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发表于 2007-3-22 23:15:00 | 查看: 1781| 回复: 0
硬盘:英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备,作用是储存计算机运行时需要的数据。计算机的硬盘主要由碟片、磁头、磁头臂、磁头臂服务定位系统和底层电路板、数据保护系统以及接口等组成。 计算机硬盘的技术指标主要围绕在盘片大小、盘片多少、单碟容量、磁盘转速、磁头技术、服务定位系统、接口、二级缓存、噪音和S.M.A.R.T. 等参数上。

  碟片:硬盘的所有数据都存储在碟片上,碟片是由硬质合金组成的盘片,现在还出现了玻璃盘片。目前的硬盘产品内部盘片大小有:5.25,3.5,2.5和1.8英寸(后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中,现在台式机中常用3.5英寸的盘片)。

  磁头:硬盘的磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的,最初的磁头是读写合一的,通过电流变化去感应信号的幅度。对于大多数计算机来说,在与硬盘交换数据的过程中,读操作远远快于写操作,而且读/写是两种不同特性的操作,这样就促使硬盘厂商开发一种读/写分离磁头。在1991年,IBM提出了它基于磁阻(MR)技术的读磁头技术――各项异性磁 ,磁头在和旋转的碟片相接触过程中,通过感应碟片上磁场的变化来读取数据。在硬盘中,碟片的单碟容量和磁头技术是相互制约、相互促进的。

  AMR(Anisotropic Magneto Resistive,AMR):一种磁头技术,AMR技术可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度,在1997年AMR是当时市场的主流技术。

  GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻):比AMR技术磁头灵敏度高2倍以上,GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的:一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。前3个层控制着磁头的电阻。在栓层中,磁场强度是固定的,并且磁场方向被相临的交换层所保持。而且自由层的磁场强度和方向则是随着转到磁头下面的磁盘表面的微小磁化区所改变的,这种磁场强度和方向的变化导致明显的磁头电阻变化,在一个固定的信号电压下面,就可以拾取供硬盘电路处理的信号。

  OAW(光学辅助温式技术):希捷正在开发的OAW是未来磁头技术发展的方向,OAW技术可以在1英寸宽内写入105000以上的磁道,单碟容量有望突破36GB。单碟容量的提高不仅可以提高硬盘总容量、降低平均寻道时间,还可以降低成本、提高性能。

PRML(局部响应最大拟然,Partial Response Maximum Likelihood):除了磁头技术的日新月异之外,磁记录技术也是影响硬盘性能非常关键的一个因素。当磁记录密度达到某一程度后,两个信号之间相互干扰的现象就会非常严重。为了解决这一问题,人们在硬盘的设计中加入了PRML技术。PRML读取通道方式可以简单地分成两个部分。首先是将磁头从盘片上所读取的信号加以数字化,并将未达到标准的信号加以舍弃,而没有将信号输出。这个部分便称为局部响应。最大拟然部分则是拿数字化后的信号模型与PRML芯片本身的信号模型库加以对比,找出最接近、失真度最小的信号模型,再将这些信号重新组合而直接输出数据。使用PRML方式,不需要像脉冲检测方式那样高的信号强度,也可以避开因为信号记录太密集而产生的相互干扰的现象。 磁头技术的进步,再加上目前记录材料技术和处理技术的发展,将使硬盘的存储密度提升到每平方英寸10GB以上,这将意味着可以实现40GB或者更大的硬盘容量。

  间隔因子:硬盘磁道上相邻的两个逻辑扇区之间的物理扇区的数量。因为硬盘上的信息是以扇区的形式来组织的,每个扇区都有一个号码,存取操作要通过这个扇区号,所以使用一个特定的间隔因子来给扇区编号而有助于获取最佳的数据传输率。

  着陆区(LZ):为使硬盘有一个起始位置,一般指定一个内层柱面作为着陆区,它使硬盘磁头在电源关闭之前停回原来的位置。着陆区不用来存储数据,因些可避免磁头在开、关电源期间紧急降落时所造成数据的损失。目前,一般的硬盘在电源关闭时会自动将磁头停在着陆区,而老式的硬盘需执行PARK命令才能将磁头归位。

