硬盘驱动器

nullnull第5章 外部存储器5.1硬盘驱动器 5.1.1 硬盘驱动器的分类 5.1.2 硬盘驱动器的组成结构 5.1.3 硬盘驱动器的工作原理及主要性能指标 5.1.4 硬盘的技术(课本P78) 5.1.5 硬盘的三种工作方式 5.1.6 硬盘驱动器的选购和安装方法5.1.7 硬盘术语：磁道、扇区和柱面，磁簇 5.1.8 主引导扇区和引导扇区 5.1.9硬盘的分区及盘符分配 5.1.10 硬盘的品牌及编号（课本P79） 5.1.11 硬盘的维护 null5.2光盘驱动器 5.2.1 光盘驱动器的类型 5.2.2 CD-ROM驱动器 CD-ROM的结构 CD-ROM的工作原理 CD-ROM的性能指标 CD-ROM的选购 CD-ROM的安装 5.2.3 CD-RW驱动器 CD-RW的类型 CD-RW的结构 CD-RW的工作原理 CD-RW的性能指标 CD-RW的选购 CD-RW的安装和使用 5.2.4 DVD驱动器 DVD的类型 DVD产品的技术 DVD-ROM的选购 DVD的安装 5.2.5 光盘 光盘的规范 光盘的结构与数据的存放方式 光盘的选择方法 null5.3软盘驱动器和U盘 5.3.1 软盘驱动器和软盘 软盘驱动器的分类、组成、工作原理及主要性能指标 软盘驱动器的选购和安装方法 软磁盘类型、技术指标和使用方法 5.3.2 移动存储器 移动存储器的分类 闪存卡和读卡器 7.2.3 闪盘 USB移动硬盘 移动存储产品的选择 null5.1 硬盘驱动器硬盘（Hard Disk，也称硬盘存储器）是各种数据的主要存放场所之一，平常所用的操作系统（如Windows98等）、各种应用软件、资料和游戏都存放在硬盘中，它是所有应用软件的载体，是计算机的重要部件之一。 硬盘可以读写各种数据信息，既是输入设备又是输出设备，通过内存交换信息，但是和内存不同，在计算机断电后，其存储的信息也可以保存下来，所以说硬盘是计算机的储存仓库。5.1.1 硬盘驱动器的分类5.1.1 硬盘驱动器的分类1. 按盘径尺寸分类 硬盘尺寸有很多种，现在普遍使用的是3.5英寸硬盘，大小和3寸软驱相仿。除此之外，还有5寸硬盘以及2.5寸或体积更小的硬盘，小体积硬盘常用于笔记本电脑中。移动硬盘是2.5 寸 2. 按接口类型分类 (1) IDE接口 IDE接口有40针，最初是为AT结构的电脑的，又称为ATA接口现在普遍使用增强型IDE(EIDE)，它最多可支持4个设备，支持大容量的硬盘。 null (2) SCSI接口 SCSI接口的诞生比IDE晚，相应SCSI硬盘有许多先进的特性，比如支持的硬盘容量更大、传输速率更高、可管理的设备更多等等。 (3) Serial ATA接口 Serial ATA采用连续串行的方式传送数据，每一个时钟周期只传输一位二进制数据。每一个Serial ATA设备与系统通信时都独占一个通道，系统中的设备都是"平等"的，因此，在Serial ATA中将抛弃并行ATA中的"等级"，不用再通过跳线设置设备间的主、从关系了。由于独享通道带宽，所以点对点传输方式可在一定程度上提高设备的传输性能，主板上一般是提供2个Serial ATA接口，在这两个接口边上一般会标示“SATA1”和“SATA2”，以示第1个Serial ATA接口和第2个Serial ATA接口。主板一般也会提供一条Serial ATA数据线，来连接主板与Serial ATA硬盘，Serial ATA数据线采用7 条传输线，接头只有8mm 宽。 null5.1.2 硬盘驱动器的组成结构 1. 硬盘的外部结构 硬盘从外观上看，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。各种硬盘的结构都是相似的，如图8-2所示。 2． 硬盘的内部结构2． 硬盘的内部结构硬盘的内部结构由固定面板、控制电路板、磁头组件、接口及附件等几大部分组成，而磁头组件是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动结构、盘片及主轴驱动机构，前置读写控制电路等。见课本P71null5.1.3 硬盘驱动器的工作原理及主要性能指标 硬盘驱动器的工作原理 硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片初始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将启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面00道，处于等待指令的启动状态。 当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动线圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收的数据信息解码，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操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。硬盘驱动器的主要性能指标 硬盘驱动器的主要性能指标 1. 容量（Capacity） 容量的单位为兆字节（MB）或吉字节（GB）。 2. 平均寻道时间（Average Seek Time） 3. 转速（Rotational Speed） 4. 平均潜伏期（Average latency） 5. 平均访问时间（Average Access） 6. 