电脑硬件之--硬盘.doc

1、硬盘百科名片硬盘（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disc Drive 简称 HDD 全名 温彻斯特式硬盘）是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。目录机械硬盘发展（以下简称硬盘） 硬盘接口 硬盘尺寸 硬盘制造商 硬盘的物理结构 硬盘的逻辑结构 硬盘的基本参数 硬盘数据保护 机械硬盘发展（以下简称硬盘） 硬盘接口 硬盘尺寸硬盘制造商 硬盘的物理结构 硬盘的逻辑结构硬盘的基本参数 硬盘数据保护 扩展分区 相关名词 网络硬盘 固态硬盘 硬盘维护 15 招 硬盘故障维修技巧 硬盘选购指

2、南 硬盘的优化 硬盘的保养常识 网络他意展开编 辑 本 段 机 械 硬 盘 发 展 （ 以 下 简 称 硬 盘 ）机 械 硬 盘 发 展 史1、 1956 年 ， IBM 的 IBM 350 RAMAC 是 现 代 硬 盘 的 雏 形 ， 它 相 当 于 两 个 冰 箱 的体 积 ， 不 过 其 储 存 容 量 只 有 5MB。 1973 年 IBM 3340 问 世 ， 它 拥 有 “温 彻 斯 特 ”这 个 绰 号 ， 来 源 于 他 两 个 30MB 的 储 存 单 元 ， 恰 是 当 时 出 名 的 “温 彻 斯 特 来 福 枪 ”的 口 径 和 填 弹 量 。 至 此 ， 硬 盘 的

3、 基 本 架 构 被 确 立 。 2、 1980 年 ， 两 位 前 IBM 员 工 创 立 的 公 司 开 发 出 5.25 英 寸 规 格 的 5MB 硬 盘 ，这 是 首 款 面 向 台 式 机 的 产 品 ， 而 该 公 司 正 是 希 捷 （ SEAGATE） 公 司 。 3、 80 年 代 末 ， IBM 公 司 推 出 MR（ Magneto Resistive 磁 阻 ） 技 术 令 磁 头 灵敏 度 大 大 提 升 ， 使 盘 片 的 储 存 密 度 较 之 前 的 20Mbpsi（ bit/每 平 方 英 寸 ） 提 高 了数 十 倍 ， 该 技 术 为 硬 盘 容 量 的

4、 巨 大 提 升 奠 定 了 基 础 。 1991 年 ， IBM 应 用 该 技 术 推出 了 首 款 3.5 英 寸 的 1GB 硬 盘 。 4、 1970 年 到 1991 年 ， 硬 盘 盘 片 的 储 存 密 度 以 每 年 25%30%的 速 度 增 长 ； 从1991 年 开 始 增 长 到 60%80%； 至 今 ， 速 度 提 升 到 100%甚 至 是 200%， 从 1997 年 开始 的 惊 人 速 度 提 升 得 益 于 IBM 的 GMR（ Giant Magneto Resistive， 巨 磁 阻 ） 技 术 ，它 使 磁 头 灵 敏 度 进 一 步 提 升 ，

5、 进 而 提 高 了 储 存 密 度 。 5、 1995 年 ， 为 了 配 合 Intel 的 LX 芯 片 组 ， 昆 腾 （ Quantum） 与 Intel 携 手发 布 UDMA 33 接 口 EIDE 标 准 将 原 来 接 口 数 据 传 输 率 从 16.6MB/s 提 升 到 了33MB/s 同 年 ， 希 捷 开 发 出 液 态 轴 承 （ FDB， Fluid Dynamic Bearing） 马 达 。 所谓 的 FDB 就 是 指 将 陀 螺 仪 上 的 技 术 引 进 到 硬 盘 生 产 中 ， 用 厚 度 相 当 于 头 发 直 径 十 分之 一 的 油 膜 取

6、代 金 属 轴 承 ， 减 轻 了 硬 盘 噪 音 与 发 热 量 。 6、 1996 年 ， 希 捷 收 购 康 诺 （ Conner Peripherals） 。 7、 1998 年 2 月 ， UDMA 66 规 格 面 世 。 8、 2000 年 10 月 ， 迈 拓 （ Maxtor） 收 购 昆 腾 。 9、 2003 年 1 月 ， 日 立 宣 布 完 成 20.5 亿 美 元 的 收 购 IBM 硬 盘 事 业 部 计 划 ， 并成 立 日 立 环 球 储 存 科 技 公 司 （ Hitachi Global Storage Technologies, Hitachi GST）

