计算机组成与维护第5章外部存储器.ppt

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1、计算机维护与维修,第五章 磁盘存储器,第五章 磁盘存储器,本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能特点、技术参数和接口类型等。,第5章 磁盘存储器,5.1 软盘驱动器5.2 硬盘驱动器5.3 光存储设备,5.1 软盘驱动器,软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（Floppy Disk Driver，FDD）是对软盘进行读写的机电一体化的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在系统BIOS程序中。软驱控制器（FDD Controller）提供主机对软驱的控

2、制信号，也是软驱设备的接口，它做在I/O卡或主板上或南桥芯片内。,微机常选用的软盘片有直径为5.25英寸、存储容量为1.2MB和直径为3.5英寸、存储容量为1.44MB这两种，它们的驱动器分别称为5寸软驱和3寸软驱。由于3寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目前大多数PC机仅仅配备一个3寸软驱。3.5”软驱的外形如图7-1所示。,图7-1 3.5”软驱和软盘,软盘驱动器的规格和接口,3.5”软盘的结构如下图所示，外面有一个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到封住写保护孔的位置时，处于可以读写的状态，反之为写保护状态，软盘也不会感染病毒。,软盘驱动器的规格和接口(续),软驱上有两

3、个插座。一个电源插座。另一个为控制及数据电缆插座，它有34线。用一根34线电缆将它与I/O多功能卡或主板上的软驱接口（FDD）相连接。34线电缆的红色线应接到插座的1脚。软驱34线电缆如图7-3所示。在一些微机的系统硬件配置程序CMOS Setup中有“Swap Floppy Drive”这一项，当将其设置为“Enabled”时则可对调A、B两个软驱的逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接口（FDC）的信号定义如表7-1。,软盘驱动器的连接,图7-3 软驱的34线电缆,软盘驱动器的连接(续),软盘驱动器(续),软盘驱动器(续),软盘驱动器的结构原理:软驱（FDD）由数据读写系统、磁头定

4、位系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是核心部件,分上、下两个，上磁头称为“1号头”，下磁头称为“0头”，固定在磁头小车上，并始终接触盘片。盘片由主轴马达驱动,以每分钟300多转旋转时，磁头小车由步进马达驱动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下两面的所有磁道，实现读、写操作。,软盘驱动器的结构原理,写操作是指软驱将主机发来的数据编码，经写电路处理后，通过磁头将数据的电信号转换为磁信号记录在磁盘上。而读操作是写操作的逆过程。软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器元件。比如“0磁道开关”、“写保护传感器”。,软盘驱动器的结构原理(续),磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如图7

5、-4所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、盘片驱动系统和控制电路等部分。,图7-4 磁盘驱动器的原理方框,软盘驱动器的结构原理(续),软盘的物理规格,还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如ZIP100、LS-120和UHC等。由于价格较高和软盘交换性等原因，都尚未被PC机普遍采用。,超级软盘驱动器,第5章 磁盘存储器,5.1 软盘驱动器5.2 硬盘驱动器 5.3 光存储设备,5.2 硬盘驱动器,硬盘驱动器简介硬盘的工作原理和结构 硬盘驱动器的分类硬盘的技术参数硬盘的接口硬盘的安装和使用硬盘的维护与常见故障处理,硬盘驱动器简介,硬盘驱动器简介 硬盘驱动器（Hard Disk Driver，H

6、DD）也是微机系统的基本外存设备。与软盘不同，它的磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所以也可统称为硬盘。,硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动程序和硬盘接口。硬盘的控制器（HDD Controller）做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程序包含在系统BIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它的内部ROM固化了控制软件，用来实现加电时的自我诊断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能。,硬盘驱动器简介（续）,硬盘是一种磁介质的外部存储设备，数据存储在密封、洁净的硬盘驱动器内腔的多片磁盘片上。这些盘片一般是在以铝

7、为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆，被划分成磁道（Track），每个磁道又被划分为若干个扇区（Sector），数据就按扇区存放在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读写磁头（Head），所有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面（Cylinder）。,硬盘的工作原理和结构,硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置。初始化完成后，主轴电机将启动，并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。当主机下达存取磁盘片上的数据时，通过前

