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外存储器外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外储存器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。7.1硬盘驱动器7.1.1硬盘的物理结构1、硬盘的外部结构。硬盘的外表见下图所示:硬盘的外观从外部看硬盘由下面几部分组成：⑴接口硬盘接口包括电源插口和数据接口两部分。其中电源插口与主机电源相连，为硬盘工作提供电力保证。数据接口则是硬盘和主板上硬盘控制器之间进行数据传输交换的纽带。⑵控制电路板硬盘控制电路板采用贴片式元件焊接，包括主轴电机调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上还有一块高效的单片机，在其内部ROM中固化的软件可以进行硬盘的初始化，执行加电和启动主轴电机，加电初始寻道、定位以及故障检测等在电路板上还安装有高速缓存芯片，目前通常为16MB，也有32MB缓存的硬盘。⑶固定盖板固定盖板实际是硬盘的面板。面板上标注有产品的型号、厂家、产地、跳线设置说明等。⑷安装螺孔2、硬盘的内部结构图7-3硬盘的内部结构硬盘是一个高精密度的机电一体化产品，它由头盘组件HAD（HeadDiskAssembly）和印刷电路板组件PCBA（PrintedCircuitBoardAssembly）两大部分构成。⑴头盘组件头盘组件包括盘体、主轴电机、读写磁头、磁头驱动电机等部件，它们被密封在一个超净腔体内。硬盘的选头电路及前置放大电路也密封在里面。⑵印刷电路板组件印刷电路板组件集成了读写电路、磁头驱动电路、主轴电机驱动电路、接口电路、数据信号放大调制电路和高速缓存等电子元件。7.1.2硬盘的工作原理概括地说，硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。7.1.3硬盘的存储原理及逻辑结构1、硬盘的存储原理硬盘的盘片制作方法是将磁粉附着在铝合金（新材料也有改用玻璃）圆形盘片的表面上，这些磁粉被划分成称为“磁道”的若干个同心圆。在每个同心圆的磁道上就好象有无数的任意排列的小磁铁，它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力来控制指定的一些小磁铁的方向，使每个小磁铁都可以用来储存储存信息。圆盘片上的小磁铁越多，能存储的信息也越多。硬盘的盘体由一个或多个盘片组成，这些盘片重叠在一起放在一个密封的盒中，它们在主轴电机的驱动下高速旋转。硬盘的存储原理示意图2、硬盘的逻辑结构一个功能正常的硬盘，应该包括五个部分：MBR（主引导记录），DBR（DOS引导记录），FAT（文件分配表），DIR（根目录区），DATA（数据区）。可以把这五个部分统称为磁盘的逻辑结构。（1）MBR(masterbootrecord)扇区MBR位于硬盘的0磁头0柱面1扇区，占用1个扇区大小（512字节），bios在执行自己固有的程序以后就会jump到MBR中的第一条指令。将系统的控制权交由MBR来执行。(2)DBR（DOSBootRecord）DBR（磁盘操作系统引导记录，DOSBootRecord）一般位于硬盘0磁道1柱面1扇区，是操作系统可以直接访问的第一个扇区。(3)FAT（FileAllocationTable)FAT紧接在DBR的后面，是硬盘文件组织的重要组成部分，其大小由其所在分区的大小以及文件分配单元（AllocationUnit）的大小决定，分配单元也称为簇（Cluster）。(4)DIR（Directory）DIR紧接在第二文件分配表（FAT2）之后，记录着根目录下每个文件（或目录）的起始单元，以及文件的属性等。(5)DATADATA（数据区）是硬盘真正存放数据的地方，但如果没有前面几个区域，这部分区域只是一堆杂乱无章的二进制代码而已，不能表达任何意义。7.1.4硬盘的技术指标1、容量（Volume）硬盘的容量由柱面数、磁头数和扇区数确定计算公式为：硬盘容量=柱面数×磁头数×扇区数×512字节2、单碟容量影响硬盘容量的因素有单碟容量和碟片数量，当今硬盘朝着薄、小、轻的方向发展，一般采取增加单碟容量而不是增加碟片数来增加硬盘容量。3、转速（Rotationalspeed）硬盘的转速是指硬盘盘片每分钟旋转的圈数，单位为RPM（RotationPerMinute，转/分钟）。4、平均寻道时间（AverageSeekTime）硬盘的平均寻道时间是指硬盘的磁头从初始位置移动到盘面指定磁道所需的时间，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数。5、最大内部数据传输率（internaldatatransferrate）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数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。6、外部数据传输率通常称突发数据传输率（burstdatatransferrate），指从硬盘缓冲区读取数据的速率。7、缓冲容量（BufferSize）缓存（Cache）容量，单位为MB。在一些厂商资料中还被写作CacheBuffer。缓冲区的基本要作用是平衡内部与外部的DTR。为了减少主机的等待时间，硬盘会将读取的资料先存入缓冲区，等全部读完或缓冲区填满后再以接口速率快速向主机发送。8、噪音与温度（Noise&Temperature）硬盘的噪音主要来源于主轴马达与音圈马达。9、接口方式现在常用的硬盘基本都采用的是IDE、S-ATA或SCSI的接口方式。SCSI为服务器专用硬盘，PC的硬盘接口一般均为IDE和S-ATA接口，根据速度的不同分为ATA/33/66/100/133规格。S-ATA为150/300/600规格7.1.5硬盘的主流技术1、自动检测分析及报告技术（S.M.A.R.T）这种技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等进行监测，它由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较，当S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警以避免电脑数据受到损失。