第5章硬盤驅(qū)動器

1、第5章 硬盤驅(qū)動器,主要內(nèi)容,5.1 溫徹斯特技術,溫徹斯特技術的兩大特點是：1、采用頭一盤組合技術 磁頭和磁盤的組合是固定的。每個磁盤對應固定的磁頭，因而可以采用全密封結(jié)構(gòu)，避免外界灰塵的影響，并省去了抹磁頭。 2、采用接觸啟停方式 磁盤停止旋轉(zhuǎn)時，磁頭接觸盤片，當磁盤轉(zhuǎn)動后，利用磁盤與磁頭的相對運動，形成的空氣氣墊使磁頭飛離盤片表面，懸浮在盤片上方0.1-0.3μm。使磁盤讀寫時磁頭不與

2、盤片接觸，有較高的轉(zhuǎn)速，又不會磨損磁頭。目前使用的主流硬盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分。,5.2 硬盤驅(qū)動器的組成及其工作原理,整個硬盤系統(tǒng)由硬盤驅(qū)動器、硬盤適配器及連接電纜三部分組成。 只有在了解硬盤系統(tǒng)組成的基礎上，才能對硬盤的工作原理有更深入的認識。,5.2.1 硬盤驅(qū)動器的組成,1、讀/寫系統(tǒng)組成 2、硬盤能對磁頭精確定位3、硬盤機中的盤片驅(qū)動機構(gòu)4、硬盤機的電路,5.2.2 硬盤的工作原理,硬盤驅(qū)動器加電

3、正常工作后，利用控制電路中的單片機和初始化模塊進行初始化工作。此時磁頭置于盤片中心位置，初始化完成后主軸電機啟動并以高速旋轉(zhuǎn)、裝載磁頭的小車機構(gòu)移動，將浮動磁頭置于盤片表面的00道，處于等待指令的啟動狀態(tài)。,5.3 硬盤的主要參數(shù)及其相關性能指標,硬盤的主要參數(shù)及其相關性能指標基本上決定了一塊硬盤驅(qū)動器的質(zhì)量與性能。其中主要參數(shù)由磁頭數(shù)、扇區(qū)等決定，性能指標由轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)傳輸率等決定。,5.3.1 硬盤的主要參數(shù),1、磁頭數(shù)（Heads）

4、 硬盤的磁頭數(shù)與硬盤體內(nèi)的盤片數(shù)目有關，由于每一盤片均有二個磁面，每面都應有一個磁頭，因此，磁頭數(shù)一般為盤片數(shù)的二倍。 2、柱面（Cylinders） 硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個盤面都劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外向里編號，最外為O磁道。由于盤片較多，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，因而稱為柱面。硬盤的柱面數(shù)與一個盤面上的磁道數(shù)是相等的。 3、扇區(qū)（Sectors） 在硬盤中

5、，磁道進一步劃分為扇區(qū)，每一扇區(qū)是512字節(jié)。,5.3.1 硬盤的主要參數(shù),4、寫電流補償柱面數(shù)WPC 由于磁道是一組同心圓，內(nèi)外磁道周長相差很大，存儲單元的間隔也差別很大，若采用統(tǒng)一的寫電流會使內(nèi)磁道的相鄰數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生干擾。為此加入了減寫電流信號，以某一柱面進行劃分，對該柱面以內(nèi)的磁道在寫操作時給出一個寫前補償參數(shù)，減少寫電流。5、著陸區(qū)（LANDZ） 著陸區(qū)是磁頭不工作時的?？繀^(qū)，在磁盤數(shù)據(jù)區(qū)之

6、外靠近軸心的非數(shù)據(jù)區(qū)。當硬盤開啟和關閉期間，磁頭處在盤片?？繀^(qū)上，但此時轉(zhuǎn)速較慢，磁頭與盤面摩擦不大，不會損傷盤面。不會對磁盤數(shù)據(jù)造成損壞。,5.3.1 硬盤的主要參數(shù),6、交錯因子（Inter leave） 交錯因子就是每兩個連續(xù)邏輯扇區(qū)之間所間隔的物理扇區(qū)數(shù)。硬盤每當訪問一個邏輯扇區(qū)后，需等待主機將該扇區(qū)的數(shù)據(jù)處理完畢才能進行下一個扇區(qū)的讀寫。在這個等待過程中，硬盤已轉(zhuǎn)過幾個物理扇區(qū)。選擇合適的交錯因子，可使等待時