8、置放大控制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁头定位机构将磁头移动，搜寻定位它要存取数据的磁道扇区位置，进行数据读写。,硬盘的工作原理和结构(续),硬盘的第一个扇区（0道0头1扇区）被保留为主引导扇区。在主引导区内主要有两项内容：主引导记录和硬盘分区表。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；硬盘分区表则存储了硬盘的分区信息。微型机启动时将读取该扇区的数据，并对其合法性进行判断（扇区最后两个字节是否为0 x55AA或0 xAA55），如合法则跳转执行该扇区的第一条指令。所以硬盘的主引导区常常成为病毒攻击的对象。,硬盘的工作原理和结构(续),硬盘的外部结构:分为三大

9、部分：,硬盘的工作原理和结构(续),(1)接口 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。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道。,(2)控制电路板 大多数的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。在电路板上还有一块ROM芯片，里面固化的程序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容量不等的高速数据缓存芯片，一般为512KB或2MB。,硬盘的工作原理和结构(续),硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个部分：主控制芯片、数据传

10、输芯片、数据缓存芯片等。其中，主控制芯片负责硬盘数据读写指令等工作；数据传输芯片则是将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后，由数据接口传输到主机系统；高速数据缓存芯片是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设置的；缓存对磁盘性能所带来的作用是无须置疑的，在读取零碎文件数据时，大缓存能带来非常大的优势。,硬盘的工作原理和结构(续),(3)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，保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签，上面印着产品型号、产品序列号、产品、生产日期等信息。除此，还有一个透气孔，它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。,硬

11、盘的工作原理和结构(续),内部结构：硬盘内部结构由控制电路板、磁头、盘片、主轴、电机、接口及其它附件组成，其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路。(见下图),硬盘的工作原理和结构(续),硬盘的工作原理和结构(续),飞行中的磁头,磁头在磁盘表面上方飞行飞行高度:1.3 微米 或更小硬盘的组装环境 无尘室(1立方公尺允许10颗尘粒),硬盘的工作原理和结构(续),硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件HDA（Head Disk Assemblly）构成，硬盘的内部结构如图所示。,硬盘驱动器的结构,硬盘驱动器

12、的分类,硬盘按其盘片直径大小可分为5.25、3.5、2.5和1.8英寸等多种。目前使用最多的是3.5英寸硬盘。,按盘片直径大小分：,按其接口类型分有IDE接口及SCSI接口等多种，目前使用最多的是IDE接口。,按其接口类型分：,按硬盘接口分IDE/EIDESCSIFC-ALIEEE 1394USB,按主轴转速分4500 rpm5400 rpm7200 rpm10000 rpm15000 rpm,硬盘驱动器的分类(续),硬盘的技术指标 1道密度与位密度：硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是TPI（Track Per Inch）即每英寸磁道数。,硬盘的技术参数,硬盘的技术指标(续)2转速：硬盘

13、的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速，单位是RPM（Round Per Minute）即每分钟圈数。,硬盘的技术参数(续),硬盘的技术指标（续）3平均存取时间 平均存取时间（Average Access Time）是反映硬盘数据操作速度的指标，单位是毫秒（mS）。它包括三个时间段：平均寻道时间（Seek time），平均定位时间（Setting time），转动延迟（Rotational latency）。,硬盘的技术参数（续）,硬盘的技术指标（续）,硬盘的技术参数（续）,4缓存容量 缓存容量（Cache Size）是指硬盘内部数据的高速缓冲存储器的大小，如256KB、512KB、1MB和2

14、MB等。5平均故障间隔时间 平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failures）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平均数。,6.内部数据传输率 数据从磁盘表面传输到硬盘的缓存的速率单位为每秒百万位元(Mbits/sec),硬盘的技术指标（续）,硬盘的技术参数（续）,7外部数据传输率(硬盘控制器的数据传输率)硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机的数据传送速度。,硬盘的技术指标（续）,硬盘的技术参数（续）,硬盘的物理类型参数：硬盘的参数很多，其中直接关系到用户安装使用硬盘的参数有柱面数、磁头数、扇区数和容量，前三项称为硬盘的物理结构参数，常常以“C/H/S”标注在

15、硬盘的盘面上。,硬盘的技术参数（续）,硬盘的物理类型参数：（续）,硬盘的技术参数（续）,1柱面数（Cylinder）缩写为Cyln，指每个盘面上的磁道数。由于硬盘盘片是上下叠放的，所以每一个盘面上的同号磁道便组成一个圆柱面。这个参数为CMOS Setup中设置硬盘类型（HDD Type）的关键参数。,硬盘的物理类型参数：（续）2磁头数（Heads）硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上下两面各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数也是CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。,硬盘的技术参数（续）,硬盘的物理类型参数：（续）,硬盘的技术参数（续）,3扇区数（Sector）缩写为Sect

