商有：Maxtor(邁拓)、Seagate(希捷)、WD(西部數(shù)據(jù))、Samsung、Hitachi(日立)。2、注意硬盤的性能參數(shù)：如：硬盤容量、轉(zhuǎn)速(7200RPM)、緩存大小(8MB)、質(zhì)保時(shí)間、接口類型(SATA接口)。3、硬盤編號(hào)識(shí)別：[實(shí)例1]：編號(hào)為ST3120026AS硬盤參數(shù)含義[實(shí)例2]：WD硬盤：“WD+容量+轉(zhuǎn)速和緩存+接口”例：硬盤編號(hào)為WD1800JB的含義。

WD：表示西部數(shù)據(jù)硬盤；1800：表示容量，一般由3或4位組成，后面一個(gè)“0”不看；J：表示表示轉(zhuǎn)速及緩存容量。A代表5400RPM、2MB緩存；B代表7200RPM、2MB緩存；J代表7200RPM、8MB緩存；G代表10000RPM、8MB緩存.B：表示外部接口，A代表Ultra

ATA66，B代表UltraATA100，

D代表SATA150接口。例：硬盤編號(hào)為WD5000AKB的含義。容量－500G，接口－IDE，轉(zhuǎn)速－7200rpm

緩存容量－16MB[實(shí)例3]：日立硬盤：“HDS/P/T+轉(zhuǎn)速+系列的最大容量+該產(chǎn)品容量+產(chǎn)品系列代碼+硬盤高度+接口類型+緩存”。例：日立7K250系列“HDS722525VLAT80”，7200RPM／分，最大容量為250GB和總?cè)萘繛?50GB的硬盤，高1英寸，采用的是UltraATA100接口并擁有8MB緩存。4、硬盤的測(cè)試：目前硬盤的測(cè)試軟件主要有：PCMark05和SiSoftSandra是硬盤整體性能測(cè)試軟件HDDScan用來檢查硬盤壞道HDTune用來檢測(cè)硬盤的健康狀態(tài)此外還有Ziff-Davis、Winbench、FCTest和HD-Tach等5.1.4硬盤常見故障與維修1、硬盤故障的幾種表現(xiàn)形式：在Windows初始化時(shí)死機(jī)；能進(jìn)入Windows，但運(yùn)行程序出錯(cuò)，同時(shí)運(yùn)行磁盤掃描也不能通過，經(jīng)常在掃描時(shí)候緩慢、甚至死機(jī)；在BIOS中突然無法識(shí)別硬盤病毒故障2、故障實(shí)例與解決方法：[實(shí)例1]：在開機(jī)后發(fā)現(xiàn)物理硬盤丟失故障分析與處理：首先檢查硬盤電源線是否連接；其次檢查硬盤數(shù)據(jù)線是否連接或松脫；最后檢查CMOS中關(guān)于硬盤參數(shù)類型是否設(shè)置錯(cuò)誤。[實(shí)例2]：不能正常引導(dǎo)操作系統(tǒng)故障分析與處理：此類故障一般為軟件故障，本質(zhì)上是硬盤的主引導(dǎo)扇區(qū)、系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)或操作系統(tǒng)程序被破壞。破壞的原因可能是系統(tǒng)軟件的，也可能是硬盤盤面被劃傷引起的。[實(shí)例3]：不能正常運(yùn)行某些應(yīng)用軟件故障分析與處理：此類故障一般為軟件故障，可能該軟件的部分文件或運(yùn)行環(huán)境被破壞，也有可能是硬盤盤面劃傷造成的。在排除硬件故障后，對(duì)文件進(jìn)行檢測(cè)和修復(fù)。[實(shí)例4]：一塊硬盤無法進(jìn)行分區(qū)，進(jìn)行磁盤掃描程序時(shí)也不能通過。故障分析與處理：估計(jì)應(yīng)該是硬盤存在壞道造成的。如果壞道現(xiàn)象不嚴(yán)重，可通過PartitionMagic軟件將其屏蔽，如果壞道較多，建議更換硬盤。如果壞道較多，建議更換硬盤

