whhaaa第6章-外部存儲(chǔ)設(shè)備(已修改)
2025-08-16 09:10 本頁(yè)面
【正文】 第 6章 外部存儲(chǔ)設(shè)備 第 6章 外部存儲(chǔ)設(shè)備 ? 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 ? 軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 ? 光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 ? 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的盤(pán)片是涂有金屬氧化物的剛性金屬盤(pán)片，所以稱(chēng)為硬盤(pán)。它與軟盤(pán)最明顯的區(qū)別是，硬盤(pán)的生產(chǎn)過(guò)程是在無(wú)塵環(huán)境中進(jìn)行的，盤(pán)片和磁頭全部密封在金屬盒子中，因此它的容量在出廠之前就已經(jīng)固定了。 ? 1968年， IBM公司在美國(guó)加州坎貝爾市溫徹斯特大街的研究所首次提出溫徹斯特 (Winchester)技術(shù)，探討對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行技術(shù)改造。 1973年， IBM公司制造出了第一臺(tái)采用溫徹斯特技術(shù)的硬盤(pán)，此后硬盤(pán)的發(fā)展一直沿用這種技術(shù)。 硬盤(pán)的工作原理和結(jié)構(gòu) ? 硬盤(pán)是一種磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在密封、潔凈的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)腔的多片磁盤(pán)片上，這些盤(pán)片一般是在以鋁材料為主要成分的基片表面涂上磁性介質(zhì)所形成。在盤(pán)片的每一面上都有一個(gè)讀寫(xiě)磁頭，所有盤(pán)片相同位置的磁道就構(gòu)成了所謂的柱面。 ? 1．硬盤(pán)的工作原理 ? 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器加電正常工作后，利用控制電路中的初始化模塊進(jìn)行初始化工作，此時(shí)磁頭置于盤(pán)片中心位置。初始化完成后，主軸電機(jī)啟動(dòng)并高速旋轉(zhuǎn)，裝載磁頭的小車(chē)機(jī)構(gòu)移動(dòng)，將浮動(dòng)磁頭置于盤(pán)片表面的00道，處于等待指令的啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)下達(dá)存取盤(pán)片上數(shù)據(jù)的命令時(shí)，通過(guò)前置放大控制電路，發(fā)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，控制磁頭定位機(jī)構(gòu)將磁頭移動(dòng)，搜尋定位它要存取數(shù)據(jù)的磁道扇區(qū)位置，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。 ? 2．硬盤(pán)的外部結(jié)構(gòu) ? 硬盤(pán)的外觀如圖 66所示，在外部結(jié)構(gòu)上可分為三大部分： ? （ 1）接口 ? 接口包括電源接口插座和數(shù)據(jù)接口插座兩部分，其中電源接口插座與主機(jī)電源插頭相連接；數(shù)據(jù)接口插座則是硬盤(pán)數(shù)據(jù)與主板控制芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的通道，通過(guò)排線(xiàn)與主板的 IDE接口或其它控制適配器的接口相連接。 圖 66 兩種硬盤(pán)的外觀，左圖為正面、右圖為背面 ? （ 2）控制電路板 ? 大多數(shù)硬盤(pán)控制電路板都采用貼片式焊接，它包括主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動(dòng)與伺服定位電路、讀寫(xiě)電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊ROM芯片，其中固化的程序可進(jìn)行硬盤(pán)的初始化，如執(zhí)行加電和啟動(dòng)主軸電機(jī)、加電初始尋道、定位以及故障檢測(cè)等。 ? 硬盤(pán)控制電路板上有三個(gè)主要的芯片：主控制芯片、數(shù)據(jù)傳輸芯片、高速緩存芯片。其中，主控制芯片負(fù)責(zé)硬盤(pán)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)指令等工作；數(shù)據(jù)傳輸芯片則是將硬盤(pán)磁頭前置控制電路讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正及變換后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)；高速緩存芯片是為了協(xié)調(diào)硬盤(pán)與主機(jī)在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)置的，其容量一般為 2～16MB。 ? （ 3）固定面板 ? 固定面板就是硬盤(pán)正面的面板，它與底板結(jié)合成一個(gè)密封的整體，保證了硬盤(pán)腔體內(nèi)的盤(pán)片、磁頭和其它機(jī)構(gòu)在絕對(duì)無(wú)塵的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。在面板上最顯眼的莫過(guò)于產(chǎn)品標(biāo)簽，上面印有品牌名、型號(hào)、序列號(hào)、生產(chǎn)日期以及硬盤(pán)參數(shù)等。除此之外，還有一個(gè)透氣孔，它的作用是使硬盤(pán)內(nèi)部氣壓與大氣壓保持一致。 ? 3．硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ? 硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括盤(pán)片、主軸組件、浮動(dòng)磁頭組件、磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、前置控制電路等幾部分，其中磁頭和盤(pán)片組件是構(gòu)成硬盤(pán)的核心，它密封在硬盤(pán)的凈化腔體內(nèi)。硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 62所示。 ? （ 1）盤(pán)片和主軸組件 ? （ 2）浮動(dòng)磁頭組件 ? （ 3）磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) ? （ 4）前置控制電路 ? 硬盤(pán)的主要技術(shù)指標(biāo) ? 1．硬盤(pán)容量 ? 硬盤(pán)容量是指硬盤(pán)能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的總量，通常以兆字節(jié)（ MB）或千兆字節(jié)（ GB）為單位。影響硬盤(pán)容量大小的因素有單碟容量和盤(pán)片數(shù)量。 ? 2．轉(zhuǎn)速 ? 硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速是指帶動(dòng)盤(pán)片旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)的最高旋轉(zhuǎn)速度，目前主流 IDE硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速一般為每分鐘 7200轉(zhuǎn)。 SCSI硬盤(pán)主軸轉(zhuǎn)速可達(dá) 10000，最高的SCSI硬盤(pán)轉(zhuǎn)速高達(dá) 15000（希捷的捷豹 X15系列）。 ? 通常，轉(zhuǎn)速越高，硬盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸率也越高，綜合性能也越佳。但是由此也帶來(lái)價(jià)格的提高，以及發(fā)熱量和噪聲增大等問(wèn)題，隨之而來(lái)的是硬盤(pán)的降溫問(wèn)題，由此而發(fā)展了專(zhuān)為硬盤(pán)降溫的風(fēng)扇。 ? 3．內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率 ? 內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也稱(chēng)為持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率，它是指從磁頭到硬盤(pán)高速緩存之間的傳輸速度。目前主流硬盤(pán)在容量、平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間、轉(zhuǎn)速等方面都相差不大，但在內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率上的差別比較大，它的高低也會(huì)影響到系統(tǒng)的整體性能。 ? 另外，硬盤(pán)的外部數(shù)據(jù)傳輸率高于其內(nèi)部傳輸率，所以提高內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率對(duì)系統(tǒng)的整體性能提升有很大的意義。目前，主流硬盤(pán)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率大多在 40～ 60MB/s之間，只有外部數(shù)據(jù)傳輸率的 60%左右。 ? 4．外部數(shù)據(jù)傳輸率 ? 外部數(shù)據(jù)傳輸率也稱(chēng)為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率，它是指從硬盤(pán)高速緩存到系統(tǒng)總線(xiàn)之間的傳輸速度。外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤(pán)接口類(lèi)型和高速緩存大小有關(guān)。目前，主流硬盤(pán)通常采用 Ultra ATA 133接口，它的最大外部數(shù)據(jù)傳輸率即為 133MB/s； SATA接口硬盤(pán)的外部數(shù)據(jù)傳輸率為 150MB/s；而 SCSI接口硬盤(pán)的外部數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá) 160MB/s。 ? 5．?dāng)?shù)據(jù)緩存 (Cache) ? 數(shù)據(jù)緩存是指在硬盤(pán)內(nèi)部的高速緩沖存儲(chǔ)器。使用硬盤(pán) Cache后，可將磁頭需要讀取的數(shù)據(jù)事先放到 Cache中，大大提高了硬盤(pán)讀取數(shù)據(jù)的速度。另一方面，將要寫(xiě)入硬盤(pán)的數(shù)據(jù)事先存放到 Cache中，等到磁頭空閑時(shí)再?gòu)?Cache寫(xiě)入盤(pán)片。所以，硬盤(pán) Cache對(duì)硬盤(pán)性能的提高起著很大的作用，硬盤(pán) Cache的容量和速度直接關(guān)系到硬盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸率。 ? 目前硬盤(pán) Cache的容量為 2～ 16MB不等，多數(shù)硬盤(pán) Cache容量為 8MB，而有些硬盤(pán) Cache高達(dá) 16MB，如Seagate(希捷 )的 Barracuda ES ST3750640NS、 Western Digital(西部數(shù)據(jù) )的 Caviar SE16 WD5000KS、Maxtor(邁拓 )的 DiamondMax 11 6H500F0硬盤(pán)都使用了 16MB的 Cache。 ? 6．硬盤(pán)速度參數(shù) ? 硬盤(pán)存取數(shù)據(jù)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1