硬盤就是硬盤驅(qū)動(dòng)器嗎

1.硬盤驅(qū)動(dòng)器簡介硬盤驅(qū)動(dòng)器Hard Disk Driver，HDD也是微機(jī)系統(tǒng)的基本外存設(shè)備.與軟盤驅(qū)動(dòng)器不同的是，它的磁盤片是硬質(zhì)合金的，并固定安裝在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部，所以也可統(tǒng)稱為硬盤.與軟盤相比，它的存儲容量要大得多，速度也快得多，而體積也較小.3"軟盤的容量為1.44MB，而目前PC機(jī)硬盤容量在40GB到160GB.目前市面上硬盤的主流品牌為昆騰Quantum，希捷Seagate，鉆石Maxtor，西部數(shù)據(jù)Westdata和IBM等. 硬盤子系統(tǒng)包括硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)含硬盤，驅(qū)動(dòng)程序和硬盤接口.硬盤的控制器HDD Controller做在硬盤內(nèi)部，而接口集成在主板上.硬盤的驅(qū)動(dòng)程序包含在系統(tǒng)BIOS程序中.硬盤的構(gòu)成和工作原理與軟驅(qū)相仿，它以自己專用的微處理器作為控制器，它的內(nèi)部ROM固化了控制軟件，用來實(shí)現(xiàn)加電時(shí)的自我診斷，運(yùn)行狀態(tài)檢測，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和對磁頭的位置控制等功能. 硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部硬件主要由電路板和頭盤組件HDAHead Disk Assemblly構(gòu)成.如圖6.4-1所示 6.4-1硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖硬盤按其盤片直徑大小可分為5.25，3.5，2.5和1.8英寸等多種，按其接口類型分有IDE接口及SCSI接口等多種，目前使用最多的是IDE接口的3.5英寸硬盤. IDE接口來自IBM AT機(jī)，其信號定義與AT機(jī)的總線相似，因此也叫AT總線AT BUS.IDE接口的硬盤連接電纜為40線排線電纜，其中紅色為1號線，如圖7-6所示. 在一個(gè)IDE接口上連接兩個(gè)硬盤，一個(gè)硬盤上的跳線應(yīng)設(shè)置為"Master"狀態(tài)，另一個(gè)硬盤上的跳線應(yīng)設(shè)置為"Slave"狀態(tài). 硬盤的電源線為4線，分別為+12V黃色，地黑色兩根和+5V紅色，12V供給電機(jī)，5V供給電路元件. 2.硬盤的接口技術(shù)接口技術(shù)，硬盤接口一直是人們關(guān)心的技術(shù)，隨著微機(jī)其它配件如CPU，內(nèi)存，顯示等子系統(tǒng)性能的大步邁進(jìn)，硬盤的接口傳輸率越來越體現(xiàn)出它在整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的瓶頸效應(yīng)，硬盤接口越來越受到人們的關(guān)注. 1 IDE接口 IDEIntelligent Device Electronics即智能設(shè)備電子接口，是目前PC機(jī)普遍采用的最基本硬盤接口.IDE接口的40個(gè)引腳除了對主板上的ISA總線的信號進(jìn)行必要控制之外，基本上是原封不動(dòng)地送往硬盤驅(qū)動(dòng)器，所以IDE接口也常被稱為ATA接口. PC主板通常提供兩個(gè)IDE接口，每個(gè)ID可連接兩個(gè)IDE設(shè)備，采用一條40線扁平電纜傳送控制和數(shù)據(jù)信號. 目前使用的IDE接口有ATA或Ultra DMA33，66，100等新型高速接口. 2 SCSI接口類型 SCSISmall Computer System Interface即小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，是一種用于高速外設(shè)的外部接口適配器卡，也稱硬盤協(xié)處理器卡Disk Coprocessor Board，通常也叫做"Scuzzy"卡.在計(jì)算機(jī)外設(shè)接口尤其是外存儲設(shè)備接口方面，SCSI接口始終占據(jù)著高貴地位，這不僅是由于它的先進(jìn)技術(shù)性能，也是由于它的高價(jià)位. SCSI的意義是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，它是做在一個(gè)專門的系統(tǒng)擴(kuò)展卡上.SCSI開發(fā)于70年代末，至今已有SCSI-1，SCSI-2以及SCSI-3等多種. SCSI-1是第一個(gè)版本，異步數(shù)據(jù)傳輸率為3MB/S，同步數(shù)據(jù)傳輸率為5MB/S.