7、 。 10、 2005 年 日 立 环 储 和 希 捷 都 宣 布 了 将 开 始 大 量 采 用 磁 盘 垂 直 写 入 技 术（ perpendicular recording） ， 该 原 理 是 将 平 行 于 盘 片 的 磁 场 方 向 改 变 为 垂 直（ 90 度 ） ， 更 充 分 地 利 用 的 储 存 空 间 。 11、 2005 年 12 月 21 日 , 硬 盘 制 造 商 希 捷 宣 布 收 购 迈 拓 （ Maxtor） 。 12、 2007 年 1 月 ， 日 立 环 球 储 存 科 技 宣 布 将 会 发 售 全 球 首 只 1Terabyte 的 硬盘 ， 比

8、 原 先 的 预 定 时 间 迟 了 一 年 多 。 硬 盘 的 售 价 为 399 美 元 ， 平 均 每 美 元 可 以 购得 2.75GB 硬 盘 空 间 。 13、 2007 年 11 月 ， Maxtor 硬 盘 出 厂 的 预 先 格 式 化 的 硬 盘 ， 被 发 现 已 植 入 会 盗取 在 线 游 戏 的 帐 号 与 密 码 的 木 马 。 未 来 的 发 展 趋 势 ：希 捷 存 储 新 技 术 ： 2009 年 出 2500G 硬 盘 。 硬 盘 记 录 密 度 越 大 就 可 以 实 现 越 大 的 磁 盘 容 量 ， 希 捷 最 近 发 布 的 160GB 5400r

9、pm 2.5 英 寸 垂 直 纪 录 笔 记 本 硬 盘 的 纪 录 密 度 是 每 平 方 英 寸 135Gbits， 东 芝最 新 展 示 的 2.5 英 寸 硬 盘 每 平 方 英 寸 纪 录 密 度 是 188Gbits， 而 在 加 州 硅 谷 的IDEMA DiSKON 展 会 上 ， 希 捷 展 示 了 1 种 磁 记 录 设 备 ， 每 平 方 英 寸 可 以 纪 录421Gbits 数 据 ！ 据 国 外 媒 体 报 道 ， 日 立 日 前 宣 布 ， 将 于 2010 年 推 出 5TB(5120G)硬 盘 ， 从 而向 新 兴 的 固 态 硬 盘 发 起 挑 战 。 如

10、今 ， 固 态 硬 盘 逐 渐 蚕 食 传 统 硬 盘 业 务 ， 尤 其 是在 笔 记 本 电 脑 市 场 。 但 是 ， 这 并 不 意 味 着 传 统 硬 盘 将 从 此 退 出 历 史 舞 台 。 硬 盘 专 家 日 立 的 做 法 是 ， 尽 可 能 提 升 硬 盘 的 存 储 空 间 。 据 悉 ， 日 立 计 划 于2010 年 推 出 5TB 3.5 英 寸 商 用 硬 盘 。 该 硬 盘 采 用 了 电 流 正 交 平 面 垂 直 巨 磁 阻(CPP-GMR)技 术 ， 使 每 平 方 英 寸 的 存 储 密 度 达 到 1TB。 编 辑 本 段 硬 盘 接 口ATA全 称

11、Advanced Technol ogy Attachment， 是 用 传 统 的 40-pin 并 口 数 据 线 连 接 主 板 与 硬 盘 的 ， 外 部 接 口速 度 最 大 为 133MB/s， 因 为 并 口 线 的 抗 干 扰 性 太 差 ， 且 排 线 占 空 间 ， 不 利 计 算 机散 热 ， 将 逐 渐 被 SATA 所 取 代 。 IDEIDE 的 英 文 全 称 为 “Integrated Drive Electronics”， 即 “电 子 集 成 驱 动器 ”， 俗 称 PATA 并 口 。 SATA使 用 SATA（ Serial ATA） 口 的 硬 盘 又

12、 叫 串 口 硬 盘 ， 是 未 来 PC 机 硬 盘 的 趋 势 。2001 年 ， 由 Intel、 APT、 Dell、 IBM、 希 捷 、 迈 拓 这 几 大 厂 商 组 成 的 Serial ATA委 员 会 正 式 确 立 了 Serial ATA 1.0 规 范 ， 2002 年 ， 虽 然 串 行 ATA 的 相 关 设 备 还未 正 式 上 市 ， 但 Serial ATA 委 员 会 已 抢 先 确 立 了 Serial ATA 2.0 规 范 。 Serial ATA 采 用 串 行 连 接 方 式 ， 串 行 ATA 总 线 使 用 嵌 入 式 时 钟 信 号 ， 具

13、 备 了 更 强 的 纠 错能 力 ， 与 以 往 相 比 其 最 大 的 区 别 在 于 能 对 传 输 指 令 （ 不 仅 仅 是 数 据 ） 进 行 检 查 ，如 果 发 现 错 误 会 自 动 矫 正 ， 这 在 很 大 程 度 上 提 高 了 数 据 传 输 的 可 靠 性 。 串 行 接 口还 具 有 结 构 简 单 、 支 持 热 插 拔 的 优 点 。 SATA IISATA II 是 芯 片 巨 头 Intel 英 特 尔 与 硬 盘 巨 头 Seagate 希 捷 在 SATA 的 基 础 上发 展 起 来 的 ， 其 主 要 特 征 是 外 部 传 输 率 从 SATA

