第5章硬盤驅(qū)動(dòng)器主要內(nèi)容5.1溫徹斯特技術(shù)5.2硬盤驅(qū)動(dòng)器的組成及其工作原理5.3硬盤的主要參數(shù)及其相關(guān)性能指標(biāo)5.4硬盤的工作模式5.5硬盤接口5.6硬盤的跳線設(shè)置與安裝5.7硬盤的分區(qū)與格式化5.8硬盤的使用和維護(hù)5.9硬盤驅(qū)動(dòng)器故障維修5.1溫徹斯特技術(shù)溫徹斯特技術(shù)的兩大特點(diǎn)是：1、采用頭一盤組合技術(shù)

磁頭和磁盤的組合是固定的。每個(gè)磁盤對(duì)應(yīng)固定的磁頭，因而可以采用全密封結(jié)構(gòu)，避免外界灰塵的影響，并省去了抹磁頭。

2、采用接觸啟停方式

磁盤停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁頭接觸盤片，當(dāng)磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，利用磁盤與磁頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成的空氣氣墊使磁頭飛離盤片表面，懸浮在盤片上方0.1-0.3μm。使磁盤讀寫時(shí)磁頭不與盤片接觸，有較高的轉(zhuǎn)速，又不會(huì)磨損磁頭。目前使用的主流硬盤的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分。

5.2硬盤驅(qū)動(dòng)器的組成及其工作原理

整個(gè)硬盤系統(tǒng)由硬盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤適配器及連接電纜三部分組成。只有在了解硬盤系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，才能對(duì)硬盤的工作原理有更深入的認(rèn)識(shí)。5.2.1硬盤驅(qū)動(dòng)器的組成1、讀/寫系統(tǒng)組成2、硬盤能對(duì)磁頭精確定位3、硬盤機(jī)中的盤片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、硬盤機(jī)的電路5.2.2硬盤的工作原理

硬盤驅(qū)動(dòng)器加電正常工作后，利用控制電路中的單片機(jī)和初始化模塊進(jìn)行初始化工作。此時(shí)磁頭置于盤片中心位置，初始化完成后主軸電機(jī)啟動(dòng)并以高速旋轉(zhuǎn)、裝載磁頭的小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)，將浮動(dòng)磁頭置于盤片表面的00道，處于等待指令的啟動(dòng)狀態(tài)。5.3硬盤的主要參數(shù)及其相關(guān)性能指標(biāo)

硬盤的主要參數(shù)及其相關(guān)性能指標(biāo)基本上決定了一塊硬盤驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量與性能。其中主要參數(shù)由磁頭數(shù)、扇區(qū)等決定，性能指標(biāo)由轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)傳輸率等決定。

5.3.1硬盤的主要參數(shù)1、磁頭數(shù)（Heads）硬盤的磁頭數(shù)與硬盤體內(nèi)的盤片數(shù)目有關(guān)，由于每一盤片均有二個(gè)磁面，每面都應(yīng)有一個(gè)磁頭，因此，磁頭數(shù)一般為盤片數(shù)的二倍。

2、柱面（Cylinders）硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個(gè)盤面都劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外向里編號(hào)，最外為O磁道。由于盤片較多，具有相同編號(hào)的磁道形成一個(gè)圓柱，因而稱為柱面。硬盤的柱面數(shù)與一個(gè)盤面上的磁道數(shù)是相等的。3、扇區(qū)（Sectors）在硬盤中，磁道進(jìn)一步劃分為扇區(qū)，每一扇區(qū)是512字節(jié)。

5.3.1硬盤的主要參數(shù)

