《硬盘驱动器》课件.ppt

第5章 硬盘驱动器,5.1 硬盘结构5.2 硬盘接口5.3 硬盘技术5.4 硬盘数据结构5.5 硬盘选购5.6 硬盘的初始化5.7 硬盘优化5.8 硬盘日常维护 5.9 硬盘故障分析与排除,Cache（高速缓冲存储器），Cache速度与CPU相当，CPU直接访问Cache可从计算机整体提高速度，并具有预测功能。计算机中运行速度的由快到慢为：CPUCPU内部L1 CacheCPU内部L2 CacheL3Cache内存硬盘中的Cache（光盘中的Cache）硬盘中的数据（光盘中的数据）。容量分别为：L1 Cache：16KB-64KB，甚至达到512KB；L2 Cache：128KB-512KB，甚至达到8M；L3Cache：512KB-1MB；硬盘上：128KB-4MB；CDROM：64KB-256KB，甚至达到512KB。,外存储器,常见的外存主要有：硬盘，光盘，软盘，U盘,硬盘尺寸：3.5英寸（常见）、5英寸、2.5英寸(用于笔记本电脑）,硬盘外观,硬盘驱动器,硬盘是计算机中最重要的外存储器。WindowsXP操作系统、办公软件、游戏软件等都存放在硬盘上。现在普遍使用的是3.5英寸硬盘，存储容量有80GB、120GB、160GB等。,硬盘结构,硬盘驱动器,1973年，IBM公司推出了首台温彻斯特硬盘，它的特点是：“工作时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触，磁头沿高速旋转的盘片上做径向移动”，这就是现在所有硬盘的雏形。虽然今天的硬盘已经发生了翻天覆地的变化，高端硬盘容量已高达上百个GB，但它仍然没有脱离“温彻斯特”的工作模式。硬盘工作的基本原理其实也很简单，就是利用磁粉粒子的极性来记录数据，通过磁头实现电磁信号的转换。磁头在读取数据时，根据磁粉粒子的不同极性转换成不同的电信号。写数据时正好相反，是根据不同的电信号改变磁粉粒子的极性。,硬盘写入保存和读取数据的原理类似于录音机录音和放音的过程。写入数据时，通过磁头对盘片表面的可磁化单元进行磁化，将二进制的数字信息记录在高速旋转的盘片上。读取数据时，只需把磁头移动到相应的位置读取此处的磁化编码状态即可。关于硬盘的一些参数：容量：千兆字节（GB）缓存：为了提高硬盘的读写速度2MB 转速：硬盘内电机主轴的转动速度 7200转/分钟（RPM：Round Per Minute）,主流硬盘厂商：IBM、希捷（Seagate）、西部数据和迈拓(Maxtor的金钻七代)保修问题：硬盘的保修期一般都是三年。注意：1、为保护硬盘，硬盘正在读写文件时不能关掉电源 2、在工作时严禁搬运硬盘，以免磁头与盘片产生撞击 而擦伤盘片表面的磁层 磁盘的最外层是第0道，最里面为第N道，每个磁道上记录的信息一样多，磁道都是一些同心圆。在内圈磁道上的记录密度比外圈磁道上的记录密度大。磁盘：磁道为同心圆 磁带：磁道为平行于磁带长度方向的平行线 光盘：光道为螺旋线,5.1 硬盘结构,硬盘的英文全称是Hard Disk（有时也简称HD），它主要由固定面板、控制电路板、磁头组、盘片组、主轴电机、接口及其它附件组成。其中磁头组和盘片组件是构成硬盘的核心，它们被封装在硬盘的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片组、主轴驱动装置及读写控制电路几个部分。5.1.1 硬盘外部结构 从外形上看硬盘像一个长方型的金属盒子。从硬盘的正面我们通常可以看到产品标签、安装螺丝和透气孔。总的来说，硬盘外部结构可以分成接口、控制电路板、固定面板三个部分。,1接口 硬盘接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，其中电源插座与主机电源相连接，为硬盘正常工作提供电压。2控制电路板 大多数的硬盘控制电路板都采用贴片式焊接，它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。3 固定面板 硬盘的固定面板就是硬盘正面的面板，它与底板结合成一个密封的整体，保证了硬盘腔体中的盘片、磁头和其它机构能在绝对无尘的环境下稳定运行。,硬盘驱动器,磁头采用接触式启停，系统不工作时，磁头接触在磁盘表面的特定区域。盘面上设了着陆区，磁头不工作时停在着陆区，而不接触数据区，减少了破坏数据的可能性。盘片之间使用垫圈隔开 硬盘盘片早期是塑料，现在一般采用铝合金材料，使得盘片材料的硬度和耐磨性更好。,5.1.2 硬盘内部结构 硬盘的内部结构主要包括盘片组、磁头驱动机构、磁头组、主轴电机等几个部分。所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴就称为盘片主轴。