第08章 硬盘驱动器

第8章 硬盘 本章要点 ( 了解硬盘的分类、组成结构及其工作原理 ( 掌握硬盘的安装、BIOS相关设置、硬盘分区和高级化 8.1 硬盘的简介及分类 8.1.1 硬盘的简介 硬盘是电脑中使用最频繁的存储设备，主要用来存储电脑中的各类数据，它与内存不同，存放在硬盘中的数据不会因为电脑电源关闭而消失。硬盘由若干个钢性磁盘片组成，是机械技术、材料技术、电磁技术和半导体技术等顶尖技术的综合产品，是高度精密的电脑设备之一。它的发展虽然不像CPU那样日新月异，但是近几年在容量以及数据传输速度等方面也有突飞猛进的发展。 8.1.2 硬盘的分类 硬盘按盘径尺寸和接口类型可进行如下分类。 1．按盘径尺寸分类 目前的硬盘产品，按内部盘片尺寸可以分为3.5英寸硬盘、2.5英寸硬盘和1.8英寸硬盘。其中，3.5英寸的硬盘主要用在台式电脑中，如图8-1所示。2.5英寸的硬盘多用于笔记本电脑，而1.8英寸的硬盘则主要用在一些精密仪器和数码产品中，如现在的硬盘式MP4播放器主要使用的就是1.8英寸的硬盘。 2．按接口类型分类 硬盘按接口类型可分为IDE接口硬盘、SCSI接口硬盘和SATA接口硬盘。 （1）IDE接口硬盘 IDE是智能驱动设备（Intelligent Drive Electronics）或集成驱动设备（Integrated Drive Electronics）的缩写，是由Western Digital与Compaq两家公司共同研制的硬盘接口。IDE接口的硬盘又称为P-ATA接口的硬盘，IDE接口硬盘有多种工作模式：Ultra ATA 66(66MB/s)、Ultra DMA 100(100MB/s)和Ultra DMA 133(133MB/s)。 IDE接口硬盘将控制器与盘体集成在一起，通过专用的40芯或80芯数据线连接在主板上的IDE接口上，如图8-2所示。80芯的数据线抗干扰能力比40芯的数据线强，传输速度也比40芯的数据线快，因此应用更为广泛。 随着数据传输速度较快的SATA接口硬盘的出现，IDE接口硬盘有逐渐被淘汰的趋势。 （2）SCSI接口硬盘 SCSI(Small Computer System Interface，小型计算机系统接口)最初是为小型机研制的一种硬盘接口技术，随着计算机技术的发展，现已被移植到普通电脑中，但是仍然多用于服务器等高档电脑中。SCSI从刚创建的8位发展到今天的Ultra320SCSI，数据传输速率也从1.2MB/s发展到现在的320MB/s，已经是第六代技术，SCSI接口硬盘同样也发展到了第六代产品。 SCSI接口被广泛应用于硬盘、光驱、扫描仪、打印机和光盘刻录机等设备上，它具有适应面广、多任务、CPU占用率低、数据传输速率高等优点。但是SCSI接口硬盘价格相对较高，而且使用时还必须另外购买SCSI卡，一般用于服务器等高档电脑，很少用于普通电脑。 如图8-3所示是希捷Cheetah 15K3的SCSI接口硬盘的接口图，它是第六代SCSI接口硬盘，主轴转速为15000r/Min，容量36.7GB，物理接口是68针，并且具有光纤接口，接口界面采用了UltraSCSI320。 （3）SATA接口硬盘 SATA（Serial ATA）接口是一种完全不同于IDE接口的新型硬盘接口标准，它的数据传输速率是普通IDE接口的几倍。随着高速CPU的普及，SATA接口硬盘已逐渐流行。 SATA 1.0标准的数据传输速率的有效带宽峰值为150MB/s；SATA 2.0标准的数据传输速率为300MB/s；SATA 3.0标准的数据传输速率为600MB/s。SATA采用点对点传输模式，以保证每块硬盘都能够独享通道带宽，而且没有主、从限制。SATA接口硬盘在外观上和IDE接口硬盘没有太大的区别，如图8-4所示，只不过其数据线更细、更长，数据线的长度可达1m。 8.2 硬盘的结构及工作原理 8.2.1 硬盘的结构 1．硬盘的外部结构 从表面来看，硬盘主要由电源接口、数据接口、控制电路板、固定盖板、安装螺孔等组成，如图8-5所示，相同类型的硬盘其结构是相似的。 （1）电源接口 电源接口用于硬盘与主机电源相连，为硬盘的工作提供能源。IDE接口硬盘的电源接口为4针，SATA接口硬盘的电源接口为15针。但是现在的ATX电源没有SATA接口硬盘的电源接头，通常的做法是采用SATA电源转接线与传统电源线转接，输入线只有4条，通过转接线转接后有15路输出，如图8-6所示。 （2）数据接口 数据接口是硬盘与主板之间传输数据的纽带，根据连接方式可分为IDE和SATA等接口。