4、寫電流補(bǔ)償柱面數(shù)WPC

由于磁道是一組同心圓，內(nèi)外磁道周長(zhǎng)相差很大，存儲(chǔ)單元的間隔也差別很大，若采用統(tǒng)一的寫電流會(huì)使內(nèi)磁道的相鄰數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生干擾。為此加入了減寫電流信號(hào)，以某一柱面進(jìn)行劃分，對(duì)該柱面以內(nèi)的磁道在寫操作時(shí)給出一個(gè)寫前補(bǔ)償參數(shù)，減少寫電流。5、著陸區(qū)（LANDZ）著陸區(qū)是磁頭不工作時(shí)的?？繀^(qū)，在磁盤數(shù)據(jù)區(qū)之外靠近軸心的非數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)硬盤開啟和關(guān)閉期間，磁頭處在盤片?？繀^(qū)上，但此時(shí)轉(zhuǎn)速較慢，磁頭與盤面摩擦不大，不會(huì)損傷盤面。不會(huì)對(duì)磁盤數(shù)據(jù)造成損壞。5.3.1硬盤的主要參數(shù)6、交錯(cuò)因子（Interleave）交錯(cuò)因子就是每?jī)蓚€(gè)連續(xù)邏輯扇區(qū)之間所間隔的物理扇區(qū)數(shù)。硬盤每當(dāng)訪問一個(gè)邏輯扇區(qū)后，需等待主機(jī)將該扇區(qū)的數(shù)據(jù)處理完畢才能進(jìn)行下一個(gè)扇區(qū)的讀寫。在這個(gè)等待過程中，硬盤已轉(zhuǎn)過幾個(gè)物理扇區(qū)。選擇合適的交錯(cuò)因子，可使等待時(shí)間最短，明顯提高硬盤的讀寫速度。交錯(cuò)因子的設(shè)置值應(yīng)符合廠商提供的說明。也可由系統(tǒng)自動(dòng)選擇設(shè)置。7、容量（Size）硬盤容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512（字節(jié)）例如：某IDE接口的磁道數(shù)為1120，磁頭數(shù)為16，每磁道有59個(gè)扇區(qū)，則硬盤容量為：1120×16×59×512=5413273608=541MB5.3.2硬盤相關(guān)性能指標(biāo)1、主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速Rpm(RevolutionsPerMinute)是硬盤數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，也是區(qū)別硬盤檔次的重要標(biāo)志。IDE硬盤的主軸轉(zhuǎn)速一般為5400~7200rpm，主流硬盤轉(zhuǎn)速為7200rpm，而SCSI硬盤的主軸轉(zhuǎn)速一般可達(dá)7200~10000rpm，最高可達(dá)15000rpm。2、緩存緩存（Cache）是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場(chǎng)所，是硬盤內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器，是為解決硬盤的存取速度和內(nèi)存存取速度不匹配而設(shè)計(jì)的（類似于CPU的一二級(jí)緩存）。硬盤的緩存大小一般為512KB和2MB。硬盤緩存越大，一次的數(shù)據(jù)吞吐量就越大，性能也就更好。5.3.2硬盤相關(guān)性能指標(biāo)3、容量

這里所說的容量指的是硬盤的總?cè)萘?。作為?jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，容量是硬盤最主要的參數(shù)，它表示了硬盤中能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，其單位為千兆字節(jié)（GB）。4、平均尋道時(shí)間、平均潛伏時(shí)間、平均訪問時(shí)間平均尋道時(shí)間是指磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道所需的平均時(shí)間。單位為毫秒。它是衡量硬盤機(jī)械功能的重要指標(biāo)。平均潛伏時(shí)間是指數(shù)據(jù)所在扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下所需的平均時(shí)間，單位為毫秒。平均訪問時(shí)間是平均尋道時(shí)間與平均潛伏時(shí)間之和。表示硬盤將磁頭定位到數(shù)據(jù)所在扇區(qū)所花費(fèi)的時(shí)間。5.3.2硬盤相關(guān)性能指標(biāo)5、數(shù)據(jù)傳輸率硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率分為兩種。其一為外部數(shù)據(jù)傳輸率，也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率，是指從硬盤高速緩存中向外輸出數(shù)據(jù)的速度。其二為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率，也稱為持續(xù)傳輸率，是指硬盤本身從盤面上讀取數(shù)據(jù)的速度。

6、S．M．A．R．T數(shù)據(jù)安全技術(shù)

S．M．A．R．T(Self-MonitoringAnalysisandReportingTechnology，自監(jiān)測(cè)、分析和報(bào)告技術(shù))能夠預(yù)先測(cè)量某些硬件的特性硬盤發(fā)生故障有兩種類型：不可預(yù)測(cè)的和可預(yù)測(cè)的。S．M．A．R．T可以監(jiān)視磁頭的飛行高度，也可以監(jiān)視硬盤上的電子控制電路的工作狀態(tài)或數(shù)據(jù)的傳輸速率。5.4硬盤的工作模式

