第7章 硬盘

1. 第7章 硬盘 • 本章要点 • 具体要求 • 本章导读

2. 本章要点 • 硬盘的工作模式 • 硬盘的性能参数 • 硬盘的保护技术 • 硬盘的选购

3. 具体要求 • 掌握硬盘的工作模式 • 掌握硬盘的性能参数 • 了解硬盘的保护技术 • 了解硬盘的选购方法

4. 本章导读 • 硬盘是计算机系统中用来存储大容量数据的设备，可以把它看做是计算机系统的仓库，其存储信息量大，安全系数也比较高，是长期保存数据的首选设备。本课将介绍硬盘的相关知识，包括硬盘的工作模式、硬盘接口的作用、硬盘的参数对性能的影响、保护硬盘数据常使用的一些技术以及如何选购一款合适的硬盘。

5. 7.1 硬 盘 概 述 • 硬盘是计算机中容量最大的存储设备。计算机运行时必需的操作系统、大量的应用程序和数据等资料都是保存在硬盘中的。

6. 7.1 硬 盘 概 述 • 7.1.1 硬盘的内部结构 • 7.1.2 硬盘的工作模式 • 7.1.3 硬盘的接口 • 7.1.4 硬盘的性能参数 • 7.1.5 硬盘的保护技术

7. 7.1.1 硬盘的内部结构 • 硬盘的外观就像一个方形盒子，硬盘的正面是它的铭牌，记录了硬盘的型号、产品序列号等信息。在硬盘的背面可以看到硬盘的控制芯片和集成电路。 • 在硬盘内部，盘片被固定在主轴电机上并随主轴电机一起旋转，磁头不停地做径向运动，进行数据的读写操作。在硬盘中，每个磁片的上下两面各有一个磁头，它们与磁片并不接触，磁头和盘片之间的距离极其微小，比一根头发丝的直径还要小

8. 硬盘的背面

9. 7.1.1 硬盘的内部结构 • 如果磁头碰到高速旋转的磁片，会破坏表面的涂层和存储的数据，磁头也会损坏，所以在硬盘通电的情况下不要移动主机。 • 硬盘对密封性要求很高，硬盘的盘片和磁头之间只有很小的间隙。当硬盘工作时盘片会高速转动，如果硬盘内部存在灰尘，那么小小的灰尘将会使高速旋转的盘片受到毁灭性的破坏。因此绝对不允许轻易打开硬盘导致灰尘进入。

10. 硬盘的内部结构

11. 7.1.2 硬盘的工作模式 • 硬盘的工作模式主要有NORMAL，LBA和LARGE三种。 • NORMAL模式：这是老式硬盘常使用的工作模式。在这种模式下对硬盘进行访问时，BIOS和IDE控制器对参数不做任何转换。该模式支持的硬盘参数为：最大柱面数为1024，最大磁头数为16，最大扇区数为63，每扇区字节数为512，即支持的最大容量为528MB（512×63×16×1024）。

12. 7.1.2 硬盘的工作模式 • LBA模式：LBA（Logical Block Addressing）即“逻辑块寻址模式”。在这种模式下操作系统访问硬盘时，会由IDE控制器把柱面、扇区、磁头等参数的逻辑地址转换为实际地址，该模式支持的硬盘最大容量为8.4GB（512×63×255×1024）。 • LARGE模式：LARGE称为“超大硬盘管理模式”，是目前普遍使用的一种模式，这种模式可支持容量超过8.4GB的硬盘，主要应用于柱面超过1024而LBA模式又不支持的硬盘上。

13. 7.1.3 硬盘的接口 • 硬盘上的接口包括数据接口、跳线和电源接口，下面将分别进行介绍。

14. 7.1.3 硬盘的接口 • 1．硬盘的数据接口 • 2．硬盘的跳线 • 3．硬盘的电源接口

15. 1．硬盘的数据接口 • 硬盘与主板的连接部分称为硬盘的数据接口，目前常见的硬盘接口有ATA，SATA和SCSI。其中ATA和SATA主要用于个人计算机，而SCSI则主要用于服务器。

16. 1）ATA接口 • ATA接口又被称为IDE接口。其传输速率一般可分为66MB/s，100MB/s，133MB/s，常见的外部传输速率模式为Ultra ATA/66，Ultra ATA/100和Ultra ATA/133，目前使用得较多的是Ultra ATA/133。连接ATA接口的数据线一般被称为IDE数据线。

17. 2）SATA接口 • SATA接口的传输速率为150MB/s，其在传输速率上比ATA接口具有更多优势。随着技术的发展，SATA接口的传输速率还将会进一步提高。SATA接口采用串行的方式传输数据，并采用了点对点的传输协议，这样可以让SATA驱动器独享带宽。SATA接口的另一特点是支持SATA设备的热插拔功能，而ATA接口不支持热插拔功能。

