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1、內(nèi) 江 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 第 5章 存 儲 器 計算機(jī)組裝與維護(hù)5.2 硬 盤認(rèn) 識 硬 盤 驅(qū) 動 器1 硬 盤 結(jié) 構(gòu) 及 工 作 原 理2 了 解 硬 盤 的 分 類 及 接 口 類 型3 掌 握 硬 盤 的 技 術(shù) 指 標(biāo)4 了 解 硬 盤 故 障 及 維 修5 教 學(xué) 目 標(biāo) 計算機(jī)組裝與維護(hù)一 、 認(rèn) 識 硬 盤 驅(qū) 動 器 硬 盤 驅(qū) 動 器 （ Hard Disk Driver， HDD）是 微 機(jī) 系 統(tǒng) 的 基 本 外 部 存 儲 器 ， 它 的 磁 盤 片 是一 般 是 硬 質(zhì) 合 金 圓 片 ， 并 固 定 安 裝 在 驅(qū) 動 器 內(nèi)部 ， 所 以 簡 稱 為 硬

2、 盤 。 它 的 存 儲 容 量 大 ， 速 度 快 。 硬 盤 至 今 仍 是計 算 機(jī) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 配 置 ， 并 隨 著 存 儲 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ，其 容 量 由 早 期 的 10余 MB發(fā) 展 到 現(xiàn) 在 的 幾 百 GB，使 計 算 機(jī) 具 備 了 海 量 存 儲 的 能 力 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)一 、 認(rèn) 識 硬 盤 驅(qū) 動 器硬 盤 的 特 點 硬 盤 的 驅(qū) 動 器 和 盤 片 是 一 個 整 體 ， 硬 盤 的存 儲 介 質(zhì) 由 若 干 個 涂 有 磁 粉 的 金 屬 圓 盤 片 同 軸疊 加 在 一 起 構(gòu) 成 ， 硬 盤 的 磁 頭 組 與 盤 片 是 非 接觸 式

3、， 磁 頭 是 漂 浮 在 盤 片 上 方 的 ， 因 而 硬 盤 的轉(zhuǎn) 速 很 快 ， 常 見 有 5400轉(zhuǎn) /分 、 7200轉(zhuǎn) /分 和10000轉(zhuǎn) /分 。 硬 盤 是 全 封 閉 式 ， 硬 盤 采 用 的 密 封 式 金 屬外 殼 使 硬 盤 驅(qū) 動 器 具 備 一 定 的 強 度 ， 保 護(hù) 內(nèi) 部的 其 它 組 件 ， 密 封 式 有 助 于 防 止 灰 塵 進(jìn) 入 硬 盤內(nèi) 部 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu)（ 1） 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu) ： 硬 盤 系 統(tǒng) 由 驅(qū) 動 器 、 適 配 器 和 硬 盤 連 接 線纜 構(gòu) 成 ， 其 中 適 配 器 已 集 成

4、在 主 板 ， 所 以 從 外觀 上 看 硬 盤 由 機(jī) 械 部 分 （ 也 被 稱 為 頭 盤 組 件 HDA）和 電 子 電 路 部 分 構(gòu) 成 。（ 2） 硬 盤 機(jī) 械 部 分 的 組 成 ： 主 要 由 密 封 式 金 屬 外 殼 、 硬 盤 片 、 讀 寫 磁頭 組 、 磁 頭 驅(qū) 動 臂 、 主 軸 電 機(jī) 、 音 圈 電 機(jī) 等 構(gòu)成 。 如 圖 所 示 硬 盤 結(jié) 構(gòu) 圖 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu)硬 盤 外 觀 圖 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤 的 外 部 結(jié) 構(gòu) 硬 盤 外 觀 圖 控 制 電 路電 源 接 口 跳 線 數(shù) 據(jù) 接 口 計算機(jī)組裝與維

5、護(hù)二 、 硬 盤 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 磁 盤 片 讀 寫 磁 頭 組 磁 頭 驅(qū) 動 臂音 圈 電 機(jī)磁 頭 伺 服 機(jī) 構(gòu) 主 軸 馬 達(dá) 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu)（ 1） 硬 盤 的 磁 盤 片 盤 片 是 由 多 張 上 下 兩 面 涂 有 磁 性 氧化 鐵 的 金 屬 圓 盤 片 構(gòu) 成 一 組 ， 固 定 在 主軸 電 機(jī) 上 ， 隨 主 軸 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動 。 盤 片 數(shù) 量越 多 ， 硬 盤 的 容 量 就 越 大 。 通 常 硬 盤 的盤 片 數(shù) 量 在 三 片 左 右 ， 因 此 提 高 硬 盤 單碟 容 量 是 提 高 硬 盤 總 體 容 量 行 之 有