IDE接口为40根针，数据线分40芯和80芯两种。而SATA接口是将并行数据传输方式改为串行数据传输方式，这样在同一时间内只有一位数据传输，SATA接口使用7根针。IDE接口和SATA接口的数据线如图8-7所示。 （3）控制电路板 控制电路板安装在盘体的下方并裸露在外，有利散热。其功能是将操作系统的命令转变成电信号，从而控制硬盘的主传动装置在盘片上移动磁头，控制主轴电机恒定旋转，指挥磁头完成读写操作。 此电路板采用贴片式元件焊接，包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。电路板上有一块ROM芯片，其固化的软件可以对硬盘进行初始化，完成加电和启动主轴电机、加电初始寻道、定位及故障检测等操作。电路上还装有2MB、4MB和8MB的高速缓存芯片。 （4）封闭式金属外壳 采用封闭式金属外壳，是为了防止灰尘进入硬盘内。一旦灰尘进入硬盘，轻则划伤盘片，破坏磁道，重则磁头损坏，硬盘报废。同时，面板上还标注有该产品的型号、产地和设置数据等。 2．硬盘的内部结构 如图8-8所示，硬盘的内部主要由浮动磁头组件、音圈电机、金属盘片、主轴电机和前置控制电路所组成。 （1）浮动磁头组件 浮动磁头组件由读写磁头、传动手臂和传动轴组成，如图8-9所示。读写磁头是多个磁头的组合，每张盘片的上、下面各有一个磁头，固定在由音圈电机所带动的磁头驱动臂上。加电工作时，磁头悬浮起来，距离磁片表面间隙只有0.1～0.3um,可以获得极高的数据传输速率。当硬盘停止工作时，磁头停放在着陆区，此时磁头和盘片接触。 （2）音圈电机： 如图8.9所示，音圈电机是根据控制器传输的信息编码，利用线圈磁场的改变将磁头移动到盘片磁道的准确位置，它是一个密封性的控制系统。 （3）金属盘片 金属盘片是硬盘存储数据的载体，上下表面涂满磁性氧化铁，通过磁头读写盘片上的数据。多个盘片构成一个组，固定在主轴电机上，随之转动。一个组中的盘片越多，其容量也就越大。为了克服铝材质热胀冷缩的缺点，现在多采用玻璃材质的盘片，而且玻璃材质盘片的容量要比铝材质盘片的容量要大。 （4）主轴电机 主轴电机是使盘片同步、高速、平稳转动的电机，一般磁头以3600 r/min～10000 r/min的速度转动。当前IDE接口的硬盘一般以7200 r/min的速度旋转，而SCSI硬盘一般以10000 r/min及以上的速度旋转。随着硬盘容量扩大，主轴电机转速也不断提升，传统滚珠轴承电机弊病更加突出，现在开始采用精密机械工业液态轴承电机技术。这种电机噪音小、温度低、抗震能力强、无磨损。 （5）前置控制电路 前置控制电路用来控制磁头感应得到的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等。由于磁头读取的信号微弱，所以将放大电路密封在腔内以减少外来信号的干扰，提高操作指令的准确性。 8.2.2 硬盘的工作原理 1．工作原理 硬盘加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，如图8-10所示。 当接口电路接收到电脑系统传来的指令信号后，通过前置控制电路，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值的变化，磁头对盘片进行定位，并将接收到的数据进行解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令的操作。硬盘断电后，在反力矩弹簧的作用下，浮动磁头驻留到盘面的停放位置。 盘片的每个记录表面都设有一个读写磁头，整个磁头组件有相应的驱动机构带动，可沿径向移动。盘片上记录信息的圆形轨迹称为磁道，每个磁道可分为多个扇区。由于硬盘有多个盘片构成，因此各个盘片上半径相同的所有磁道处于同一个圆柱面上，从而引入了硬盘的“磁柱面”的概念，如图8-11所示。 硬盘系统在记录信息时将自动优先使用最靠近的柱面，因为这样磁头组件的移动最少，既利于提高读写速度，又可减少运动机械的磨损。 2．三种工作方式 在CMOS中设置硬盘时，计算机给出NORMAL、LBA和LARGE三种模式可供选择，如果选择不对，电脑不能启动或不能正常工作。一般情况下是用BIOS自动检测硬盘参数，并对硬盘参数自动设置。 （1）NORMAL普通模式 该模式支持的最大柱面数为1024（即使在CMOS硬盘参数中的柱面数设置了大于1024的数值也是按1024工作的），最大磁头数为16，最大扇区数为63，每扇区字节数为512B。