14、的 150MB/s 进 一 步 提 高 到 了300MB/s， 此 外 还 包 括 NCQ(Native Command Queuing， 原 生 命 令 队 列 )、 端 口 多 路器 (Port Multiplier)、 交 错 启 动 (Staggered Spin-up)等 一 系 列 的 技 术 特 征 。 但是 并 非 所 有 的 SATA 硬 盘 都 可 以 使 用 NCQ 技 术 ， 除 了 硬 盘 本 身 要 支 持 NCQ 之 外 ，也 要 求 主 板 芯 片 组 的 SATA 控 制 器 支 持 NCQ。 SCSISCSI 的 英 文 全 称 为 “Small Compu

15、ter System Interface”（ 小 型 计 算 机 系统 接 口 ） ， 是 同 IDE（ ATA） 完 全 不 同 的 接 口 ， IDE 接 口 是 普 通 PC 的 标 准 接 口 ，而 SCSI 并 不 是 专 门 为 硬 盘 设 计 的 接 口 ， 是 一 种 广 泛 应 用 于 小 型 机 上 的 高 速 数 据 传输 技 术 。 SCSI 接 口 具 有 应 用 范 围 广 、 多 任 务 、 带 宽 大 、 CPU 占 用 率 低 ， 以 及 热 插拔 等 优 点 ， 但 较 高 的 价 格 使 得 它 很 难 如 IDE 硬 盘 般 普 及 ， 因 此 SCSI

16、 硬 盘 主 要 应用 于 中 、 高 端 服 务 器 和 高 档 工 作 站 中 。 光 纤 通 道光 纤 通 道 的 英 文 拼 写 是 Fibre Channel， 和 SCIS 接 口 一 样 光 纤 通 道 最 初 也 不是 为 硬 盘 设 计 开 发 的 接 口 技 术 ， 是 专 门 为 网 络 系 统 设 计 的 ， 但 随 着 存 储 系 统 对 速度 的 需 求 ， 才 逐 渐 应 用 到 硬 盘 系 统 中 。 光 纤 通 道 硬 盘 是 为 提 高 多 硬 盘 存 储 系 统 的 速度 和 灵 活 性 才 开 发 的 ， 它 的 出 现 大 大 提 高 了 多 硬 盘

17、系 统 的 通 信 速 度 。 光 纤 通 道 的 主要 特 性 有 ： 热 插 拔 性 、 高 速 带 宽 、 远 程 连 接 、 连 接 设 备 数 量 大 等 。 光 纤 通 道 是 为 在 像 服 务 器 这 样 的 多 硬 盘 系 统 环 境 而 设 计 ， 能 满 足 高 端 工 作 站 、服 务 器 、 海 量 存 储 子 网 络 、 外 设 间 通 过 集 线 器 、 交 换 机 和 点 对 点 连 接 进 行 双 向 、 串行 数 据 通 讯 等 系 统 对 高 数 据 传 输 率 的 要 求 。 SAS 接 口SAS(Serial Attached SCSI)即 串 行 连

18、 接 SCSI， 是 新 一 代 的 SCSI 技 术 ， 和 现在 流 行 的 Serial ATA(SATA)硬 盘 相 同 ， 都 是 采 用 串 行 技 术 以 获 得 更 高 的 传 输 速 度 ，并 通 过 缩 短 连 结 线 改 善 内 部 空 间 等 。 SAS 是 并 行 SCSI 接 口 之 后 开 发 出 的 全 新 接 口 。此 接 口 的 设 计 是 为 了 改 善 存 储 系 统 的 效 能 、 可 用 性 和 扩 充 性 ， 并 且 提 供 与 SATA硬 盘 的 兼 容 性 。 编 辑 本 段 硬 盘 尺 寸5.25 英 寸 硬 盘 ； 早 期 用 于 台 式

19、机 ， 已 退 出 历 史 舞 台 。 3.5 寸 台 式 机 硬 盘 ； 风 头 正 劲 ， 广 泛 用 于 各 种 台 式 计 算 机 。 2.5 寸 笔 记 本 硬 盘 ； 广 泛 用 于 笔 记 本 电 脑 ， 桌 面 一 体 机 ， 移 动 硬 盘 及 便 携 式硬 盘 播 放 器 。 1.8 寸 微 型 硬 盘 ； 广 泛 用 于 超 薄 笔 记 本 电 脑 ， 移 动 硬 盘 及 苹 果 播 放 器 。 1.3 寸 微 型 硬 盘 ； 产 品 单 一 ， 三 星 独 有 技 术 ， 仅 用 于 三 星 的 移 动 硬 盘 。 1.0 寸 微 型 硬 盘 ； 最 早 由 IBM 公