采用的是特殊的25針的SCSI接口. SCSI-2最初稱為Fast SCSI，8位并行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率提高到10MB/S，可連接7個(gè)外設(shè).標(biāo)準(zhǔn)接口為50線，信號有差分方式和單端方式兩種.SCSI-2用于硬盤，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和掃描儀等設(shè)備. SCSI-3也稱為Ultra SCSI，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到20MB/S，若使用16位傳輸模式，則數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)40MB/S.SCSI-3增加為一個(gè)68針接口，用于將8位數(shù)據(jù)增加到32位數(shù)據(jù). Ultra 2 SCSI發(fā)表于97年，采用低電壓差分技術(shù)，使用16位傳輸模式，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到80MB/S.Ultra 160/m SCSI發(fā)表于98年，采用低電壓差分技術(shù)，并且每個(gè)時(shí)鐘可發(fā)送兩位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到160MB/S.98年以后生產(chǎn)的硬盤開始采用此類接口. 3.FAT16，F(xiàn)AT32，NTFS Windows所用的分區(qū)格式主要有FAT16，F(xiàn)AT32，NTFS等，其中幾乎所有的操作系統(tǒng)都支持FAT16.FATFile Allocation Table是"文件分配表"的意思.顧名思義，就是用來記錄文件所在位置的表格，它對于硬盤的使用是非常重要的，假若丟失文件分配表，那么硬盤上的數(shù)據(jù)就會因無法定位而不能使用了.不同的操作系統(tǒng)所使用的文件系統(tǒng)不盡相同，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上常用的操作系統(tǒng)中，MS-DOS 6.x及以下版本使用FAT16;OS/2使用HPFS;Windows NT/XP/2000/2003則使用NTFS;而MS-DOS 7.10及其以上版本均支持FAT32. FAT16使用了16位的空間來表示每個(gè)扇區(qū)Sector配置文件的情形，故稱之為FAT16.FAT16由于受16位的限制，因此每超過一定容量的分區(qū)之后，它所使用的簇Cluster大小就必須擴(kuò)增，以適應(yīng)更大的磁盤空間.所謂簇就是磁盤空間的配置單位，就象圖書館內(nèi)一格一格的書架一樣.每個(gè)要存到磁盤的文件都必須配置足夠數(shù)量的簇，才能存放到磁盤中. FAT32使用了32位的空間來表示每個(gè)扇區(qū)Sector配置文件的情形.利用FAT32所能使用的單個(gè)分區(qū)，最大可達(dá)到2TB2048GB，而且各種大小的分區(qū)所能用到的簇的大小，也是恰如其分，上述兩大優(yōu)點(diǎn)，造就了硬盤使用上更有效率.與分區(qū)與簇的大小匯總?cè)绫?.4-2所示. 表6.4-2 FAT16與FAT32分區(qū)與簇的大小匯總表分區(qū)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"新技術(shù)文件系統(tǒng)"的縮寫.微軟推出NTFS文件系統(tǒng)就是為了彌補(bǔ)FAT文件系統(tǒng)的一些不足，其中最大的改進(jìn)是容錯(cuò)性和安全性能.NTFS可以自動(dòng)地修復(fù)磁盤錯(cuò)誤而不會顯示出錯(cuò)信息.Windows 2000向NTFS分區(qū)中寫文件時(shí)，會在內(nèi)在中保留文件的一份拷貝，然后檢查向磁盤中所寫的文件是否與內(nèi)存中的一致.如果兩者不一致，Windows就把相應(yīng)的扇區(qū)標(biāo)為壞扇區(qū)而不再使用它簇重映射，然后用內(nèi)存中保留的文件拷貝重新向磁盤上寫文件.如果在讀文件時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，NTFS則返回一個(gè)讀錯(cuò)誤信息，并告知相應(yīng)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)已經(jīng)丟失.NTFS分區(qū)對用戶權(quán)限作出了非常嚴(yán)格的限制，每個(gè)用戶都只能按照系統(tǒng)賦予的權(quán)限進(jìn)行操作，任何試圖超越權(quán)限的操作都將被系統(tǒng)禁止，同時(shí)它還提供了容錯(cuò)結(jié)構(gòu)日志，可以將用戶的操作全部記錄下來，從而保護(hù)了系統(tǒng)的安全.