所有盘片之间是绝对平行的，在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还要小。所有的磁头连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向作径向运动，而盘片以每分钟数千转的速度在高速旋转，这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。,硬盘内部结构,1 盘片组 盘片是硬盘存储数据的载体，现在硬盘盘片大多采用铝金属薄膜材料制成。硬盘盘片组一般是由一片或几片圆形盘片叠加而成，不同容量的硬盘盘片数是不同的。每个盘片有两个面，每个面都可以记录数据。为了有效地管理数据，提高读写数据的效率，通常将盘片分成为面、磁道、扇区、柱面和着陆区。,（1）面。按照磁盘面的多少，依次称为0面、1面、2面等。对应于每个面都要有一个读写磁头，称为0磁头（head）、1磁头、2磁头等。为了能读写每个面上的数据，硬盘的磁头数与盘面数相同。（2）磁道。在盘片表面上以盘片圆心为中心，分出不同半径的同心圆用来存放数据，我们称这样的圆周为一个磁道（Track）。针对不同的磁道从外向内可以编上不同的号，即磁道号（从第0道第N道）。,（3）柱面。在硬盘中我们将不同盘片相同半径的磁道组成的空心圆柱体称为柱面（Cylinders）。这样硬盘的柱面数就等于每个面的磁道数。（4）扇区。为了有效的管理硬盘数据，将每个磁道划分成若干段，每段称为一个扇区（Sector）。并规定一个扇区存放512字节的数据，在硬盘上每个磁道上的扇区数相同。硬盘存储容量计算公式为：硬盘容量=磁头数柱面数每磁道扇区数512字节,（5）着陆区。着陆区（landing Zone）是指硬盘不工作时磁头停放位置的区域，通常指定一个靠近主轴的内层柱面作为着陆区。着陆区不用来存储数据，因此可以避免硬盘受到震动时以及在开、关电源瞬间磁头紧急降落时所造成的数据丢失。目前，一般硬盘在电源关闭时会自动将磁头停在着陆区内。,2主轴组件 包括轴承和驱动电机等。3 磁头驱动机构 磁头驱动机构在硬盘寻道时用来移动磁头。由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成。4磁头组件 是硬盘中最精密的部件之一，是由读写磁头、传动手臂、传动轴三个部分组成。它采用了非接触式磁头结构，加电后磁头在高速旋转的磁盘表面移动，磁头与盘片之间的间隙只有0.10.3m，这样可以获得很好的数据传输率、较高的信噪比和数据传输的可靠性。,5.2 硬盘接口,1、IDE IDE(Integrated Drive Electronics)，即“电子集成驱动器”，是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。时至今日这一接口技术仍在不断地发展，并且仍是PC机中硬盘接口中的绝对主流，随着其接口技术的飞速发展，引入了许多新技术，使这一IDE接口标准得到了质的飞跃，通常不再以IDE标称，而是以诸如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等标注。IDE接口经历过ATA、ATA33、ATA66、ATA100、ATA133等几种速度规格，后面的数字可以标明这种接口的传输速率，比如ATA100接口就可以达到100MB/s的速度。,ATA接口优点：价格低廉 兼容性非常好 ATA接口缺点：速度慢 只能内置使用 对接口电缆的长度有很严格的限制,IDE（Integrated Drive Electronics，集成驱动电子设备），IDE接口常常叫做ATA(Advanced Technology Attachment)接口。,IDE接口硬盘俗称并行规格的PATA硬盘。在数据的传输上来看，这种IDE接口硬盘有一些滞后，因为主流的PATA硬盘仅能支持ATA/100和ATA/133两种数据传输规范，传输速率最高只能达到每秒100或133MB。另外硬盘所使用的80-pin数据线在机箱内部杂而乱，会阻碍空气在机箱里的流动，从而影响到系统的散热。虽然劣势明显，由于原有的主板平台并不支持SATA接口，这种IDE接口的PATA大容量硬盘还是首选，还有一些用户认为这类型的硬盘在技术上成熟、稳定，所以也选择这类型的PATA硬盘。,2、PATA硬盘,串行ATA（Serial ATA）接口是串行传输数据的接口，它能以连续串行的方式传送数据，在同一时间点内只会有1位数据传输。这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。