早期的硬盤只有一種工作模式，即普通模式NORMAL，后期的硬盤增加了另外兩種工作模式LBA和LARGE。因此，當(dāng)進(jìn)入CMOS設(shè)置中的“硬盤自動(dòng)檢測(cè)”選項(xiàng)，所測(cè)出的硬盤有NORMAL、LBA和LARGE三種參數(shù)，各自對(duì)應(yīng)不同的工作模式。用戶可根據(jù)計(jì)算機(jī)的具體配置情況進(jìn)行選擇。5.5硬盤接口

硬盤接口是硬盤與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機(jī)內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤與計(jì)算機(jī)之間的連接速度，在整個(gè)系統(tǒng)中，硬盤接口的優(yōu)劣直接影響著程序運(yùn)行快慢和系統(tǒng)性能好壞。

5.5硬盤接口1、IDE接口

IDE的英文全稱為“IntegratedDriveElectronics”，即“電子集成驅(qū)動(dòng)器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器。

2、SCSI接口

SCSI的英文全稱為“SmallComputerSystemInterface”（小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口），是同IDE完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標(biāo)準(zhǔn)接口，而SCSI并不是專門為硬盤設(shè)計(jì)的接口，是一種廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。5.5硬盤接口3、光纖通道光纖通道的英文拼寫是FibreChannel，和SCIS接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設(shè)計(jì)開發(fā)的接口技術(shù)，是專門為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但隨著存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)速度的需求，才逐漸應(yīng)用到硬盤系統(tǒng)中。4、SATA接口使用SATA（SerialATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機(jī)硬盤的趨勢(shì)。SerialATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào)，具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?.6硬盤的跳線設(shè)置與安裝

在計(jì)算機(jī)內(nèi)部配件中，主板、硬盤、光驅(qū)、聲卡都存在跳線，以主板跳線最為復(fù)雜，硬盤次之。在了解了基本的硬盤知識(shí)的基礎(chǔ)上，下面的內(nèi)容主要介紹的是硬盤跳線的設(shè)置以及硬盤的安裝方式。5.6硬盤的跳線設(shè)置與安裝

硬盤上的跳線設(shè)置是比較簡(jiǎn)單的，其跳線位置多在硬盤后面其跳線在數(shù)據(jù)線接口和電源線接口之間，白色的鍵帽清晰可見。而硬盤表面和這個(gè)“之間”的位置對(duì)應(yīng)的電路板的一面，都有關(guān)于跳線設(shè)置的說明。硬盤跳線圖如下圖所示。跳線設(shè)置圖5.6.1硬盤的跳線設(shè)置

雖然不同的品牌的硬盤跳線有所不同，但因?yàn)橛脖P屬于IDE接口設(shè)備，所以一般都分為三種跳線設(shè)置，它們分別是“Master”、“Slave”、“CableSelect”（簡(jiǎn)稱CS）?！癕aster”（主）表示主盤，是一個(gè)IDE通道上第一個(gè)被系統(tǒng)檢測(cè)的設(shè)備，一個(gè)主板通常有兩個(gè)IDE設(shè)備通道，而一個(gè)通道上最多能連接兩個(gè)IDE設(shè)備，它們有主從之分?！癝lave”（從）表示從盤，是一個(gè)IDE通道上第二個(gè)被系統(tǒng)檢測(cè)的設(shè)備?！癈ableSelect”（線纜選擇）表示使用特殊的硬盤數(shù)據(jù)線連接主板，跳線就決定了硬盤的主從位置。硬盤的物理安裝1、單硬盤安裝

所謂的硬盤物理安裝，指的是將硬盤裝進(jìn)機(jī)箱，設(shè)置跳線并接好電源線和數(shù)據(jù)線的過程。電源接口上應(yīng)將主機(jī)的電源與此相連，以給硬盤供電。數(shù)據(jù)線用于連接硬盤與主板IDE接口，作數(shù)據(jù)傳輸之用。硬盤的數(shù)據(jù)線有方向之分，反接的話硬盤將無法工作。