6、效 的辦 法 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu)（ 2） 讀 寫 磁 頭 組 讀 寫 磁 頭 組 是 由 每 張 盤 片 上 下 兩 面 的磁 頭 組 成 ， 并 被 固 定 在 由 音 圈 電 機(jī) 帶 動 的磁 頭 驅(qū) 動 臂 上 。 在 硬 盤 工 作 時 ， 磁 頭 組 沿盤 片 徑 向 運 動 ， 磁 頭 是 與 盤 片 非 接 觸 的 ，漂 浮 在 盤 面 上 方 ， 如 因 意 外 事 故 導(dǎo) 致 磁 頭降 落 在 盤 面 上 ， 就 可 能 劃 傷 盤 片 ， 使 硬 盤出 現(xiàn) 物 理 損 壞 ， 嚴(yán) 重 的 會 使 硬 盤 報 廢 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤

7、 的 結(jié) 構(gòu)（ 3） 主 軸 電 機(jī) 主 軸 電 機(jī) 是 使 盤 片 同 步 、 高 速 、 平 穩(wěn)旋 轉(zhuǎn) 的 驅(qū) 動 電 機(jī) ， 它 可 以 使 盤 片 以 5400轉(zhuǎn)/分 10000轉(zhuǎn) /分 的 速 度 轉(zhuǎn) 動 。 目 前 主 流的 普 通 硬 盤 轉(zhuǎn) 速 為 7200轉(zhuǎn) /分 ， 而 用 于 服務(wù) 器 的 SCSI硬 盤 轉(zhuǎn) 速 在 10000轉(zhuǎn) /分 以 上 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)二 、 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu)（ 4） 音 圈 電 機(jī) 音 圈 電 機(jī) 稱 為 啟 動 電 機(jī) ， 利 用 線 圈 磁場 改 變 移 動 并 定 位 磁 頭 到 指 定 盤 片 的 磁 道位 置 。（ 5） 硬 盤

8、 的 控 制 電 路 用 于 對 硬 盤 的 控 制 、 數(shù) 據(jù) 傳 輸 和 數(shù) 模轉(zhuǎn) 換 等 ， 并 提 供 硬 盤 與 主 板 的 接 口 ， 如IDE或 SCSI接 口 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)三 、 硬 盤 的 工 作 原 理硬 盤 驅(qū) 動 器 在 加 電 正 常 工 作 后 ， 利 用 硬 盤 控 制 器（ HDD Controller） 進(jìn) 行 初 始 化 工 作 ， 使 磁 頭 置 于 盤 片中 心 位 置 ， 然 后 主 軸 電 機(jī) 帶 動 盤 片 高 速 旋 轉(zhuǎn) ， 裝 載 磁 頭組 的 磁 頭 驅(qū) 動 臂 移 動 磁 頭 到 盤 片 表 面 的 0磁 道 上 方 ， 等待 指

9、令 。 當(dāng) 接 口 電 路 接 收 到 主 機(jī) 系 統(tǒng) 傳 來 的 讀 寫 操 作 指令 后 ， 通 過 前 置 放 大 電 路 ， 驅(qū) 動 音 圈 電 機(jī) 發(fā) 出 磁 信 號 ，根 據(jù) 感 應(yīng) 阻 值 變 化 的 磁 頭 對 盤 片 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 定 位 ， 并 將 接收 到 的 數(shù) 據(jù) 信 息 解 碼 ， 再 通 過 放 大 電 路 傳 輸 到 接 口 電 路 ，反 饋 給 主 機(jī) 系 統(tǒng) 完 成 指 令 操 作 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)三 、 硬 盤 的 工 作 原 理 視 頻 ： 硬 盤 工 作 過 程 計算機(jī)組裝與維護(hù)四 、 硬 盤 的 分 類 及 接 口（ 1） 硬 盤 可 按 安