16、，指每个磁道上划分的记录数据的基本小区域的数目，对DOS系统而言，每个小区域包含512个字节。这个参数也为CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。,硬盘的物理类型参数：（续）,硬盘的技术参数（续）,4存储容量（Size）指硬盘可以存储的数据字节数，单位为MB（1MB=10241024字节）和GB（1GB=1024MB）。格式化容量（GB）=柱面数磁头数扇区数 512102410241024。,硬盘的物理类型参数：（续）,硬盘的技术参数（续）,5间隔存取因子（Interleaver）6写预补偿（Write Pre-Comp）7磁头着陆区（Landing Zone）,硬盘控制器接口,在微机系

17、统中采用过的硬盘接口主要有四种，ST-506、ESDI（Enhanced Small Device Interface）即增强型小型设备接口、IDE和SCSI。IDE接口广泛用于普通PC机，SCSI接口多用于服务器和专用图形工作站。,IDE 型接口 IDE（Intelligent Device Electronics）即智能设备电子接口，是目前PC机普遍采用的最基本硬盘接口。IDE接口的40个引脚除了对主板上的ISA总线（也叫AT总线）的信号进行必要控制之外，基本上是原封不动地送往硬盘驱动器，所以IDE接口也常被称为ATA接口。,IDE接口(续),IDE 型接口(续)PC主板通常提供两个IDE

18、接口，每个IDE可连接两个IDE设备，采用一条40线扁平电缆传送控制和数据信号。其中第20针没有，为的是电缆定位。IDE接口和电缆的40线信号定义如表7-2。,IDE接口(续),IDE接口(续),IDE接口(续),IDE硬盘接口的类型 我们现在统称的IDE（或ATA）接口，是指接口形式相同的早期IDE、EIDE、ATA（AT Attachment，AT附加设备）和Ultra DMA等多种改进型。EIDE（Enhanced IDE）即增强型IDE，是Pentium以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持CD-ROM驱动器等设备。目前使用的IDE接口有ATA（或Ultra DMA）33、66、100等

19、新型高速接口。,IDE接口(续),IDE硬盘接口的类型(续),ATA-1(1988-1994)ATA-2(1996,也叫快速ATA或EIDE）ATA-3（1997）ATA-4（1998，也叫Ultra-ATA/33 或UDMA33)ATA-5(1999,也叫Ultra-ATA/66或UDMA66)ATA-6(2000,也叫Ultra-ATA100或UDMA100),IDE接口(续),IDE-集成驱动电路的几点说明：,1、IDE表示将接口电路内置于驱动器中2、IDE接口的驱动器上都使用40针的连接器3、IDE和ATA描述的是同一种接口，ATA不仅被用于硬盘驱动器，还用于CD-ROM驱动器，DVD

20、驱动器，高容量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。4、UDMA-66以上的硬盘，应使用的电缆是80芯，且是蓝色插头接在主板上5、3.5寸的硬盘使用40根针，2.5寸的硬盘使用44根针，这是两者的区别,IDE接口(续),SCSI（Small Computer System Interface）即小型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外部接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（Disk Coprocessor Board）的，通常也叫做“Scuzzy”卡。在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面，SCSI接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技术性能，也是由于它的高价位。,SCSI接口,SC

21、SI的意义是小型计算机系统接口，它是做在一个专门的系统扩展卡上。SCSI开发于70年代末，至今已有SCSI-1、SCSI-2以及SCSI-3等多种。,SCSI接口(续),1SCSI-1 SCSI-1是第一个版本，异步数据传输率为3MB/S，同步数据传输率为5MB/S。采用的是特殊的25针的SCSI接口。,SCSI接口类型,SCSI接口(续),2SCSI-2 SCSI-2最初称为Fast SCSI，8位，数据传输率提高到10MB/S，可连接7个外设。标准接口为50线，信号有差分方式和单端方式两种。Wide SCSI，16位并行数据传输，数据传输率提高到20MB/S，可连接16个外设。SCSI-2