,SATA硬盘,其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，这比目前的并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。,由于串行ATA使用点对点的协议，采用这种接口，一台计算机同时连接两个硬盘时就没有主、从硬盘之分了，免去了用户设置硬盘主从跳线的麻烦。此外，串行ATA接口不再受单通道只能连接两块硬盘的限制，它可以同时连接多个硬盘，这一点也是传统并行ATA接口无法相比的。同时它不但支持硬盘，还支持CD、DVD等存储设备。目前串行ATA接口已经进入实用阶段，有的主板芯片已经开始支持串行ATA接口，希捷等公司已研制出320G串行ATA接口的硬盘。实际使用中，串行ATA硬盘使用7芯数据线，15芯Serial ATA专用电源线。不过考虑的兼容性，串行ATA硬盘还提供IDE硬盘标准电源接口。,SATA（串口硬盘）数据线,SCSI接口硬盘,SCSI接口（Small Computer System Interface），又称小型计算机系统接口，是一种总线型接口，适用于多任务的操作系统，一般在服务器中使用。SCSI接口的主要特点是：（1）支持多个设备。SCSI-2最多可接7个SCSI设备，而Wide SCSI-2可接15个SCSI设备。（2）占用CPU资源极低，由于SCSI卡本身带有自己的CPU，可以处理绝大数SCSI设备的任务。SCSI设备对CPU的依赖性大约只有4%左右。,（3）同样条件下处理单任务时，SCSI硬盘比IDE 硬盘要慢，因为SCSI硬盘标识硬盘扇区使用了线性的概念。SCSI在处理多任务时的优势是IDE所望尘莫及的。（4）SCSI接口类型。SCSI-1 是最早的标准规格，现在已被淘汰。SCSI-2使用同步传输方式，它支持设备最大个数又分两种，一种是支持7个设备数，另一种是支持15个设备数。目前，SCSI-3还没有统一规格，但是已经出现有4种类型SCSI-3规格，如 Fast-20 SCSI、Ultra Wide SCSI、Ultra2 SCSI、Ultra2 Wide。不同的SCSI接口类型使用不同规格的接口，在购买SCSI硬盘时要注意，不能混淆。,SCSI接口优点：适应面广，在一块SCSI控制卡上就可以同时挂接15个设备 高性能（具有多任务、宽带宽及少CPU占用率等特点）具有外置和内置两种 SCSI接口缺点：价格昂贵 安装复杂,USB接口硬盘,Universal Serial Bus（通用串行总线）是在1994年年底由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。,USB 接口优点：价格低廉 连接简单快捷，兼容性强，具有很好的扩展性 高速度，USB2.0接口的传输速度高达480Mbps，是串口的4000多倍 USB 接口缺点：设备之间的通信效率低 连接电缆的长度比较短,5.3 硬盘技术,磁盘阵列RAID技术 我们可以把RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）理解成一种使用磁盘驱动器的方法，它是将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用。一般情况下，组成的逻辑磁盘驱动器的容量要略小于各个磁盘驱动器容量的总和。RAID的具体实现可以通过硬件也可以靠软件方法来完成，如Windows NT/2000/XP操作系统就提供RAID软件功能。常用的磁盘阵列有三种模式：RAID0、RAID1和RAID5。,RAID0 无差错控制带区组 将数据一分为二，提高一倍的速度。RAID0模式把数据分散到多块硬盘上进行并行存贮，在进行数据存取时，能同时对这几个磁盘进行存贮访问，通过并行存贮访问来提高磁盘的整体数据传输速度。而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID0技术可以使数据传输达到单个磁盘驱动器的几倍、甚至几十倍的速率。组成RAID0的单个磁盘驱动器数量越多，数据传输速度会越快。它的缺点是只要有一块硬盘损坏，均将造成数据因不完整而无法使用。,RAID 0示意图,RAID1 镜像结构 RAID1模式主要采用冗余技术来提高数据的完整性和安全性。每一个磁盘驱动器都配有一个镜像磁盘驱动器，镜像磁盘驱动器随时保持与原磁盘驱动器相同的内容，实现数据的自动备份。例如当数据写入一块硬盘时，RAID1 控制器同时将同样的数据写到另外一块硬盘上。第二块硬盘就完全成了第一块硬盘的镜像，一旦第一块硬盘损坏，第二块硬盘将自动接管工作。它特别适合于安全性要求很高的场合。