7、間最短，明顯提高硬盤的讀寫速度。交錯因子的設置值 應符合廠商提供的說明。也可由系統(tǒng)自動選擇設置。7、容量（Size） 硬盤容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512（字節(jié)） 例如：某IDE接口的磁道數(shù)為1120，磁頭數(shù)為16，每磁道有59個扇區(qū)，則硬盤容量為：1120×16×59×512=5413273608=541MB,5.3.2 硬盤相關性能

8、指標,1、主軸轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速Rpm(Revolutions Per Minute)是硬盤數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，也是區(qū)別硬盤檔次的重要標志。IDE硬盤的主軸轉(zhuǎn)速一般為5400~7200rpm，主流硬盤轉(zhuǎn)速為7200rpm，而SCSI硬盤的主軸轉(zhuǎn)速一般可達7200~10000rpm，最高可達15000rpm。2、緩存 緩存（Cache）是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所，是硬盤內(nèi)部的高速

9、存儲器，是為解決硬盤的存取速度和內(nèi)存存取速度不匹配而設計的（類似于CPU的一二級緩存）。硬盤的緩存大小一般為512KB和2MB。硬盤緩存越大，一次的數(shù)據(jù)吞吐量就越大，性能也就更好。,5.3.2 硬盤相關性能指標,3、容量 這里所說的容量指的是硬盤的總?cè)萘?。作為計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器， 容量是硬盤最主要的參數(shù)，它表示了硬盤中能存儲的數(shù)據(jù)量，其單位為千兆字節(jié)（GB）。4、平均尋道時間、平均潛伏時間、平均訪問時間

10、 平均尋道時間是指磁頭移動到數(shù)據(jù)所在磁道所需的平均時間。單位為毫秒。它是衡量硬盤機械功能的重要指標。 平均潛伏時間是指數(shù)據(jù)所在扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下所需的平均時間，單位為毫秒。 平均訪問時間是平均尋道時間與平均潛伏時間之和。表示硬盤將磁頭定位到數(shù)據(jù)所在扇區(qū)所花費的時間。,5.3.2 硬盤相關性能指標,5、數(shù)據(jù)傳輸率 硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率分為兩種。其一為外部數(shù)據(jù)傳輸率

11、，也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率，是指從硬盤高速緩存中向外輸出數(shù)據(jù)的速度。其二為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率，也稱為持續(xù)傳輸率，是指硬盤本身從盤面上讀取數(shù)據(jù)的速度。 6、S．M．A．R．T 數(shù)據(jù)安全技術 S．M．A．R．T (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology，自監(jiān)測、分析和報告技術) 能夠預先測量某些硬件的特性硬盤發(fā)生故障有兩種類型：不可預測的和可預測的。S．M．A．R

12、．T可以監(jiān)視磁頭的飛行高度，也可以監(jiān)視硬盤上的電子控制電路的工作狀態(tài)或數(shù)據(jù)的傳輸速率。,5.4 硬盤的工作模式,早期的硬盤只有一種工作模式，即普通模式NORMAL，后期的硬盤增加了另外兩種工作模式LBA和LARGE。因此，當進入CMOS設置中的“硬盤自動檢測”選項，所測出的硬盤有NORMAL、LBA和LARGE三種參數(shù)，各自對應不同的工作模式。用戶可根據(jù)計算機的具體配置情況進行選擇。,5.5 硬盤接口,硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部

13、件，作用是在硬盤緩存和主機內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤與計算機之間的連接速度，在整個系統(tǒng)中，硬盤接口的優(yōu)劣直接影響著程序運行快慢和系統(tǒng)性能好壞。,5.5 硬盤接口,1、IDE接口  IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅(qū)動器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動器。 2、SCSI接口 SCSI的英文

14、全稱為“Small Computer System Interface”（小型計算機系統(tǒng)接口），是同IDE完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標準接口，而SCSI并不是專門為硬盤設計的接口，是一種廣泛應用于小型機上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術。,5.5 硬盤接口,3、光纖通道 光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel，和SCIS接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設計開發(fā)的接口技術，是專門為網(wǎng)絡系統(tǒng)設計，但隨著存儲系統(tǒng)

15、對速度的需求，才逐漸應用到硬盤系統(tǒng)中。4、SATA接口 使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?5.6 硬盤的跳線設置與安裝,在計算機內(nèi)部配件中，主板