  平均寻道时间(average seek time):指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间,单位为毫秒(ms)。注意它与平均访问时间的差别,平均寻道时间当然是越小越好,现在我们所使用的高级硬盘完成数据的搜索只需要7-11 毫秒,现在一般应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。

  反应时间:指的是硬盘中的转轮的工作情况。反应时间是硬盘转速的一个最直接的反应指标。5400RPM的硬盘拥有的是5.55 MS的反应时间,而7200RPM的可以达到4.17 MS。反应时间是硬盘将利用多长的时间完成第一次的转轮旋转。如果我们确定一个硬盘达到120周旋转每秒的速度,那么旋转一周的时间将是1/120即0.008333秒的时间。如果我们的硬盘是0.0041665秒每周的速度,我们也可以称这块硬盘的反应时间是4.17 ms(1ms=1/1000每秒)。

  平均潜伏期(average latency):指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动(半圈或多些、少些)到磁头下的时间,单位为毫秒(ms)。平均潜伏期是越小越好,潜伏期小代表硬盘的读取数据的等待时间短,这就等于具有更高的硬盘数据传输率。

  道至道时间(single track seek):指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间,单位为毫秒(ms)。

  全程访问时间(max full seek):指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间,单位为毫秒(ms)。

  平均访问时间(average access):指磁头找到指定数据的平均时间,单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。

  最大内部数据传输率(internal data transfer rate):也叫持续数据传输率(sustained transfer rate),单位Mbits/S,这是兆位/秒的意思(注意与MB/S(兆字节/秒)之间的差别:MB/S=Mbits/S除以8)。它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。
外部数据传输率:通称突发数据传输率(burst data transfer rate):指从硬盘缓冲区读取数据的速率,常以数据接口速率代替,单位为MB/S。2000年推出的Ultra ATA/100,理论上最大外部数据率为100MB/s,但由于内部数据传输率的制约往往达不到这么高。

  主轴转速:是指硬盘内电机主轴的转动速度,目前ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为5400—7200rpm,主流硬盘的转速为7200RPM,至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200—10,000RPM,而最高转速的SCSI硬盘转速高达15,000RPM。

  数据缓存:指在硬盘内部的高速存储器,在电脑中就象一块缓冲器一样将一些数据暂时性的保存起来以供读取和再读取。目前硬盘的高速缓存一般为512KB—2MB,目前主流ATA硬盘的数据缓存为2MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。

  硬盘表面温度:它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。硬盘工作时产生的温度过高将影响磁头的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。

  MTBF(连续无故障时间):它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。

  S.M.A.R.T.(自监测、分析、报告技术):这是现在硬盘普遍采用的数据安全技术,在硬盘工作的时候监测系统对电机、电路、磁盘、磁头的状态进行分析,当有异常发生的时候就会发出警告,有的还会自动降速并备份数据。

  DPS(数据保护系统):昆腾在火球八代硬盘中首次内建了DPS,在硬盘的前300MB内存放操作系统等重要信息,DPS可在系统出现问题后的90秒内自动检测恢复系统数据,若不行则用DPS软盘启动后它会自动分析故障,尽量保证数据不丢失。

