【硬盘就是硬盘驱动器吗?】
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1.硬盘驱动器简介硬盘驱动器(Hard Disk Driver,HDD)也是微机系统的基本外存设备.与软盘驱动器不同的是,它的磁盘片是硬质合金的,并固定安装在驱动器内部,所以也可统称为硬盘.与软盘相比,它的存储容量要大得多,速度也快得多,而体积也较小.3"软盘的容量为1.44MB,而目前PC机硬盘容量在40GB到160GB.目前市面上硬盘的主流品牌为昆腾(Quantum),希捷(Seagate),钻石(Maxtor),西部数据(Westdata)和IBM等. 硬盘子系统包括硬盘驱动器(内含硬盘),驱动程序和硬盘接口.硬盘的控制器(HDD Controller)做在硬盘内部,而接口集成在主板上.硬盘的驱动程序包含在系统BIOS程序中.硬盘的构成和工作原理与软驱相仿,它以自己专用的微处理器作为控制器,它的内部ROM固化了控制软件,用来实现加电时的自我诊断,运行状态检测,主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能. 硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件HDA(Head Disk Assemblly)构成.(如图6.4-1所示) 6.4-1硬盘的内部结构图硬盘按其盘片直径大小可分为5.25,3.5,2.5和1.8英寸等多种,按其接口类型分有IDE接口及SCSI接口等多种,目前使用最多的是IDE接口的3.5英寸硬盘. IDE接口来自IBM AT机,其信号定义与AT机的总线相似,因此也叫AT总线(AT BUS).IDE接口的硬盘连接电缆为40线排线电缆,其中红色为1号线,如图7-6所示. 在一个IDE接口上连接两个硬盘,一个硬盘上的跳线应设置为"Master"状态,另一个硬盘上的跳线应设置为"Slave"状态. 硬盘的电源线为4线,分别为+12V(黄色),地(黑色两根)和+5V(红色),12V供给电机,5V供给电路元件. 2.硬盘的接口技术接口技术,硬盘接口一直是人们关心的技术,随着微机其它配件(如CPU,内存,显示等子系统)性能的大步迈进,硬盘的接口传输率越来越体现出它在整个微机系统的瓶颈效应,硬盘接口越来越受到人们的关注. (1) IDE接口 IDE(Intelligent Device Electronics)即智能设备电子接口,是目前PC机普遍采用的最基本硬盘接口.IDE接口的40个引脚除了对主板上的ISA总线的信号进行必要控制之外,基本上是原封不动地送往硬盘驱动器,所以IDE接口也常被称为ATA接口. PC主板通常提供两个IDE接口,每个ID可连接两个IDE设备,采用一条40线扁平电缆传送控制和数据信号. 目前使用的IDE接口有ATA(或Ultra DMA)33,66,100等新型高速接口. (2) SCSI接口类型 SCSI(Small Computer System Interface)即小型计算机系统接口,是一种用于高速外设的外部接口适配器卡,也称硬盘协处理器卡(Disk Coprocessor Board),通常也叫做"Scuzzy"卡.在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面,SCSI接口始终占据着高贵地位,这不仅是由于它的先进技术性能,也是由于它的高价位. SCSI的意义是小型计算机系统接口,它是做在一个专门的系统扩展卡上.SCSI开发于70年代末,至今已有SCSI-1,SCSI-2以及SCSI-3等多种. SCSI-1是第一个版本,异步数据传输率为3MB/S,同步数据传输率为5MB/S.采用的是特殊的25针的SCSI接口. SCSI-2最初称为Fast SCSI,8位并行数据传输,数据传输率提高到10MB/S,可连接7个外设.标准接口为50线,信号有差分方式和单端方式两种.SCSI-2用于硬盘,CD-ROM驱动器和扫描仪等设备. SCSI-3也称为Ultra SCSI,数据传输率达到20MB/S,若使用16位传输模式,则数据传输率可高达40MB/S.SCSI-3增加为一个68针接口,用于将8位数据增加到32位数据. Ultra 2 SCSI发表于97年,采用低电压差分技术,使用16位传输模式,数据传输率达到80MB/S.Ultra 160/m SCSI发表于98年,采用低电压差分技术,并且每个时钟可发送两位数据,数据传输率达到160MB/S.98年以后生产的硬盘开始采用此类接口. 3.FAT16,FAT32,NTFS Windows所用的分区格式主要有FAT16,FAT32,NTFS等,其中几乎所有的操作系统都支持FAT16.FAT(File Allocation Table)是"文件分配表"的意思.顾名思义,就是用来记录文件所在位置的表格,它对于硬盘的使用是非常重要的,假若丢失文件分配表,那么硬盘上的数据就会因无法定位而不能使用了.不同的操作系统所使用的文件系统不尽相同,在个人计算机上常用的操作系统中,MS-DOS 6.x及以下版本使用FAT16;OS/2使用HPFS;Windows NT/XP/2000/2003则使用NTFS;而MS-DOS 7.10及其以上版本均支持FAT32. FAT16使用了16位的空间来表示每个扇区(Sector)配置文件的情形,故称之为FAT16.FAT16由于受16位的限制,因此每超过一定容量的分区之后,它所使用的簇(Cluster)大小就必须扩增,以适应更大的磁盘空间.所谓簇就是磁盘空间的配置单位,就象图书馆内一格一格的书架一样.