20、 司 开 发 ， MicroDrive 微 硬 盘 （ 简 称 MD） 。因 符 合 CFII 标 准 ， 所 以 广 泛 用 于 单 反 数 码 相 机 。 0.85 寸 微 型 硬 盘 ； 产 品 单 一 ， 日 立 独 有 技 术 ， 已 知 用 于 日 立 的 一 款 硬 盘 手 机 ，前 Rio 公 司 的 几 款 MP3 播 放 器 也 采 用 了 这 种 硬 盘 。 编 辑 本 段 硬 盘 制 造 商希 捷 （ Seagate）希 捷 logo希 捷 公 司 成 立 于 1979 年 ,现 为 全 球 最 大 的 硬 盘 、 磁 盘 和 读 写 磁 头 制 造 商 ,希 捷 在设

21、 计 、 制 造 和 销 售 硬 盘 领 域 居 全 球 领 先 地 位 ,提 供 用 于 企 业 、 台 式 电 脑 、 移 动 设 备和 消 费 电 子 的 产 品 。 2005 年 并 购 迈 拓 （ Maxtor） 西 部 数 据 （ Western Digital ）全 球 知 名 的 硬 盘 厂 商 ， 成 立 于 1979 年 ， 目 前 总 部 位 于 美 国 加 州 ， 在 世 界 各 地设 有 分 公 司 或 办 事 处 ， 为 全 球 五 大 洲 用 户 提 供 存 储 器 产 品 . 日 立 （ HITACHI）HITACHI 日 立 集 团 是 全 球 最 大 的 综

22、 合 跨 国 集 团 之 一 . 台 式 电 脑 硬 盘 ， 笔 记 本硬 盘 都 有 生 产 。 于 2002 年 并 购 IBM 硬 盘 生 产 事 业 部 门 。 东 芝 （ TOSHIBA）日 本 最 大 的 半 导 体 制 造 商 ， 亦 是 第 二 大 综 合 电 机 制 造 商 ， 隶 属 于 三 井 集 团 旗下 。 主 要 生 产 移 动 存 储 产 品 。 三 星 （ Samsung）韩 国 最 大 的 企 业 集 团 三 星 集 团 的 简 称 。 生 产 的 硬 盘 提 供 用 于 台 式 电 脑 、 移 动设 备 和 消 费 电 子 的 产 品 。 编 辑 本 段 硬

23、 盘 的 物 理 结 构（ 以 下 资 料 可 参 看 硬 盘 大 世 界 、 优 因 培 少 儿 科 技 大 全 ） 1、 磁 头硬 盘 内 部 结 构磁 头 是 硬 盘 中 最 昂 贵 的 部 件 ， 也 是 硬 盘 技 术 中 最 重 要 和 最 关 键 的 一 环 。 传 统 的 磁 头是 读 写 合 一 的 电 磁 感 应 式 磁 头 ， 但 是 ， 硬 盘 的 读 、 写 却 是 两 种 截 然 不 同 的 操 作 ， 为此 ， 这 种 二 合 一 磁 头 在 设 计 时 必 须 要 同 时 兼 顾 到 读 /写 两 种 特 性 ， 从 而 造 成 了 硬 盘设 计 上 的 局 限

24、 。 而 MR 磁 头 （ Magnetoresistive heads） ， 即 磁 阻 磁 头 ， 采 用 的 是分 离 式 的 磁 头 结 构 ： 写 入 磁 头 仍 采 用 传 统 的 磁 感 应 磁 头 （ MR 磁 头 不 能 进 行 写 操 作 ）， 读 取 磁 头 则 采 用 新 型 的 MR 磁 头 ， 即 所 谓 的 感 应 写 、 磁 阻 读 。 这 样 ， 在 设 计 时 就可 以 针 对 两 者 的 不 同 特 性 分 别 进 行 优 化 ， 以 得 到 最 好 的 读 /写 性 能 。 另 外 ， MR 磁头 是 通 过 阻 值 变 化 而 不 是 电 流 变 化

25、去 感 应 信 号 幅 度 ， 因 而 对 信 号 变 化 相 当 敏 感 ，读 取 数 据 的 准 确 性 也 相 应 提 高 。 而 且 由 于 读 取 的 信 号 幅 度 与 磁 道 宽 度 无 关 ， 故 磁道 可 以 做 得 很 窄 ， 从 而 提 高 了 盘 片 密 度 ， 达 到 200MB/英 寸 2， 而 使 用 传 统 的 磁 头只 能 达 到 20MB/英 寸 2， 这 也 是 MR 磁 头 被 广 泛 应 用 的 最 主 要 原 因 。 目 前 ， MR 磁 头已 得 到 广 泛 应 用 ， 而 采 用 多 层 结 构 和 磁 阻 效 应 更 好 的 材 料 制 作 的