最大内部数据传输率（Maximum Internal Data Transfer Rate） 7. 外部数据传输率（External Transfer Rate） 8. 缓存（Cache） 9. 硬盘表面温度（Surface Temperature） 10. MTBF（平均无故障时间） 11. 单碟容量 null5.1.4 硬盘的技术(课本P78) 5.1.5 硬盘的三种工作方式 NORMAL普通模式 NORMAL（普通模式）是最早的 IDE 方式，在硬盘访问时，BIOS 和 IDE 控制器对参数不做任何转换。该模式支持的最大硬盘的容量为528MB。也就是说，在此模式下，硬盘的实际物理容量再大，也只能用到其中的 528M。 2. LBA（Logical Block Addressing）逻辑块模式 2. LBA（Logical Block Addressing）逻辑块模式 LBA(Logical Block Addressing ，逻辑块寻址模式) 是一种克服528MB限制的新型硬盘存取方法。在 LBA 模式下，设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时，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。在 LBA 模式下，管理的硬盘空间可达 8.4GB。不过现在新主板可以使 LBA 能支持 100GB 以上的硬盘。3.LARGE （大规模管理模式） 3.LARGE （大规模管理模式） LARGE （大规模管理模式）在硬盘的柱面超过 1024 而又不为 LBA 支持时采用。LARGE 模式采用的方法是把柱面数除以 2，把磁头数乘以 2，使得某些硬盘的柱面低于1024，但其结果总容量不变。在LARGE模式中，可支持的最大容量为1GB。5.1.6 硬盘驱动器的选购和安装方法 5.1.6 硬盘驱动器的选购和安装方法 硬盘驱动器的选购 目前市场上的硬盘产品除了IBM、迈拓Maxtor、希捷Seagate、西部数据Western Digital等品牌外，还有如三星Samsung、富士通Fujitsu这些OEM硬盘品牌，另外长城科技股份有限公司也已经开始生产销售中国自主生产的高容量高速硬盘。null硬盘驱动器的安装方法 1. 设置硬盘驱动器主、从跳线 2. 将硬盘固定在安装架上 3. 连接硬盘电源线 4. 连接硬盘数据线 下面以广泛使用的IDE接口硬盘为例，介绍硬盘数据线如何连接。IDE接口硬盘数据线也有两种形式，即单硬盘线和双硬盘线。 对于支持IDE接口硬盘的主机板（板上集成IDE接口）或多功能卡，上面有两个IDE接口插槽，它们通常标识为IDE1或Primary IDE、IDE2或Secondary IDE，如图8-11所示。null5.1.7 硬盘术语：磁道、扇区和柱面，磁簇5.1.7 硬盘术语：磁道、扇区和柱面，磁簇磁道：当此盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每一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。这些磁道用肉眼根本看不到的因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化的一些磁化区，磁盘上的信息便沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，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。null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。 磁簇：存储文件数据的基本分配单元，磁盘空间的最小单位，一个磁簇由顺序访问的几个扇区组成，每个簇所包含的扇区数目会随着磁盘分区大小的不同而有所不同。null柱面：硬盘通常有重叠的一组盘片构成，每个盘面都划分为数目相等的磁道，并以外边缘的“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相等的。并且，都是自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。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*512（每扇区的字节数）硬盘经过低级化、分区及高级格式化后即可使用。硬盘的低级格式化出厂前已完成。5.1.8 主引导扇区和引导扇区5.1.8 主引导扇区和引导扇区主引导扇区(MASTER BOOT SECTOR)：硬盘的第1扇区，位于硬盘的第0道第0面第1扇区，它是IBM PC读硬盘时所最先读取的扇区，包含了一小段装入程序（LOADER）及一个硬盘分区数（PARTITION TABEL）。这个扇去称之为MBR，主引导扇区是独立在DOS之外用来装入操作系统的扇区，所以不能用DOS的扇区读取命令来读取它，在DEBUG中也没有相对应的命令来读取它。只能用工具软件如DISKEDIT等。null引导扇区（BOOT SECTOR）：指的是软盘的第1扇区以及硬盘DOS分区开始的第一扇区。许多人会把这个扇区和硬盘的MASTER BOOT混淆。引导扇区指的是逻辑驱动器的第1扇区，假如一个硬盘分割成C、D两各逻辑驱动器，那么在C盘及D盘中各会有一个引导扇区（虽然D盘不可以用户启动，但是它还是会有这个扇区，然而硬盘却只能有一个主引导扇区）。 