《计算机组装与维护（第2版）教学课件作者钱峰第7章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组装与维护（第2版）教学课件作者钱峰第7章（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 硬盘,7. 1什么是硬盘和硬盘驱动器 7 .2硬盘驱动器的工作原理 7. 3硬盘驱动器高级接口标准 7. 4硬盘安装,返回,7. 1什么是硬盘和硬盘驱动器,硬盘是专指存储数据的盘片，而硬盘驱动器是引导控制盘片的一组设备，不过它们却被封装在一起，所以统称为硬盘。 从性能的观点来看，硬盘也许是桌面系统中最不起眼的部件，与最新最炫的显卡和处理器、外设相比，它只不过是存放数据的一个没有任何特色的方盒子而已。 也许很多人会简单地认为硬盘只是一个设备，而不是一个具有某种性能的部件，他们将硬盘的容量(而不是速度)作为衡量硬盘好坏的标准。 其实，硬盘是计算机上最重要的第二存储设备，硬盘容量的大小、转速
2、、缓存、传输速率、采用的接口等都与计算机性能有很大的关系，所以加强对硬盘知识的学习有助于更好地利用和配置、维护个人电脑。,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,7. 2. 1硬盘驱动器的构造 硬盘驱动器由几个盘片和旋臂以及控制电路组成。在驱动器工作时，这些盘片旋转速度通常为每分钟4 X00或7 200甚至10 000转。这些盘片被制造成如镜面一般平滑，其表面偏差之小令人惊叹!旋臂上装有读写磁头，受位于左上角的机构控制。它可将磁头从盘片轴心处移至边缘，虽然磁头是在磁盘的表面移动，但它们“悬浮”在磁盘上，从不会有真正的接触(如图7-1所示)。旋臂和它的运动机构极其轻巧迅速。一个普通硬盘的旋臂能够每秒
3、从轴心到边缘往返移动多达50次，令人叹为观止! 图7-2显示了图7-1关闭的硬盘驱动器。,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,从图7-2中能看到此驱动器具有两个大盘片。两个大盘片的每一个都被用来存储数据。然而在一些驱动器上，第一个盘片顶端存储着用来跟踪数据和管理硬盘的信息。由于两个盘片各具有两个磁头，所以图7-2中的驱动器具有4个磁头。 硬盘驱动器都安装在电脑机箱内，用夹子或者支架和螺丝安装稳固。因为磁头是非常接近磁盘表面的，所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，那对硬盘和数据的损害可能就是致命的。 硬盘驱动控制器固定在电路板上面。图7-3显示出硬盘
4、驱动器的底边，这个电路板是暴露在外的。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,为了保护盘体，控制器以及驱动器都永久性地附加在这个电路板上。 7. 2. 2硬盘中的数据是如何组织的 以盘片中心为圆心，用不同的半径，划分出不同的很窄的圆环形区域，称为磁道。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域就叫一个扇区(如图7-4所示)。每个扇区可存储128X2的N次方(N=0, 1, 2, 3)字节信息，如X12个。上下一串盘片中，相同半径的磁道所组成的一个圆柱形的环壁称为柱面。位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面，可以通过步进电机在不同柱面之间移动，对不同的柱面进行读写。从这种意义上说，柱面其实是个“
5、虚”的东西!它是分开的，在物理上不是一体的。只是在空间上，它类似于一个桶的桶壁。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,老式的驱动器使用直接在驱动器磁道和扇区写入数据的方式。它们在整个硬盘盘片的一个磁道有17个扇区或26个扇区(如图7-5所示)。 在老式的驱动器中，中央磁道决定着每个磁道能承载的字节数量，其他磁道亦遵循此限定。因此，盘片外面比较大的磁道和在盘片中心比较小的磁道均包括相同数量的字节。这种组织形式使格式化驱动器和连接数据变得简易，但是浪费了驱动器的空间。 最新的驱动器消除了这个限制因素。驱动器上面每个磁道的扇区数量并不是相同的，外面的多，里面的少。在此新型的格式化系统