22、用于硬盘、CD-ROM驱动器和扫描仪等设备。,SCSI接口类型(续),SCSI接口(续),图7-8 50针SCSI插座,SCSI接口类型(续),SCSI接口(续),3SCSI-3 SCSI-3也称为Ultra SCSI，数据传输率达到20MB/S，若使用16位传输模式，则数据传输率可高达40MB/S。SCSI-3增加为一个68针接口，用于将8位数据增加到32位数据。,SCSI接口类型(续),SCSI接口(续),图7-9 68针SCSI插座,SCSI接口类型(续),SCSI接口(续),4最新型Ultra SCSI Ultra 2 SCSI发表于97年，采用低电压差分技术，使用16位传输模式，数据

23、传输率达到80MB/S。Ultra 160/m SCSI发表于98年，采用低电压差分技术，并且每个时钟可发送两位数据，数据传输率达到160MB/S。98年以后生产的硬盘开始采用此类接口。,SCSI接口类型(续),SCSI接口(续),SCSI的特点 SCSI接口设备是链接的，安装在系统中的每个SCSI设备都有自己唯一的标号ID（ID=115）。设备ID号可由设备前面的跳线来设置，缺省值为7。SCSI接口的优点主要有：,SCSI接口(续),SCSI可以连接最多16个设备，所有设备只需占用一个IRQ资源。SCSI允许在对一个设备进行数据传输的同时，另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统

24、中获得更高的性能。SCSI对CPU的占用率极低，在多任务系统中的确占有明显的优势。SCSI设备还具有智能化，提高了工作效率。SCSI快于IDE。,SCSI的特点(续),SCSI接口(续),SCSI电缆和连接器,用于外部连接的低密度50针SCSI连接器,用于外部连接的高密度50针SCSI连接器,用于外部连接的高密度68针SCSI连接器,80针Alt-4 SCSI连接器 常用在热插拔SCSI硬盘上,这三种接口方式可以用于A类和P类电缆，不适合ALt-4类电缆,2种A类，采用50针,P类，采用68针,SCSI接口(续),串行ATA（Serial ATA）,串行ATA一次只传输一位数据。数据线缆只有7

25、线，而且非常细，两端的键控式连接器只有14mm（0.55英寸）宽，每一根电缆只在两端有连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通常在主板上）上。没有主从设置。电缆两端是可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器是相同的，电缆的两端也是完全相同的。SATA电缆的最大长度是1米（39.37英寸），并行ATA的最大长度（18英寸）,SATA标准规范,SATA（串行ATA）信号和电源连接器示意,串行ATA（Serial ATA）(续),串行ATA的类型,主板及硬盘上的SATA插座,STAT电缆和电源线,串行ATA（Serial ATA）(续),ATA RAID,RAID是独立（或廉价）磁盘冗余阵列，用

26、于提高计算机存储系统的容错和性能 RAID级别0分流（striping）。文件数据按照顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，但可靠性较低，最少需2个驱动器实现。,串行ATA（Serial ATA）(续),RAID级别1镜像（mirroring）。写入到一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提供了很好的容错功能（如果一个驱动器读写失败，可以使用另一个驱动器，不会发生数据的丢失），但与一个驱动器相比，实际上没有任何性能提高。最少需要2个驱动器实现（容量上相当于1个驱动器）。,ATA RAID,串行ATA（Serial ATA）(续),RAID级别3带奇

27、偶校验的分流。该级别在级别0的基础上使用另外一个驱动器保存奇偶校验信息。该级别实际上是对级别0的继承，只不过相对于同样的驱动器来说牺牲了一些容量。但是，它却具有很高的数据完整性和容错性能，因为一个驱动器发生故障可以重建数据。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。,ATA RAID,串行ATA（Serial ATA）(续),RAID级别5带分布式奇偶校验的块状数据。可以通过将奇偶校验数据分布于各个硬盘上而提高性能。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。,ATA RAID,串行ATA（Serial ATA）(续),硬盘的安装和

28、使用,图7-6 硬盘的40线电缆,IDE连接电缆,在一个IDE接口上连接两个硬盘，一个硬盘上的跳线应设置为“Master”状态，另一个硬盘上的跳线应设置为“Slave”状态。硬盘的电源线为4线，分别为+12V（黄色）、地（黑色两根）和+5V（红色），12V供给马达，5V供给电路元件。,连接和跳线:,硬盘的安装和使用(续),硬盘装好后还要做两件事，首先要进入CMOS Setup设置硬盘类型（HDD Type），即设置硬盘的柱面数、磁头数和扇区数。其次要用FDISK、FORMAT命令进行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件DM进行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。,硬盘的安装和使用(