按以上所說設(shè)置好主從跳線并接好電源線、數(shù)據(jù)線之后，就可以把硬盤固定在機(jī)箱上的3.5"托架上。當(dāng)然，你也可以先固定，再接線。硬盤可以水平安裝也可以垂直安裝，兩者并無不同。至此，硬盤的物理安裝大功告成。硬盤的物理安裝2、雙硬盤安裝在安裝雙硬盤之前，還有幾個(gè)問題需要先確定一下：一是用戶必須確定機(jī)箱內(nèi)是否有足夠的硬盤安裝空間。所有的立式機(jī)箱大多有兩個(gè)5寸安裝框；二是用戶必須確定機(jī)箱電源能滿足新增硬盤的電源需求。目前大多數(shù)主板都提供了兩個(gè)IDE接口，可連接兩根雙插頭的50芯硬盤線(數(shù)據(jù)線)，連接5塊IDE兼容設(shè)備。按一般的配置，兩根電纜可接四塊諸如硬盤、光驅(qū)等IDE設(shè)備。5.7硬盤的分區(qū)與格式化硬盤必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化（以下均簡(jiǎn)稱為格式化）三個(gè)處理步驟后，計(jì)算機(jī)才能利用它們存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。其中磁盤的低級(jí)格式化通常由生產(chǎn)廠家完成，目的是劃定磁盤可供使用的扇區(qū)和磁道并標(biāo)記有問題的扇區(qū)；而用戶則需要使用操作系統(tǒng)所提供的磁盤工具如“fdisk.exe、format”等程序進(jìn)行硬盤“分區(qū)”和“格式化”。5.7.1硬盤低級(jí)格式化

硬盤低級(jí)格式化的主要作用是規(guī)避盤片上的缺陷。劃定磁盤可供使用的扇區(qū)和磁道，并標(biāo)記有問題的扇區(qū)。硬盤低級(jí)格式化通常由生產(chǎn)廠家完成。用戶只有在硬盤使用較長(zhǎng)時(shí)間后出現(xiàn)了新的壞區(qū)，或受到病毒攻擊，使用殺病毒軟件也無法清除病毒的情況下，才使用低級(jí)格式化操作。5.7.2硬盤分區(qū)概述

在建立分區(qū)之前，應(yīng)先規(guī)劃好分區(qū)的數(shù)量、每個(gè)分區(qū)占有的容量、分區(qū)使用的文件系統(tǒng)等等，一般劃分為2-3個(gè)分區(qū)，一個(gè)儲(chǔ)存操作系統(tǒng)文件，另一個(gè)儲(chǔ)存應(yīng)用程序文件，若有三個(gè)分區(qū)，則可用一個(gè)分區(qū)備份文件，當(dāng)系統(tǒng)出了故障后可以恢復(fù)。如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)上裝有二個(gè)或二個(gè)以上的操作系統(tǒng)，則硬盤應(yīng)根據(jù)要安裝操作系統(tǒng)的數(shù)量分為二個(gè)或多個(gè)分區(qū)。

5.7.2硬盤分區(qū)概述1、分區(qū)的一般概念建立分區(qū)和邏輯盤是對(duì)硬盤進(jìn)行格式化處理的前提條件，硬盤分區(qū)一般有以下幾種：①基本分區(qū)（主分區(qū)）

包含操作系統(tǒng)啟動(dòng)所必須的文件和數(shù)據(jù)的硬盤分區(qū)叫基本分區(qū)。系統(tǒng)將從這個(gè)分區(qū)查找和調(diào)用啟動(dòng)操作系統(tǒng)所必須的文件和數(shù)據(jù)。

②擴(kuò)展分區(qū)硬盤中擴(kuò)展分區(qū)是可選的，即用戶可以根據(jù)需要及操作系統(tǒng)的硬盤管理能力而設(shè)置擴(kuò)展分區(qū)。5.7.2硬盤分區(qū)概述③邏輯分區(qū)擴(kuò)展分區(qū)不能直接使用，要將其分成一個(gè)或多個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)的區(qū)域，也叫邏輯驅(qū)動(dòng)器，才能為操作系統(tǒng)識(shí)別和使用。④活動(dòng)分區(qū)當(dāng)從硬盤啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，有一個(gè)分區(qū)并且只有一個(gè)分區(qū)中的操作系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行，這個(gè)運(yùn)行的分區(qū)叫活動(dòng)分區(qū)。在分區(qū)操作時(shí)，應(yīng)將一個(gè)DOS基本分區(qū)激活為活動(dòng)分區(qū)。5.7.2硬盤分區(qū)概述2、硬盤的分區(qū)格式①FAT16

