【文章內(nèi)容簡介】 時，一定要首先打開外部 SCSI設(shè)備電源，再開系統(tǒng)電源。這是由于 SCSI卡在加電初始化時要搜索SCSI設(shè)備來調(diào)整 SCSI總線的設(shè)置，此時若外部設(shè)備未開機則系統(tǒng)將忽略該外部設(shè)備，從而造成設(shè)備不能運轉(zhuǎn)。這一點要特別注意。 （ 3） CMOS設(shè)置。在早期的主板上安裝 SCSI硬盤作為系統(tǒng)引導(dǎo)盤時，一定要將 CMOS中的硬盤類型設(shè)為 “ NOTINSTALLED”。因為早期主板 BIOS的IDE類型硬盤具有絕對的優(yōu)先權(quán)。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 硬盤驅(qū)動器的種類和結(jié)構(gòu) ? 1. 接口分類 ? 2. 硬盤工作原理 ? 3. 硬盤結(jié)構(gòu)基本參數(shù) ? 4. 硬盤內(nèi)部物理結(jié)構(gòu) ? 5. 硬盤控制電路 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 1. 接口分類 1） ST506接口 最早的 IBMPC并不帶有硬盤，它的 BIOS及 系統(tǒng)也不支持任何硬盤，后來 DOS2引入了子目錄系統(tǒng)，并添加了對 “ 大容量 ” 存儲設(shè)備的支持，于是一些公司開始出售供IBMPC使用的硬盤系統(tǒng)，這些硬盤與一塊控制卡、一個獨立的電源（ IBMPC的電源只有 ，無法向硬盤供電）被一起裝在一個外置的盒子里，并通過一條電纜與插在擴展槽中的一塊適配器相連，為了使用這樣的硬盤，必須從軟驅(qū)啟動，并加載一個專用設(shè)備驅(qū)動程序。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 1983年， IBM推出了 IBMPC的后繼產(chǎn)品PC/XT，雖然 XT仍然使用 8088CPU，但配置卻高得多，加上了一個 10MB（隨后的 XTS機型為 20MB）的內(nèi)置硬盤， IBM把原本放在盒子里的控制卡的功能集成到一塊接口控制卡上，構(gòu)成了人們常說的硬盤控制器。但是 XT的 BIOS中仍然不帶有硬盤讀寫例程，為此接口控制卡上有一塊 ROM芯片，其中存有硬盤讀寫例程，這種現(xiàn)象一直持續(xù)到基于 80286處理器的PC/AT的推出，硬盤接口控制例程終于被加入到了主板的 BIOS中。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 PC/XT和 PC/AT機器使用的硬盤被稱為 MFM硬盤或 ST506/412硬盤， MFM（ Modified Frequency Modulation）是指一種編碼方案，而 ST506/412則是希捷開發(fā)的一種硬盤接口，首先使用這種接口的硬盤為希捷的 ST506及 ST412。ST506接口使用起來相當(dāng)簡便，它不需要任何特殊的電纜及接頭，但是它支持的傳輸速度很低，因此到了 1987年左右這種接口就基本上被淘汰了，采用該接口的老硬盤容量多數(shù)都低于200MB。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 2） ESDI接口 鑒于 ST506接口的低速度，邁拓于 1983年開發(fā)了ESDI（ Enhanced Small Drive Interface）接口。這種接口將編碼解碼器放在了硬盤本身之中，而不是控制卡上，它的理論傳輸速度是 ST506的 2到 4倍，一般可達 10Mbps。 ESDI接口并沒有得到廣泛應(yīng)用，原因之一是它的成本比較高，經(jīng)過了幾個版本之后，它與后出現(xiàn)的低成本高性能的IDE接口相比已沒有優(yōu)勢可言，因此在進入 90年代后就逐步被淘汰掉了。 Windows 9X操作系統(tǒng)中有一個設(shè)備驅(qū)動程序叫，顯然這個文件的名字來源于古老的 ESDI和ST506接口，但 IDE接口的驅(qū)動程序！ 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 3） IDE與 EIDE接口 IDE（ Integrated Drive Electronics）的本意實際上是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅(qū)動器，人們常說的IDE接口，也叫 ATA（ Advanced Technology Attachment）接口，現(xiàn)在 PC機使用的硬盤大多數(shù)都是 IDE兼容的，只需用一根電纜將它們與主板或接口卡連起來就可以了。 把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?，硬盤制造起來變得更容易，因為廠商不需要再擔(dān)心自己的硬盤是否與其他廠商生產(chǎn)的控制器兼容。對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 ATA接口最初是在 1986年由 CDC、康柏和西部數(shù)據(jù)共同開發(fā)的，他們決定使用 40芯的電纜，最早的IDE硬盤大小為 5英寸，容量為 40MB，康柏早期的386系統(tǒng)使用了由西部數(shù)據(jù)制造的 IDE硬盤，后來康柏創(chuàng)辦了 Conner來為自己生產(chǎn)硬盤，但很快又把Conner出售了。 