RAID 1模式的缺点是有效容量利用率只有50，成本较高。,RAID 1示意图,RAID5 分布式奇偶校验的独立磁盘结构 RAID5模式采用多块硬盘并行存储的模式，但在写入数据时总在其中的某块硬盘上写有该组数据的校验和，即使某一块硬盘损坏，其数据也可以通过其他硬盘上的数据恢复出来。它既具有快速性又有较高的安全性，是目前采用最多、最流行的RAID模式，当然相应的成本也要高些。RAID技术也在向家用计算机上转移，目前有的计算机主板上已开始固化了支持RAID0、RAID1及RAID0+1 等技术的芯片，安装了RAID接口。,RAID 5架构的工作原理,开始时RAID方案主要针对SCSI硬盘系统，系统成本比较昂贵。1993年HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片，能够利用相对廉价的IDE硬盘来组建RAID系统，从而大大降低了RAID的“门槛”。个人用户也开始关注这项技术，因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备，而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。在花费相对较少的情况下，RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性。面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID规范的支持，虽然在技术上无法与商用系统相提并论，但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。个人电脑用户要求逐渐提高的今天，在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数，用户完全可以不用购置RAID卡，直接组建自己的磁盘阵列，感受磁盘狂飙的速度。,玻璃盘片 玻璃盘片与铝合金盘片相比，拥有以下优点：（1）表面平滑（2）热形变率更低（3）具有更高的强度和硬度（4）发热量低 采用玻璃来做硬盘基片时，能大大增加硬盘的工作稳定性，提高数据传输率，硬盘的单碟容量也可以大大提高。同时使用价格相对低廉的玻璃代替铝合金材料，还可以降低生产成本。,5.3.3 S.M.A.R.T.技术 硬盘自我监测、分析及报告S.M.A.R.T.（Self-Monitoring，Analysis and Reporting Technology）技术是一种对硬盘故障预先报警，防止数据丢失的技术。它可以监控磁头、磁盘、电机、电路等部件。,5.3.4 噪音与安全防震技术。现在许多硬盘都应用了先进技术来给硬盘“消音”。比如希捷公司采用的“液态轴承马达”技术。IBM公司的DFT（Disk Fitness Test）技术、迈拓公司的ShockBlock技术以及希捷公司的SeaShield技术能使硬盘承受较高的冲击。,笔记本硬盘技术。Drive-TIP通过温度感应器来监测并报告硬盘温度是否明显超过预先设定的温度阈值，一旦超过设定温度时，立即采取相应的措施，关闭硬盘来降低温度。,5.4 硬盘数据结构,硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分：MBR区、DBR区、FAT区、DIR区和DATA区。1MBR区 主引导记录区MBR（Main Boot Record）位于整个硬盘的0磁道、0柱面、1扇区上，即硬盘第一个扇区。在主引导区内主要有两项内容：（1）主引导记录。主引导记录是一段程序代码，其作用主要是对硬盘上安装的操作系统进行引导。（2）主引导分区表。主引导分区表DPT（Disk Partition Table）是用来存储硬盘主引导分区信息的。,2DBR区 操作系统引导记录区DBR（Dos Boot Record）通常位于硬盘的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，它包括一个引导程序和一个被称为BPB（Bios Parameter Block）的分区参数记录表。引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时，判断该分区根目录前两个文件是不是操作系统的引导文件。,3FAT区 簇是文件或数据存储在硬盘中时所占用的最小单位。簇大小一般由分区的格式或分区的大小决定，一个簇可能包括扇区数为4、16、32或64个不等。对一个文件来说，不论该文件大小如何，都至少要占用一个簇，即使一个很小的文件，它也要占用一个簇，剩余的空间会全部闲置在那里，形成了硬盘空间的浪费。所以簇的大小将影响着硬盘空间的利用率和性能。