  数据卫士:是西部数据(WD)特有的硬盘数据安全技术,此技术可在硬盘工作的空余时间里自动每8个小时自动扫描、检测、修复盘片的各扇区。

  MaxSafe:是迈拓在金钻二代上应用的技术,它的核心是将附加的ECC校验位保存在硬盘上,使读写过程都经过校验以保证数据的完整性。

  DST:驱动器自我检测技术,是希捷公司在自己硬盘中采用的数据安全技术,此技术可保证保存在硬盘中数据的安全性。

  DFT:驱动器健康检测技术,是IBM公司在自己硬盘中采用的数据安全技术,此技术同以上几种技术一样可极大的提高数据的安全性。

  噪音与防震技术:硬盘主轴高速旋转时不可避免的产生噪音,并会因金属磨擦而产生磨损和发热问题,“液态轴承马达”就可以解决这一问题。它使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠,可有效地降低以上问题。同时液油轴承也可有效地吸收震动,使硬盘的抗震能力由一般的一二百个G提高到了一千多G,因此硬盘的寿命与可靠性也可以得到提高。昆腾在火球七代(EX)系列之后的硬盘都应用了SPS震动保护系统;迈拓在金钻二代上应用了ShockBlock防震保护系统,他们的目的都是分散冲击能量,尽量避免磁头和盘片的撞击;希捷的金牌系列硬盘中SeaShield系统是用减震材料制成的保护软罩外加磁头臂与盘片间的防震设计来实现的。
ST-506/412接口:这是希捷开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘—MFM(Modified Frequency Modulation)是指一种编码方案

  ESDI接口:即(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍,一般可达到10Mbps。但其成本较高,与后来产生的IDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就被淘汰了。

  IDE及EIDE接口:IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,我们常说的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。

  ATA-1(IDE):ATA是最早的IDE标准的正式名称,IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),要升级为ATA-2,需要安装一个EIDE适配卡。

  ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA):这是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2,则可以在CMOS设置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置,从而可以支持四个设备,两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的,这样可以使主插口连在快速的PCI总线上,而从插口连在较慢的ISA总线上。

  ATA-3(FastATA-2):这个版本支持PIO-4,没有增加更高速度的工作模式(即仍为16.7MB/s),但引入了简单的密码保护的安全方案,对电源管理方案进行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,自监测、分析和报告技术)。

  ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66、UltraDMA/100):这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍,达到33MB/s,或更高的66MB/s、100MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术,使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA,需要一个空闲的PCI扩展槽,如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上,则该设备不可能达到其最大传输率,因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s。其中的Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流桌面硬盘采用的接口类型,其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
Serial ATA:新的Serial ATA(即串行ATA),是英特尔公司在今年IDF(Intel Developer Forum,英特尔开发者论坛)发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型,它以连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。这样做法能降低电力消耗,减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA,它支持的最大外部数据传输率达100MB/s,IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品,它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口,一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了。

  SCSI(Small Computer Stanbard Interface)接口:它可使一台智能外设能在单一总线上与多台主机进行通信。SCSI接口的全部信号通过一根50芯电缆传送。利用SCSI接口构成的系统有三种:单主机棗单控制器,单主机棗多控制器,多主机棗多控制器。它最早研制于1979,原是为小型机的研制出的一种接口技术,但随着电脑技术的发展,现在它被完全移植到了普通PC上。现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast),最新的为SCSI-3,不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI广泛应用于如:硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它具有适应面广、多任务、宽带宽、少CPU占用率等优点。

  SCSI-1:最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司(Seagate希捷公司的前身)制订的,并于1986年获得了ANSI(美国标准协会)承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ,这就是我们现在所指的SCSI -1,它的特点是,支持同步和异步SCSI外围设备;支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S;支持WORM外围设备。

  SCSI-2:1992年SCSI发展到了SCSI-2,当时的SCSI-2 产品(通称为Fast SCSI)是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为:Narrow SCSI;后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。

  SCSI-3:1995年推出了SCSI-3,俗称Ultra SCSI,全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface(数据传输率为20M/S)它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术,因此使用了16位传输的Wide模式时,数据传输即可达到40MB/s。其允许接口电缆的最大长度为1.5米。

  Ultra 2 SCSI(Fast-40):其采用了LVD(Low Voltage Differential,低电平微分)传输模式,16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性。

  Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80):1998年9月规格正式公布,其最高数据传输率为160MB/s,这将给电脑系统带来更高的系统性能。采用Fibra Channel(光纤通道),最大外部数据传输将可达200MB/s。双Ultra 160/m SCSI的接口,理论上可将最大外部数据传输率提高到320MB/s。

  RAID:一般称为磁盘阵列,其最主要的用途有二,一个就是资料备份(Mirroring),或称资料保全,另一个用途就是加速存取(Stripping)。 一般常听到 RAID 1 就是指备份这个功能,而 RAID 0 就是加速功能,而 RAID 0+1 就是两者兼具, 用白话一点来说,指的就是备份与加速功能。
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