2、磁阻磁头技术MR(Magneto－ResistiveHead)MR技术可以更高的实际记录密度、记录数据，从而增加硬盘容量，提高数据吞吐率。3、连续无故障时间（MTBF）指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位为小时。4、部分响应完全匹配技术(PRML)它能使盘片存储更多的信息，同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。是当前应用于硬盘数据读取通道中的先进技术之一。5、超级数字信号处理器(UltraDSP)技术采用UltraDSP技术，单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能，以减少其它电子元件的使用，可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。6、NCQ（NativeCommandQueuing，全速命令排队）技术。是一种使硬盘内部优化工作负荷执行顺序，通过对内部队列中的命令进行重新排序实现智能数据管理，改善硬盘因机械部件而受到的各种性能制约。7.1.6固态硬盘目前主要有两类：基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质。基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质。1、固态硬盘内部结构解析固态硬盘内部PCB板和控制芯片、缓存芯片、闪存芯片主控芯片是固态硬盘的大脑，其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，二则是承担了整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口。主控芯片旁边是缓存芯片，固态硬盘和传统硬盘一样需要高速的缓存芯片辅助主控芯片进行数据处理。除了主控芯片和缓存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NANDFlash闪存芯片了。NANDFlash闪存芯片又分为SLC（单层单元）和MLC（多层单元）NAND闪存：（1）SLC全称是单层式储存因为结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传统的SLCNAND闪存可以经受10万次的读写。（2）MLC全称是多层式储存（MultiLeveledCell），它采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个块中记录两组位信息，这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍。其最大的特点就是以更高的存储密度换取更低的存储成本，从而可以获得进入更多终端领域的契机。（3）三阶储存单元(Triple-LevelCell,TLC)，这种架构的原理与MLC类似，但可以在每个储存单元内储存3个信息比特。2、固态硬盘与传统硬盘优劣势对比固态硬盘相比传统机械硬盘有以下优势：（1）存取速度方面：SSD固态硬盘采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快，而且寻道时间几乎为0，这样的特质在作为系统盘时候，可以明显加快操作系统启动速度和软件启动速度。（2）抗震性能方面：SSD固态硬盘由于完全没有机械结构，所以不怎么怕震动和冲击，不用担心因为震动造成无可避免的数据损失。（3）发热功耗方面：SSD固态硬盘不同于传统硬盘，不存在盘片的高速旋转，所以发热也明显低于机械硬盘，而且FLASH芯片的功耗极低，这对于笔记本用户来说，这意味着电池续航时间的增加。（4）使用噪音方面：SSD固态硬盘没有盘体机构，不存在磁头臂寻道的声音和高速旋转时候的噪音，所以SSD工作时候完全不会产生噪音。固态硬盘相比传统机械硬盘有以下劣势：（1）写入速度问题：写入速度是目前大多数SSD固态硬盘产品的瓶颈，尤其是对于小文件的写入速度还远远不足，这和闪存芯片本身的特质有关。（2）使用寿命问题：闪存芯片是有寿命的，其平均工作寿命要远远低于机械硬盘，这给固态硬盘作为存储介质带来了一定的风险。（3）性价比问题：目前固态硬盘的价格还是较为昂贵，折合到每G单价要几十倍于传统硬盘，并不是普通消费者能够承受的。（4）数据安全问题。SSD一旦损坏，存储的数据会面临丢失无法找回的窘境。7.1.7混合硬盘混合硬盘SSHD，顾名思义，正是SSD+HDD的组合，但它又有别于简单的SSD与HDD的叠加。是一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘，除了机械硬盘必备的碟片、马达、磁头等等，还内置了NAND闪存颗粒，这颗颗粒将用户经常访问的数据进行储存，可以达到如SSD效果的读取性能。希捷2TB(STCL2000400)SSHD混合硬盘7.1.8硬盘的选购对于硬盘的选购，我们要考虑个人的需求：（1）在价格同等的情况下尽量选单碟容量大、转速高、缓存大、接口速度快、售后服务好的产品。尽量选同批产品口碑好的品牌。（2）注意识别水货与正品。水货一般无包装（或很差）、不保修或保修期很短；正品（行货）一般包装精致，全国联保。（3）不要买到返修及二手盘。如果硬盘表面序列号与包装盒不一致、价格过低、有划伤、灰尘等，一定是返修盘或二手旧硬盘，要慎重选购。7.1.9硬盘安装需注意的问题在安装硬盘的过程中要注意以下问题：1、拿硬盘以及安装硬盘的过程中，要注意硬盘的朝向。2、硬盘在安装过程中要轻拿轻放，防止由于强烈的震动造成的磁头或者盘面的损伤。3、要认清硬盘的接口，要仔细检查接口和连线而不能盲目用力。4、如果是多块硬盘，要注意硬盘的安装方式。5、硬盘在连接好，并且通电以后，严禁对机箱或硬盘进行搬动。7.1.10硬盘的维护及故障分析1、硬盘的日常维护（1）保持电脑工作环境清洁。（2）养成正确关机的习惯。（3）用户不能自行拆开硬盘盖。（4）注意防高温、防潮、防电磁干扰。（6）要定期整理硬盘。（7）注意预防病毒和特洛依木马程序。（8）正确拿硬盘的方法。（9）让硬盘智能休息。（10）轻易不要低格。（11）避免频繁的高级格式化操作。2、硬盘的故障分析。7.2移动硬盘7.2.1移动硬盘的构成移动硬盘主要由外壳、电路板（