18. 3）SCSI接口 • SCSI接口（Small Computer System Interface），即小型计算机系统接口，属于专用服务器接口。不过目前也有部分个人计算机用户在使用SCSI接口的硬盘。SCSI接口的硬盘需要用户另购一块SCSI控制卡插在PCI插槽中。

19. 2．硬盘的跳线 • 硬盘的跳线主要用于控制硬盘的主、从盘状态，一般IDE设备上都有跳线设置。硬盘的正面一般印有硬盘跳线的设置说明。 • Master or single drive：设置驱动器为主盘，即将硬盘设置为主驱动器。 • Drive is slave：设置驱动器为从盘，即将硬盘设置为第二驱动器。

20. 2．硬盘的跳线 • Master with a non-ATA compatible slave：主驱动器不为ATA时为第二驱动器。 • Cable select：电缆选择，采用特殊处理后的数据线设置主盘或从盘，即使用数据线中的一根为选择线，有选择线则为主盘，否则为从盘。

21. 3．硬盘的电源接口 • ATA硬盘的电源接口是一个4针的“D型”电源接口，SATA硬盘电源接口则采用了15针的扁平接口。硬盘的电源接口连接电源，直接从电源处获取工作所需的电压。

22. 7.1.4 硬盘的性能参数 • 了解硬盘的性能参数后，在选购硬盘时就可以知道硬盘的好坏了。硬盘的性能参数有单碟容量、硬盘转速、硬盘缓存、平均寻道时间、平均潜伏时间、平均访问时间、内部数据传输率和外部数据传输率等。 • 单碟容量：一张盘片具有正、反两个存储面，两个存储面的存储容量之和就是硬盘的单碟容量。硬盘的单碟容量取决于盘片的平滑程度、盘片表面磁性物质质量和磁头类型，一般情况下盘片表面越光滑，表面磁性物质的质量就越好，磁头技术就越先进，单碟容量就越大。目前，单碟容量已经达到200GB以上。

23. 7.1.4 硬盘的性能参数 • 硬盘转速：是指硬盘内主轴电机的转动速度，理论上来说是转速越快，硬盘读取数据的速度也就越快，但是速度的提升会产生更大的噪音和热量，所以硬盘的转速是有一定限制的。 • 硬盘缓存：指硬盘内部的高速存储器。目前主流硬盘的缓存主要有2MB和8MB两种，而在SCSI硬盘中最高的数据缓存已经达到了16MB。一般拥有较大缓存的硬盘在性能上会有更突出的表现。

24. 7.1.4 硬盘的性能参数 • 平均寻道时间（Average Seek Time）：指硬盘磁头移动到相应数据所在磁道时所用的时间，以毫秒（ms）为计算单位，现大多数硬盘的平均寻道时间在6~14ms之间。注意它与平均访问时间的差别，平均寻道时间越小越好，现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。 • 平均潜伏时间（Average Latency Time）：指当磁头移动到目标数据所在的磁道后，等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，计算单位为毫秒（ms），一般在2~6ms之间。

25. 7.1.4 硬盘的性能参数 • 平均访问时间（Average Access Time）：指磁头找到指定数据的平均时间，计算单位为毫秒（ms），通常是平均寻道时间与平均潜伏时间之和。平均访问时间越短越好，一般硬盘的平均访问时间在11~18ms之间，现在选购硬盘时应该选择平均访问时间低于15ms的产品。 • 内部数据传输率（Internal Transfer Rate）：也称为最大/最小持续传输率（Sustained Transfer Rate），单位Mb/s，指硬盘将目标数据记录在盘片上的速度，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度。

26. 7.1.4 硬盘的性能参数 • 外部数据传输率（External Transfer Rate）：指计算机通过接口将数据交给硬盘的传输速度。其速度比内部数据传输率快得多，在宣传或硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单位为MB/s。

27. 7.1.5 硬盘的保护技术 • 硬盘的保护技术主要有防震技术和数据保护技术，下面将分别进行介绍。

28. 7.1.5 硬盘的保护技术 • 1．防震技术 • 2．数据保护技术

29. 1．防震技术 • 目前硬盘的防震技术主要有SPS防震保护系统和Shock Block防震保护系统。

30. 1）SPS防震保护系统 • SPS防震保护系统主要是分散外来冲击能量，尽量避免硬盘磁头和盘片之间的意外撞击，使硬盘能够承受10 000N以上的意外冲击力。