29、续),设置和格式化:,在硬盘能够存储数据前，必须经过低级格式化、分区、高级格式化的过程低级格式化过程一般由硬盘生产商来操作分区过程一般由计算机生产商（品牌机）、使用者来操作。分区的作用是使在硬盘保存几个独立的系统、利于分类访问数据。高级格式化的作用是特定的操作系统在硬盘上创建存储和访问数据的结构，同时检查硬盘上是否有坏的扇区,设置和格式化(续),硬盘的安装和使用(续),1.硬盘的维护(1)防止硬盘受震动(2)硬盘正在读写时不能随意关机或重新启动系统(3)控制硬盘的工作环境(4)不要轻易对硬盘作低级格式化(5)定期整理、维护硬盘(6)硬盘上的数据保护(7)定期检测病毒,硬盘的维护与常见故障处理,

30、2.硬盘的常见故障处理1.常见硬盘软故障(1)系统不承认硬盘(2)CMOS设置引起的故障(3)主引导程序引起的启动故障(4)分区表错误引导的启动故障(5)分区有效标志错误引起的硬盘故障(6)DOS引导系统引起的启动故障(7)FAT表引起的读写故障(8)目录表损坏引起的引导故障(9)误删除分区时数据的恢复(10)误格式化硬盘数据的恢复,硬盘的维护与常见故障处理,2.常见硬盘硬故障：主电机失速，引起啸叫，伴随着批示灯不断闪烁，自检时显示出错信息：HARD DISK ERROR 这说明硬盘的控制电路有故障。(2)系统加电后，硬盘腔体有异常振动响声或“撞车”声，说明硬盘腔体内有机械故障。(3)进入CM

31、OS设置，对硬盘不能识别，可能是主电机，磁头等损坏或盘面大面积损坏。(4)硬盘经较长时间自检后，在引导时显示：DISK BOOT FAILURE TRACK 0 BAD 可能是磁盘0磁道损坏。(5)系统在开机自检过程中，屏幕提示“HARD DISK NOT PRESENT”或类似信息，此时如果检查CMOS中硬盘参数设置正确无误，检查硬盘控制器与硬盘驱动器，此故障很易排除。,硬盘的维护与常见故障处理,IBMSeagate 希捷科技 Fujitsu 富士通 Maxtor 迈拓公司,目前主要使用的硬盘,Seagate硬盘型号解码,1-ST Seagate Technology(希捷)2-Form F

32、actor(外型规格)1=3.5英寸，半高，1.6英寸(41mm)3=3.5英寸，扁平型，1英寸(25.4mm)3-硬盘容量(GB)前两位代表整数部分最后一位代表小数部分4-系列代号5-Interface(接口类型)A=Ultra ATA IDE/EIDEFC=Fibre Channel光纤通道LC=热插拔Ultra160 SCSILW=非热插拔Ultra160 SCSI-ST336705LC,IBM硬盘型号解码,1-类型代号DTLDDYDPS2-Interface(接口类型)A=Ultra ATA IDE/EIDEF=Fibre Channel光纤通道S=SCSI接口3-Form Facto

33、r(外型规格)1=微型硬盘2=笔记本硬盘3=薄盘4-硬盘容量(GB)和硬盘转速(rpm)DTLA-305040,Maxtor硬盘型号解码,Maxtor硬盘型号解码（NEW）,Fujitsu 硬盘型号解码,双驱动器配置,ATA标准提供了一种在AT总线上使用两个菊花链配置的控制器的选项。用户设置某一驱动器为主驱动器或从驱动器时，可以通过设置驱动器上的跳线或开关，或者在接口上被称为电缆选择（CSEL）引脚上使用一种特殊导线，或者可以设置驱动器上的CS跳线。,标准ATA驱动器上的跳线,使用更安全自动监测分析及报告技术(S.M.A.R.T)对磁头单元、盘片电机驱动系统、内部电路及盘片表面媒介材料等进行监

34、测Data Protection System(Quantum)Quantum推出的基于技术的数据保护技术Drive Fitness Test(IBM)IBM提供的硬盘故障诊断分析工具Drive Self Test(Seagate)Seagate提供的硬盘故障诊断分析工具MaxSafe(Maxtor)监测控制写入数据时的磁头高度，通过ECC错误修正码确保数据的正确性,硬盘发展趋势,硬盘发展趋势-,Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology最早由Compaq 和 IBM推动,目的是尽可能预测硬盘的可靠性，在硬盘损坏之前给用户警告,很多由硬盘