10、裝 位 置 分 類 內(nèi) 置 式 外 置 式（ 2） 硬 盤 的 接 口 類 型 ： IDE接 口 SCSI接 口 SATA接 口 IEEE 1394接 口 USB接 口 計算機(jī)組裝與維護(hù)四 、 硬 盤 的 分 類 及 接 口（ 3） 按 硬 盤 尺 寸 大 小 分 類 1.8英 寸 、 2.5英 寸 、 3.5英 寸 、 5.25英 寸 。 （ 4） 按 硬 盤 轉(zhuǎn) 速 分 類 ： 4500轉(zhuǎn) 、 5400轉(zhuǎn) 、 7200轉(zhuǎn) 和 萬 轉(zhuǎn) 。 （ 5） 按 硬 盤 緩 存 分 為 ： 2M、 8M、 16M。 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口v IDE接 口 ： IDE（ Integrated

11、 Drive Electronics） 叫集 成 驅(qū) 動 器 電 子 接 口 ， 也 被 稱 為 ATA接 口 ， 是 硬盤 主 要 的 接 口 類 型 ， ， 通 常 主 板 上 的 有 兩 個 40芯 的 E-IDE插 座 ， 可 支 持 四 個 IDE設(shè) 備 ， 標(biāo) 有Primary的 為 主 插 座 ， 標(biāo) 有 Secondary的 為 次 插座 。 IDE接 口 的 傳 輸 模 式 經(jīng) 歷 了 由 PIO模 式 、 DMA模 式 到 Ultra DMA模 式 （ 簡 稱 UDMA） 三 個 階 段 。目 前 Ultra DMA模 式 成 為 主 流 接 口 標(biāo) 準(zhǔn) 。主 要 有 Ul

12、tra ATA 33/66/100/133幾 種 標(biāo) 準(zhǔn) ，其 高 達(dá) 傳 輸 速 度 每 秒 133MB。 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口v SCSI接 口 ：與 IDE接 口 從 外 觀 就 可 區(qū) 別 ， 普 通 SCSI接 口采 用 50芯 扁 平 線 纜 ， 16位 SCSI接 口 采 用 了 68芯的 扁 平 線 纜 。 SCSI接 口 通 常 可 支 持 多 達(dá) 15個 設(shè)備 ， 傳 輸 速 度 較 E-IDE更 高 ， 其 轉(zhuǎn) 速 在 10000轉(zhuǎn) /分 以 上 ， 被 廣 泛 應(yīng) 用 在 服 務(wù) 器 的 硬 盤 接 口 上 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口vIEEE

13、 1394接 口 ： 是 為 增 強 多 媒 體 設(shè) 備與 計 算 機(jī) 連 接 性 能 而 設(shè) 計 的 高 速 串 行 總線 ， 傳 輸 速 率 可 以 達(dá) 到 400Mbps， 它 的優(yōu) 點 在 于 一 個 400Mbps的 火 線 通 道 上 支持 多 達(dá) 63個 設(shè) 備 ， 即 時 數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 支 持熱 插 拔 等 ， 但 缺 點 是 成 本 較 高 ， 多 用 于中 、 高 端 的 視 頻 處 理 系 統(tǒng) 中 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口vSATA接 口 ： Serial-ATA被 稱 為 串 行 接 口 ，是 一 種 較 新 的 硬 盤 接 口 方 式 ， 它 的

14、傳 輸速 率 達(dá) 到 150MB/s， SATA使 用 了 相 互 干擾 小 的 串 行 線 路 進(jìn) 行 信 號 傳 輸 ， 信 號 的清 晰 度 較 IDE更 高 ， 所 以 其 工 作 頻 率 能夠 提 升 較 高 。 SATA接 口 方 式 正 在 成 為 硬盤 的 接 口 標(biāo) 準(zhǔn) 。vSATA 1.0 傳 輸 速 度 為 150MB/SvSATA 2.0 傳 輸 速 度 為 300MB/S 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口 SATA硬 盤 數(shù) 據(jù) 線 SATA硬 盤 數(shù) 據(jù) 線 連 接 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口vUSB接 口 ： 是 在 1994年 出 現(xiàn) 的 通 用 串