因此支持最大硬盘容量为：1024×16×63×512B=528MB。在此模式下，即使硬盘的实际物理容量再大，可访问的硬盘空间也只能是528MB。 （2）LBA(Logical Block Addressing)逻辑块模式 为了突破NORMAL模式下容量528MB大小的瓶颈，出现了LBA模式。在此模式下，用逻辑参数代替真正的物理参数，以保证系统正常使用所有的硬盘空间。访问硬盘时，由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址后再进行读写。 在最初的LBA模式下，可设置的最大磁头数为255，其余参数与NORMAL模式相同。由此计算出可访问的硬盘容量为：1024×255×63×512=8.4GB。现在随着大容量硬盘的出现，LBA模式也在不断升级，其最大柱面数已经超过了1024的限制，例如120GB硬盘的柱面数已经达到14593，磁头数仍然为255，扇区数为63，每扇区字节数为512B。 （3）LARGE巨大模式 当硬盘的柱面数超过1024而又不被LBA模式所支持时可采用此种模式。它的设置方法是硬盘柱面数除以2，磁头数乘以2，以使柱面设置值小于1024而硬盘总容量又不变。此时硬盘最大容量为：1024×63×32×512＝１GB。 目前，通常把硬盘设置为LBA模式，只有设置一些老硬盘(容量小于528MB)和使用早期操作系统(如老版本的UNIX)时，才将硬盘设置为NORMAL模式，而LARGE工作模式极少采用。 8.3 硬盘的主要参数和性能指标 8.3.1 硬盘的主要参数 1．磁头数（Head） 磁头数的多少与硬盘的盘片数有关，每一个盘片均有两个磁面，每面都有一个磁头。所以一般情况下，磁头数是盘片数的两倍，而每面磁道数和每磁道所包含的扇区数与硬盘的种类、容量有关。 2．柱面(Cylinder) 硬盘是由一组重叠的盘片所组成的，最多为14片，一般在2～10片之间。每个盘面都被划分为数目相等的磁道，从外缘开始向里编号，最外圈的磁道称为0磁道，如图8-11所示，由图可以看出各个盘片上半径相同的所有磁道处于同一个圆柱面上，此圆柱面称为硬盘的“磁柱面”。从图中还可以得出，硬盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。 3．容量（Capacity） 硬盘的总容量与单盘片的容量以及硬盘中所包含的盘片数量有关（硬盘容量=盘片数×2×磁道数×扇区数×512B）。每张盘片的储存密度越高，则其达到相同容量所用的盘片就越少，其系统可靠性也就越好。同时，高密度盘片可使硬盘在读取相同数据量时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快了硬盘的读写速度。 4．每磁道扇区数（Sector） 通过上面的学习，我们还知道磁道可以进一步划分为扇区，每个扇区为512B。 5．交错因子（Interleave） 交错因子是两个连续逻辑扇区之间所间隔的物理扇区数，取值范围在1：1到5：1之间，具体数值由硬盘的类型决定，是硬盘低级格式化时所给定的一个主要参数，它对硬盘的存取速度有很大的影响。选择合适的参数可使从当前扇区到下一个待读写的逻辑扇区之间没有或具有最短的等待时间，从而提高硬盘的读写速度。 8.3.2 硬盘的性能指标 在介绍硬盘的性能指标之前，我们先来了解一下硬盘读取数据时的大致过程，硬盘接收到读取指令后，磁头从初始位置移动到指定的磁道位置（即经过一个寻道时间），然后从指定磁道上找到所需读取的数据（即经过一个等待时间）。因此，硬盘读取数据时，要经过一个平均寻道时间和一个平均等待时间，即 平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间 在等待时间内，磁头已到达目标磁道上方，只等所需数据扇区旋转到磁头下方即可读取，磁盘转速越快，这个时间就越小，但它受到硬盘机械结构的限制，所以硬盘的平均寻道时间通常在8～11ms之间。 1．平均寻道时间（Average Seek Time） 硬盘的平均寻道时间是指硬盘的磁头从初始位置移动到指定的磁道所需的时间（单位：ms），是影响硬盘数据传输速率的重要参数。 2．平均等待时间（Average latency） 平均等待时间又称平均潜伏期，是指当磁头移动到数据所在的磁道后等待所需数据块转动到磁头下方的时间（单位：ms）。 3．道至道时间（Single Track Seek） 道至道时间是磁头从一个磁道移动到另一个磁道所需要的时间（单位：ms）。 