35、部件功能性衰减的问题是可以预测的磁头飞行高度 信息输出效率 旋转启动时间 寻道失败率 寻道时间的效率,第5章 磁盘存储器,5.1 软盘驱动器5.2 硬盘驱动器 5.3 光存储设备,CD-ROM 是 Compact Disc-Read Only Memory 的缩写，是一种只读光盘驱动设备，简称光驱。,CD-ROM驱动器,(1)光盘的物理结构 盘片厚度为1.2mm，盘片外沿直径为12cm，中间隔有一个直径为1.5cm的园孔。光盘的底层是用聚碳酸酯（Polycarbonate）压制出的一种极坚硬的塑料透明衬底，表示信息的凹坑压在透明衬底上，中间层是铝（或其它合金）制成的一种很薄的反衬金属层，目的是

36、提高盘片对激光的反射率，顶层是涂漆的保护层，可以在上面印刷光盘的标签等信息。,光盘存贮技术,光盘上数据的存贮是按轨道的方式存贮数据的，光盘的光道是一组从中心开始的渐开线所组成。在CD-ROM光盘上，信息是以数字形式存入的，以“Pin”（凹面）和“Land”（平面）的形式编码存贮在光盘上。,光盘存贮技术,(2)光盘的逻辑结构 在ISO9660标准下，单张的CD-ROM光盘被定义为一个“卷”。如果一个应用程序或大文件不能被一张光盘装下，它可以扩充到任意多张光盘上去。包含了整个文件系统的光盘集合称为“卷集”。一张光盘分为三个区：导入区、信息区和导出区，用户的信息存放信息区中。,光盘存贮技术(续),(

37、3)光盘的数据记录方式 CD-ROM光盘存贮数据采用EFM（Eight-to-Fourteen Modulation)调制编码方案，把8位数据变成14位物理通道位串，包括用户数据、地址信息、错误校正码、同步位等，以便送制模机调制激光束强弱。空白光盘在调制激光束照射下，使介质表面的微小区域温度升高，从而产生凹坑。凹坑与非凹坑跳变边沿表示1，凹坑与非凹坑平坦部分均表示0，这是因为光盘在播放时，激光束聚焦在光道上，光被反射，平滑的地方反射的光要比凹陷边沿反射的光强得多，因此，容易区别0和1。激光把信息以凹凸形式记录下来，制成原版光盘，利用原版光盘制成模具，就可以通过压制来大量复制商品光盘。,光盘存贮

38、技术,CD-ROM驱动器一般由激光头组件、机械传动组件、灵敏度信号处理系统及接口、面板控制系统等部分组成。,CD-ROM驱动器的基本组成与工作原理,CD-ROM驱动器的基本组成,CD-ROM驱动器的工作原理：光盘放入托盘送入CD-ROM驱动器后，以顺时针高速旋转，当激光经聚焦到达盘面凹坑与非凹坑的平坦部分（land)时，光束会散开，以致于不会传送给激光读取头，这时读取头的光帧检测器记下一个“0”信号；相反，当激光到达凹坑与非凹坑的跳变沿时，反射光的强度发生变化，这时读取头的光帧检测器就会记下一个“1”信号，光头组件不断把读取的“0”和“1”信号传送给数字信号处理系统，对读取的信息进行进一步的处

39、理，然后通过输出接口传送给主机，从而实现光盘信息的读取。,CD-ROM驱动器的基本组成与工作原理,(1)平均数据传输率 CD-ROM驱动器连续读取大量数据的速度。早期的CD-ROM驱动器的数据据传输率，每秒钟读75个扇区，一个扇区为2048字节，其数据传输率只有150KB/S。当时国际电子工业联合会将此传输率定为单速。以后生产的光驱在数据传输速率上和单速标准是成倍率的关系，也就是说4倍速光驱的平均数据传输率是600KB/S，十六倍速为2400KB/S，目前光驱已普遍达到40倍速以上。,CD-ROM驱动器的性能指标,(2)平均查找时间 又称为平均读取时间，是指CD-ROM驱动器接到读盘的命令后，