简而言之，在硬盘中MASTER BOOT只能有一个。而BOOT SECTOR则依逻辑驱动器的数目而定。假如一台硬盘分割成C、D、E三个逻辑驱动器，那么它就有三个引导扇区。 引导扇区包含用来描述这个逻辑驱动器的BPB（BIOS参数）；以及用来装入IO.SYS或IBMIO.SYS的装入程序。 由于引导扇区是定义在DOS层次的，因此一般的DOS工具程序，如DEBUG及PCTOOLS都可以访问到这个硬盘。5.1.9硬盘的分区及盘符分配5.1.9硬盘的分区及盘符分配硬盘的分区可以理解成把硬盘划分成几个区域，其中所存贮的数据互不干扰。一个硬盘上可以有多个分区，即可有多个不同的操作系统存在于不同的分区中。无论何时只能有一个操作系统在运行。null基本分区 包含操作系统启动所需的文件和数据的硬盘分区叫基本分区。系统将从这个分区查找和调用启动操作系统所必须的文件和数据。一个操作系统必须有一个基本分区，也只能有一个基本分区。在一个硬盘上可以有不超过四个的基本分区。 扩展分区 硬盘中扩展分区是可选的，即用户可以根据需要及操作系统的能力而设置扩展分区。在FAT16系统中，一个分区最大为2GB。 逻辑分区 扩展分区不能直接使用，要将其分成一个或多个逻辑驱动的区域，才能为操作系统识别和使用。 活动分区 当从硬盘启动系统时，有一个分区并且只有一个分区中的操作系统进入运行，这个运行的分区叫活动分区。在用FDISK做硬盘分区时，有一步骤是将基本分区激活，含义就是将DOS基本分区定义为活动分区。 当启动操作系统时操作系统将基本分区分配一个驱动器号叫盘符，每个逻辑驱动器也得到一个驱动器号，逻辑盘最多可达23个，即以D：到Z：。null5.1.10 硬盘的品牌及编号（课本P79） 5.1.11 硬盘的维护 1.预防性维护：安装时紧固螺钉不易过长；防静电及防震；注意环境温度和清洁；不受电源的损坏。不得随意拆卸硬盘; 2.数据备份：系统备份和用户数据备份。 3.硬盘优化：碎片整理 4.硬盘的检查和测试：工具检查磁道和扇区 null5.2光盘驱动器 5.2.1 光盘驱动器的类型 根据光盘的存储技术光盘驱动器分为：CD-ROM（只读光盘驱动器）、CD-R（可写光盘驱动器）、CD-RW（可擦写光盘驱动器）、DVD-ROM（DVD只读光盘驱动器）及DVD-RAM、DVD+R/RW、DVD-R/RW（可反复擦写DVD光盘存储器）。 根据光盘驱动器是否放在机箱内部，分为：内置式光盘驱动器和外置式光盘驱动器。 根据光盘驱动器的速度，分为40速、52速，8速写、16速写等不同的速度。 根据CD-ROM的接口，分为：IDE接口、SCSI接口、并口和USB接口。 CD-ROM已经成为微机的标准配置，随着价格的下降，CD-RW及DVD正逐渐被用户接受，有望取代CD-ROM。常见光驱的外观如图9-1所示。null5.2.2 CD-ROM驱动器 CD-ROM的结构nullCD-ROM的工作原理CD-ROM的性能指标 CD-ROM主要的性能指标有： 1. 倍速 2. 接口 3. 旋转方式 恒定线速度（Constant Linear Velocity，简称CLV）方式 恒定角速度（Constant Angular Velocity，简称CAV）方式 局部恒定角速度PCAV（Partial Constant Angular Velocity，简称PCAV） 4. 纠错能力 5. CPU占用率 6. 平均读取时间 7. 缓存 8. Ultra DMA 33/66nullCD-RW的类型 按可写光盘介质来分，刻录机可分CD-R和CD-RW两种。 CD-RW的结构 光盘刻录机CD-RW驱动器的外观与CD-ROM光驱几乎一样，如图9-6所示。nullCD-RW的工作原理 CD-RW的性能指标 1. 速度 2. 缓存容量 3. 防缓存欠载技术 4. 刻录模式 5. 兼容性 6. 接口方式 CD-RW的选购 1）刻录机的速度。 2）防欠载技术。 3）稳定性与兼容性。 4）品牌、价格、服务。 CD-RW的安装和使用 nullDVD-ROM的选购 1）读盘能力。 2）价格。 3）接口类型。 4）速度。 6）多格式支持。 7）区码。 8）品牌及售后服务。 光盘的选择方法 1. 选择CD-ROM光盘时的注意事项 2. CD-R、CD-RW盘片的选择 (1) CD-R、CD-RW盘片的品种 绿盘。 金盘。 蓝盘。 null5.3软盘驱动器和U盘 5.3.1 软盘驱动器和软盘 软盘驱动器的分类、组成、工作原理及主要性能指标 1. 软盘驱动器的分类 (1) 5.25in低密软盘驱动器 (2) 5.25in薄型高密软盘驱动器 (3) 3.5in软盘驱动器2. 软盘驱动器的组成 (1) 软盘驱动器的机构组成 (2) 软盘驱动器的构造 3. 软盘驱动器的工作原理null软盘驱动器的选购和安装方法 1. 软盘驱动器的选购 2. 软盘驱动器的安装方法null软磁盘类型、技术指标和使用方法 1. 软磁盘的类型和结构 下面介绍常见的3.5in软盘，其容量为1.44MB或720KB。其外观如图7-4所示。null5.3.2 U盘 移动存储器的分类 闪存卡和读卡器 1. 闪存卡 (1) CompactFlash（CF）卡 (2) SmartMedia（SM）卡 (3) Memory Stick记忆棒 null2. 读卡器 闪盘 nullUSB移动硬盘 目前国内比较知名的USB硬盘有爱国者移动存储王、怡华大仓库、旅之星、科软金存王、清华同方等。USB移动硬盘的外观如图7-15所示。移动存储产品的选择