4．平均访问时间（Average Access） 平均访问时间是指平均寻道时间与平均等待时间之和。是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所需读写的数据扇区所需要的全部时间。 5．转速（Rotational Speed） 硬盘的转速是指硬盘中的盘片每分钟转过的圈数（单位：r/min），它的大小决定了硬盘的速度，目前主流硬盘的转速为7200r/min，最快转速已经超过了10000r/min。 6．硬盘的缓冲区（Buffer Memory） 硬盘的缓冲区是硬盘电路上的高速缓存芯片，其主要作用是把从硬盘读取的数据暂存在此芯片中，然后一次性传输出去，或者把从总线传输过来的数据暂时保存，然后一次性写入硬盘。它的读取速度比硬盘快得多，一般情况下，完成一次读取动作只需50ns，而在硬盘中完成一次读取动作则需要10ms左右。所以硬盘缓冲区可以提高硬盘的访问速度。缓冲区容量越大硬盘访问速度就越快，但相应地成本就越高。目前硬盘的缓存容量多为2MB、8MB和16MB。 7．外部数据传输率（External Transfer Rate） 外部数据传输率是指电脑系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输速率，又称为突发性数据传输速率（Burst Data Transfer Rate），它与硬盘的接口类型和硬盘缓冲区的容量密切相关，一般以MB/s为单位。如UltraDMA66的数据传输速率为66MB/s，而在SCSI硬盘中，采用最新的Ultra160SCSI接口标准，其数据传输速率可达160MB/s，采用光纤通道（Fiber Channel）时最大外部数据传输速率可达200MB/s。。 8．最大内部数据传输率（Maximum Internal Data Transfer Rate） 最大内部数据传输率是指磁头到硬盘高速缓存之间的最大数据传输速率，也叫持续数据传输速率（Sustained Transfer Rate）（单位为：Mbps），是影响硬盘整体速度的关键，因为硬盘读写速度比内存、CPU系统总线的速度低，而外部数据传输速率又远远高于其内部传输速率，所以，要提高整机性能，关键要提高内部数据传输速率，内部数据传输速率一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度，如图8-12所示。 SHAPE \* MERGEFORMAT 9．平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures MTBF） 是指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间（单位：小时），一般硬盘的MTBF至少为30000小时或40000小时。 10．数据保护技术 所有硬盘都有S.M.A.R.T.(自监测、和技术)技术，除此之外，各硬盘厂商也都有自己的一套先进技术。例如WD（西部数据）的“数据卫士”能够在硬盘工作的空余时间，每隔8个小时自动扫描、检测和修复盘片中的各扇区；迈拓公司的Shock Block防震和Max Safe技术；Seagate（希捷）公司的3DDefense技术等等。 8.4 主流硬盘简介 目前国内的硬盘市场正处于一个新旧交替的转型期，既有老一代产品，又有各大厂商刚推出的新一代产品，而且采用全新接口规范的S-ATA（串行）硬盘也已经大量上市。当前市场上主流硬盘厂商有：Seagate(希捷)、Maxtor(拓迈)、WD(西部数据)和Samsung(三星)。 1．希捷酷鱼7200.9/ST3160812AS (1)基本参数 型号：酷鱼7200.9/ST3160812AS 容量：160G 接口标准：S-ATAII 盘体尺寸：3.5寸 (2)性能参数 转速：7200r/min 缓存容量：8M 平均寻道时间：8.5ms 单碟容量：160G (3)传输标准 SATA2-300M (4)简评 这款硬盘采用液态轴承马达，从而可以降低马达转动时产生的噪音，并且能够提高硬盘的抗冲击力，增强硬盘的可靠性，延长硬盘盘片的使用寿命。8MB的缓存容量在各类实际应用中都有明显的性能优势，推荐对硬盘性能要求较高的用户购买。 2．