40、移动光头到指定位置，并把第一个数据块读入高速缓存这个过程所花费的时间。,CD-ROM驱动器的性能指标(续),(3)高速缓存 高速缓存是CD-ROM驱动器内的存贮区，从光盘上读出的数据先存放在高速缓存中，然后再以很高的速度传到主机，这样可以有效地减少读盘的次数、提高数据传输率、同时也减少了CPU的占用时间。微型机要求光驱最少有128KB的高速缓存，现在的光驱一般都有256K、512K，甚至1M的高速缓存。,CD-ROM驱动器的性能指标(续),(4)读取数据方式“恒定线速度”方式（Constant Linear Velocity)，也称为CLV方式。以这方式读取光盘上的数据时，无论是读取光盘内圈还

41、是外圈都以恒定的线速度读取。“恒定角速度”方式也称为CAV方式，也就无论读取外圈还是内圈的数据，主轴电机都以恒定转速工作，这样免除了复杂的电机速度控制。,CD-ROM驱动器的性能指标(续),“局部恒定角速度”方式（Partial Constant Angular Velocity)，也称为PCAV方式，这是一种新型的读盘方式，它把CAV和CLV方式结合起来，当读取内圈数据时，采用CAL方式，旋转速度保持不变，这样可大幅度增加数据据传输率；当读取外圈数据时，采用CLV方式。采用PCAV方式，可提高光驱的传输特性，基本能实际实现标称的倍速值，用此读取方式大多为32倍数以上的光驱。,(4)读取数据方

42、式（续）,CD-ROM驱动器的性能指标(续),(5)数据接口 目前光驱与此同时主机板的连接方式主要采用SCSI接口方式和IDE接口方式，采用SCSI接口的光驱需应用专门的SCSI接口卡与主机板相连接，其速度快，数据传输率高，但价格也较高。主要用于工作站，服务器等高档微型机上，采用IDE接口的光驱是最常见，也是应用最广泛的光驱，它可以直接连接在主机的IDE接口上，安装方便，数据传输率也能满足一般多媒体应用的需要。,CD-ROM驱动器的性能指标(续),(1)智能安全技术 光驱爆盘的原因在于主轴电机转速过高，同时又缺乏对偏心、不平、介质不均匀的劣质光盘补偿平衡机制，缺乏积极的智能监测调整机制。智能安

43、全技术以三星光驱较为出色，其48速光驱的FIRMWARE中就集成特殊指令程式，可以识别盘片上划痕和裂纹的区别，记录盘片裂纹生长情况，并据此调整转速，从而杜绝爆盘现象的发生。,光驱技术术语,(2)双动态抗震悬吊系统（Double Dynamic Suspensory System,DDSS）该系统为了有效地吸收主轴电机高速旋转时产生的震动而使用2个抗震动装置与动态阻尼器，不但实现了更强抗震、更低噪音和更快散热，而且保护了光头，延长了光驱寿命。,光驱技术术语(续),(3)ABS（Auto Balance System）自动平衡系统 在光驱托盘下配置一具钢珠轴承，当光盘出现振动时，钢珠在离心力的作用

44、下会跑到质量较轻的部分起到平衡作用，从而始终保持光盘的水平转动，使光驱的读盘能力得到提高。,光驱技术术语(续),(4)散热硅胶片的使用 在光驱中，硅胶散热片被安装在正对光驱电路板上的最大热源电机驱动芯片的位置，它像“桥”一样把主控芯片和光驱底部金属壳连为一体，将芯片产生的热量传递到光驱外壳上，把整个光驱的金属外壳变成一个巨大的散热片，从而起到了良好的散热效果。,光驱技术术语(续),(1)光驱的速度 在选用光驱时，速度一向是比较关心的指标，在普通应用中能够体现出光驱速度优势的地方无疑就是这些大容量数据的传送，其它多媒体应用如听CD、看VCD等对光驱的速度要求并不高，一般4倍速就可以满足要求的；大

45、型游戏、观赏资料片，24速的光驱也能应付自如。所以在选用光驱时不必刻意追求最高倍速的产品，一般选择主流产品，如36X到40X的光驱完全可以满足所有应用的需要。,CD-ROM驱动器的选用,(2)光驱的容错性 容错性是指光驱读盘的能力。由于光盘品质高低不一，一些光驱往往在读盘时出错，令用户非常烦恼，所以光驱的容错性受到了用户高度重视，很多人都提出容错性第一，速度第二的口号。,CD-ROM驱动器的选用(续),（3)光盘的噪音与震动 现在的高倍速光驱转速高达 8000rpm以上。在这样高的转速下，读盘时往往要产生较大的震动和旋转噪音。因此，选用光驱时检验光驱的震动和噪音也是比较重要的一点，现一些产品采