6、中，叫作区域零比特记录(如图7-6所示)，在中心附近的磁道在每个磁道上具有最小数量的扇区，并且扇区的数量随着磁道变大而增加。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,硬盘驱动器的磁道和扇区标记都在出厂前被写入硬盘驱动器上，这就是所谓的低级格式化。更具体些，低级格式化就是将空白的磁盘划分出柱面和磁道，再将磁道划分为若干个扇区，每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据区DATA等。可见，低级格式化是硬盘使用前的第一件工作，它只能够在DOS环境中来完成。而且低级格式化只能针对一块硬盘而不能支持单独的某一个分区。每块硬盘在出厂时，已由硬盘生产商进行低级格式化，因此通常使用者无须再进
7、行低级格式化操作。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,当硬盘受到外部强磁体、强磁场的影响，或因长期使用，硬盘盘片上由低级格式化划分出来的扇区格式磁性记录部分丢失，从而出现大量“坏扇区”时，可以通过低级格式化来重新划分“扇区”，但是前提是硬盘的盘片没有受到物理性划伤。 硬盘使用前的第二件工作是分区。硬盘分区实质上也是对硬盘的一种预格式化，然后才能使用硬盘保存各种信息。创建分区时，就已经设置好了硬盘的各项物理参数，指定了硬盘主引导记录(Master Boot Record, MBR)和引导记录备份的存放位置。 硬盘使用前的最后一件工作就是高级格式化。一般来说其使用Format命令
8、来实现。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,它的功能是清除硬盘上的数据(如果原来有的话，刚出厂是没有的)、生成引导区信息、初始化FAT表(文件分配表)、标注逻辑坏道等。 7. 2. 3计算老式驱动器的容量 到目前为止，硬盘参数还是CHS，即磁头数(Heads)，柱面数(Cylinders)，扇区数(Sectors)。 驱动器的容量是根据磁头、柱面(磁道)以及驱动器具有扇区的数量来计算的，而这些信息通常被写在驱动器机架的顶端，如图7-7所示。 磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几面盘片，最大为255(用8个二进制位存储)。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱
9、动器的工作原理,柱面数(Cylinders)表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为1 023(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X12个字节。 一般地，硬盘容量计算公式为 存储容量=磁头数X磁道(柱面)数X每道扇区数X每扇区字节数 7. 2. 4当今的驱动器容量 当驱动器被安装后，就可以使用操作系统报告的硬盘容量。,上一页,下一页,返回,7. 2硬盘驱动器的工作原理,在Windows资源管理器中，可右击驱动器字母并在快捷菜单中选择属性。记录硬盘驱动器上每个逻辑驱动器的容量，然后把它们加在一起获得整个硬盘
10、驱动器容量，当然，这样计算的前提是硬盘空间已分区和高级格式化。,上一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,目前最流行的接口标准是SATA(串行ATA)。 7. 3. 1ATA嵌入式接口 ATA接口标准详细说明了硬盘驱动器以及其他驱动器如CD, DVD、磁带以及压缩驱动器是如何与计算机系统进行接口连接的，以及驱动器控制器、主板上的芯片组以及操作系统是如何与BIOS通信的，还详细说明了驱动器以及主板和扩展卡所使用的连接器类型。 1.并行ATA (PATA)或者增强型IDE接口 并行ATA，同时叫作EIRE(增强型IDE接口)标准，或者叫IDE标准。为了方便讨论，以下都统称IDE标准。它利用40
11、针的数据电缆将IDE设备连接到主板上(如图7-8所示)。,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,IDE除了应用到硬盘驱动器，还包括光盘驱动器、磁带驱动器等。 数据线太粗会使安装不方便，严重影响机箱内空气流通，不利于机箱散热，这是IDE硬盘的致命缺点。对于IDE硬盘，虽然一块主板可以连接4个设备，但事实上只要超过两个，速度就大大下降。同一条线上两个设备要严格按主/从设置才能正常运行。 一般情况下，一块主板只有两个IDE接口，每个接口可以挂两个IDE设备，但同一个接口的两个设备是共用带宽的，对速度的影响非常大，所以稍有常识的人都会把硬盘和光驱分开两条IDE线连接到主板上。 2.串行ATA电