迈拓金钻九代/6Y160M0 (1)基本参数 型号：金钻九代/6Y160M0 容量：160G 接口标准：S-ATAI 盘体尺寸：3.5寸 (2)性能参数 转速：7200r/min 缓存容量：8M 平均寻道时间：9ms 单碟容量：80G (3)传输标准 S-ATAI-150M (4)简评 这款硬盘在高端应用的硬盘性能及传输率方面表现出色，但是寻道时间偏长，而且CPU的占用率也较高，但是凭借良好的售后服务及过硬的质量，深得用户青睐。此硬盘采用最新技术如静音技术-Quiet Drive、防震保护系统－Shock Protection System、数据保护系统－Data Protection System等等，这些技术对硬盘数据安全性、运行稳定性、使用寿命等都有很大的改善。 3．西部数据WD1600AAJS (1)基本参数 型号： WD1600AAJS 容量：160G 接口标准：S-ATAI 盘体尺寸：3.5寸 (2)性能参数 转速：7200r/min 缓存容量：8M 平均寻道时间：8.9ms 单碟容量：160G (3)传输标准 SATAII-300M (4)简评 这款硬盘的传输速率和寻道时间都比较出色，性能优异，其余的各项性能都比较均衡，而且具有数据卫士技术（Data Lifeguard），可以维护硬盘数据的安全。 4．三星HD160HJ (1)基本参数 型号：HD160HJ 容量：160G 接口标准：S-ATAII 盘体尺寸：3.5寸 (2)性能参数 转速：7200r/min 缓存容量：8M 平均寻道时间：8.9ms 单碟容量：160G (3)传输标准 SATAII-300M (4)简评 这款硬盘在发热量及噪音控制方面比较出色，整个硬盘在工作中完全听不到噪音，而且发热量相当低。该硬盘同时支持Staggerd Spin-up(交错加速技术)、High Speed Dual DSP Based Architecture(高速双重数字信号基本算法)、ATA S.M.A.R.T Compliant、ATA Automatic Acoustic Management(自动噪音管理)、ATA 48-bit Address(48位寻址)、SilentSeek(冷静寻道)、ImpacGuard(冲击保护)等特性。 8.5 硬盘新技术介绍 随着硬盘性能的不断提高，一种结合传统硬盘与Flash闪存缓冲区的新技术硬盘（即混合式硬盘）问世，Windows Vista “ReadyDrive”功能就是针对混合式硬盘技术所设计的。作为一种更耐用、热能产生较少，且更省电的新产品在当今讲求高效率、环保的社会风潮中将很容易被人们所接受，并受到欢迎。不过，这项存储技术并非万无一失，最值得注意的是安全交换性能。Flash闪存使用寿命不长，多次使用后会完全失效。因此，要将此技术普及，就必须使其更加成熟、性能更加稳定。 8.6 硬盘的选购 选购硬盘应考虑以下几个因素： 1．品牌 硬盘是电脑中的主要设备之一，其他硬件出现故障都可更换，硬盘是储存数据的，一旦出现故障，损失是无法估量和挽回的，所以一定要选择名牌大厂的产品，如上面提到的Seagate(希捷)、Maxtor(拓迈)、WD(西部数据)和Samsung(三星)，这些厂商的产品质量好，售后服务也不错。 2．容量 硬盘的容量可根据用户用途来选择，用做文字处理或上网一般选择80G左右的硬盘；如果玩大型游戏或做图像信息处理，硬盘容量应选择在160G左右。容量越大，价格越高，所以要选择适合自己工作和学习的硬盘容量。 3．转速与发热 硬盘的转速与硬盘存取数据的速度是息息相关的，转速越快，存取数据所用的时间就越少，目前主流硬盘的转速为7200r/min,最快的已经超过了10000r/min。但是，转速越高，产生的热量不能及时地传导出去，硬盘温度升高，工作就会不稳定。另一方面，盘片与磁头长时间在高温下工作，容易出现读写错误和损坏磁道，也会缩短硬盘的寿命。 4．接口 硬盘接口有IDE、SATA、SCSI三种接口，PC机主要使用前两种接口，SCSI主要应用于服务器。 5．缓存 缓存是硬盘的一个主要参数，它的大小对硬盘的传输速度有明显的帮助，目前缓存容量主要有两种：2M和8M，建议购买缓存是8M的硬盘。 8.7 硬盘常见故障分析与处理 电脑硬件都是有价的，但存储在电脑硬盘中的数据却是无价的，硬盘是比较“娇气”的，轻微振动和磕碰都可能造成数据丢失或损坏，甚至完全报废。但只要使用得当，注意保护，它还是能“稳妥”保管数据的。下面简单介绍一些常见硬盘故障案例。 1．硬盘空间“丢失” 故障现象：硬盘实际容量为80GB，可在Windows操作系统中发现硬盘只有20GB。 分析处理：重启电脑，进入BIOS设置程序，通过自动检查功能查看硬盘属性，发现能够正确识别硬盘的容量，则排除被奸商所骗的可能。