中职高教版 计算机组装与维护课件2022-2023学年高二下模块二 计算机的硬件设备2.4硬盘

硬盘 2.4 2.4 硬盘 硬盘是计算机主要的存储媒介之一，由一个或多个铝制或玻璃 制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘分为固态硬盘（SSD ）、机械硬盘 （HDD）和混合硬盘（HHD）。固态硬盘采用闪存颗粒来存储，机械硬盘采用磁性碟 片来存储，混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘是 固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。 2.4.1 硬盘的工作原理 硬盘是利用特定的磁粒子的极性来记录数据的。磁头在读取数据时，将磁粒子 的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号转换成计 算机可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区， 这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设计的。硬盘的格式化分为 低级格式化、硬盘分区、高级格式化并建立文件管理系统。 硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化 工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将起动并高速旋转，装载 磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道处，处于等待指令的起动状 态。接口电路接收到计算机系统传来的指令信号后，通过前置放大控制电路驱动音 圈电机发出磁信号，磁头根据感应阻值的变化对盘片数据信息进行正确定位，并将 接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成 指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘片 中心。 2.4.2 硬盘的分类 对硬盘而言，不同的硬盘接口决定了硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系 统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行的快慢和系统性能的好坏。\ 1.按照接口标准分类 （１）IDE接口。IDE的英文全称为integrateddriveelectronics，即电子集成驱 动，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。 图2-22所示为IDE接口类型的 硬盘。 2.4.2 硬盘的分类 （２）SCSI接口。SCSI的英文全称为smallcomputersysteminterface，即小型计 算机系统接口。SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，而是一种广泛应用于小型机 的高速数据传输技术。 图2-23所示为SCSI接口类型的硬盘。 2.4.2 硬盘的分类 （３）SATA（serialATA）接口。ＳｅｒｉａｌＡＴＡ１．０定义的数据传输速率可达 150mb/s，这比目前并行 ata133达到的133MB/s的最高数据传输速率还高，而 ＳｅｒｉａｌＡＴＡ2.0的数据传输速率将达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s 的最高数据传输速率。图2-24所示为SATA接口类型的硬盘。 2.4.2 硬盘的分类 （４）ＳＡＳ（ＳｅｒｉａｌＡｔｔａｃｈｅｄＳＣＳＩ）接口。SAS接口采用串行技术以获得更高的传 输速率。此接口的设计目的是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并提供 与SATA接口硬盘的兼容性。 2.4.2 硬盘的分类 ２．按照原理分类 （１）机械硬盘。机械硬盘是由盘片、磁头、转轴、控制电机、磁头控制器、数据转 换器、接口和缓存等几个部分组成的。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每 分几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。 信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流改变极性的方式被写到磁盘上。图2-25 所示为机械硬盘的结构。 2.4.2 硬盘的分类 （２）固态硬盘。固态硬盘简称固盘，是采用固态电子存储芯片阵列而制成的硬 盘，由控制单元和存储单元（FLASH 芯片、DRAM 芯片）组成。固态硬盘在接口的 规范和定义、功能及使用方法上与传统硬盘完全相同，在产品外形和尺寸上也与传 统硬盘完全一致，但Ｉ／Ｏ性能相对于传统硬盘大大提升。图2-26所示为固态硬盘 的结构。 （３）混合硬盘。混合硬盘是机械硬盘和固态硬盘的结合体，采用容量较小的闪 存颗粒来存储常用文件，而磁盘才是最重要的存储介质，闪存只起到缓存作用。 2.4.3 硬盘的性能指标 一块硬盘性能的优劣与它的单碟容量、转速等指标紧密相关，因而要判断一块 硬盘的性能好坏只能从其性能指标来进行，其中重要的性能指标如下。 （１）主轴转速。硬盘的主轴转速是硬盘内部数据传输速率的决定因素之一，它 在很大程度上决定了硬盘的速度，同时也是区别硬盘档次的重要标志。 （２）寻道时间。该指标是指硬盘磁头移动到数据所在磁道所用的时间，单位为 ms。平均寻道时间则为磁头移动到正中间的磁道需要的时间，硬盘的平均寻道时 间越小，则性能越高。 （３）单碟容量。单碟容量的一个