资料整理硬盘篇.docx
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资料整理硬盘篇
硬盘篇
目录
硬盘篇1
一、硬盘的发展史及定义1
二、硬盘的组成1
三、硬盘的常用参数4
四、硬盘接口6
五、制造厂商8
六、硬盘的保养与维护9
一、硬盘的发展史及定义
硬盘发明于20世纪50年代。
最初这些直径达20英寸的宽大磁盘只能保存几兆的数据。
它们先是被称为“固定磁盘”或“温彻斯特盘”（IBM公司一种流行产品的代号），后来又被称为“硬盘”以区别于“软盘”。
在1956年IBM的一个工程小组向世界展示第一台磁盘存贮系统Ramac，1968年Winchester技术被提出，硬盘走过了50年的历程，虽然硬盘技术上有很多的进步，衍生出了SCSI、IDE、SATA等多种不同的形式，那只是为了适应新的应用需要开发的不同接口而已，硬盘的结构依然没有超越Wenchester技术的定义：
密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头延盘片向径移动，磁头悬浮在高速旋转的盘片上方而不与盘片接触。
所以从某种角度上来说，硬盘经过了这么长时间的发展其本质实际上没有发生变化。
或者可以这么理解，这50多年改变的是硬盘的质量，外观，空间，而不是原理。
二、硬盘的组成
硬盘基本上由控制电路板和盘体两大部分组成：
控制电路板由接口、DSP处理器、ROM、缓存、磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等组成。
接口：
接口有电源接口和数据接口及硬盘内部的盘片电机接口、磁头接口，电源接口提供硬盘工作所需要的电流，数据接口提供与计算机交换数据的通道，盘片电机接口提供盘片电机转动所需的电流，磁头接口用于提供电路板到磁头和音圈电机的信号连接；DSP处理器用于控制信号和数据的转换、编码等操作。
ROM:
ROM中存储了硬盘初始化操作的部分程序，有的ROM为独立的芯片（可能是EPROM、FLASH等），有的集成到了DSP中；缓存用于暂存盘体和接口交换的数据，以解决接口速度和硬盘内部读写速度的差别，缓存的大小对硬盘的数据传输率有一定的影响，随着硬盘的不断发展，缓存的容量也在不断增大；磁头驱动电路负责驱动磁头准确定位和对磁头信号进行整形放大等；电机驱动电路负责精确控制盘片的转速。
盘体一般是由磁头盘片磁道柱面扇区组成。
磁头：
是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要的和最关键的一环。
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，这种二合一的磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写的两种特性，从而造成了硬盘设计的局限。
而MR磁头，即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：
写入磁头仍然采用传统式的磁感应磁头，读取此头则采用新型的MR磁头。
这样，在设计时就可以针对两者的不同特征分别进行优化另外。
MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度的。
而且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于磁道宽度无关，故此到可以做的很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/英寸2，而是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阴效应更好的材料制作的GMR磁头也逐渐普及。
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。
这些磁道用肉眼是无法看见的。
因为他们近视盘面上以特殊方式磁化的一些磁化区，磁盘上的东西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，这是是因为磁化单元相隔太近时磁性会产生相互影响，同时也为磁头的读写带来困难。
磁道的作用就是用来记忆你的数据的。
磁头每次读写，都是通过这些磁道来进行的。
磁头根据芯片的指示，找到相应的磁道，然后从磁道上读取相应的磁信号，然后转化成数据。
扇区：
磁盘上每个磁道被等分成若干个弧段。
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。