26、 GMR 磁 头（ Giant Magnetoresistive heads） 也 逐 渐 普 及 。 2、 磁 道当 磁 盘 旋 转 时 ， 磁 头 若 保 持 在 一 个 位 置 上 ， 则 每 个 磁 头 都 会 在 磁 盘 表 面 划 出 一个 圆 形 轨 迹 ， 这 些 圆 形 轨 迹 就 叫 做 磁 道 。 这 些 磁 道 用 肉 眼 是 根 本 看 不 到 的 ， 因 为 它们 仅 是 盘 面 上 以 特 殊 方 式 磁 化 了 的 一 些 磁 化 区 ， 磁 盘 上 的 信 息 便 是 沿 着 这 样 的 轨道 存 放 的 。 相 邻 磁 道 之 间 并 不 是 紧 挨 着 的

27、 ， 这 是 因 为 磁 化 单 元 相 隔 太 近 时 磁 性 会相 互 产 生 影 响 ， 同 时 也 为 磁 头 的 读 写 带 来 困 难 。 一 张 1.44MB 的 3.5 英 寸 软 盘 ，一 面 有 80 个 磁 道 ， 而 硬 盘 上 的 磁 道 密 度 则 远 远 大 于 此 值 ， 通 常 一 面 有 成 千 上 万 个磁 道 。 3、 扇 区磁 盘 上 的 每 个 磁 道 被 等 分 为 若 干 个 弧 段 ， 这 些 弧 段 便 是 磁 盘 的 扇 区 ， 每 个 扇区 可 以 存 放 512 个 字 节 的 信 息 ， 磁 盘 驱 动 器 在 向 磁 盘 读 取 和

28、 写 入 数 据 时 ， 要 以 扇区 为 单 位 。 1.44MB3.5 英 寸 的 软 盘 ， 每 个 磁 道 分 为 18 个 扇 区 。 4、 柱 面硬 盘 通 常 由 重 叠 的 一 组 盘 片 构 成 ， 每 个 盘 面 都 被 划 分 为 数 目 相 等 的 磁 道 ， 并 从外 缘 的 “0”开 始 编 号 ， 具 有 相 同 编 号 的 磁 道 形 成 一 个 圆 柱 ， 称 之 为 磁 盘 的 柱 面 。磁 盘 的 柱 面 数 与 一 个 盘 面 上 的 磁 道 数 是 相 等 的 。 由 于 每 个 盘 面 都 有 自 己 的 磁 头 ， 因此 ， 盘 面 数 等 于 总

29、 的 磁 头 数 。 所 谓 硬 盘 的 CHS， 即 Cylinder（ 柱 面 ） 、 Head（ 磁头 ） 、 Sector（ 扇 区 ） ， 只 要 知 道 了 硬 盘 的 CHS 的 数 目 ， 即 可 确 定 硬 盘 的 容 量 ，硬 盘 的 容 量 =柱 面 数 *磁 头 数 *扇 区 数 *512B。 编 辑 本 段 硬 盘 的 逻 辑 结 构1. 硬 盘 参 数 释 疑 到 目 前 为 止 , 人 们 常 说 的 硬 盘 参 数 还 是 古 老 的 CHS(Cylinder/Head/Sector)参 数 。 那 么 为 什 么 要 使 用 这 些 参 数 ， 它 们 的 意

30、 义 是 什 么 ?它 们 的 取 值 范 围 是 什 么 ? 很 久 以 前 ， 硬 盘 的 容 量 还 非 常 小 的 时 候 ， 人 们 采 用 与 软 盘 类 似 的 结 构 生 产 硬盘 。 也 就 是 硬 盘 盘 片 的 每 一 条 磁 道 都 具 有 相 同 的 扇 区 数 。 由 此 产 生 了 所 谓 的 3D参 数 (Disk Geometry). 既 磁 头 数 (Heads)， 柱 面 数 (Cylinders)， 扇 区 数(Sectors)， 以 及 相 应 的 寻 址 方 式 。 其 中 ： 磁 头 数 (Heads)表 示 硬 盘 总 共 有 几 个 磁 头 ,

31、也 就 是 有 几 面 盘 片 , 最 大 为 255 (用 8 个 二 进 制 位 存 储 )； 柱 面 数 (Cylinders) 表 示 硬 盘 每 一 面 盘 片 上 有 几 条 磁 道 ,最 大 为 1023(用 10 个 二 进 制 位 存 储 )； 扇 区 数 (Sectors) 表 示 每 一 条 磁 道 上 有 几 个 扇 区 , 最 大 为 63(用 6 个 二 进 制位 存 储 )； 每 个 扇 区 一 般 是 512 个 字 节 , 理 论 上 讲 这 不 是 必 须 的 ,但 好 像 没 有 取 别 的 值的 。 所 以 磁 盘 最 大 容 量 为 ： 255 * 1