ATA接口的一大特點是成本低，非常符合 PC機的發(fā)展特點，因此很快得到大家的認同，從80年代末期開始逐漸取代了其他老式接口， ANSI也專門制定了 ATA1標準， 1990年后生產(chǎn)的 PC機已經(jīng)普遍采用 ATA接口了。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 就在 ATA2成為標準之時，西部數(shù)據(jù)與希捷掀起了一場接口名稱之爭。西部數(shù)據(jù)提出了 EIDE（ Enhanced IDE）的概念，EIDE實際上包含了 ATA2和 ATAPI（ ATA Packet Interface）兩種標準，后者是為了讓 CDROM、磁帶機等其他設(shè)備使用 ATA接口而制訂的標準，因為 ATA1和 ATA2標準都只考慮了硬盤。希捷為了對付 WD的市場策略，也提出了一個 FastATA的概念，并得到了昆騰的支持。 FastATA實際上就是 ATA2，相對而言，F(xiàn)astATA比 EIDE在概念上要更為清晰一些，但是由于 CDROM驅(qū)動器的迅速發(fā)展， ATAPI標準得到了普遍應(yīng)用， FastATA和EIDE兩種稱呼都經(jīng)常出現(xiàn)在各種場合，反而產(chǎn)生了很多混淆。ATA接口的最新標準是 ATA3，與 ATA2相比， ATA3沒有增加更高速率的工作模式，但改進了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，加入了一個簡單的密碼保護的安全方案，對電源管理方案進行了修改，并引入了 ，讓硬盤在出錯時能夠向系統(tǒng)報告。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 4） DMA（ ATA） 100/133 DMA 100/133并不是新的接口規(guī)范，它們只是對 EIDE接口的增強。傳統(tǒng)的 IDE數(shù)據(jù)傳輸僅僅利用了單邊帶的數(shù)據(jù)脈沖。 DMA 100/133則在數(shù)據(jù)傳輸時使用了雙邊帶的數(shù)據(jù)脈沖。因此，使用該技術(shù)的硬盤并配合相應(yīng)的芯片組，最大傳輸速度可以提高到 133Mb/s，向下兼容采用 80芯的線 40針的接口，支持 CRC 錯誤檢測修正技術(shù)。它們最大的優(yōu)點在于把 CPU從大量的數(shù)據(jù)傳輸中解放出來了，可以把數(shù)據(jù)從 HDD直接傳輸?shù)街鞔娑徽加酶嗟?CPU資源，從而在一定程度上提高了整個系統(tǒng)的性能。 DMA 100/133已成為目前 EIDE硬盤接口事實上的標準。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 當(dāng)然 ATA 100/133的數(shù)據(jù)傳輸率只是一個理論值，實際使用中是無法達到最大值的，而現(xiàn)在硬盤的最大內(nèi)部傳輸率也就在 50M/s左右，無法充分發(fā)揮ATA 100/133接口的能力。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 5） SATA接口 目前大多數(shù)臺式機硬盤采用的都是 UltraATA100/133并行總線接口，理論最高速率在 133Mb/s，隨著硬盤內(nèi)部傳輸速率的不斷提升，很快會成為硬盤性能的瓶頸。而 150Mb/s以上，而且隨著后續(xù)版本的發(fā)展，其接口速率還可比較輕松的擴展到 600Mb/s以上，是未來高性能硬盤的必然選擇。并行ATA接口硬盤所使用的 80pin數(shù)據(jù)線在機箱內(nèi)部也顯得特別粗大、凌亂，它會阻礙空氣的流動，進而影響到系統(tǒng)的散熱，限制高速 CPU等配件的性能發(fā)揮。而且并行 ATA設(shè)計采用 12V和5V電壓供電，在當(dāng)今計算機配件不斷降低電壓、減小功耗的趨勢下，這也是需要改進的。而 Serial ATA采用 177。 250mV供電，能夠有效地減小系統(tǒng)的功耗。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 串行 ATA采用了點對點傳輸協(xié)議，每一個硬盤與主機通信時都獨占一個通道，系統(tǒng)中所有的硬盤都是對等的，因此，在串行 ATA中將不存在 “ 主 /從 ” 盤的區(qū)別，用戶也不必去設(shè)置硬盤的相關(guān)跳線。點對點傳輸模式還使每一個硬盤都可以獨享通道帶寬，這對于提高性能是有好處的。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 6） SCSI接口 SCSI（ Small Computer System Interface）是一種與 ATA完全不同的接口，它不是專門為硬盤設(shè)計的，而是一種總線型的系統(tǒng)接口，每個 SCSI總線上可以連接包括 SCSI控制卡在內(nèi)的 8個 SCSI設(shè)備。