簇：
在操作系统中磁盘文件存储管理的最小单位叫做“簇”。
一个文件通畅存放在一个或者多个簇里，但是，至少要单独占据一个簇。
也就是说两个文件不能存放在同一个簇中。
簇就是一组扇区。
因此，簇的存储空间比扇区要大。
因为扇区的单位太小了，因此将多个扇区捆在一起，成为簇，方便硬盘读写存储，也方便管理。
柱面：
硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分成伟数目相等的磁道，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。
你可以这么理解，最上面的盘片，最外层的一圈磁道是编号”0”，第二层盘片，最外层的也是编号为“0”，以此类推，只要是盘面上同一编号的磁道所形成的自上而下的图形，就是圆柱形，也就是柱面。
磁盘的柱面数与一个盘但面上的磁道数是相等的。
不管是单面盘还是双面盘，每个盘都是自己的磁头，因此，盘面书等于总磁头数。
所谓的硬盘的CHS，就是柱面（Cylinder），磁头（Head），Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS数目，就可以确定容量，公式：
容量=柱面数*磁头*扇区*512B。
三、硬盘的常用参数
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）或千兆字节（GB）为单位。
但是市面上流行的常用硬盘都是以GB作为常用单位，换算公式1G=1000MB。
但是windows系列操作系统依旧是以GB来表示GIB单位，也就是1024转换制。
因此我们在BIOS中或者在硬盘格式化的时候看到的容量一般会比厂家的标注的容量值要小。
硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。
所谓的单碟容量是指硬盘单片盘片的容量。
单片容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。
通俗的说，盘片就好像一栋大楼一样，如果一个小区就一栋大楼，那么你找人的话，就在这一栋大楼找就方便的多，如果大楼数目太多，那么你换楼层的次数也就越多了，你需要找的多余次数也就越多了。
转速：
一般我们所说的硬盘的转速，是指的硬盘内电机主轴的旋转速度。
也就是硬盘的盘片在一分钟内完整的最大转速。
转速的快慢是硬盘性能的一个重要参数指标。
硬盘的转速决定着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的是硬盘的速度。
你可以这么理解，硬盘转的快慢，和硬盘内部文件读写有着很大的关系，转速越快，找寻文件的速度也就越快，减少的是硬盘的平均访问时间。
目前市面上常用的家庭硬盘是7200转/每分钟，笔记本一般都是5400转/每分钟，而企业级硬盘一般都是10000/每分钟，15000转/每分钟。
硬盘的主轴马达带动盘片告诉旋转，产生浮力使磁头漂浮在盘片上方。
要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，等待时间越短。
英雌转速在很大程度上决定了硬盘的速度。
平均访问时间：
平均访问时间是指磁头从气势位置到达目标磁道位置，从磁道上读取数据扇区所需要的时间。
这一参数直接反应的就是硬盘的读写速度。
包括了2个主要点，一个是硬盘寻道时间，还有一点就是磁头的等待时间。
所谓的平均寻道时间，就是指硬盘的磁头移动到指定磁道所需的时间。
这个时间当然越小越好，时间越短说明硬盘读写越效率。
传输速率：
传输速率硬盘的数据是指硬盘读写数据的速度，单位以兆字节每秒。
硬盘的数据传输包括内部和外部2种。
内部传输率也成为只需传输率，它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。
内部传输速率主要依赖的是硬盘的宣传速度。
外部传输速率也叫突发数据传输速率或接口传输率，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和硬盘缓存的大小有关。
缓存：
缓存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。
由于硬盘内部数据传输速度和外界介面传输速度不一样。
缓存在其中起到了一个缓冲的作用。
缓存的大小和速度直接影响到了硬盘的传输速度。
缓存的作用在读写整块文件时并不明显，但是在读取碎片文件时，作用就很明显了。