簇：文件存储的最小单位，与分区格式有关。软盘：1簇=1扇区 硬盘：1簇=x个扇区,由于在磁盘上会经常删除和添加文件，同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而往往会被分成若干段，但仍会像一条链子一样存放，这种存储方式称为文件的链式存储。为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号，对一个文件的最后一簇，则要指明本簇无后继簇，这些都是由FAT表来保存的。FAT的格式常见的是FAT16和FAT32格式。,4DIR区 根目录区DIR（Directory）紧接在FAT表之后，记录着根目录下每个文件目录的起始单元、文件的属性等。5DATA区 数据区DATA是硬盘上真正意义上的存储数据的地方，位于DIR区之后，占据硬盘上的大部分数据空间。,5.5 硬盘选购,硬盘容量 一般来说单碟容量和盘片数量是决定硬盘容量大小的两个主要因素。单碟容量也就是在单张盘片上所能存储的数据总量，单碟容量是以G为单位。单碟容量对硬盘大小起着至关重要的作用，单碟容量越大，制造大容量硬盘也就越容易，硬盘的生产成本也会随之降低。同时单碟容量还是决定硬盘速度的关键因素，其重要性仅次于转速，因为单碟容量越大，寻找数据所需的时间也会相对减少。,单碟容量是仅次于硬盘转速的重要因素，单碟上的容量越大代表扇区间的密度越密，加上硬盘在写入数据至磁道时是以连续的方式写入的，所以如果能将所写入的数据集中于单碟上，在读取时就能提升硬盘持续数据的传输速度了，这就是为何目前单碟容量为80GB的 5400转硬盘，会比早期7200转的60GB硬盘性能好。市面上的硬盘主流已经过渡到单碟80 GB，而且希捷已经推出了单碟容量为100GB的硬盘产品。如果你大容量硬盘时，最好留意一下这个指标了，因为在硬盘转速相同的情况下，单碟容量大的比单碟容量小的硬盘在相同的时间内可以读取更多的文件，硬盘的传输速率也会加快。,硬盘单碟容量的增加不仅带来硬盘总容量的提升，也有利于硬盘工作的稳定性。单碟容量的增加意味着厂商在同样大小的盘片上建立更多的磁道数（数据存储在盘片的磁道中），虽然在技术难度上对厂商要求很高，但盘片磁道密度（单位面积上的磁道数）提高，代表着数据密度的提高。这样在硬盘工作时盘片每转动一周，磁头所能读出的数据就越多，所以在相同转速的情况下，硬盘单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单位面积上的磁道条数也有所提高，这样硬盘寻道时间也会有所下降。,另外单碟容量的增加也能在一定程度上节省产品成本，举个例子来说，同样的120GB的硬盘，如果采用单碟容量40GB的盘片，那么将要有三张盘片和六个磁头；而采用单碟容量80GB的盘片，那么只需要两张盘片和三个磁头（盘片正反两面都可以存储数据，一面需要一个磁头），这样就能在尽可能节省更多的成本的条件下提高硬盘的总容量。单碟容量的增加也对磁头提出了更高的要求。相同容量的硬盘，单碟容量越大就意味着数据密度也越大，在转速一样的情况下单碟容量大的硬盘读取数据时速度就会更快，用户在购买时也一定要注意单碟容量的参数值。,我们在用计算机检测硬盘容量时可能会发现硬盘上标称的容量要大于计算机检测的容量，这主要是硬盘制造商采用硬盘容量的换算单位与计算机的换算单位不同。硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1 GB=1024 MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1 GB=1000 MB，因此大家在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值小。,主轴转速 主轴转速指的是硬盘内主轴电机的旋转速度，其单位是rpm（Round Per Minute）每分钟旋转次数。更快的转速可以使盘片转动一周的时间缩短，使平均等待时间和平均寻道时间缩短，能更快地寻找所需要的数据，同时硬盘的内部传输率也会提高，使读写速度加快。如今IDE硬盘的转速多为5400rpm、7200rpm和10000rpm，目前主轴电机转速最高可达15,000rpm。,5.5.3 硬盘高速缓存 通过Cache算法，将使硬盘可能要读取的数据事先放到高速缓存中，大大提高了硬盘读取数据的速度。另一方面，将硬盘要写的数据事先放到高速缓存中，等到硬盘空闲时再写入硬盘，以提高硬盘的工作效率。所以高速缓存对硬盘性能提高起着很大的作用，高速缓存的容量与速度直接关系到硬盘的传输数据的速度。,硬盘背面的一颗内存颗粒模样的芯片就是缓存了，用于充当硬盘内部传输和外部接口之间的缓冲器。