计算机硬盘教材

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1、东方维修网 http:/ http:/ 录第第 一一 章章 硬盘的物理结构和原理硬盘的物理结构和原理第第 二二 章章 硬盘的基本参数硬盘的基本参数第第 三三 章章 硬盘逻辑结构简介硬盘逻辑结构简介第第 四四 章章 硬盘的物理安装硬盘的物理安装第第 五五 章章 系统启动过程系统启动过程第第 六六 章章 硬盘的品牌硬盘的品牌第第 七七 章章 硬盘电路板测试及维修技巧硬盘电路板测试及维修技巧第第 八八 章章 常用维修软件常用维修软件第第 九九 章章 专业维修软件专业维修软件 PC3000第第 十十 章章 数据恢复数据恢复第十一章第十一章 典型故障及维修流程典型故障及维修流程东方维修网 http:/

2、http:/ 硬盘的物理结构和原理一、引言自 1956 年 IBM 推出第一台硬盘驱动器 IBM RAMAC 350 至今已有四十多年了，其间虽没有 CPU 那种令 人眼花缭乱的高速发展与技术飞跃，但我们也确实看到，在这几十年里，硬盘驱动器从控制技术、接口 标准、机械结构等方面都进行了一系列改进。正是这一系列技术上的研究与突破，使我们今天终于用上 了容量更大、体积更小、速度更快、性能更可靠、价格更便宜的硬盘。 如今，虽然号称新一代驱动器的 JAZ、DVD-ROM、DVD-RAM、CD-RW、MO、PD 等纷纷登陆大容量驱动器 市场，但硬盘以其容量大、体积小、速度快、价格便宜等优点，依然当之无愧

3、地成为桌面电脑最主要的 外部存储器，也是我们每一台 PC 必不可少的配置之一。二、硬盘磁头技术1、磁头 磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电 磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要 同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而 MR 磁头（Magnetoresistive heads） ，即磁 阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR 磁头不能进行写操作） ， 读取磁头则采用新型的 MR 磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同

4、特 性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR 磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号 幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度 无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到 200MB/英寸 2，而使用传统的磁头只能达到 20MB/英寸 2，这也是 MR 磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR 磁头已得到广泛应用，而采用多层 结构和磁阻效应更好的材料制作的 GMR 磁头（Giant Magnetoresistive heads）也逐渐普及。2、磁道 当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨

5、迹，这些圆 形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁 化区，磁盘上的信息便是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。3、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，每个扇区可以存放每个扇区可以存放 512512 个字节个字节 的信息，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

6、的软盘，每个磁道分 为 18 个扇区。4、柱面 硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“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是相等的。 由于每个盘面都有自己的磁头，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=柱面东方维修网 http:/ http:/ 硬盘接口是连接硬盘驱动器和计算机的专用部件，它对计算机的性能以及在扩充系统时计算机连接其 他设备的能力

7、都有很大影响。硬盘驱动器接口的类型主要有： 1、 ST506/412 接口与 ESDI 接口 ST506/412 是 PC/XT、AT 时代的标准接口标准。ST506/412 最多可安装 4 个硬盘驱动器，允许最大 硬盘空间为 150MB。而 ESDI（Enhanced Small Device Interface，增强型小型设备接口）是 ST506/412 接 口的改进版，但与 ST506/412 接口互不兼容。ESDI 支持的硬盘容量上增加到 300MB，最大数据传输率为 2MB/sec。目前这两种接口均已遭淘汰。2、SCSI 接口SCSI（Small Computer System In

8、terface）即“小型计算机系统接口”是一种系统级的接口，支持硬盘的容 量突破了 528MB 的限制，可以同时挂接 7 个不同的设备。目前 SCSI 接口有二个标准：SCSI-2 和 SCSI- 3。SCSI-2 又称为 Fast SCSI，在 8bit 总线下能达到 10M/s 的数据传输率。而 SCSI-3 包括 Ultra SCSI（8bit） 、Ultra wide SCSI（含 16bit 和 32bit）和 Ultra2 SCSI。其中 Ultra2 SCSI 在 8bit 数据宽度下提 供 40M/s 的数据传输率，在 16 位总线下最高能达到 80M/s。SCSI 接口的硬盘

9、被广泛应用于网络服务器、 工作站和小型计算机系统上，但由于 SCSI 接口硬盘的价格要比 IDE 接口硬盘高，而且使用时还必须另外 购买 SCSI 接口卡，因而在家用电脑上仍以 IDE 接口的硬盘为主流。3、IDE 接口IDE（Integrated Drive Electronics）接口）接口是 Compaq 公司为解决老式的 ST506/412 接口速度慢、成本 高而开发出硬盘接口标准，亦即亦即 ATA（AT Attachment）接口标准）接口标准。由于 IDE 接口的硬盘具有价格低廉、 稳定性好、标准化程度高等优点，因此得到广泛的应用。ATA 接口标准亦已由 ATA、ATA-2、ATA