16、、硬盤、光驅(qū)、聲卡都存在跳線，以主板跳線最為復雜，硬盤次之。在了解了基本的硬盤知識的基礎上，下面的內(nèi)容主要介紹的是硬盤跳線的設置以及硬盤的安裝方式。,5.6 硬盤的跳線設置與安裝,硬盤上的跳線設置是比較簡單的，其跳線位置多在硬盤后面其跳線在數(shù)據(jù)線接口和電源線接口之間，白色的鍵帽清晰可見。而硬盤表面和這個“之間”的位置對應的電路板的一面，都有關于跳線設置的說明。硬盤跳線圖如下圖所示。,跳線設置圖,5.6.1 硬盤的跳線設置,雖然不同的品牌

17、的硬盤跳線有所不同，但因為硬盤屬于IDE接口設備，所以一般都分為三種跳線設置，它們分別是“Master”、“Slave”、“Cable Select”（簡稱CS）?！癕aster”（主）表示主盤，是一個IDE通道上第一個被系統(tǒng)檢測的設備，一個主板通常有兩個IDE設備通道，而一個通道上最多能連接兩個IDE設備，它們有主從之分?！癝lave”（從）表示從盤，是一個IDE通道上第二個被系統(tǒng)檢測的設備?！癈able Select”（線纜選擇）表

18、示使用特殊的硬盤數(shù)據(jù)線連接主板，跳線就決定了硬盤的主從位置。,,,5.6.2硬盤的物理安裝,1、單硬盤安裝 所謂的硬盤物理安裝，指的是將硬盤裝進機箱，設置跳線并接好電源線和數(shù)據(jù)線的過程。電源接口上應將主機的電源與此相連，以給硬盤供電。數(shù)據(jù)線用于連接硬盤與主板IDE接口，作數(shù)據(jù)傳輸之用。硬盤的數(shù)據(jù)線有方向之分，反接的話硬盤將無法工作。 按以上所說設置好主從跳線并接好電源線、數(shù)據(jù)線之后，就可以把硬盤固定在機箱上的

19、3.5"托架上。當然，你也可以先固定，再接線。硬盤可以水平安裝也可以垂直安裝，兩者并無不同。至此，硬盤的物理安裝大功告成。,,,5.6.2硬盤的物理安裝,2、雙硬盤安裝 在安裝雙硬盤之前，還有幾個問題需要先確定一下：一是用戶必須確定機箱內(nèi)是否有足夠的硬盤安裝空間。所有的立式機箱大多有兩個5寸安裝框；二是用戶必須確定機箱電源能滿足新增硬盤的電源需求。目前大多數(shù)主板都提供了兩個IDE接口，可連接兩根雙插頭的50芯硬盤

20、線(數(shù)據(jù)線)，連接5塊IDE兼容設備。按一般的配置，兩根電纜可接四塊諸如硬盤、光驅(qū)等IDE設備。,,,5.7 硬盤的分區(qū)與格式化,硬盤必須經(jīng)過低級格式化、分區(qū)和高級格式化（以下均簡稱為格式化）三個處理步驟后，計算機才能利用它們存儲數(shù)據(jù)。其中磁盤的低級格式化通常由生產(chǎn)廠家完成，目的是劃定磁盤可供使用的扇區(qū)和磁道并標記有問題的扇區(qū)；而用戶則需要使用操作系統(tǒng)所提供的磁盤工具如“fdisk.exe、format.com”等程序進行硬盤“分區(qū)”和

21、“格式化”。,,,5.7.1 硬盤低級格式化,硬盤低級格式化的主要作用是規(guī)避盤片上的缺陷。劃定磁盤可供使用的扇區(qū)和磁道，并標記有問題的扇區(qū)。硬盤低級格式化通常由生產(chǎn)廠家完成。用戶只有在硬盤使用較長時間后出現(xiàn)了新的壞區(qū)，或受到病毒攻擊，使用殺病毒軟件也無法清除病毒的情況下，才使用低級格式化操作。,,,5.7.2 硬盤分區(qū)概述,在建立分區(qū)之前，應先規(guī)劃好分區(qū)的數(shù)量、每個分區(qū)占有的容量、分區(qū)使用的文件系統(tǒng)等等，一般劃分為2-3個分區(qū)，一個儲存

22、操作系統(tǒng)文件，另一個儲存應用程序文件，若有三個分區(qū)，則可用一個分區(qū)備份文件，當系統(tǒng)出了故障后可以恢復。如果一臺計算機上裝有二個或二個以上的操作系統(tǒng)，則硬盤應根據(jù)要安裝操作系統(tǒng)的數(shù)量分為二個或多個分區(qū)。,,,5.7.2 硬盤分區(qū)概述,1、分區(qū)的一般概念 建立分區(qū)和邏輯盤是對硬盤進行格式化處理的前提條件，硬盤分區(qū)一般有以下幾種： ① 基本分區(qū)（主分區(qū)） 包含操作系統(tǒng)啟動所必須的文件和數(shù)據(jù)的硬盤分區(qū)叫基本分區(qū)