15、行總 線 ， 已 發(fā) 展 到 2.0版 本 ， 其 帶 寬 高 達(dá)480Mbps， 優(yōu) 點 是 一 個 USB接 口 理 論 上 可連 接 多 達(dá) 127個 USB設(shè) 備 ， 支 持 熱 插 拔 ，不 占 用 系 統(tǒng) IRQ資 源 ， 兼 容 性 強 ， 擴(kuò) 展性 好 ， 但 缺 點 是 設(shè) 備 間 通 信 效 率 較 低 ，連 接 線 纜 長 度 較 短 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)硬 盤 的 接 口 USB移 動 硬 盤 USB移 動 硬 盤 盒 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)（ 1） 單 碟 容 量是 硬 盤 相 當(dāng) 重 要 的 參 數(shù) 之 一 ， 一 定 程 度 上 決定

16、著 硬 盤 的 檔 次 高 低 。 硬 盤 是 由 多 個 存 儲 碟 片組 合 而 成 的 ， 而 單 碟 容 量 就 是 一 個 存 儲 碟 所 能存 儲 的 最 大 數(shù) 據(jù) 量 。 硬 盤 單 碟 容 量 的 增 加 不 僅 僅 可 以 帶 來 硬 盤 總?cè)?量 的 提 升 ， 而 且 也 有 利 于 生 產(chǎn) 成 本 的 控 制 ，提 高 硬 盤 工 作 的 穩(wěn) 定 性 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)v在 同 等 條 件 下 ， 單 碟 容 量 的 增 加 意 味 著 要 在同 樣 大 小 的 盤 片 上 建 立 更 多 的 磁 道 數(shù) （ 數(shù) 據(jù)存 儲 在 盤 片 的 磁 道 中 ） ， 盤 片

17、 磁 道 密 度 （ 單位 面 積 上 的 磁 道 數(shù) ） 提 高 ， 代 表 著 數(shù) 據(jù) 密 度的 提 高 ， 這 樣 在 硬 盤 工 作 時 盤 片 每 轉(zhuǎn) 動 一 周 ，磁 頭 所 能 讀 出 的 數(shù) 據(jù) 就 越 多 ， 所 以 在 相 同 轉(zhuǎn)速 的 情 況 下 ， 硬 盤 單 碟 容 量 越 大 其 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù)傳 輸 速 率 就 越 快 。 另 外 單 碟 容 量 的 提 高 使 單位 面 積 上 的 磁 道 條 數(shù) 也 有 所 提 高 ， 這 樣 硬 盤尋 道 時 間 也 會 有 所 下 降 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)（ 2） 轉(zhuǎn) 速 硬 盤 的 轉(zhuǎn)

18、速 是 指 主 軸 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 ， 也 是 盤片 的 轉(zhuǎn) 速 ， 單 位 是 （ Round/Minute） ， 即 每 分鐘 圈 數(shù) 。 硬 盤 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 是 決 定 硬 盤 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸率 的 決 定 因 素 之 一 ， 它 在 很 大 程 度 上 決 定 了 硬盤 的 速 度 ， 同 時 也 是 區(qū) 別 硬 盤 檔 次 的 重 要 標(biāo) 志 。 常 見 的 硬 盤 轉(zhuǎn) 速 有 ： 5400 R/M、 7200 R/M、 10000 R/M 、 15000 R/M 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)（ 3） 平 均 尋 道 時 間 它 是 指 硬

19、盤 在 接 收 到 系 統(tǒng) 指 令 后 ， 磁 頭 從開 始 移 動 到 移 動 至 數(shù) 據(jù) 所 在 的 磁 道 所 花 費 時 間的 平 均 值 ， 它 一 定 程 度 上 體 現(xiàn) 硬 盤 讀 取 數(shù) 據(jù) 的能 力 ， 是 影 響 硬 盤 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 的 重 要 參 數(shù) ，單 位 為 毫 秒 （ ms） 。 現(xiàn) 今 主 流 的 硬 盤 產(chǎn) 品 平 均尋 道 時 間 都 在 在 9ms左 右 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)（ 4） 平 均 潛 伏 時 間 指 當(dāng) 磁 頭 移 動 到 數(shù) 據(jù) 所 在 的 磁 道 后 ， 然 后等 待 所 要 的 數(shù) 據(jù) 塊

20、 繼 續(xù) 轉(zhuǎn) 動 到 磁 頭 下 的 時 間 ，一 般 在 2ms 6ms之 間 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)v平 均 訪 問 時 間v指 磁 頭 找 到 指 定 數(shù) 據(jù) 的 平 均 時 間 ， 通 常 是 平均 尋 道 時 間 和 平 均 潛 伏 時 間 之 和 。 最 能 夠 代表 硬 盤 找 到 某 一 數(shù) 據(jù) 所 用 的 時 間 ， 越 短 的 平均 訪 問 時 間 越 好 ， 一 般 在 11ms 18ms之 間 。注 意 ： 現(xiàn) 在 不 少 硬 盤 廣 告 之 中 所 說 的 平 均 訪問 時 間 大 部 分 都 是 用 平 均 尋 道 時 間 所 代 替