通过光盘或U盘将电脑启动到DOS环境，运行Fdisk程序，可以发现硬盘分区只使用了一部分空间，其他空间根本没有分区，通过Fdisk分区后，重启进入Windows环境，格式化后就可以正常使用了。 2．系统报错“Abort Retry or Fail？” 故障现象：系统启动后，在进入Windows操作系统时死机，屏幕上出现错误信息“Abort Retry or Fail？”。 分析处理：根据错误信息分析，可能是硬盘上出现了坏道，或者是存在病毒。首先扫描病毒，排除病毒原因后，使用操作系统的磁盘扫描程序检查硬盘。如果确认有坏道，备份重要程序，重新分区，格式化硬盘，并将坏道划分到一个或多个分区中，然后删除或者隐藏这些分区即可。 3．超频导致硬盘故障 故障现象：一台组装电脑运行正常，超频后经常出现硬盘文件打不开的情况。 分析处理：估计是超频后出现了故障，由于提高了电脑的外频后，总线的传输频率也会相应提高，如果硬盘性能跟不上，就会出现各种故障。将系统外频恢复后，故障消失。对于此现象，如果追求高频率，就要更换高性能的硬盘；如果不打算更换硬盘，就要降回原频率使用。 8.8 实验及实训 8.8.1 实验及实训1-IDE接口硬盘的安装 1．设置硬盘主、从跳线 如果只安装一个硬盘，并不需要对硬盘设置跳线，但是若在一个IDE接口上连接两个IDE设备，则必须通过跳线将一个设备设置为主（Master）方式，另一个设备设置为从(Slave)方式。在电源接口与数据线接口之间有4组跳线插针，不同厂家的硬盘跳线设置方式不同，硬盘出厂时一般设为主硬盘，若要设置为从硬盘使用，则需将跳线帽按从方式改插，如图8-13所示。 硬盘标签上注有跳线提示，如图8-14所示，我们可以按照提示进行相关的设置。 硬盘上除了Master和Slave跳线外，还有一个数据线选择跳线。如果用户设置了这种跳线，那么硬盘间的主从关系就由专用的数据线来决定，这种设置方法主要用在国外的品牌机上。 2．将硬盘固定在安装架上 将硬盘水平放置，并使电路面朝下，标签面向上，然后将硬盘用螺丝固定在安装架上，如图8-15所示。安装时，要固定好，不要晃动，否则可能会造成磁头撞损盘面数据区，造成数据丢失，同时损坏磁头。 3．连接硬盘数据线 IDE接口的数据线有两种，一种是40芯的扁平数据线，另一种是80芯的专用数据线，如图8-16所示。80芯的IDE数据线和40芯的数据线大致相同，都有三个形状相同的接口，但是它们各自有明确的分工：蓝色接头接主板，灰色接头接IDE主设备，黑色接头接IDE从设备。IDE接头中间的一个孔是封闭的，相应地主板IDE插座中间少一根针，所以不会插反。数据线有颜色（一般是红色）的一边是1，也和IDE插座1脚相对应。 主板上一般有两个IDE接口，先将IDE线的蓝色接头插在主板上的IDE插座中，如图8-17所示。 然后再将黑色和灰色IDE接头插到相应硬盘上的IDE插座中，如图8-18所示。 4．连接硬盘电源线 硬盘电源插座上有4根针，选择一根四芯电源线，将D型插头与硬盘电源插座相连接，如图8-19所示。应注意方向，反了插不进去，电源D型插头有保护功能。 8.8.2 实验及实训2-SATA接口硬盘的安装 SATA接口硬盘的安装与IDE接口硬盘的安装大同小异，但是有两点不同。一方面，SATA接口硬盘的数据线和IDE接口硬盘的数据线不同，是7针扁长形(IDE接口硬盘的数据线为40针)，直接连接主板上的相应接口即可；另一方面，SATA接口硬盘提供两个电源接口，在安装时，我们可以根据电脑中的电源接头任选其一进行连接即可，如图8-20所示。 SATA接口硬盘的一个电源接口和IDE接口硬盘的电源接口一样，而另一个电源接口是专用的，由于目前大多数电脑使用ATX电源，但是ATX电源并没有提供这一专用电源接头，所以如果要使用此接口，则需要一个转接头转接为普通的D型接头。 8.8.3 实验及实训3-IDE硬盘的BIOS设置 必须让BIOS正确识别IDE硬盘的参数后，才能对它进行分区、格式化、安装操作系统等操作，硬盘的BIOS设置如图8-21所示。 开机后，按或键，进入BIOS设置程序后选定“Standard CMOS Features”选项，按键进入该项目后选定“IDE Primary Master”选项，按键进入设置第一主IDE设备参数的子选项，然后在“IDE HDD Auto---Detection”项后面的“Press Enter”处按键，执行硬盘自动侦测程序，用来识别所安装硬盘的参数。 