。[實(shí)例5]：一塊硬盤在進(jìn)行分區(qū)，使用formatC;/S命令格式化硬盤后，用硬盤啟動(dòng)電腦時(shí)出現(xiàn)“InvalidSpecification”的提示。

故障分析與處理：應(yīng)該是對(duì)硬盤進(jìn)行分區(qū)時(shí)沒有激活硬盤的主分區(qū)造成的。只需要使用DOS系統(tǒng)盤啟動(dòng)電腦后，重新運(yùn)行FDISK命令，激活硬盤的主分區(qū)即可。3、硬盤的保養(yǎng)：硬盤在工作時(shí)不要頻繁地開關(guān)機(jī)防止灰塵進(jìn)入要防止溫度過高在硬盤工作時(shí)不要移動(dòng)硬盤避免靜電的危害5.2軟盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)１、軟盤外觀：如下圖5-3所示：２、軟盤發(fā)展：(1)1967年IBM的阿蘭·舒加特（AlanShugart）發(fā)明，軟盤驅(qū)動(dòng)器使用8英寸磁盤（diskdiskette）5.25英寸(360KB)3.5in(1.44MB)(2)1981年8月用在第一臺(tái)IBM個(gè)人電腦上圖5-3軟盤3、工作原理：4、容量：(1)公式：容量＝磁道*扇區(qū)*512byte(2)計(jì)算：3.5in(1.44MB)的軟盤容量計(jì)算