46、用了双油压动态避震系统，很好地解决了震动和噪音使用户产生的烦恼，选用时可留意一下。现大部分光驱都采用塑料机芯，因塑料的耐热能力较差，高热量是降低其寿命的重要原因，较长时间使用后可能造成读盘不顺。为了解决塑料机芯的老化问题，一些产品采用了全钢机芯设计，由于钢的耐热性比塑料好得多，所以全钢机芯的光驱的寿命一般会长些，但成本也稍高。,CD-ROM驱动器的选用(续),另外选用光驱时，一般应到信誉良好的商家那里选用知名品牌的主流产品。从产品包装到产品工艺、性能指标仔细比较，产品的质保期也是考虑的重要因素。现在的光驱产品，保修期按不同品牌有三个月到一年不等。保修期长短从一个侧面反映了厂家对自己产品的信心，

47、假冒产品、水货产品绝不会提供较长的质保期。所以选用光驱时，应尽量选择质保期长的产品。,CD-ROM驱动器的选用(续),(1)固定光盘驱动器 光驱一般安装在一个空着的5.25英寸驱动器的框架上，要注意光驱的方向，并且螺丝要拧紧。(2)设置主从盘与连接数据线 对于IDE光驱连接数据线时的一个主问题是设置主盘从盘。一般在光驱上都标明跳线方式，MA为主盘，SL为从盘。有时把光驱与硬盘接在同一条数据线上，此时应将光驱设置为从盘；如果单独为光驱接一条数据线，把它连接到主机板上的副IDE口上，则光驱应设置为主盘。在连接数据线时要注意接口的方向。,CD-ROM驱动器的安装,(3)连接音频数据线 光驱的音频接口

48、一般有根针，分别是左、右声道和两根据地线。其中为左声道、为右声道、代表地线。在声卡上也有一个类似的音频接口扦座。它接收光驱上的音频信号并把它放大输出到SPEEKER孔。,CD-ROM驱动器的安装(续),(4)连接光驱的电源线 标准的芯型电源线，从开关电源上任取。插入时应注意方向，反了插不进去。光驱需要驱动程序的支持，才能正常工作。在Windows下，支持即插即用功能。系统会自动识别并安装驱动程序。,CD-ROM驱动器的安装(续),.光盘的正确使用(1)光盘在使用中保持清洁是非常重要的。因为光盘上的灰尘不但会影响光驱的正常读取，而且会影响光驱的寿命。(2)不要在光盘上贴标签，因为光盘上面的标签会

49、使光盘在高速旋转时失去平衡，在光驱中翘起或变形。另外，粘胶剂也可能会渗过光盘保护膜而损坏光盘表面。,CD-ROM驱动器的使用与维护,(3)应避免光盘受阳光照射，以防光盘变形。(4)光盘用完后最好装放在光盘盒中，在这种盒中，光盘不会移动。盘面与盒体之间有一定的空隙，不会因移动而划伤。(5)取放光盘时，不要触摸光盘的数据存放面，应以免对光盘造成任何轻微的划伤。(6)不要用标识笔在光盘表面书写，因为标识笔的墨水能渗透过盘片的保护漆膜，造成盘片的损坏。,CD-ROM驱动器的使用与维护(续),.光驱的维护(1)光驱是一个非常怕灰尘的部件。如果激光头，折射镜或光敏元件上布满灰尘，那么光驱的读盘能力和纠错能

50、力会明显下降，所以光驱在使用中要特别注意防尘。也不要将不清洁的光盘放入光驱，以免带进灰尘。(2)光驱在不使用时里面不要放光盘。因为这时虽然不读光盘上的内容，只要其中有盘，主轴电机就高速旋转，激光头就会不停寻迹对焦，这样会加速机械磨损和器件老化，尤其在开机时，如果光驱中有光盘，由于这时激光头与光盘间的间隙很小，突然启动电机很易划伤激光头。,CD-ROM驱动器的使用与维护(续),(3)不要在光驱读盘时强行退盘，这时很容易造成光盘和激光头组件的损坏。(4)尽量将光盘放在光驱托架中央。现在一些光驱托盘很浅，若光盘未放好就进盘，易造成光驱关门机械错齿卡死或造成光盘损坏。,CD-ROM驱动器的使用与维护(