硬盘在读取碎片文件时需要不断地在硬盘与内存间交换数据，有大缓存，则可以将零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，提高数据的传输速度。
四、硬盘接口
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。
不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度。
在整个系统中，硬盘接口的优劣，汪汪影响着整个系统层面的性能。
硬盘的接口大致分为以下几点
IDE：
IDE接口全程为“integratedDriveElectronics”，即电子集成驱动器。
它的本意是指把硬盘控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。
把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据的传输可靠性得到了增强。
IDE这一接口技术，从诞生至今就一直发展，其特点就是价格低廉，兼容性强，所以一直是市场主导地位。
最开始的ATA-1也是第一代IDE接口，已经被市场淘汰了，但是其衍生的新一代接口类型还依旧在市场上使用。
比如:
ATA，UitraATA，DMA，UitraDMA等都属于IDE接口。
SATA：
SATA硬盘又叫串口硬盘。
是当下以及未来PC机硬盘的一种趋势。
SerialATA采用串行连接方式，串行的ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了强力的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令进行检查，如果发现错误会自动矫正，这保证了数据的传输可靠性。
SATA接口还支持热拔插的优点。
从数据传输上看，串行接口一次智慧传输一位数据，减少了SATA接口的针脚数目，使连接电缆变少，效率变快。
SATA仅用四支阵脚就能完成所有的工作。
分别用于连接电缆，连接地线，发送数据，接收数据。
同时这样的结构还能降低系统的能耗和减小系统复杂性。
其次SATA接口的传输速度是过去IDE接口的数倍甚至数十倍。
SATAII：
SATAII是在SATA的基础上发展起来的，其主要特征是外部传输率从SATA的1.5GBPS进一步提高到了3Gbps，此外还包括一个NCQ（原生命令队列），端口多路器，交错启动等一系列技术特征。
其中最核心的技术就是3GBPS和NCQ技术。
所谓的NCQ技术，通俗的讲就是智能寻道技术。
举个例子，过去的硬盘，在接到多次寻道的时候，会根据命令的先后顺序进行寻道读写。
但是NCQ技术，就是在接到多次命令之后，对其进行排序，根据算法，算出最优解，然后在执行，从而简化了寻道时间，提高了读写的速率。
而且经过简化的寻道避免了磁头多次的来回摆动，减少机械损伤，延长了硬盘的使用寿命。
但是，并非所有的SATA硬盘都支持NCQ技术，除了硬盘本身外，主板的芯片组的SATA控制器也要支持NCQ。
另外，NCQ技术不支持FAT文件系统，只支持NTFS文件系统。
SCSI：
SCSI的全程为“smallcomputersysteminterface”小心计算机系统接口。
是同IDE完全不同的接口，IDE接口是普通的PC的标准接口，而SCSI不是专门为硬盘设计的接口，而是广泛应用与小型机上的高速传输技术。
SCSI接口具有应用广泛，多任务，带宽大，CPU占用率低，以及热拔插的优点。
但是较高的价格使它很难入IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于，高端，服务器和高档工作站中。
光纤通道：
光纤通道和SCSI接口一样，最初也不是为硬盘设计而开发的接口技术，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。
光纤通道硬盘式为了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的通信速度。
光纤通道的主要特种性有：
热插拔性，高速带宽，远程连接，连接设备数量大等。
五、制造厂商
希捷（Seagate）：
希捷公司成立于1979年，现在成为全球第二大的硬盘，磁盘和读写磁头制造商，希捷在设计，制造和销售领域占据全球领先地位。
2005年并购迈拓，2011年收购三星旗下的硬盘业务。
西部数据（WesternDigital）：
全球知名的硬盘厂商，成立于1979年，目前总部在美国加州，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，市场份额达到近百分之五十，取代希捷成为硬盘老大。