另外，NTFS還具有文件級修復(fù)及熱修復(fù)功能，分區(qū)格式穩(wěn)定，不易產(chǎn)生文件碎片等優(yōu)點(diǎn)，這些都是其他分區(qū)格式所不能企及的.這些優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性. 4.硬盤的常用術(shù)語及技術(shù) 1主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速是硬盤內(nèi)部傳輸率的決定因素之一，也是區(qū)別硬盤檔次的重要標(biāo)志.硬盤的轉(zhuǎn)速多為5400rpm轉(zhuǎn)/分鐘，7200rpm和10000rpm.7200轉(zhuǎn)的硬盤已經(jīng)成為主流，但5400rpm的硬盤仍具有性價(jià)比高的優(yōu)勢.在購買硬盤的時(shí)候會發(fā)現(xiàn)，硬盤的速度每提升一個(gè)檔次，其價(jià)格往往會增加20%左右，其性能也會有所提高. 2緩存緩存是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所.硬盤的讀過程是經(jīng)過磁信號轉(zhuǎn)換成電信號后，通過緩存的一次次填充與清空，再填充，再清空才一步步地按照PCI總線周期送出去，所以緩存的作用不容小視，緩存的容量與速度直接關(guān)系到硬盤的傳輸速度.緩存為靜態(tài)存儲器，與內(nèi)存動(dòng)態(tài)存儲器不同，無須定期刷新，它的容量有128KB，256KB，512KB，甚至2MB等規(guī)格.緩存是一些高速的DRAM，類型為EDO DRAM或SDRAM，有寫通式和回寫式兩種.前者在讀硬盤時(shí)，系統(tǒng)先檢查請求指令，看所要的數(shù)據(jù)是否在緩存里有，若有則稱為命中，緩存就送出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，不必再訪問磁盤中的數(shù)據(jù)了，這樣可以明顯改善性能;而寫通式為只讀數(shù)據(jù).現(xiàn)在多數(shù)硬盤使用的都是可讀寫數(shù)據(jù)的回寫式高速緩存，它比寫通式緩存更能提高性能.緩存也是購買硬盤的一個(gè)主要的依據(jù)，現(xiàn)在主流硬盤的緩存一般都大于512KB，甚至達(dá)到2MB.如Maxtor和IBM的新款硬盤中都有采用2MB緩存的產(chǎn)品，性能較以前有著明顯的提高. 3平均尋道時(shí)間平均尋道時(shí)間Average Seek Time是指磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道需要的時(shí)間，這是衡量硬盤機(jī)械能力的重要指標(biāo)，一般在5ms～13ms之間.平均潛伏時(shí)間Average Latency Time是指相應(yīng)數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下的時(shí)間，一般在1ms～6ms之間.平均訪問時(shí)間Average Access Time則是平均尋道時(shí)間與平均潛伏時(shí)間之和，它是最能夠代表硬盤找到某一數(shù)據(jù)所用的時(shí)間的了. 4數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率分為外部傳輸率External Transfer Rate和內(nèi)部傳輸率Internal Transfer Rate.通常也稱外部傳輸率為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率Burstdata Transfer Rate或接口傳輸率，是指從硬盤的緩存中向外輸出數(shù)據(jù)的速度.目前，采用UDMA/66技術(shù)的外部傳輸率已經(jīng)達(dá)到了66.6MB/s;內(nèi)部傳輸率也稱最大或最小持續(xù)傳輸率Sustained Transfer Rate，是指硬盤在盤片上讀寫數(shù)據(jù)的速度，現(xiàn)在的主流硬盤大多在20MB/s到30MB/s之間.由于硬盤的內(nèi)部傳輸率要小于外部傳輸率，所以內(nèi)部傳輸率的高低才是評價(jià)一個(gè)硬盤整體性能的決定性因素，因此只有內(nèi)部傳輸率才可以作為衡量硬盤性能的真正標(biāo)準(zhǔn).一般來說，在硬盤的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，單碟容量越大則硬盤的內(nèi)部傳輸率越大;在單碟容量相同時(shí)，轉(zhuǎn)速高的硬盤內(nèi)部傳輸率也高;在轉(zhuǎn)速與單碟容量相差不多的情況下，新推出的硬盤由于處理技術(shù)先進(jìn)，所以它的內(nèi)部傳輸率也會較高.