第7章硬盘

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第 7 章硬盘

本章要点具体要求本章导读


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


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


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。


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。


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


7.1.1 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


硬盘的背面

电源接口

跳线

IDE接口

集成电路板


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。


硬盘的内部结构


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 ）。


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。


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。


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


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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 。


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。


7.1.5 硬盘的保护技术

1．防震技术 2．数据保护技术


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


7.2 硬盘选购指南

7.2.1 知识讲解 7.2.2 典型案例


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。


7.2.1 知识讲解

1．怎样选购硬盘 2．主流硬盘品牌


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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。


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3 ） SAMSUNG（三星）硬盘

三星硬盘以目前的三星 SpinPoint 系列为主力产品。三星 SpinPoint 系列产品是三星针对高端市场推出的产品，转速都为 7200r/min ，缓存为2MB ，具有三星独特的 ImpacGuard 和SSB （ Shock Skin Bumper）技术。其中 SSB（震动外壳缓冲）是在三星硬盘外壳上具有一圈一次成型的外框，有缓冲震动的作用，减小震动对硬盘内部的影响。 ImpacGuard则是加强了硬盘磁头的抗震能力。


4 ） Western Digital（西部数据）硬盘

Western Digital（西部数据）硬盘WDXXXXBB 系列产品是 7200r/min 、单碟 40GB 的产品，缓存容量为 2MB；西部数据 WDXXXXJB 系列产品是 7200r/min 、单碟 40GB 的产品，缓存容量为8MB 。其产品性价比较高，品质和服务都有比较充分的保障。


硬盘


7.2.2 典型案例下面将分别介绍几款采用 ATA 接口和

SATA 接口的大容量硬盘，希望能对读者的选购有所帮助。


7.2.2 典型案例

1 ． ATA硬盘推荐 2 ． SATA硬盘推荐


1 ． ATA 硬盘推荐采用 ATA 接口的大容量硬盘将介绍希捷

ST3200822A 和三星黑匣子 SP1604N 。


1）希捷 ST3200822A

希捷 ST3200822A 是希捷 7200.7 Plus 系列硬盘中的产品，面向高端市场。这款产品的容量为 200GB ，单碟磁盘容量达到了 100GB ，采用 Ultra ATA 100 接口，具有8MB 的数据缓存，磁盘转速为 7200r/min。希捷为这款 8MB缓存的硬盘提供了三年质保。


2）三星黑匣子 SP1604N

三星黑匣子 SP1604N采用单碟 80GB 盘片，支持 ATA 133 ，硬盘容量为 160GB ，数据缓存为2MB ，磁盘转速为 7200r/min 。 SP1604N采用了 Noise Guard（噪音卫士）、 SilentSeek（安静寻道）、 SSB （ Shock Skin Bumper ，震动缓冲外壳）和 ImpacGuard（防震卫士）等三星硬盘的一些独特的技术，此外为了更好地防止震动给硬盘带来的伤害，该硬盘还在盘体四脚设计了减震胶垫。三星为这款硬盘提供的质保期为三年。


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2 ． SATA 硬盘推荐 SATA 硬盘的内部技术与传统 ATA 硬盘

大同小异，其选购方法也与 ATA 硬盘类似。下面将推荐希捷 SATA 160G 和迈拓DiamondMax Plus 9 SATA 120G 。


1）希捷 SATA 160G

希捷 SATA 160G 是 7200.7 Plus 系列硬盘中的一款，外部传输速率为 150MB/s 。平均寻道时间为 8.5ms ，平均潜伏期为 4.16ms ，实际平均寻道时间为 13ms左右。 160G 的单碟容量为80G 。 7200.7 Plus Serial ATA 硬盘都沿用了OftSonic流体轴承马达（ FDB）设计，在极为安静的环境下才能听到轻微的寻道声。不过其发热量要明显高于同型号的 ATA 硬盘，发热量仍处于 SATA 硬盘的中等水平。


2）迈拓 DiamondMax Plus 9 SATA 120G

迈拓 DiamondMax Plus 9 SATA 120G属于金钻九代产品，其内部结构、性能指标与并行版本的金钻九代相同：单碟容量为 80GB 、平均寻道时间不高于 9ms 、平均潜伏期为4.17ms 。 DiamondMax Plus 9 SATA 系列均采用8MB缓存设计，采用液体 FDB 轴承，包含着迈拓的最新技术：如 Quiet Drive静音技术、防震保护系统（ Shock Protection System ）、数据保护系统（ Data Protection System）等。在实际使用中，金钻九代系列硬盘的寻道声音与并行版本相比有所减少，发热量控制得不错。


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