硬碟知識詳解

　　?下面是小編跟大家分享的是，歡迎大家來閱讀學習~

　　硬碟的介面包括電源介面、資料介面和跳線三部分。

　　電源介面與主機電源相連，為硬碟工作提供動力。介面的形狀呈梯形，可以防止插反。

　　資料介面由兩列並列的針組成，是硬碟和主機板控制器之間傳輸資料的介面。根據連線方式的不同，分成EIDE和SCSI兩大類。EIDE介面成本較低，速度也能滿足普通使用者的需求，大多數硬碟都使用它，主機板上也集成了相應的EIDE控制器和兩個舊E介面。SCSI介面價格較高，但在傳輸速度和 CPU佔用率上有不小的優勢，通常在網路伺服器、圖形工作站上使用。但是除了少數集成了SCSI控制器和介面的高階主機板以外，通常都要另外接一塊SCSI卡才能使用。資料線是連線硬碟和主機板或SCSI卡的中介，根據介面的不同，資料線的種類也不同，但是看起來都是由許多細線並排組成的一條灰色的帶子。資料線的一邊都有一根紅色的線，標誌這根線是1線，把資料線插入資料介面時把這根紅線對準電源介面的方向，就不會插反。不過現在的資料介面和資料線上都有防反插的設計，如果沒有把資料線接頭上的突起對準資料介面上的缺口，是插不進去的。普通的IDE資料線是40根，和舊E介面的40針一一對應，而支援ATA/66或者ATA/100的資料線有80根，多出來的40根作為地線使用，以遮蔽高速傳輸時相互間的干擾，不過整根線的寬度並沒有增加，所以看起來每根線都細了不少。SCSI介面的針數較IDE介面多，所以資料線也要寬不少。

　　跳線是用來對硬碟的狀態進行設定的。IDE介面的硬碟分為主盤或從盤兩種狀態，一條資料線上能同時接一主一從兩個裝置，必須通過跳線進行正確的設定，否則這條資料線上的兩個裝置都不能正常工作。

　　硬碟內部結構

　　硬碟的內部結構主要指密封腔以內的部分，由盤頭元件、固定面板、介面和其他附件組成。

　　盤頭元件***HAD***

　　盤頭元件是硬碟的核心部分，資料的最終存取由它直接負責。盤頭元件包括碟片、主軸驅動機構、浮動磁頭元件、磁頭驅動機構和前驅控制電路等。這些部分全部都密封在一個密封腔內。

　　硬碟在沒有工作時，磁頭停放在碟片最內圈的起停區，當硬碟通電開始工作後，先在固化ROM的指揮下進行一系列的初始化工作，完成以後再啟動主軸電機高速旋轉，磁頭驅動機構則將懸浮的磁頭置於碟片表面的0道處，等接收到主機的指令後再進行定位、讀取資料、解碼等一系列工作，最後通過介面線路反饋給主機。遇到因正常關機或突發事件斷電時，反力矩彈簧會將磁頭自動移回起停區內，防止劃傷碟片。

　　碟片和主軸元件

　　碟片和主軸元件是兩個緊密相連的部分。碟片是一個圓形的薄片，上面塗了一層磁性材料以記錄資料。除了舊M最新的75GXP系列採用了玻璃碟片以外，大多數硬碟都採用金屬碟片。各大硬碟生產廠家都致力於使用新技術來提高碟片上資料記錄的密度，使磁頭在碟片上移動相同的距離時能讀取更多的資料。一個硬碟內通常放有幾張碟片，它們共同連線在主軸上。主軸由主軸電機驅動帶動碟片高速旋轉。旋轉速度越快，磁頭在相同時間內相對碟片移動的距離就越大，也就能讀取更多的資訊。但隨著轉速的提高，傳統滾珠軸承電機磨損加劇、發熱過高、噪聲加大等種種弊病就暴露無遺了。各大硬碟廠商紛紛改用以油膜代替滾珠的液體軸承電機，不但可以減小發熱和噪聲，而且增加了主軸元件的抗震能力，延長了使用壽命。所以液體軸承電機得以大行其道，現在的高速硬碟幾乎全部用它做主軸驅動電機。