32、023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬 盘 厂 商 常 用 的 单 位 ： 255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB ( 1M =1000000 Bytes ) 在 CHS 寻 址 方 式 中 ， 磁 头 ， 柱 面 ， 扇 区 的 取 值 范 围 分 别 为 0 到 Heads - 1。 0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (注 意 是 从 1 开 始 )。 2. 基 本 Int 13H 调 用 简 介 BIOS Int 13H 调 用 是 B

33、IOS 提 供 的 磁 盘 基 本 输 入 输 出 中 断 调 用 ， 它 可 以 完 成磁 盘 (包 括 硬 盘 和 软 盘 )的 复 位 ， 读 写 ， 校 验 ， 定 位 ， 诊 ， 格 式 化 等 功 能 。 它 使 用 的就 是 CHS 寻 址 方 式 ， 因 此 最 大 识 能 访 问 8 GB 左 右 的 硬 盘 (本 文 中 如 不 作 特 殊说 明 ， 均 以 1M = 1048576 字 节 为 单 位 )。 3. 现 代 硬 盘 结 构 简 介 在 老 式 硬 盘 中 ， 由 于 每 个 磁 道 的 扇 区 数 相 等 ， 所 以 外 道 的 记 录 密 度 要 远 低

34、于 内道 ， 因 此 会 浪 费 很 多 磁 盘 空 间 (与 软 盘 一 样 )。 为 了 解 决 这 一 问 题 ， 进 一 步 提 高硬 盘 容 量 ， 人 们 改 用 等 密 度 结 构 生 产 硬 盘 。 也 就 是 说 ， 外 圈 磁 道 的 扇 区 比 内 圈 磁 道多 ， 采 用 这 种 结 构 后 ， 硬 盘 不 再 具 有 实 际 的 3D 参 数 ， 寻 址 方 式 也 改 为 线 性 寻 址 ，即 以 扇 区 为 单 位 进 行 寻 址 。 为 了 与 使 用 3D 寻 址 的 老 软 件 兼 容 (如 使 用 BIOSInt13H 接 口 的 软 件 )， 在 硬盘

35、控 制 器 内 部 安 装 了 一 个 地 址 翻 译 器 ， 由 它 负 责 将 老 式 3D 参 数 翻 译 成 新 的 线 性 参数 。 这 也 是 为 什 么 现 在 硬 盘 的 3D 参 数 可 以 有 多 种 选 择 的 原 因 (不 同 的 工 作 模 式 ，对 应 不 同 的 3D 参 数 ， 如 LBA， LARGE， NORMAL)。 4. 扩 展 Int 13H 简 介 虽 然 现 代 硬 盘 都 已 经 采 用 了 线 性 寻 址 ， 但 是 由 于 基 本 Int13H 的 制 约 ， 使 用 BIOS Int 13H 接 口 的 程 序 ， 如 DOS 等 还 只

36、能 访 问 8 G 以 内 的 硬 盘 空 间 。 为 了打 破 这 一 限 制 ， Microsoft 等 几 家 公 司 制 定 了 扩 展 Int 13H 标 准 (Extended Int13H)， 采 用 线 性 寻 址 方 式 存 取 硬 盘 ， 所 以 突 破 了 8 G 的 限 制 ， 而 且 还 加 入 了对 可 拆 卸 介 质 (如 活 动 硬 盘 ) 的 支 持 。 编 辑 本 段 硬 盘 的 基 本 参 数一 、 容 量作 为 计 算 机 系 统 的 数 据 存 储 器 ， 容 量 是 硬 盘 最 主 要 的 参 数 。 硬 盘 的 容 量 以 兆 字 节 （ MB）

37、或 千 兆 字 节 （ GB） 为 单 位 ， 1GB=1024MB。 但 硬 盘厂 商 在 标 称 硬 盘 容 量 时 通 常 取 1G=1000MB， 因 此 我 们 在 BIOS 中 或 在 格 式 化 硬 盘 时看 到 的 容 量 会 比 厂 家 的 标 称 值 要 小 。 硬 盘 的 容 量 指 标 还 包 括 硬 盘 的 单 碟 容 量 。 所 谓 单 碟 容 量 是 指 硬 盘 单 片 盘 片 的容 量 ， 单 碟 容 量 越 大 ， 单 位 成 本 越 低 ， 平 均 访 问 时 间 也 越 短 。 对 于 用 户 而 言 ， 硬 盘 的 容 量 就 象 内 存 一 样 ， 永