10、-3 发 展到今天的 Ultra ATA。Ultra ATA（也称为 Ultra DMA/33）是由 Intel 和 Quantum 公司共同提出的硬盘接口标准，与 Fast ATA 相比，Ultra ATA 有以下几个优点：外部数据传率由 Fast ATA 的 16.6MB/s 提高到 33.3MB/s；采用 CRC 循环冗余检验，通过两个寄存器的重复测试来提高数据传输的可靠性；由硬盘直接产生选 通信号，并且同时将数据传送到总线上，从而减少数据传输的延迟时间。要发挥 Ultra ATA 的威力，除了要有一块 Ultra ATA 接口的硬盘外，还需要有操作系统和芯片组的支 持。目前支持 Ult

11、ra ATA 的芯片组包括 Intel 的 430TX、440LX，SiS 5597/5581，VIA 的 VP2、VP3，ALi 的 Aladdin IV+，AMD-640 以及所有 100Mhz 的芯片组。虽然，Ultra ATA 向下兼容于 Fast ATA，两者都 是使用 40pin 的接口，但如果芯片组或操作系统不支持，即使是 Ultra ATA 硬盘也只能达到 16.6MB/s 的 外部传输率。 4、IEEE 1394 接口IEEEIEEE 13941394 并不是硬盘专用接口，但它却可以方便地连接包括硬盘在内的并不是硬盘专用接口，但它却可以方便地连接包括硬盘在内的 6363 个不

12、同设备，并支持即个不同设备，并支持即 插即用和热插拨。插即用和热插拨。在数据传输率方面，IEEE 1394 可以提供 100MB/s、400MB/s、1.2GB/s 三档高速传输率， 是现时所有硬盘望尘莫及的。虽然目前市面上仍未能见到 IEEE 1394 接口的硬盘，但由于 IEEE 1394 接 口的先进性，它必然会取代 SCSI 和 IDE 而成为明日的硬盘接口。目前 Windows 98 已支持 IEEE 1394。四、硬盘数据保护技术 硬盘容量越做越大，我们在硬盘里存放的数据也越来越多。那么，这么大量的数据存放在这样一个东方维修网 http:/ http:/ 300，000 小时以上，

13、 但这仍不够，一次故障便足以造成灾难性的后果。因为对于不少用户，特别是商业用户而言，数据才是 PC 系统中最昂贵的部分，他们需要的是能提前对故障进行预测。正是这种需求与信任危机，推动着各厂 商努力寻求一种硬盘安全监测机制，于是，一系列的硬盘数据保护技术应运而生。 1 1、S.M.A.R.T.S.M.A.R.T.技术技术S.M.A.R.T.S.M.A.R.T.技术的全称是技术的全称是 Self-Monitoring,Self-Monitoring, AnalysisAnalysis andand ReportingReporting TechnologyTechnology，即，即“自监测、自监

14、测、 分析及报告技术分析及报告技术”。在 ATA-3 标准中，S.M.A.R.T.技术被正式确立。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、 磁盘、马达、电路等，由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预 设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告，而更先进的技 术还可以提醒网络管理员的注意，自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其它安全扇区，甚 至把文件备份到其它硬盘或存储设备。通过 S.M.A.R.T.技术，确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测， 提高数据的安全性。但我们也应该看到，S.M.A.R.T.技术并不是万能的，它只能

15、对渐发性的故障进行监 测，而对于一些突发性的故障，如盘片突然断裂等，硬盘再怎么 smart 也无能为力了。因此不管怎样， 备份仍然是必须的。2 2、DFTDFT 技术技术DFTDFT（DriveDrive FitnessFitness TestTest，驱动器健康检测）技术，驱动器健康检测）技术是 IBM 公司为其 PC 硬盘开发的数据保护技术， 它通过使用 DFT 程序访问 IBM 硬盘里的 DFT 微代码对硬盘进行检测，可以让用户方便快捷地检测硬盘的 运转状况。据研究表明，在用户送回返修的硬盘中，大部分的硬盘本身是好的。DFT 能够减少这种情形的发生， 为用户节省时间和精力，避免因误判造成数据丢失。它在硬盘上分割出一个单独的空间给 DFT 程序，即 使在系统软件不能正常工作的情况下也能调用。DFT 微代码可以自动对错误事件进行登记，并将登记数据保存到硬盘上的保留区域中。DFT 微代码还 可以实时对硬盘进行物理分析，如通过读取伺服位置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移 动等参数，并给出图形供用户或技术人员参考。这是一个全新