缓存大小对硬盘整体性能的影响比较明显，尤其在处理较多零碎数据时大缓存的优势十分突出。早期IDE硬盘缓存多为2MB，高端系列也有配备8MB甚至16MB的产品；S-ATA串口硬盘缓存通常都是8MB。,高速缓存越快越好，越大越好。特别是在读取零碎的文件数据时，高速缓存具有非常大的优势，硬盘的容量越大，需要的高速缓存容量就越大。,5.5.4 硬盘速度参数（1）平均寻道时间（Average Seek Time）：硬盘得到指令后移动磁头到指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它反映了磁头作径向运动的速度，代表硬盘读写数据的能力，单位为毫秒ms。（2）平均潜伏时间（Average Latency Time）：相应数据所在的扇区转到磁头下方的时间，它反映了盘片的转速大小。潜伏时间小代表硬盘的读写数据的等待时间短，硬盘的数据传输率也会提高。（3）平均访问时间（Average Access Time）：平均寻道时间与平均潜伏时间之和，它代表硬盘找到某一数据所用的时间。,平均访问时间（平均存取时间）：（平均）寻道时间磁头移动至指定磁道寻找目标数据所用的时间就称为寻道时间，当然这个时间是越短越好，这一指标与前面提到的单碟容量关系密切。转速提高幅度之大的确是“史无前例”。不过我们要冷静地看待这个提高。首先，转速提高提升的是磁头“平均潜伏时间”。转速提高的只是“平均潜伏时间”而不是“平均寻道时间”（Average Seek Time），后者基本上可以说和转速无关。,外存的存取时间主要包括两部分：其一是寻找信息道所需的找道时间ts，其二是等待所需读写的扇区旋转到读写头下方的等待时间tw。显然，寻找相邻道的找道时间最短，而从首道到末道或反之的找道时间最长，前者称最小找道时间，后者称最大找道时间，两者的平均值即平均找道时间。同样，等待时间也有最小和最大之分。而磁盘和光盘则以每转时间的一半为平均等待时间。因此，平均存取时间 ta=(ts+tw)max+(ts+tw)min/2,数据传输率,数据传输率分为外部数据传输率和内部数据传输率。（1）外部数据传输率指硬盘缓存向外传输数据的速度，ATA100接口的100MB/s其实就是指这个速度，所以更多人把外部数据传输率叫做接口传输率，好像更贴切一些。（2）内部数据传输率才是衡量硬盘性能的真正标准，转速、单碟容量等方面的规格提升最终都是为了提高内部数据传输率，不过目前的硬盘受限于机械结构设计，内部数据传输率普遍不高，性能较好的硬盘也就4050MB/s，远低于ATA100/133的接口速度。,外部数据传输率（External Transfer Rate）：计算机通过接口与硬盘的高速缓存传输数据的速度。它与硬盘的接口类型有直接关系。内部数据传输率（Internal Transfer Rate）：从硬盘的高速缓存到硬盘磁头之间的数据传输速度，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片的磁道密度。现在的主流硬盘的内部数据传输率大多在20MB/S到50MB/S之间。一般在硬盘的转速相同时，单碟容量越大则硬盘的内部数据传输率越大；单碟容量相同时，硬盘的转速越高，硬盘的内部数据传输率就越高。,最大内部数据传输率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）。也叫持续数据传输率（sustained transfer rate）。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过25-30MB/s，只有极少数产品超过30MB/s，由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈，因此大家在购买时要分清这两个概念。（转速相同时，单碟容量大意味着可以读取更多的文件。）,应该清楚的是只有内部传输率向外部传输率接近靠拢，有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显的提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、提高转速以外，最主要的就是不断地提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输速率也就提高了。,5.5.5 其它问题 目前7200转的硬盘发热量普遍高于5400转的硬盘，到夏天时最好配上辅助散热的硬盘风扇。准确辨认硬盘工作时的各种声音对于我们正确判断硬盘的故障也是很必要的。