硬盘.docx

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硬盘

关于硬盘的介绍

计算机应用技术一班第二组

组长：

张亚

成员：

张亚程亚辉王萌萌陈娣李晶晶

硬盘（港台称之为硬碟，英文名：

HardDiskDrive简称HDD全名温彻斯特式硬盘）是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。

这些碟片外覆盖有铁磁性材料。

绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

硬盘种类

硬盘拼音Yìngpán；硬盘分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）；SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储。

硬盘技术

磁头复位节能技术：

通过在闲时对磁头的复位来节能。

西部数据在最新的硬盘上采用了该技术来减少空闲时功耗。

多磁头技术：

通过在同一碟片增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速，或同时在多碟片同时利用磁头来读或写来为磁盘提速。

目前希捷和日立数据的部分型号采用了该技术。

多用于服务器和数据库中心。

接口

ATA

全称AdvancedTechnol

ogyAttachment，是用传统的40-pin并口数据线连接主板与硬盘的，外部接口速度最大为133MB/s，因为并口线的抗干扰性太差，且排线占空间，不利计算机散热，将逐渐被SATA所取代。

IDE

IDE的英文全称为“IntegratedDriveElectronics”，即“电子集成驱动器”，俗称PATA并口。

SATA

使用SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。

2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立了SerialATA1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了SerialATA2.0规范。

SerialATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查如果发现错误会自动矫正，

SATAⅡ

SATAⅡ是芯片巨头Intel英特尔与硬盘巨头Seagate希捷在SATA的基础上发展起来的，其主要特征是外部传输率从SATA的150MB/s进一步提高到了300MB/s，此外还包括NCQ（NativeCommandQueuing，原生命令队列）、端口多路器（PortMultiplier）、交错启动（StaggeredSpin-up）等一系列的技术特征。

但是并非所有的SATA硬盘都可以使用NCQ技术，除了硬盘本身要支持NCQ之外，也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。

SATAⅢ

正式名称为“SATARevision3.0”，是串行ATA国际组织（SATA-IO）在2009年5月份发布的新版规范，主要是传输速度翻番达到6Gbps，同时向下兼容旧版规范“SATARevision2.6”（也就是现在俗称的SATA3Gbps），接口、数据线都没有变动。

SATA3.0接口技术标准是2007上半年英特尔公司提出的，由英特尔公司的存储产品架构设计部技术总监KnutGrimsrud负责，KnutGrimsrud表示，SATA3.0的传输速率将达到6Gbps，将在SATA2.0的基础上增加1倍。

SCSI

SCSI的英文全称为“SmallComputerSystemInterface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。

SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

光纤通道

光纤通道的英文拼写是FibreChannel，和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。

光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。

光纤通道的主要特性有：

热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

SAS接口

SAS（SerialAttachedSCSI）即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的SerialATA（SATA）硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。

SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。

此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。

尺寸

⒊5英寸台式机硬盘；风头正劲，广泛用于各种台式计算机。

  硬盘内部

⒉5英寸笔记本硬盘；广泛用于笔记本电脑，桌面一体机，移动硬盘及便携式硬盘播放器。

⒈8英寸微型硬盘；广泛用于超薄笔记本电脑，移动硬盘及苹果播放器。

⒈3英寸微型硬盘；产品单一，三星独有技术，仅用于三星的移动硬盘。

⒈0英寸微型硬盘；最早由IBM公司开发，MicroDrive微硬盘（简称MD）。

因符合CFⅡ标准，所以广泛用于单反数码相机。

0.85英寸微型硬盘；产品单一，日立独有技术，已知用于日立的一款硬盘手机，前Rio公司的几款MP3播放器也采用了这种硬盘。

希捷（Seagate）

  希捷logo

希捷公司成立于1979年，现为全球第二大的硬盘、磁盘和读写磁头制造商，希捷在设计、制造和销售硬盘领域居全球领先地位，提供用于企业、台式电脑、移动设备和消费电子的产品。