每个要存到磁盘的文件都必须配置足够数量的簇,才能存放到磁盘中. FAT32使用了32位的空间来表示每个扇区(Sector)配置文件的情形.利用FAT32所能使用的单个分区,最大可达到2TB(2048GB),而且各种大小的分区所能用到的簇的大小,也是恰如其分,上述两大优点,造就了硬盘使用上更有效率.与分区与簇的大小汇总如表6.4-2所示. 表6.4-2 FAT16与FAT32分区与簇的大小汇总表分区大小 FAT16簇大小 FAT32簇大小 16MB-32MB 2KB 不支持 32MB-127MB 2KB 512bytes 128MB-255MB 4KB 512bytes 256MB-259MB 8KB 512bytes 260MB-511MB 8KB 4KB 512MB-1023MB 16KB 4KB 1024MB-2047MB 32KB 4KB 2048MB-8GB 不支持 4KB 8GB-16GB 不支持 8KB 16GB-32GB 不支持 16KB 32GB以上不支持 32KB NTFS是"新技术文件系统"的缩写.微软推出NTFS文件系统就是为了弥补FAT文件系统的一些不足,其中最大的改进是容错性和安全性能.NTFS可以自动地修复磁盘错误而不会显示出错信息.Windows 2000向NTFS分区中写文件时,会在内在中保留文件的一份拷贝,然后检查向磁盘中所写的文件是否与内存中的一致.如果两者不一致,Windows就把相应的扇区标为坏扇区而不再使用它(簇重映射),然后用内存中保留的文件拷贝重新向磁盘上写文件.如果在读文件时出现错误,NTFS则返回一个读错误信息,并告知相应的应用程序数据已经丢失.NTFS分区对用户权限作出了非常严格的限制,每个用户都只能按照系统赋予的权限进行操作,任何试图超越权限的操作都将被系统禁止,同时它还提供了容错结构日志,可以将用户的操作全部记录下来,从而保护了系统的安全.另外,NTFS还具有文件级修复及热修复功能,分区格式稳定,不易产生文件碎片等优点,这些都是其他分区格式所不能企及的.这些优点进一步增强了系统的安全性. 4.硬盘的常用术语及技术 (1)主轴转速主轴转速是硬盘内部传输率的决定因素之一,也是区别硬盘档次的重要标志.硬盘的转速多为5400rpm(转/分钟),7200rpm和10000rpm.7200转的硬盘已经成为主流,但5400rpm的硬盘仍具有性价比高的优势.在购买硬盘的时候会发现,硬盘的速度每提升一个档次,其价格往往会增加20%左右,其性能也会有所提高. (2)缓存缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所.硬盘的读过程是经过磁信号转换成电信号后,通过缓存的一次次填充与清空,再填充,再清空才一步步地按照PCI总线周期送出去,所以缓存的作用不容小视,缓存的容量与速度直接关系到硬盘的传输速度.缓存为静态存储器,与内存(动态存储器)不同,无须定期刷新,它的容量有128KB,256KB,512KB,甚至2MB等规格.缓存是一些高速的DRAM,类型为EDO DRAM或SDRAM,有写通式和回写式两种.前者在读硬盘时,系统先检查请求指令,看所要的数据是否在缓存里有,若有则称为命中,缓存就送出相应的数据,不必再访问磁盘中的数据了,这样可以明显改善性能;而写通式为只读数据.现在多数硬盘使用的都是可读写数据的回写式高速缓存,它比写通式缓存更能提高性能.缓存也是购买硬盘的一个主要的依据,现在主流硬盘的缓存一般都大于512KB,甚至达到2MB.如Maxtor和IBM的新款硬盘中都有采用2MB缓存的产品,性能较以前有着明显的提高. (3)平均寻道时间平均寻道时间(Average Seek Time)是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间,这是衡量硬盘机械能力的重要指标,一般在5ms～13ms之间.平均潜伏时间(Average Latency Time)是指相应数据所在的扇区转到磁头下的时间,一般在1ms～6ms之间.平均访问时间(Average Access Time)则是平均寻道时间与平均潜伏时间之和,它是最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间的了. (4)数据传输率数据传输率分为外部传输率(External Transfer Rate)和内部传输率(Internal Transfer Rate).通常也称外部传输率为突发数据传输率(Burstdata Transfer Rate)或接口传输率,是指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度.目前,采用UDMA/66技术的外部传输率已经达到了66.6MB/s;内部传输率也称最大或最小持续传输率(Sustained Transfer Rate),是指硬盘在盘片上读写数据的速度,现在的主流硬盘大多在20MB/s到30MB/s之间.由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率,所以内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素,因此只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准.一般来说,在硬盘的转速相同时,单碟容量越大则硬盘的内部传输率越大;在单碟容量相同时,转速高的硬盘内部传输率也高;在转速与单碟容量相差不多的情况下,新推出的硬盘由于处理技术先进,所以它的内部传输率也会较高.
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