7200转硬盘噪音普遍大于5400转硬盘，一些采用特殊静音技术的硬盘噪声要小于普通硬盘。从硬盘性能指标来看，应挑选硬盘容量大、单碟容量大、转速高、高速缓存大、寻道时间短、数据传输率高的硬盘。坚持将“高性价比”和“好用够用”相结合。,MTBF(连续无故障时间),可靠性是指在给定的时间内，计算机系统能正常运转的概率。常用平均无故障时间（MTBF：Mean Time Between Failures）来衡量。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小时以上。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供，需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。,5.6 硬盘的初始化,对硬盘进行低级格化、分区、高级格式化后才能使用，这个过程称为硬盘的初始化。5.6.1 硬盘低级格式化 硬盘的低级格式化主要作用是：（1）在硬盘上建立管理硬盘的物理数据结构，包括每道物理扇区数、扇区编号、柱面数等一些关键性的标志。（2）将硬盘上的物理坏扇区找出来，并在坏扇区的头部做上特殊标记。硬盘高级格式化时会识别这些特殊标记，并在文件分配表FAT中对坏扇区所在的簇作上标记，以便在存储文件数据时避开坏扇区所在的簇。,5.6.2 硬盘分区 硬盘分区遵循着“主分区扩展分区逻辑分区”的次序原则，而删除分区则与之相反。一个硬盘可以划分多个主分区，但没必要划分那么多，一个足矣。主分区之外的硬盘空间就是扩展分区，而逻辑分区是对扩展分区再行划分得到的。创建分区目的是设置硬盘的各项逻辑参数，指定硬盘主引导记录 MBR和引导记录备份存放的物理位置。进行分区前我们有必要了解硬盘分区的相关术语。,1主分区。（主分区一般就是C盘）包含操作系统启动所必需的文件和数据的硬盘分区叫主分区，系统将从这些分区查找和调用启动操作系统所必须的文件和数据。一个操作系统必须有一个主分区，并且只能有一个活动主分区。一个硬盘最多可以有4个主分区。主分区的特性是在任何时刻只能有一个是活动的，当一个主分区被激活以后，同一硬盘上的其它主分区就不能再被访问。,2扩展分区。在主分区以外的空间建立的硬盘分区称为扩展分区。扩展分区不能像主分区一样能被直接使用，必须再在其上创建可为操作系统直接识别的逻辑硬盘，即逻辑分区。3逻辑分区。相对于主分区来说，逻辑分区并不属于某个操作系统，只要它的文件系统与启动的操作系统兼容，则该操作系统就能访问它。逻辑分区D 逻辑分区E,5.6.3 硬盘分区格式 1FAT16格式 采用16位的空间分配表，当簇的长度为32KB时，最大可以支持2GB的磁盘分区。几乎所有操作系统都支持它。FAT16格式最大的缺点是磁盘利用效率低。2FAT32格式 微软公司推出的一种全新的磁盘分区格式，FAT32格式采用32位的文件分配表，使其对磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16对每一个分区的容量只有2GB的限制，最高可达128TB。在Win98/ME中使用FAT32分区格式，但Win2000/XP也兼容FAT32分区格式。,3NTFS格式 NTFS格式是Windows NT/2000/XP系列操作系统采用的磁盘分区格式。它能对用户的操作进行记录，能对用户权限进行非常严格的限制，使每个用户只能按照系统赋予的权限进行操作，充分保护了系统与数据的安全。加上具有其它分区格式所不具备的一些功能，如不易产生文件碎片等。,4EXT2格式 EXT2格式是Linux操作系统专用的磁盘分区格式，它的磁盘分区格式与其它操作系统完全不同，它有NTFS的安全性和稳定性优点，并拥有较快的运行速度和较小的CPU占有率，死机的机会大大减少。目前支持这一分区格式的操作系统只有Linux操作系统。,5.6.4 硬盘的高级格式化：硬盘高级格式化的主要目的是：在硬盘上的0柱面0磁头第一扇区上写入磁盘引入记录；在硬盘上建立文件分配表FAT和文件目录表FDT；建立文件系统以及其它操作系统管理所需要的信息。在进行硬盘高级格式化时，可以使用专用的如DM格式化软件，但通常使用DOS或Windows自带的格式化程序Format.Com。,分区的备份与恢复 对硬盘分区的数据保护十分重要，一旦分区损坏，系统则会立即瘫痪，整个硬盘上的数据将有可能丢失。所以我们必须学会硬盘分区的备份与恢复技巧，在完成新系统安装后就应及时备份分区表的内容。可以应用DEBUG方法或者使用Norton Disk Editor、KV3000等工具软件备份、恢复主引导区的数据。注意：一定要使用完全相同的硬盘分区表，否则是无法恢复备份的。