　　浮動磁頭元件

　　浮動磁頭元件由讀寫磁頭、傳動手臂和傳動軸三部分組成。在碟片高速旋轉時，傳動手臂以傳動軸為圓心帶動前端的讀寫磁頭在碟片旋轉的垂直反向上移動，磁頭感應碟片上的磁訊號來讀取資料或改變磁性塗料的磁性以達到寫入資訊的目的。讀寫磁頭實際上是由整合的多個磁頭組成的，和碟片並沒有直接的接觸，不過與碟片之間的距離只有0.1-0.3μm，一旦受到震盪就會和碟片相撞，產生嚴重的後果。所以運轉中的硬碟非常脆弱，絕對不能受到任何碰撞。

　　磁頭驅動機構

　　由磁頭驅動小車、電機和防震機構組成。其作用是對磁頭進行驅動和高精度的定位，使磁頭能迅速、準確地在指定的磁軌上進行讀寫。現在的硬碟所使用的磁頭驅動機構中已經淘汰了老式的步進電機和力矩電機，以速度更快、安全性更高的音圈電機取而代之，獲得更高的平均無故障時間和更低的尋道時間。

　　前驅控制電路

　　密封在遮蔽腔體內的放大線路，主要作用是控制磁頭的感應訊號、主軸電機調速、驅動磁頭和伺服定位等。

　　硬碟效能引數

　　讓我們一起了解一下硬碟的主要效能引數：

　　硬碟容量

　　硬碟內部往往有多個疊起來的磁碟片，所以說硬碟容量=單碟容量X碟片數，單位為GB。硬碟容量越大越好，可以裝下更多的資料。但要特別說明的是，單碟容量對硬碟的效能有一定的影響:單碟容量越大，硬碟的密度越高，磁頭在相同時間內可以讀取到更多的資訊，這就意味著讀取速度得以提高。目前市場上主流硬碟的容量為80一120GB。

　　轉速

　　硬碟轉速***Rotation speed***對硬碟的資料傳輸率有直接的影響，從理論上說，轉速越快越好，因為較高的轉速可縮短硬碟的平均尋道時間和實際讀寫時間，從而提高硬碟的讀寫速度。可任何事物都有兩面性，在轉速提高的同時，硬碟的發熱量也會增加，它的穩定性就會有一定程度的降低。所以說在技術成熟的情況下，應該儘量選用高轉速的硬碟。

　　快取

　　一般硬碟的平均訪問時間為十幾毫秒，但RAM***記憶體***的速度要比硬碟快幾百倍。所以RAM通常會花大量的時間去等待硬碟讀出資料，從而也使CPU效率下降。於是，人們採用了高速緩衝儲存器***又叫快取記憶體***技術來解決這個矛盾。

　　簡單地說，硬碟上的快取容量是越大越好，大容量的快取對提高硬碟速度很有好處，不過提高快取容量就意味著成本上升。目前市面上的硬碟快取容量通常為2-8MB。

　　平均尋道時間***Average seek time***

　　意思是硬碟磁頭移動到資料所在的磁軌時使用的時間，單位為毫秒***ms***。平均訪問時間越短，硬碟速度越快。

　　硬碟的資料傳輸率***Data transfer rate***

　　也稱吞吐率，它表示在磁頭定位後，硬碟讀或寫資料的速度。硬碟的資料傳輸率有兩個指標。

　　突發資料傳輸率***Burst data transfer rate***，也稱為外部傳輸率***External transfer rate***或介面傳輸率，即微機系統匯流排與硬碟緩衝區之間的資料傳輸率。突發資料傳輸率與硬碟介面型別和硬碟緩衝區容量大小有關。目前支援ATA/100的硬碟最快的傳輸速率能達到1 OOMb/s。

　　持續傳輸率***Sustained transfer rate***，也稱為內部傳輸率***Internal transfer rate ***，它反映硬碟緩衝區未用時的陛能。內部傳輸率主要依賴硬碟的轉速。

　　控制電路板

　　電路板上面主要集成了用於調節硬碟碟片轉速的主軸調速電路、控制磁頭的磁頭驅動與伺服電路、讀寫電路及控制與介面電路等。除了這些保證硬碟基本功能的基礎電路以外，新式的硬碟上大多還有自己的專用電路，主要是提供S.M.A.R.下***自我監測、分析和報告系統***的支援和各廠商自己開發的提高硬碟可靠性的技術在硬體上的支援。此外，電路板上還有一塊類似於BIOS晶片作用的ROM。其中固化的程式可以在硬碟加電以後自動執行啟動主軸電機、初始化尋道、定位和自檢等一系列初始化動作。另外，硬碟上也自帶了一定數量的快取，其作用在前面已經介紹過。硬碟的控制晶片負責資料的交換和處理，是硬碟的核心部件之一。