同样的方法可设置第一从IDE设备或第二主、从IDE设备。 如果硬盘硬件安装正常，将显示硬盘的类型。 8.8.4 实验及实训4-硬盘的分区 新购买的硬盘在使用前一般要进行分区操作，但是硬盘已经被分区和格式化，重新分区就会删除硬盘上原来的分区信息，并且硬盘上原有的数据将会全部丢失，所以分区操作一定要慎重进行。下面来看一下如何对硬盘进行分区。 通过光盘或U盘将电脑启动到DOS操作系统下，如图8-22所示，在提示符下键入“FDISK”命令并按键。 此时，屏幕会出现如图8-23所示的提示信息。 提示是否使用大容量硬盘支持(超过512MB)，根据目前硬盘的容量一般选择“Y”，然后屏幕显示FDISK命令的主菜单，如图8-24所示。 主菜单共有4个选项，分别是：建立DOS分区或逻辑盘、设置活动分区、删除分区或逻辑分区、显示分区信息，下面我们分别进行说明。 1．删除硬盘原有分区 如果硬盘原来已有分区设置，则在重新分区前，需要先将原有分区删除。删除硬盘分区的顺序是：删除非DOS分区→删除逻辑分区→删除扩展分区→删除主分区。 在主菜单中选择3，显示删除分区菜单，如图8-25所示。 四个选项分别是：删除主DOS分区、删除扩展DOS分区、删除扩展DOS分区中的逻辑盘、删除非DOS分区。 首先选择3，屏幕显示删除逻辑盘信息，如图8-26所示。 分别输入要删除的逻辑盘的盘符及卷标后，屏幕显示如图8-27所示。 接着输入“Y”即可删除相应的逻辑盘，如图8-28所示。 用同样的方法可以删除所有的逻辑盘。 接着在图8-25所示的菜单中选择2，删除扩展DOS分区。屏幕显示如图8-29所示。 屏幕出现警告信息，提示在扩展DOS分区上的信息将要丢失，是否继续。输入Y后回车即可删除扩展DOS分区，如图8-30所示。 最后删除主DOS分区，在图8-25所示的菜单中选择1，删除主DOS分区，如图8-31所示。 屏幕出现警告信息，提示主DOS分区的信息将要丢失，是否要删除主分区。选择你想要删除的主分区后回车即可。如图8-32所示。 此时屏幕提示是否确认删除主DOS分区，输入Y后回车即可成功删除主DOS分区。如图8-33所示。 2．建立新的硬盘分区 在图8-24所示的主菜单中选择1，则进入建立主DOS分区或逻辑盘菜单，如图8-34所示。 三个选项分别是：建立主DOS分区、建立扩展分区、在扩展分区中建立逻辑盘。 建立硬盘分区的顺序是：建立主DOS分区→建立扩展分区→在扩展分区中建立逻辑盘。 （1）建立主DOS分区 在图8-34所示的菜单中选择1，系统提示是否将硬盘的全部容量划分给主分区，如图8-35所示。 在一般情况下，要将硬盘划分为多个分区，即只能将部分硬盘空间划分给主分区，所以键入“N”，此时要求输入主DOS分区的容量大小，如图8-36所示。 输入主DOS分区的容量大小(单位：MB)，按键则主DOS分区建立成功，如图8-37所示。 (2) 建立扩展分区和逻辑盘 在图8-34所示的菜单中选择2后如图8-38所示，提示输入扩展分区的容量大小(单位：MB)。在默认情况下，将所有剩余硬盘容量都划分为扩展分区。 按键确认将所有的剩余硬盘容量都作为扩展分区，至此扩展分区建立完成，如图8-39所示。 按键返回，系统提示建立逻辑盘，如图所示8-40所示。 输入D盘的容量大小(单位：MB)后按键则逻辑盘D建立完成，同样的方法顺序建立E、F、G等逻辑盘。全部逻辑盘建立完成后，如图8-41所示。 3．设置活动分区 在图8-24所示的主菜单中选择2则进入设置活动分区操作，如图8-42所示。 一般情况下，输入1，将主DOS分区设置为活动分区，按键后操作完成，重新启动电脑，硬盘分区完成。 8.8.5 实验及实训5-硬盘的高级格式化 硬盘分区以后还需要格式化才能正常使用，下面我们学习如何对硬盘进行格式化。 通过光盘或U盘将电脑启动到DOS操作系统下，输入“FORMAT C: \S”命令(格式化哪个分区则输入对应的盘符，如C：、D：、E：或F：等)，然后按键，如图8-43所示。 提示C分区上的数据将全部丢失，询问是否继续。输入“y”并且按键则开始格式化，如图8-44所示。 格式化完成后，系统会自动提示用户输入C分区的卷标，也就是给C分区起个名字，输入卷标然后按键即可，如果不设置卷标则直接按键。使用同样的方法对其他分区进行格式化操作。 8.8.6 实验及实训6-网上查询 1．上网查询 （1）上网查询目前主流硬盘的型号、主要技术参数和价格； （2）上网查询硬盘技术发展动态。 2．