高二 电子出版社 《计算机组装与维护》第五章外存储器课件

1 5.1硬盘结构和分类 5.2硬盘驱动器性能指标和工作原理 5.3硬盘厂商及其代表产品 5.4移动存储器 5.5固态硬盘（SSD） 第五章 外存储器 2 　　硬盘（hard disk）是计算机中容量最大的的外部存储器，其内部结构比较复杂，主要由主轴电机、盘片、磁头和传动臂等部件组成的。通常是将附着磁性物质的盘片安装在主轴电机上，当硬盘工作时，主轴电机将带动盘片一起转动，在盘片表面的磁头将在电路和传动臂的控制下进行移动，并将指定位置的数据读取出来，或将数据存储在指定的位置上 。 5.1硬盘结构和分类 3 5.1硬盘结构和分类 　　硬盘的外部结构比较简单，背面是集成主控芯片PCB电路板，后侧则是硬盘的电源接口和数据接口。硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。这些信息是正确使用硬盘的基本说明。 4 硬盘结构和分类 按照物理尺寸分类 硬盘产品按内部盘片直径大小可分为5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸、1英寸等几种。目前市场上用于个人电脑的是3.5英寸硬盘。 按照接口类型分 硬盘按接口不同分为IDE、SATA、SCSI三种，IDE接口硬盘多用于个人计算机中；SCSI接口的硬盘主要应用于服务器；SATA是新生的硬盘接口类型，在个人计算机领域中基本替代IDE的硬盘。 5 硬盘结构和分类 　　使用SATA（Serial ATA）接口的硬盘又叫串口硬盘，它采用连续串行的方式传送数据，一次只会传送1位数据。实际上，Serial ATA仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大。 SATA1 150MB/s SATA2 300MB/s SATA3 600MB/s 6 5.2硬盘性能指标和工作原理 容量（Volume） 转速（单位：rpm） 数据传输率（单位：MB/s） 平均访问时间（单位：ms） 高速缓存（单位：KB、MB） 硬盘单碟容量 磁头数（Heads） 柱面 每磁道扇区数（Sector） 交错因子 MTBF NCQ技术 7 容量（Volume） 容量是绝大多数用户比较关注的性能指标，硬盘的容量是以GB和TB为单位的，早期的硬盘容量小，是以MB（兆字节）为单位。1956年9月，IBM公司制造的世界上第一块硬盘只有5MB，而现在，数千GB容量的硬盘也已普及到个人计算机。目前常见的硬盘容量有500GB、1TB、2TB、3TB，随着硬盘技术的发展，更大容量的硬盘将不断推出。作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数，容量越大越好。 8 转速（单位：rpm） 转速（Rotational speed或Spindle speed）是硬盘内主轴电机的旋转速度，单位为rpm、有时也用r/min表示也就是硬盘盘片在一分钟内所达到的最大转数。硬盘的转速越快，其寻找文件的速度也就越快，相应地，硬盘的传输速度也就得到了提高。 从IDE到SCSI硬盘的主轴转速经历了2400rpm、3600 rpm、4500 rpm、5400 rpm、7200 rpm的过程。目前主流硬盘的转速为7200 rpm，更高的转速会带来发热量高、抗震性下降等问题，所以很少有硬盘采用更高转速。 9 数据传输率（单位：MB/s） 内部传输率也称为持续传输率，是指磁介质到硬盘缓存间的最大数据传输率。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。 外部传输率也称为突发数据传输率或接口数据传输率，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。 10 平均访问时间（单位：ms） 平均访问时间（Average Access Time）是指磁头从起始位置到达目标磁道位置且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需要的时间。 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（Average Seek Time）是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需要的时间。这个时间越小越好。目前，硬盘的平均寻道时间通常在8～12 ms之间。 硬盘的等待时间又称为潜伏期（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时间的1/2，一般应在4 ms以下。 11 高速缓存（单位：KB、MB） 缓存（Cache Memory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，它具有极快的存取速度，是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。 高速缓存（单位：KB、MB）缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所，当磁头从硬盘盘片上将磁记录转化为