早期 PC機的 BIOS不支持 SCSI，各個廠商都按照自己對 SCSI的理解來制造產(chǎn)品，造成了一個廠商生產(chǎn)的SCSI設(shè)備很難與其他廠商生產(chǎn)的 SCSI控制卡共同工作，加上SCSI的生產(chǎn)成本比較高，因此沒有像 ATA接口那樣迅速得到普及。 SCSI接口的優(yōu)勢在于它支持多種設(shè)備，傳輸速率比 ATA接口高，獨立的總線使得 SCSI設(shè)備的 CPU占用率很低，所以 SCSI更多地被用于服務(wù)器等高端應(yīng)用場合。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 ANSI分別于 1986年和 1994年制定了 SCSI1和 SCSI2標準，一些廠商在這些標準的基礎(chǔ)上開發(fā)了FastSCSI， UltraSCSI， Ultra2SCSI（ LVD）和Ultra160/m等事實上的標準。希捷、 IBM等廠商都有自己的 SCSI硬盤系列產(chǎn)品，由于目標市場不同，這些 SCSI硬盤的轉(zhuǎn)速、緩存大小等指標要比同時期的IDE硬盤高得多。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 EIDE硬盤的接口技術(shù)在不斷進步時， SCSI硬盤的接口技術(shù)也在迅速發(fā)展。目前開始普遍采用 Ultra2SCSI（ LVD）傳輸模式。 LVD代表低電壓差分技術(shù)， 16位 Ultra2SCSI（ LVD）接口的最高傳輸速率可達 80Mb/s，除了速度上的提升外， Ultra2SCSI（ LVD）允許接口電纜的最大長度為 12米，比起 UltraSCSI的 ，大大增強了設(shè)備配置的靈活性。 Ultra160/mSCSI也被引入硬盤界，對硬盤在高計算量應(yīng)用領(lǐng)域的性能擴展大有益處，處理關(guān)鍵任務(wù)的服務(wù)器、圖形工作站、冗余磁盤陣列（ RAID）等設(shè)備將因此得到性能提升。而目前的硬盤廠商為使產(chǎn)品適應(yīng)不同領(lǐng)域的需求，將 Ultra160/mSCSI技術(shù)與光纖界面技術(shù)集成在一塊硬盤上，使硬盤的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊，不但可以支持服務(wù)器、圖形工作站、冗余磁盤陣列應(yīng)用，還可以支持 SAN等新型應(yīng)用。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 7）光纖通道 光纖通道技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、數(shù)據(jù)傳輸距離遠以及可簡化大型存儲系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)點。目前，光纖通道支持每秒200MB的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以在一個環(huán)路上容納多達 127個驅(qū)動器，局域電纜可在 25米范圍內(nèi)運行，遠程電纜可在 10公里范圍內(nèi)運行。某些專門的存儲應(yīng)用領(lǐng)域，例如小型存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ SAN）以及數(shù)碼視像應(yīng)用，往往需要高達每秒 200Mb的數(shù)據(jù)傳輸速率和強勁的聯(lián)網(wǎng)能力，光纖通道技術(shù)的推出正適應(yīng)了這一需求。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 同時，其超長的數(shù)據(jù)傳輸距離，大大方便了遠程通信的技術(shù)實施。由于光纖通道技術(shù)的優(yōu)越性，支持光纖界面的硬盤產(chǎn)品開始在市場上出現(xiàn)。這些產(chǎn)品一般是大容量硬盤，平均尋道時間短，適應(yīng)于高速、高數(shù)據(jù)量的應(yīng)用需求，將為中高端存儲應(yīng)用提供良好保證。從技術(shù)發(fā)展看， Ultra160/mSCSI僅僅是硬盤接口發(fā)展道路上的一環(huán)， 200Mb的光纖技術(shù)也遠未達到止境，未來的接口技術(shù)必將更為先進。 《 計算機組裝與維護教程 》 冶金工業(yè)出版社 第 3章 存儲設(shè)備 2. 硬盤工作原理 1）溫徹斯特硬盤技術(shù) 現(xiàn)代硬盤原理為 IBM的 “ 溫徹斯特 ” （ Winchester）技術(shù)，這個命名來自 1968年， IBM首次提出探討名為 “ 溫徹斯特 ” 技術(shù)的硬盤。它的工作特點是工作磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上面，而不直接與硬盤接觸。從此，硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：密封、高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片、磁頭沿盤片徑向移動，這就是 “ 溫徹斯特 ” 硬盤技術(shù)的精髓。硬盤的內(nèi)部及外殼如圖 37所示。今天， PC機硬盤的容量雖然已經(jīng)達到100GB的數(shù)量級，但仍沒有脫離 “ 溫徹