上网下载 上网下载硬盘测试软件（如HD Tach，SisoftSandra2003MAX3，WinBench99和ATTO Disk Benchmark等），测试硬盘的性能（随机存储时间、CPU占有率、磁盘数据传输速率、最大突发数据传输速率以及写速度等）。 8.9 本章小结 本章主要介绍了硬盘的分类、结构、工作原理和技术指标；详细说明了硬盘的安装、分区和格式化等操作，并介绍了硬盘的选购技巧，最后对硬盘的常见故障进行了分析与处理。 8.10 习题 一.选择题 1．硬盘按接口类型可以分为（ ）。 A．IDE接口的硬盘 B．SCSI接口的硬盘 C．SATA接口的硬盘 D．USB接口的硬盘 2．台式电脑中使用的硬盘是（ ）。 A．5.25英寸 B．3.5英寸 C．2.5英寸 D．1.8英寸 3．磁头从一个磁道移动到另一个磁道所用的时间称为（ ）。 A．平均访问时间 B．寻道安顿时间 C．道对道访问时间 D．全程访问时间 4．硬盘的主要参数有（ ）。 A．磁头数 B．柱面数 C．扇区数 D．交错因子 E．容量 5．硬盘的性能指标包括（ ）。 A．平均搜索时间 B．数据传输率 C．转速 D．单碟容量 E．数据缓存 6．下列选项与硬盘容量有关的是（ ）。 A．磁头数 B．柱面数 C．扇区数 D．转速 二.判断题 1．缓存的作用是解决硬盘与计算机其他部件速度不匹配的问题。（ ） 2．目前在笔记本电脑中使用的硬盘为2.5英寸或1.8英寸。（ ） 3．硬盘磁头是多个磁头的组合，它采用了接触式磁头、盘片结构。（ ） 4．硬盘的转速是指硬盘内磁头每分钟转过的圈数。（ ） 5．平均搜索时间是指磁头移动到数据所在磁道时所用时间，以毫秒为单位。（ ） 三.简答题 1．硬盘是如何分类的？ 2．分析硬盘的盘片数、柱面数、磁道数、扇区数及字节之间的关系。 3．图示说明硬盘内部数据传输率与外部数据传输率之间的关系。 四.分析题 1．分析现象：购买了一块120GB的硬盘，系统自检时显示只有110多GB。 2．分析现象：使用电脑时，发现每隔一段时间，在没有任何操作的情况下，硬盘灯一直闪烁，读写磁盘的声音很大，过了一段时间后又自动停止了。 图8-38 输入扩展分区的容量大小 图8-27 输入需要删除的逻辑的盘符及卷标 图8-37 主DOS分区建立成功 图8-36 主DOS分区容量大小的设置 图8-39 扩展分区建立完成 图8-40 建立逻辑盘 图8-41 逻辑盘建立完成 图8-26 删除逻辑盘信息 图8-25 删除分区菜单 图8-24 FDISK命令的主菜单 图8-34 建立DOS分区或逻辑盘菜单 图8-28 逻辑盘删除成功 读写磁头 传动手臂 音圈电机 前置控制电路 传动轴 数据接口 图8-8 硬盘的内部结构 图8-10 磁头启动状态 00磁道 0磁道 1面 IDE数据线 图8-35 建立主DOS分区提示 图8-23 FDISK命令的提示信息 图8-4 SATA接口数据线、硬盘上的SATA接口及主板上的SAST接口 图8-22 键入FDISK命令 图8-15 硬盘的固定 图8-14 硬盘主从跳线提示 磁头驱动小车 3面 0面 2面 图8-16 80芯IDE数据线 图8-5 硬盘的外观 图8-12 硬盘内部数据传输率与外部数据传输率示意图 图8-21 硬盘的BIOS设置 图8-20 SATA接口硬盘的数据线和电源线的连接 (2)SATA电源接头 图8-9 浮动磁头组件 图8-3 Cheetah 15k3的SCSI接口硬盘的接口 图8-19 电源线的连接 (1)IDE电源接头 磁头驱动机构 图8-2 硬盘的IDE接口、主板的IDE接口及IDE数据线 SATA数据线 图8-7 IDE和SATA数据线 图8-1 3.5英寸的硬盘 图8-6 IDE，SATA接口硬盘的电源线接头 (3)转接线 图8-18 连接硬盘的数据线 前置控制电路 浮动磁头组件 盘片组件 主轴组件及驱动结构 图8-17 主板上的IDE接口 图8-13 硬盘主从跳线设置 接主板IDE接口 接IDE主设备 接IDE从设备 图8-42 设置活动分区操作 图8-43 FORMAT命令提示信息 图8-44 正在格式化 主从盘跳线 线 图8-11 磁盘的柱面、磁道和扇区 电源接口 1磁道 扇区 0柱面 0柱面 图8-29删除扩展DOS分区信息 图8-30扩展DOS分区删除成功 图8-31删除主DOS分区信息 图8-32 确认删除主DOS分区信息 图8-33 主DOS分区删除成功 30 29 _1240732310.vsd 磁头 硬盘 高速 缓存 主存储器 CPU 硬盘 内部数据传输率 外部数据传输速率 系统总线传输率