38、 远 只 会 嫌 少 不 会 嫌 多 。Windows 操 作 系 统 带 给 我 们 的 除 了 更 为 简 便 的 操 作 外 ， 还 带 来 了 文 件 大 小 与 数 量 的日 益 膨 胀 ， 一 些 应 用 程 序 动 辄 就 要 吃 掉 上 百 兆 的 硬 盘 空 间 ， 而 且 还 有 不 断 增 大 的 趋势 。 因 此 ， 在 购 买 硬 盘 时 适 当 的 超 前 是 明 智 的 。 近 两 年 主 流 硬 盘 是 500G， 而 1T以 上 的 大 容 量 硬 盘 亦 已 开 始 逐 渐 普 及 。 一 般 情 况 下 硬 盘 容 量 越 大 ， 单 位 字 节 的 价

39、格 就 越 便 宜 ， 但 是 超 出 主 流 容 量 的 硬盘 略 微 例 外 。 时 至 2009 年 12 月 初 ， 1TB（ 1000GB） 的 希 捷 硬 盘 网 购 报 价 是 ￥ 650元 ， 500G 的 硬 盘 大 概 是 ￥ 360 元 。 二 、 转 速转 速 (Rotationl Speed 或 Spindle speed)， 是 硬 盘 内 电 机 主 轴 的 旋 转 速 度 ，也 就 是 硬 盘 盘 片 在 一 分 钟 内 所 能 完 成 的 最 大 转 数 。 转 速 的 快 慢 是 标 示 硬 盘 档 次 的 重要 参 数 之 一 ， 它 是 决 定 硬 盘

40、内 部 传 输 率 的 关 键 因 素 之 一 ， 在 很 大 程 度 上 直 接 影 响到 硬 盘 的 速 度 。 硬 盘 的 转 速 越 快 ， 硬 盘 寻 找 文 件 的 速 度 也 就 越 快 ， 相 对 的 硬 盘 的 传输 速 度 也 就 得 到 了 提 高 。 硬 盘 转 速 以 每 分 钟 多 少 转 来 表 示 ， 单 位 表 示 为 RPM， RPM是 Revolutions Per minute 的 缩 写 ， 是 转 /每 分 钟 。 RPM 值 越 大 ， 内 部 传 输 率 就越 快 ， 访 问 时 间 就 越 短 ， 硬 盘 的 整 体 性 能 也 就 越 好 。

41、 硬 盘 的 主 轴 马 达 带 动 盘 片 高 速 旋 转 ， 产 生 浮 力 使 磁 头 飘 浮 在 盘 片 上 方 。 要 将 所要 存 取 资 料 的 扇 区 带 到 磁 头 下 方 ， 转 速 越 快 ， 则 等 待 时 间 也 就 越 短 。 因 此 转 速 在 很大 程 度 上 决 定 了 硬 盘 的 速 度 。 家 用 的 普 通 硬 盘 的 转 速 一 般 有 5400rpm、 7200rpm 几 种 ， 高 转 速 硬 盘 也 是 现 在台 式 机 用 户 的 首 选 ； 而 对 于 笔 记 本 用 户 则 是 4200rpm、 5400rpm 为 主 ， 虽 然 已 经

42、有公 司 发 布 了 10000rpm 的 笔 记 本 硬 盘 ， 但 在 市 场 中 还 较 为 少 见 ； 服 务 器 用 户 对 硬 盘性 能 要 求 最 高 ， 服 务 器 中 使 用 的 SCSI 硬 盘 转 速 基 本 都 采 用 10000rpm， 甚 至 还 有15000rpm 的 ， 性 能 要 超 出 家 用 产 品 很 多 。 较 高 的 转 速 可 缩 短 硬 盘 的 平 均 寻 道 时 间和 实 际 读 写 时 间 ， 但 随 着 硬 盘 转 速 的 不 断 提 高 也 带 来 了 温 度 升 高 、 电 机 主 轴 磨 损 加大 、 工 作 噪 音 增 大 等 负

43、面 影 响 。 笔 记 本 硬 盘 转 速 低 于 台 式 机 硬 盘 ， 一 定 程 度 上 是 受到 这 个 因 素 的 影 响 。 笔 记 本 内 部 空 间 狭 小 ， 笔 记 本 硬 盘 的 尺 寸 （ 2.5 寸 ） 也 被 设计 的 比 台 式 机 硬 盘 （ 3.5 寸 ） 小 ， 转 速 提 高 造 成 的 温 度 上 升 ， 对 笔 记 本 本 身 的 散 热性 能 提 出 了 更 高 的 要 求 ； 噪 音 变 大 ， 又 必 须 采 取 必 要 的 降 噪 措 施 ， 这 些 都 对 笔 记 本硬 盘 制 造 技 术 提 出 了 更 多 的 要 求 。 同 时 转 速