FAT16是傳統(tǒng)的分區(qū)格式，它采用16位的文件分配表，能支持的最大分區(qū)為2GB，幾乎所有的操作系統(tǒng)都支持這一種格式。②FAT32

FAT32突破了FAT16對(duì)每一個(gè)分區(qū)的容量只有2GB的限制，可以將一個(gè)大硬盤定義成一個(gè)分區(qū)，而不必分成幾個(gè)分區(qū)使用，大大方便了對(duì)硬盤的管理工作。5.7.2硬盤分區(qū)概述③NTFSNTFS分區(qū)格式是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)WindowsNT的硬盤分區(qū)格式。它能對(duì)用戶的操作進(jìn)行記錄，通過對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行非常嚴(yán)格的限制，使每個(gè)用戶只能按照系統(tǒng)賦予的權(quán)限進(jìn)行操作，充分保護(hù)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全。④Linux

Linux操作系統(tǒng)是一種自由軟件，它的硬盤分區(qū)格式與其他操作系統(tǒng)不同，共有兩種分區(qū)格式：一種是LinuxNative主分區(qū)，一種是LinuxSwap交換分區(qū)。這兩種分區(qū)格式的安全性和穩(wěn)定性極好。5.7.2硬盤分區(qū)概述3、分區(qū)軟件①分區(qū)工具中的元老——FDISK：FDISK是DOS或Windows操作系統(tǒng)自帶的。支持FAT32分區(qū)。②安全快捷調(diào)整硬盤分區(qū)的好工具——Partitionmagic：簡(jiǎn)稱PQMAGIC,中文名稱叫分區(qū)魔術(shù)師。該軟件支持FAT32、NTFS和Linux等分區(qū)。5.8硬盤的使用和維護(hù)

硬盤是計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)核心部件，存儲(chǔ)著計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)以及用戶的數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法正常工作，雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，硬盤的穩(wěn)定性和容量都有了提高，但是我們還是需要提醒您注意以下事項(xiàng)，盡量避免硬盤出現(xiàn)問題。

5.8.1硬盤使用注意事項(xiàng)

1、為您的關(guān)鍵服務(wù)提供不間斷電源（UPS）

2、要防止溫度過高

3、用手拿硬盤時(shí)要小心

4、在系統(tǒng)工作時(shí)最好不要移動(dòng)硬盤

5、硬盤在工作時(shí)不能突然關(guān)機(jī)

6、防止灰塵進(jìn)入5.8.2硬盤的定期維護(hù)1、進(jìn)行磁盤掃描

硬盤在使用過程中要經(jīng)常完成刪除、存儲(chǔ)、移動(dòng)等操作，致使硬盤在使用一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)磁盤錯(cuò)誤，影響磁盤文件的操作和讀寫速度。所以要定期進(jìn)行磁盤整理和磁盤掃描。2、重要文件要作好備份，以防損壞。3、定期清除病毒，防止病毒破壞硬盤中的程序和數(shù)據(jù)。

各類操作系統(tǒng)都存在著很多已知和未知的漏洞，其中以Windows的漏洞居多，現(xiàn)在的病毒攻擊的范圍越來越廣泛，而硬盤作為計(jì)算機(jī)的信息存儲(chǔ)基地，通常都是計(jì)算機(jī)病毒攻擊的首選目標(biāo)。所以，為了保證硬盤的安全，我們應(yīng)該注意經(jīng)常對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，打補(bǔ)丁，為殺毒軟件下載最新的病毒碼，做好病毒防護(hù)工作。

5.9硬盤驅(qū)動(dòng)器故障維修

硬盤是計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)核心部件，存儲(chǔ)著計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)以及用戶的重要數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致這些重要的數(shù)據(jù)無法正常使用，雖然隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，硬盤的故障可以通過一些方法進(jìn)行排除，但是我們還是需要提醒您學(xué)習(xí)以下的一些常見故障的排除方法，盡量避免硬盤出現(xiàn)問題。硬盤驅(qū)動(dòng)器故障分為兩類：硬件故障和軟件故障。

5.9硬盤驅(qū)動(dòng)器故障維修

硬盤是計(jì)算