23、。系統(tǒng)將從這個分區(qū)查找和調(diào)用啟動操作系統(tǒng)所必須的文件和數(shù)據(jù)。 ② 擴展分區(qū) 硬盤中擴展分區(qū)是可選的，即用戶可以根據(jù)需要及操作系統(tǒng)的硬盤管理能力而設置擴展分區(qū)。,,,5.7.2 硬盤分區(qū)概述,③ 邏輯分區(qū) 擴展分區(qū)不能直接使用，要將其分成一個或多個邏輯驅(qū)動的區(qū)域，也叫邏輯驅(qū)動器，才能為操作系統(tǒng)識別和使用。 ④ 活動分區(qū) 當從硬盤啟動系統(tǒng)時，有一個分區(qū)并且只有一

24、個分區(qū)中的操作系統(tǒng)進入運行，這個運行的分區(qū)叫活動分區(qū)。在分區(qū)操作時，應將一個DOS基本分區(qū)激活為活動分區(qū)。,,,5.7.2 硬盤分區(qū)概述,2、硬盤的分區(qū)格式 ① FAT16 FAT16是傳統(tǒng)的分區(qū)格式，它采用16位的文件分配表，能支持的最大分區(qū)為2GB，幾乎所有的操作系統(tǒng)都支持這一種格式。 ② FAT32 FAT32突破了FAT16對每一個分區(qū)的容量只有2GB的限制，可以將一個大硬盤定義成

25、一個分區(qū)，而不必分成幾個分區(qū)使用，大大方便了對硬盤的管理工作。,,,5.7.2 硬盤分區(qū)概述,③ NTFS NTFS分區(qū)格式是網(wǎng)絡操作系統(tǒng)Windows NT的硬盤分區(qū)格式。它能對用戶的操作進行記錄，通過對用戶權限進行非常嚴格的限制，使每個用戶只能按照系統(tǒng)賦予的權限進行操作，充分保護了網(wǎng)絡系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全。 ④ Linux Linux操作系統(tǒng)是一種自由軟件，它的硬盤分區(qū)格式與其他操作系統(tǒng)不同，

26、共有兩種分區(qū)格式：一種是Linux Native主分區(qū)，一種是Linux Swap交換分區(qū)。這兩種分區(qū)格式的安全性和穩(wěn)定性極好。,,,5.7.2 硬盤分區(qū)概述,3、分區(qū)軟件 ① 分區(qū)工具中的元老——FDISK：FDISK 是DOS或Windows操作系統(tǒng)自帶的。支持FAT32分區(qū)。 ② 安全快捷調(diào)整硬盤分區(qū)的好工具——Partition magic：簡稱PQMAGIC,中文名稱叫分區(qū)魔術師。該軟件支持FAT

27、32、NTFS和Linux等分區(qū)。,,,5.8 硬盤的使用和維護,硬盤是計算機的存儲核心部件，存儲著計算機的操作系統(tǒng)以及用戶的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)問題，將導致計算機無法正常工作，雖然隨著技術的發(fā)展，硬盤的穩(wěn)定性和容量都有了提高，但是我們還是需要提醒您注意以下事項，盡量避免硬盤出現(xiàn)問題。,,,5.8.1 硬盤使用注意事項,1、為您的關鍵服務提供不間斷電源（UPS） 2、要防止溫度過高 3、用手拿硬盤時要小心

28、 4、在系統(tǒng)工作時最好不要移動硬盤 5、硬盤在工作時不能突然關機 6、防止灰塵進入,,,5.8.2 硬盤的定期維護,1、進行磁盤掃描 硬盤在使用過程中要經(jīng)常完成刪除、存儲、移動等操作，致使硬盤在使用一段時間后，會出現(xiàn)磁盤錯誤，影響磁盤文件的操作和讀寫速度。所以要定期進行磁盤整理和磁盤掃描。2、重要文件要作好備份，以防損壞。3、定期清除病毒，防止病毒破壞硬盤中的程序和數(shù)據(jù)