1.44MB=80*18*512byte5、特點(diǎn)：容量太小，速度太慢，安全性（因易損壞）差5.3光存儲(chǔ)系統(tǒng)5.3.1CD-ROM驅(qū)動(dòng)器1、光驅(qū)的結(jié)構(gòu)：(1)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器一般由激光頭組件、機(jī)械傳動(dòng)組件、靈敏字信號(hào)處理系統(tǒng)及接口、面板控制系統(tǒng)等部分組成。其外觀結(jié)構(gòu)如下圖5-4所示：(2)激光頭構(gòu)成：激光發(fā)生器、半反光棱鏡、物鏡和光電二極管。(3)光驅(qū)背面結(jié)構(gòu)如下圖5-5所示：2、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的工作原理：當(dāng)激光頭讀取盤片上的數(shù)據(jù)時(shí)，從激光發(fā)生器發(fā)出的激光透過半反射棱鏡，匯聚在物鏡上，物鏡將激光聚焦成為極細(xì)的光點(diǎn)并打到光盤上。則光盤上的反射物質(zhì)就會(huì)將照射過來的光線反射回去，透過物鏡再照射到半反射棱鏡，經(jīng)過反射棱鏡，到達(dá)光電二極管上面。由于光盤表面以突起不平的點(diǎn)來記錄數(shù)據(jù)的，所以凸起的部分大部分的光被反射回來，而凹下去的部分無法將激光反射回去，就形成了０和１信號(hào)，發(fā)光二極管接受到０或１排列的數(shù)據(jù)后，最終將它們解析成需要的數(shù)據(jù)信號(hào)。其圖5-5光驅(qū)背面接口工作原理如下圖5-6所示：圖5-6光驅(qū)的工作原理3、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)規(guī)格：(1)數(shù)據(jù)傳輸率：是指從光驅(qū)中讀取的數(shù)據(jù)量與所需時(shí)間的比值，單位KB/s，是光驅(qū)最基本的性能指標(biāo)。如單倍速光驅(qū)傳輸率為150KB/S,目前主流是52倍速光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了7800KB/S。(2)平均存取時(shí)間：是指從CPU向光驅(qū)發(fā)出數(shù)據(jù)讀取指令到光驅(qū)尋找到光盤上數(shù)據(jù)所在位置所需要的時(shí)間，一般的CD-ROM其平均存取時(shí)間在150ms以下。(3)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：是光驅(qū)內(nèi)部的存儲(chǔ)區(qū)，能減少讀盤次數(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸率。目前CD-ROM一般集成有256KB或512KB的緩存。(4)容錯(cuò)能力：光驅(qū)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)類型自動(dòng)調(diào)整讀取速度，以達(dá)到容錯(cuò)糾錯(cuò)的目的。4、光驅(qū)的選購(gòu)：接口類型：目前主要是IDE接口數(shù)據(jù)傳輸率：目前主要是52倍速數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小：目前主要是256KB或512KB的緩存兼容性和價(jià)格：選擇兼容性好的光驅(qū)5、光驅(qū)常見故障與維修：（1）光驅(qū)的維護(hù)，一般應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：注意不要讓光驅(qū)受到撞擊、震蕩，因?yàn)楣怛?qū)的激光頭是非常脆弱的。要用專門的清洗盤定期清洗光驅(qū)。必須注意防塵。不用時(shí)，不要把光盤放在光驅(qū)中，以減少光驅(qū)的磨損。（2）實(shí)例[實(shí)例1]：開機(jī)檢測(cè)不到光驅(qū)。故障分析與處理：先檢查光驅(qū)的電源線和數(shù)據(jù)線連接是否完好；再檢查光驅(qū)跳線設(shè)置是否正確；如這些都正常則可能是數(shù)據(jù)線本身損壞，更換即可。[實(shí)例2]：不能進(jìn)出盒或進(jìn)出盒不順暢。故障分析與處理：可能是進(jìn)出盒電機(jī)插針接觸不良或電機(jī)燒壞；也可能是進(jìn)出盒機(jī)結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)帶松動(dòng)，將其更換即可。5.3.2刻錄機(jī)1、刻錄機(jī)工作原理：CD-R又稱為光盤寫錄器，是一次性寫入可重復(fù)讀取的光驅(qū)，它刻錄的光盤可由CD-ROM使用，在刻錄時(shí)由刻錄軟件處理數(shù)據(jù)然后寫入光盤片中。寫盤時(shí)通過寫數(shù)據(jù)控制電路將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到激光束里，并利用激光產(chǎn)生的高溫，在盤面刻錄層上燒蝕出信號(hào)凹坑，這種刻錄方式只能進(jìn)行一次寫操作，一旦完成就不能再刻錄。隨著刻錄光驅(qū)和盤片的價(jià)格不斷下降，已逐漸成為微機(jī)系統(tǒng)中的常用設(shè)備。2、CD-RW（CD-ReWritable）光驅(qū)是可重復(fù)刻錄的光驅(qū)，即可反復(fù)錄制或刪除錄制到光盤中的數(shù)據(jù)。3、光盤刻錄機(jī)的性能指標(biāo)：（1）速度：常用的速度格式：寫X擦X讀如8X24X32（22x）（2）接口方式：主要有IDE、SCSI、USB等（3）緩存容量：2MB或8MB（4）放置方式：內(nèi)置式還是外置式（5）盤片的兼容性：應(yīng)包括CD-RW和CD-R4、刻錄機(jī)的選購(gòu)：(1)生產(chǎn)商：如LG、Samsung、Sony、Phlips等(2)技術(shù)規(guī)格：刻錄機(jī)速度(22x)、緩存容量大小(2MB/8MB)、接口規(guī)格等。(3)盤片的選購(gòu)：金盤：使用酞菁(Phthalocyanine)有機(jī)染料，主要制作公司有Kodak(柯達(dá))、MitsuiToatsu(三井)綠盤：使用花菁(Cyanine)有機(jī)染料，怕強(qiáng)光，主要制作公司有Richo(理光)、ID、Mitsuibishi(三菱)。藍(lán)盤：使用偶氮(AZO)有機(jī)染料。5.3.3DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器1、DVD-ROM的定義：DigitalVersatileDisk數(shù)字多用途光盤DVD盤片的規(guī)格：

DVD-ROM—只讀型數(shù)字多功能光盤

DVD-Video—數(shù)字激光視盤

DVD-Audio—數(shù)字音響光盤

DVD-R—寫一次型數(shù)字多功能光盤

DVD-RAM—重復(fù)讀寫數(shù)字多功能光盤