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。
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，亦是第二大综合体电机制造商，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年希捷正式宣布收购三星硬盘业务。
2011年底，希捷宣布完成对三星电子有限公司旗下硬盘业务的收购交易。
六、硬盘的保养与维护
一般来说，电脑里面每个部件都是有使用寿命的。
尤其是硬盘这种耗材，寿命一般是3-5年，如何提高硬盘的使用寿命，减少不必要的损耗，需要做到如下几点。
慎用BT下载：
随着网络宽带发展越来越迅速，BT下载已经逐渐成为人们享受网络咨询的一种常用手段。
传统的FTP下载由于贷款的影响因素大从而使应用的人越来越少。
但是BT下载对电脑来说，不仅仅占用的是带宽，更多的是硬盘。
这要从BT下载的原理开始看起。
首先BT下载是将数据直接写进硬盘，而不是像FlashGet等下载工具可以调整缓存，等到数据量成型之后在写入硬盘，因此BT下载对于硬盘的占用率比FTP下载要大得多。
而且BT下载会使马达和电机长期处于工作状态中。
由于BT下载事先需要申请一个硬盘空间，在下载较大的文件时候，一般会有2-3分钟时间真个系统的优先权全部都在申请空间任务手上。
因此BT下载的时候，一般人会感觉托文件，启动硬盘本地的游戏都会比平时要缓慢。
慎用还原精灵：
还原精灵是一个大家常用的系统工具。
尤其是对于电脑新手来说，傻瓜式的操作方式，会让你得心应手，殊不知，就是这样一个小小软件，也容易造成硬盘的异常。
由于很多用户在重装系统前或者重新分区硬盘前，从来不对还原精灵进行卸载，往往发生系统无法完全安装等问题。
再想安装卸载时，系统提示软件已经安装或者无法卸载。
这是因为还原精灵的INT1中断，控制了硬盘的引导项，及时使用FDISK也是无法解决的。
如果反复的读写失败，引导错误势必对硬盘造成损伤。
减少DVDRip格式文件播放：
DVDRip格式的硬盘对于电脑系统的要求较高：
除了CPU，显卡要求足够强劲之外，硬盘负荷也非常大。
播放DVDRip就是一个不断地解码压缩的送到显示器的过程。
在播放此类格式的文件时，如果遇到了错误编码，windows会出现磁盘占用率特别高的现象。
就会出现我们经常遇到的现象，看电影看到一半快进就卡住了，然后真个机器就爆卡，这就是出现如上原因。
再加上大家很多人误以为是网速或者是CPU问题，很多人在锁死之后往往直接就机箱重启了，这时硬盘的磁头并没有复位，对于硬盘来说，是很危险的。
慎用各种分区转工具：
有不少用户在使用电脑一段时间之后，会给电脑的硬盘空间做部分调整。
在windows下，我们虽然可以借助一些工具软件对磁盘进行调整，但是，随着硬盘容量的不断增大，调整磁盘所消耗的系统资源和时间越来越长。
当你进行长时间的硬盘检测和数据效验的时候，硬盘无损分区是不可能的。
这就是为什么很多人做了重新分区之后，会有部分个别文件出现文件异常。
不要频繁开机：
应该说，这是最伤害硬盘的一种方式。
尤其是突然断电，导致电脑关机，然后突然来电导致电脑启动，这一开一关，实际上伤害最大的就是硬盘了。
因为，硬盘在开机情况下，进行读写操作，磁头实际上在盘片上方，但是并没有接触，正常关机，磁头会回到栈中，突然关机之后，由于电脑断电，机械臂无法将磁头送回因此会留在盘片上方，而且断电之后，磁头会落下来。
一旦突然启动，机械臂必然要先复位，然后再开始正确的读写，这一过程很有可能是和盘片旋转同时进行的。
一旦你的磁头并升高的过程中盘片开始高速旋转，你可以想象，那种损伤可能就是永久的。
因此，就算是强制关机，也应该在关机之后数分钟内不要强制开启。
养成碎片整理的习惯：
这个是一个很好的习惯。
第一可以节省硬盘的空间，第二，可以减少硬盘寻道的时间，提高读写效率。
举个例子，硬盘读写10G的程序时候，假设需要1分钟-5分钟左右，那么硬盘读写10G的碎片文件则需要起码20-35分钟。
这个要从硬盘的读写原理来说。
碎片文件就好像是分布在盘片上的各个细小的文件堆。
当你选择了一共加起来10G的碎片文件时，就好像要在一个盘片上找到这些细小的文件堆一样，磁头需要根据每个文件堆不同的位置，进行若干次寻道------复位------寻道这种活动。
文件越多，寻道的次数也就越多。
机械臂的磨损次数也就越多。
因此，减少碎片文件，不仅可以提高读写速率，也可以提高硬盘的使用寿命。
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