2005年并购迈拓（Maxtor）2011年4月收购三星（Samsung）旗下的硬盘业务。

西部数据（WesternDigital）

全球知名的硬盘厂商，现为全球第一大硬盘制造商，成立于1979年，目前总部位于美国加州，在世界各地设有分公司或办事处，为全球五大洲用户提供存储器产品，2011年3月收购日立之后，市场份额达到将近百分之50，取代希捷成为名副其实的硬盘老大。

日立（HITACHI）

HITACHI日立集团是全球最大的综合跨国集团之一.　台式电脑硬盘，笔记本硬盘都有生产。

于2002年并购IBM硬盘生产事业部门。

于2011年3月被西部数据收购。

东芝（TOSHIBA）

日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。

　主要生产移动存储产品

日立（HITACHI）

HITACHI日立集团是全球最大的综合跨国集团之一.　台式电脑硬盘，笔记本硬盘都有生产。

于2002年并购IBM硬盘生产事业部门。

于2011年3月被西部数据收购。

东芝（TOSHIBA）

日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。

　主要生产移动存储产品。

三星（Samsung）

韩国最大的企业集团三星集团的简称。

生产的硬盘提供用于台式电脑、移动设备和消费电子的产品。

2011年4月19日，希捷正式宣布以13.75亿美元（现金加股票的方式）收购三星硬盘业务。

2011年12月20日，希捷宣布已完成对三星电子有限公司旗下硬盘业务的收购交易。

磁头

硬盘内部结构

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（Magnetoresistiveheads），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（GiantMagnetoresistiveheads）也逐渐普及。

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。

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。

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单面上的磁道数是相等的。

无论是双盘面还是单盘面，由于每个盘面都只有自己独一无二的磁头，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*512B。

基本参数

容量

作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。

硬盘的容量以兆字节（MB/MiB）或千兆字节（GB/GiB）为单位，1GB=1000MB而1GiB=1024MiB。

但硬盘厂商通常使用的是GB，也就是1G=1000MB，而Windows系统，就依旧以“GB”字样来表示“GiB”单位（1024换算的），因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。

硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。

所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。

一般情况下硬盘容量越大，单位字节的价格就越便宜，但是超出主流容量的硬盘略微例外。

转速

转速（RotationalSpeed或Spindlespeed），是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。

转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。

硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。

硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是RevolutionsPerminute的缩写，是转/每分钟。

RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。

硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。

要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。

因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。

家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了10000rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。

较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。

平均访问时间

平均访问时间（AverageAccessTime）是指磁头从起始位置到到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。

平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：

平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。

硬盘的平均寻道时间（AverageSeekTime）是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。

这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。

硬盘的等待时间，又叫潜伏期（Latency），是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。

平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。

传输速率

传输速率（DataTransferRate）硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。

硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。

内部传输率（InternalTransferRate）也称为持续传输率（SustainedTransferRate），它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。

内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。

外部传输率（ExternalTransferRate）也称为突发数据传输率（BurstDataTransferRate）或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。

目前FastATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s，而UltraATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。

2012年12月，两80后研制出传输速度每秒1.5GB的固态硬盘。

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使用SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。

2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立了SerialATA1.0规范。

2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了SerialATA2.0规范。

SerialATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，如果发现错误会自动矫正。

缓存

缓存（Cachememory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。

由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。

缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。

当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。

固态硬盘介绍：

固态硬盘SSD（SolidStateDisk、IDEFLASHDISK、SerialATAFlashDisk）是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同。

在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5"，2.5"，1.8"多种类型。

由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，同时工作温度很宽，扩展温度的电子硬盘可工作在-45℃～+85℃。

广泛应用于军事、车载、工控、

英特尔固态硬盘

视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

数据保护

S.M.A.R.T.技术

S.M.A.R.T.技术的全称是Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology，即“自监测、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。

．DFT技术

DFT（DriveFitnessTest，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。

这是一个全新的观念，硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的机械状况。

而DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件，它可以在用户其他任何软件失效的情况下运行。

加密技术

现代社会人们对隐私的保护欲越来越强烈，硬盘加密技术开始发展。

文字、图形、数字密码保护是最基本的形式，随着科技的进步，生物识别技术开始应用到硬盘技术当中。