12、缆(SATA),上一页,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment(串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口)，是由Intel领导几家大型企业，如IBM, Dell, APT, Maxtor和Seagate组成的厂商联盟(串行ATA国际组织)共同提出的硬盘接口规范。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150 MB/ s，比ATA / 100高出50%。 串行的ATA驱动器使用了串行的ATA电缆。一个串型ATA电缆线可以长达1米，仅有7针，比起40针的并行IDE电缆要窄得多(如图
13、7-9所示)。串行ATA的另外一个优势为串行ATA电缆并不会像并行ATA电缆那样阻挡机箱内部的空气流动。,上一页,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,还有一个优势是串行ATA支持热插拔。利用热插拔，在系统运行时可以连接和断开驱动器。 最新的SATA2硬盘由原有SATA硬盘150MB/s传输速度提至300 MB/s。SATA2引进了网络存储和服务器存储技术、改进性能技术和改进可维护的举措以及引进了背板互联技术。 如果在主板上有并行的ATA驱动器和串行ATA连接器，或者在主板上有一个串行ATA驱动器和并行的ATA连接器，可以购买适配器使硬盘驱动器配合主板的连接器。图7-10显示了一个转换
14、器。 由于并行ATA驱动器仍然很常见，主板上一般还有一个或两个并行ATA连接器以连接IDE驱动器(如图7-11所示)。,上一页,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,在图7-11中，RAID(冗余的独立磁盘矢量)连接器是硬盘驱动器与服务器接口使用的方法，使其一起连接复合的硬盘驱动器到RAID以提高性能并自动从错误中恢复。 3.在系统中配置并行以及串行ATA驱动器 遵循并行ATA标准，主板可以使用40线电缆支持4个IDE设备。图7-12所示的主板提供两个IDE连接器。每个连接器适应一个IDE通道，每个通道可以适合最多两个IDE设备。一个通道叫作主通道，其他的通道叫作第二通道。每个IDE连
15、接器使用一个40针的电缆。此电缆在其上面具有两个连接器:电缆中间有一个连接器，远端具有一个连接器。一个设备配置作为主要控制通道，其他通道为副设备。系统中作为IDE设备的4种可能性配置如下。,上一页,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,(1)主IDE通道，主设备。 (2)主IDE通道，副设备。 (3)第二IDE通道，主设备。 (4)第二IDE通道，副设备。 通常将硬盘驱动器作为主驱动器，将ATAPI驱动器作为附属驱动器。而更好的解决方案是在主通道上安装硬盘驱动器，而将CD驱动器以及任何其他驱动器安装在第二通道上。 一般地，主板将主通道连接器标注为蓝色(如图7-13所示)。此颜色标记的用
16、意是确保此硬盘驱动器被安装在主IDE通道上面。,上一页,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,如果主板支持串行ATA，一根串行ATA电缆仅可以连接一个驱动器，所以不必使用跳线去设置主或副。根据主板说明文档，当在使用Windows XP安装串行ATA驱动器时，可以在系统中安装6个ATA设备，包括4个并行ATA设备以及两个串行ATA设备。 图7-14所示的是两个硬盘驱动器的后部:一个使用串行A7A接口，另外一个使用并行A7A接口。 串行ATA驱动器的电源连接器如图7-15所示。一些串行的ATA驱动器具有两个电源连接器。在串行ATA电源连接器(其为推荐连接器)或者预留4针连接器中做出选择，但是不要同时安装两个电源线到驱动器上，因为这种做法会损坏驱动器。,上一页,下一页,返回,7. 3硬盘驱动器高级接口标准,7. 3. 2 SCSI(小型计算机系统接口)技术 除了ATA以外，另一种驱动及设备的接口标准就是SCSI标准，该标准为包括硬盘、CD-ROM(只读光盘)驱动、DVD(数字视频光盘)驱动、打印机以及扫描仪等多种内部及扩展设备提供更高效、功能更强大的支持。 SCSI(发音念作scuz