29、。 各類操作系統(tǒng)都存在著很多已知和未知的漏洞，其中以Windows的漏洞居多， 現(xiàn)在的病毒攻擊的范圍越來越廣泛，而硬盤作為計算機的信息存儲基地，通常都是計算機病毒攻擊的首選目標。所以，為了保證硬盤的安全，我們應該注意經(jīng)常對操作系統(tǒng)進行升級，打補丁，為殺毒軟件下載最新的病毒碼，做好病毒防護工作。,,,5.9 硬盤驅(qū)動器故障維修,硬盤是計算機的存儲核心部件，存儲著計算機的操作系統(tǒng)以及用戶的重要數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)故障，將導致這些重要

30、的數(shù)據(jù)無法正常使用，雖然隨著科學技術的不斷發(fā)展，硬盤的故障可以通過一些方法進行排除，但是我們還是需要提醒您學習以下的一些常見故障的排除方法，盡量避免硬盤出現(xiàn)問題。 硬盤驅(qū)動器故障分為兩類：硬件故障和軟件故障。,,,5.9 硬盤驅(qū)動器故障維修,硬盤是計算機的存儲核心部件，存儲著計算機的操作系統(tǒng)以及用戶的重要數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)故障，將導致這些重要的數(shù)據(jù)無法正常使用，雖然隨著科學技術的不斷發(fā)展，硬盤的故障可以通過一些方法進行排除

31、，但是我們還是需要提醒您學習以下的一些常見故障的排除方法，盡量避免硬盤出現(xiàn)問題。 硬盤驅(qū)動器故障分為兩類：硬件故障和軟件故障。,,,5.9.1 硬件故障及其排除方法,硬件故障包括機械故障、電路故障和盤片故障。 機械故障需打開硬盤進行維修，而硬盤內(nèi)部要求100 萬級潔凈度，故需要到生產(chǎn)廠家進行維修。 對于電路故障，檢修具體電路比較困難，但可用替換法進行維修。若有兩個相同型號的硬盤，可用好硬盤的

32、電路板替換已損壞的硬盤電路板進行修復。 盤片故障指磁盤有物理壞塊，使硬盤出現(xiàn)讀寫錯誤?？赏ㄟ^重新分區(qū)進行修復。,,,5.9.2 軟件故障及其排除方法,軟故障即硬盤片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由于某種原因，比如說病毒導致硬盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混亂甚至不可被識別而形成的故障。一般來說，主板BIOS硬盤自動檢測（IDE HDD AUTO DETECTION）功能能夠檢測到硬盤參數(shù)時，均為軟故障。,,,5.9.2 軟件故障及其排除方法,硬盤軟故障可按如下步

33、驟排除：　?、?檢查主板BIOS中硬盤工作模式，看是否正確設置硬盤?！?② 用相應操作系統(tǒng)的啟動盤啟動計算機?！　、?如果硬盤無法啟動，可用系統(tǒng)盤傳送系統(tǒng)。命令格式為：“SYS　C:”按回車鍵?！?④ 運行Scandisk命令以檢查并修復FAT表或DIR區(qū)的錯誤?！?⑤ 如果軟件運行出錯，可重新安裝操作系統(tǒng)及應用程序?！?⑥ 如果軟件運行依舊出錯，可對硬盤重新分區(qū)、高級格式化，并重新安裝操作系統(tǒng)及應用程序。

34、必要時可對硬盤低級格式化。,,,5.9.3 硬盤常見故障處理,硬盤驅(qū)動器中的故障會造成硬盤工作不正常，嚴重的導致硬盤損壞不能使用,以下是一些常見的硬盤故障及其排除方法：實例1、硬盤驅(qū)動器中某個或某些文件損壞，不能調(diào)用實例2、硬盤不能引導操作系統(tǒng)，從軟盤引導操作系統(tǒng)后可進入硬盤實例3、計算機不認硬盤，既不能從硬盤引導操作系統(tǒng)，從軟盤引導后也不能轉(zhuǎn)入硬盤。,,,5.9.3 硬盤常見故障處理,實例4、開機后硬盤不能啟動，屏幕顯示“Bad

35、 or Missing Command Interpreter“實例5、怎樣檢查處理“硬盤丟失”故障實例6、主引導扇區(qū)信息丟失，如何挽救硬盤數(shù)據(jù)實例7、硬盤的壞道表現(xiàn)及修復實例8、數(shù)據(jù)線接觸不良導致無法識別硬盤故障排除實例實例9、硬盤散熱不良引起電腦反復重啟或藍屏故障排除,,,習題,1、硬盤的性能指標有哪些？ 2、新購置的硬盤要經(jīng)過哪些步驟才能正常使用3、當前硬盤主要采用什么接口形式？原因是什么？4、硬盤分區(qū)的幾種格式及