31. 2）Shock Block防震保护系统 • Shock Block防震保护系统是Maxtor公司的专利技术，采用分散外来的冲击能量的方法，尽量避免磁头和盘片相互撞击，它能承受的最大冲击力可以达到15 000N甚至更高。

32. 2．数据保护技术 • 数据保护技术有数据卫士、Max Safe、DPS、S.M.A.R.T技术和3D保护系统等几种。

33. 1）数据卫士 • 该技术是西部数据（WD）公司独有的，它能够在硬盘工作的空余时间里，每8个小时便自动执行硬盘扫描、检测、修复盘片的各扇区等步骤，其操作完全是自动运行，无需用户干预与控制，特别是对初级用户与不懂硬盘维护的用户十分适用。

34. 2）Max Safe • Max Safe的核心是将附加的ECC校验位保存在硬盘上，使硬盘在读写过程中，每一步都要经过严格的校验，以此来保证硬盘数据的完整性。

35. 3）DPS • DPS（数据保护系统）的工作原理是在硬盘的前300MB内存放操作系统等的重要信息，DPS可在系统出现问题后的90秒内自动检测并恢复系统数据。如果不行，则启用随硬盘附送的DPS软盘，进入程序后DPS系统模式会自动分析造成故障的原因，尽量保证用户硬盘中的数据不受损失。

36. 4）S.M.A.R.T技术 • S.M.A.R.T技术就是人们常说的“自动检测分析及报告技术”，是目前绝大多数硬盘已经普遍采用的通用安全技术，这种技术可以对硬盘进行监测，当S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警，以避免计算机数据受到损失。

37. 5）3D保护系统 • 3D保护系统（3D Defense System）技术是美国希捷公司独有的一项硬盘保护技术，主要包括磁盘保护（Drive Defense）、数据保护（Data Defense）和诊断保护（Diagnostic Defense）三方面的内容。

38. 7.2 硬盘选购指南 • 硬盘是存储计算机中大容量的数据的设备，因此其工作的速度和稳定性都影响着计算机的整体性能，下面将介绍硬盘的选购方法。

39. 7.2 硬盘选购指南 • 7.2.1 知识讲解 • 7.2.2 典型案例

40. 7.2.1 知识讲解 • 下面介绍在选购硬盘时应注意的一些问题以及市场上比较好的一些硬盘品牌。

41. 7.2.1 知识讲解 • 1．怎样选购硬盘 • 2．主流硬盘品牌

42. 1．怎样选购硬盘 • 由于目前计算机的操作系统、应用软件和各种各样的影音文件的体积越来越大，因此选购一个大容量的硬盘是必然趋势。另外，还需要考虑硬盘的接口、缓存、售后服务等其他因素。

43. 1）容量 • 购买硬盘时首先应该考虑硬盘的容量。目前主流硬盘的容量有80GB，120GB，160GB和200GB等。一般来说，120GB和160GB硬盘的性价比比较高。

44. 2）接口 • 购买硬盘时必须考虑主板上为硬盘提供了何种接口，否则购买回来的硬盘可能会由于主板不支持该接口而不能使用。

45. 3）缓存 • 目前硬盘的缓存多为2MB或8MB，缓存大的硬盘性能会更好。因此在价格差距不大的情况下建议购买大缓存的硬盘。

46. 4）售后服务 • 由于硬盘内保存的数据相当重要，因此硬盘的售后服务也就显得特别重要了。目前硬盘的质保期多在2～3年，有些甚至长达5年，另外有些硬盘公司甚至提供了数据恢复业务。

47. 2．主流硬盘品牌 • 目前硬盘品牌主要有Seagate（希捷）、Maxtor（迈拓）、SAMSUNG（三星）和Western Digital（西部数据，简称西数）等，下面将对这些品牌硬盘进行简单介绍。

48. 1）Seagate（希捷）硬盘 • 希捷公司是当前硬盘界研发的领头羊，其生产的硬盘物美价廉。希捷公司是最早推出SATA接口标准的硬盘厂家，另外也是第一个推出单碟容量在200GB的硬盘厂家，实力非同一般，希捷硬盘的酷鱼系列有很高的市场占有率，享有良好的声誉。

49. 2）Maxtor（迈拓）硬盘 • Maxtor公司是全球出货量最大的硬盘厂商之一，拥有广泛而完整的产品线。Maxtor系列产品主要是7200转IDE硬盘金钻系列DiamondMax Plus 9。此系列的硬盘可提供高达80GB的单碟容量，具有2MB或8MB高速缓存，存储容量包括60GB，80GB，120GB，160GB和200GB。 • Maxtor的新一代SATA硬盘提供了最高150MB/s的数据传输率，特别适合影音、消费类电子、高性能PC工作站以及入门级服务器的应用。

50. 硬盘