44、的 提 高 ， 而 其 它 的 维 持 不 变 ， 则 意 味 着电 机 的 功 耗 将 增 大 ， 单 位 时 间 内 消 耗 的 电 就 越 多 ， 电 池 的 工 作 时 间 缩 短 ， 这 样 笔记 本 的 便 携 性 就 受 到 影 响 。 所 以 笔 记 本 硬 盘 一 般 都 采 用 相 对 较 低 转 速 的 4200rpm硬 盘 。 三 、 平 均 访 问 时 间平 均 访 问 时 间 (Average Access Time)是 指 磁 头 从 起 始 位 置 到 达 目 标 磁 道 位 置 ，并 且 从 目 标 磁 道 上 找 到 要 读 写 的 数 据 扇 区 所 需

45、的 时 间 。 平 均 访 问 时 间 体 现 了 硬 盘 的 读 写 速 度 ， 它 包 括 了 硬 盘 的 寻 道 时 间 和 等 待 时 间 ，即 ： 平 均 访 问 时 间 =平 均 寻 道 时 间 +平 均 等 待 时 间 。 硬 盘 的 平 均 寻 道 时 间 (Average Seek Time)是 指 硬 盘 的 磁 头 移 动 到 盘 面 指 定 磁道 所 需 的 时 间 。 这 个 时 间 当 然 越 小 越 好 ， 目 前 硬 盘 的 平 均 寻 道 时 间 通 常 在 8ms 到12ms 之 间 ， 而 SCSI 硬 盘 则 应 小 于 或 等 于 8ms。 硬 盘 的

46、 等 待 时 间 ， 又 叫 潜 伏 期 (Latency)， 是 指 磁 头 已 处 于 要 访 问 的 磁 道 ， 等待 所 要 访 问 的 扇 区 旋 转 至 磁 头 下 方 的 时 间 。 平 均 等 待 时 间 为 盘 片 旋 转 一 周 所 需 的 时间 的 一 半 ， 一 般 应 在 4ms 以 下 。 四 、 传 输 速 率传 输 速 率 (Data Transfer Rate) 硬 盘 的 数 据 传 输 率 是 指 硬 盘 读 写 数 据 的 速 度 ，单 位 为 兆 字 节 每 秒 （ MB/s） 。 硬 盘 数 据 传 输 率 又 包 括 了 内 部 数 据 传 输 率

47、 和 外 部 数据 传 输 率 。 内 部 传 输 率 (Internal Transfer Rate) 也 称 为 持 续 传 输 率 (Sustained Transfer Rate)， 它 反 映 了 硬 盘 缓 冲 区 未 用 时 的 性 能 。 内 部 传 输 率 主 要 依 赖 于 硬盘 的 旋 转 速 度 。 外 部 传 输 率 （ External Transfer Rate） 也 称 为 突 发 数 据 传 输 率 （ Burst Data Transfer Rate） 或 接 口 传 输 率 ， 它 标 称 的 是 系 统 总 线 与 硬 盘 缓 冲 区 之 间 的数 据

48、传 输 率 ， 外 部 数 据 传 输 率 与 硬 盘 接 口 类 型 和 硬 盘 缓 存 的 大 小 有 关 。 目 前 Fast ATA 接 口 硬 盘 的 最 大 外 部 传 输 率 为 16.6MB/s， 而 Ultra ATA 接 口的 硬 盘 则 达 到 33.3MB/s。 使 用 SATA（ Serial ATA） 口 的 硬 盘 又 叫 串 口 硬 盘 ， 是 未 来 PC 机 硬 盘 的 趋 势 。2001 年 ， 由 Intel、 APT、 Dell、 IBM、 希 捷 、 迈 拓 这 几 大 厂 商 组 成 的 Serial ATA委 员 会 正 式 确 立 了 Seri

49、al ATA 1.0 规 范 。 2002 年 ， 虽 然 串 行 ATA 的 相 关 设 备 还未 正 式 上 市 ， 但 Serial ATA 委 员 会 已 抢 先 确 立 了 Serial ATA 2.0 规 范 。 Serial ATA 采 用 串 行 连 接 方 式 ， 串 行 ATA 总 线 使 用 嵌 入 式 时 钟 信 号 ， 具 备 了 更 强 的 纠 错能 力 ， 与 以 往 相 比 其 最 大 的 区 别 在 于 能 对 传 输 指 令 （ 不 仅 仅 是 数 据 ） 进 行 检 查 ， 如果 发 现 错 误 会 自 动 矫 正 ， 这 在 很 大 程 度 上 提 高 了 数 据 传 输 的 可 靠 性 。 串 行 接 口 还 具有 结 构 简 单 、 支 持 热 插 拔 的 优 点 。 五 、 缓 存