通过软盘启动后，如果硬盘可以被访问，则说明只是操作系统被破坏，可以用重新安装操作系统的方法来恢复。如果不能访问硬盘，则可能是主引导区被破坏了。,5.7 硬盘优化,5.7.1 磁盘碎片整理 硬盘在存放文件时是按顺序存放的，也就是说从前到后哪个地方有空间就存到该空间处。在硬盘上会经常删除或再写入文件，如果删除文件后再写入文件时，存入的文件会首先存在刚被删除后的文件所占用的空间，如果该空间大小不够存放的话，同一个文件的另一个部分又会被顺序存放在下一个已被删除的文件所占用的空间。这样同一个文件可能会存放在硬盘上的不同地方，形成了所谓的文件碎片，即磁盘碎片。,当读一个文件时，如果该文件被存放到硬盘的不同地方，磁头要读这个文件时，必须重新定位到该文件存放的不同位置，这将大大降低了硬盘的读取速度，写文件时也同样如此。在一个硬盘上重复删除、写入不同文件的次数越多，形成磁盘碎片的现象就会越严重。清除磁盘上的文件碎片实际就是使硬盘上的每个文件重新按顺序存放。要清除磁盘上的文件碎片可以使用一些磁盘管理工具软件，如Norton Unitities，Windows中“附件”也包含有“磁盘碎片整理”工具。,5.7.2 删除硬盘中的垃圾文件 硬盘中的垃圾文件是指在安装、卸载和执行软件过程中产生的临时文件等，这些文件会随着软件的使用不断的增加，并占用大量的硬盘空间。1删除临时文件 删除目录“C:Windows Temp”中所有文件，这些文件是安装软件时留下的。还有在C:WINDOWSApplication DataMicrosoftWord目录中会有大量的.wbk、.tmp 等文件，这些文件是在编辑文档中留下的，可以直接删除。还可以有选择地删除硬盘其它目录中后缀名为.tmp、.001、.bak等备份文件。,2删除注册表中已卸载软件的注册项 许多软件在卸载之后仍会在注册表内留下痕迹，久而久之就会使注册表越来越臃肿，浪费硬盘的空间，并影响系统启动速度。3删除多余的DLL等文件 在注册表中打开“HKEY_LOCAL_MACHINESoftwareCurrentVersionSharedDLLs”如果某个DLL文件所对应的数值为“0”，即表示该DLL文件对系统已没有用处了，我们可以直接将其删除。4调整回收站。将鼠标移到回收站图标上，打开回收站属性，就可以根据需要分别减少每个驱动器回收站的大小。,5.7.3 合理分区 硬盘进行合理分区不但有助于平时对硬盘上的文件进行管理，提高操作效率，也可以提高系统的运行速度。1主分区大小要适中。一般要将主分区尽量控制在1020GB之间。2分区的个数和大小。分区的个数和大小要根据个人的情况、使用经验和习惯综合考虑。3安装多个操作系统。安装多个操作系统时必须为每个操作系统单独划分一个分区，同样每个分区不要装太多的相关软件。4分区的格式。根据安装的操作系统和选择不同的分区的格式。,5.7.4 安装双硬盘 计算机主板上有两个IDE设备接口，在主板上分别标注为IDE1（Primary IDE）和IDE2（Secondary IDE），每个IDE接口可以通过IDE数据线接2个IDE设备，这样IDE数据线上将会有3个插头，一端用来接到IDE插座上，中间一端通常作为从设备（Slave）插座，另一端将作为主设备（Master）插座。由于计算机只能用一个硬盘作为主识别盘并引导系统工作，如果两块硬盘都是主盘，那么计算机就无法工作了。因此两块硬盘必须分别设置为主、从盘后计算机才能工作。,1通过跳线设置主、从盘2利用数据线设置主、从盘 如果将硬盘跳线设置为电缆选择（Cable select）时，通常连接硬盘数据线中段插头的硬盘是从盘，而连接在硬盘数据线顶端插头上的硬盘就是主盘。3在CMOS中进行设置将硬盘数据线和电源线连接好后，就可以开机进入CMOS来设置硬盘参数。一般只要在CMOS菜单中选用“IDE HDD AUTO Detection”项，让CMOS自动识别硬盘就可以了，退到主菜单，选用“SAVE&EXIT SETUP”退出BIOS设置并重新启动计算机，双硬盘安装就完成了。,5.7.5 其它1使用DMA传输模式 该模式能提高硬盘或光驱的读取速度，如果硬盘支持DMA模式，就应该使用该模式。2优化虚拟内存（1）用于虚拟内存分区最好选在专门用于存放临时文件的分区上，因为虚拟内存要以交换文件的形式不断地对硬盘进行读写操作，这也是产生磁盘碎片主要因素之一。（2）存放虚拟内存分区必须有足够的剩余空间，至少需要400MB以上的剩余硬盘空间，否则执行操作系统等容易出现内存不足的错误，引起计算机死机。,3磁盘缓存优化 可以使用Windows优化大师等软件对磁盘缓存（Vcache）进行优化设置，以节省系统计算Vcache的时间，保证其它程序对内存的要求。4使用硬盘驱动程序 要优化硬盘性