21、 的 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)（ 5） 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 ：根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 交 接 方 的 不 同 又 分 外 部 與 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 。v內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 是 指 磁 頭 與 緩 沖 區(qū) 之 間 的 數(shù) 據(jù) 傳輸 率 ，v外 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 是 指 緩 沖 區(qū) 與 主 機(jī) (即 內(nèi) 存 )之 間的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 。 外 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 上 限 取 決 于 硬 盤 的 接 口 ， 目 前流 行 的 Ultra ATA-133接 口 即 代 表 外 部 DTR最 高 理 論值 可 達(dá) 133MB/s， 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 傳

22、 輸 率 則 是 硬 盤 的 真 正數(shù) 據(jù) 傳 輸 能 力 ， 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 遠(yuǎn) 小 于 外 部 數(shù) 據(jù) 傳輸 率 。 計算機(jī)組裝與維護(hù)五 、 硬 盤 的 技 術(shù) 參 數(shù)（ 6） 緩 存 容 量 ： 是 指 硬 盤 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 高 速 緩 沖 存 儲 器 的 大 小 ，如 512KB、 1MB、 2MB、 8M等 。 用 以 提 高 硬 盤 的 讀寫 速 度 ， 硬 盤 的 讀 寫 速 度 速 度 比 內(nèi) 存 慢 ， 內(nèi) 存比 CPU慢 ， 因 此 需 要 高 速 緩 存 來 緩 解 各 環(huán) 節(jié) 速 度不 匹 配 的 問 題 。（ 7） 平 均 無 故 障 時 間 100-1

23、50萬 小 時（ 8） 硬 盤 表 面 溫 度 計算機(jī)組裝與維護(hù)六 、 硬 盤 故 障 及 維 修1、 硬 盤 故 障 簡 介 物 理 故 障 邏 輯 故 障 硬 盤 外 部 環(huán) 境 問 題 計算機(jī)組裝與維護(hù)六 、 硬 盤 故 障 及 維 修2、 硬 盤 故 障 及 處 理 （ 1） 在 開 機(jī) 后 發(fā) 現(xiàn) 物 理 硬 盤 丟 失 （ 2） 系 統(tǒng) 自 檢 時 提 示 硬 盤 硬 件 故 障 （ 3） 不 能 正 常 引 導(dǎo) 操 作 系 統(tǒng) （ 4） 不 能 正 常 運 行 某 些 應(yīng) 用 程 序 （ 5） 重 做 系 統(tǒng) 計算機(jī)組裝與維護(hù)【 小 結(jié) 】v本 案 例 結(jié) 合 硬 盤 結(jié) 構(gòu) 圖

24、 講 述 硬 盤 的 內(nèi) 部 構(gòu) 造 ，認(rèn) 識 硬 盤 的 內(nèi) 外 結(jié) 構(gòu) ， 理 解 硬 盤 的 結(jié) 構(gòu) 特 點決 定 了 硬 盤 所 具 備 的 優(yōu) 點 ， 即 大 容 量 ， 高 速率 。 了 解 硬 盤 工 作 原 理 有 助 于 提 高 對 硬 盤 的保 護(hù) 意 識 ， 從 而 避 免 因 使 用 不 當(dāng) 而 產(chǎn) 生 的 不必 要 的 數(shù) 據(jù) 損 失 和 硬 件 損 壞 。 對 于 分 類 來 說 ，從 綜 合 各 項 性 能 和 價 格 比 來 看 ， IDE接 口 硬 盤和 USB接 口 硬 盤 為 大 多 數(shù) 普 通 家 庭 用 戶 的 選 擇 ，而 SCSI接 口 硬 盤 是 各 類 服 務(wù) 器 的 首 選 ， IEEE 1394接 口 的 硬 盤 被 廣 泛 應(yīng) 用 在 視 頻 或 影 視 制作 系 統(tǒng) 中 ， SATA接 口 硬 盤 因 其 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 點 正 在成 為 的 硬 盤 接 口 新 的 標(biāo) 準(zhǔn) 。