當前位置:首頁 » 硬碟大全 » 硬碟最厚玻璃
擴展閱讀
webinf下怎麼引入js 2023-08-31 21:54:13
堡壘機怎麼打開web 2023-08-31 21:54:11

硬碟最厚玻璃

發布時間: 2022-05-27 10:03:06

1. 硬碟的結構及組成

文件系統結構,理解文件系統,要從文件儲存說起。

硬碟結構:

2. 現在電腦硬碟的結構是怎樣的,每層的材料是什麼呀

先說一下現代硬碟的工作原理
現在的硬碟,無論是IDE還是SCSI,採用的都是溫徹思特「技術,都有以下特點:
1。磁頭,碟片及運動機構密封。
2。固定並高速旋轉的鍍磁碟片表面平整光滑。
3。磁頭沿碟片徑向移動。
4。磁頭對碟片接觸式啟停,但工作時呈飛行狀態不與碟片直接接觸。

碟片:硬碟碟片是將磁粉附著在鋁合金(新材料也有用玻璃)圓碟片的表面上.這些磁粉
被劃分成稱為磁軌的若干個同心圓,在每個同心圓的磁軌上就好像有無數的任意排列的小
磁鐵,它們分別代表著0和1的狀態。當這些小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時,其排列的
方向會隨之改變。利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方向,使每個小磁鐵都可以用來
儲存信息。

盤體:硬碟的盤體由多個碟片組成,這些碟片重疊在一起放在一個密封的盒中,它們在主
軸電機的帶動下以很高的速度旋轉,其每分鍾轉速達3600,4500,5400,7200甚至以上。

磁頭:硬碟的磁頭用來讀取或者修改碟片上磁性物質的狀態,一般說來,每一個磁面都會
有一個磁頭,從最上面開始,從0開始編號。磁頭在停止工作時,與磁碟是接觸的,但是
在工作時呈飛行狀態。磁頭採取在碟片的著陸區接觸式啟停的方式,著陸區不存放任何數
據,磁頭在此區域啟停,不存在損傷任何數據的問題。讀取數據時,碟片高速旋轉,由於
對磁頭運動採取了精巧的空氣動力學設計,此時磁頭處於離盤面數據區0.2---0.5微米高
度的」飛行狀態「。既不與盤面接觸造成磨損,又能可*的讀取數據。

電機:硬碟內的電機都為無刷電機,在高速軸承支撐下機械磨損很小,可以長時間連續工
作。高速旋轉的盤體產生了明顯的陀螺效應,所以工作中的硬碟不宜運動,否則將加重軸
承的工作負荷。硬碟磁頭的尋道飼服電機多採用音圈式旋轉或者直線運動步進電機,在飼
服跟蹤的調節下精確地跟蹤碟片的磁軌,所以在硬碟工作時不要有沖擊碰撞,搬動時要小
心輕放。

原理說到這里,大家都明白了吧?

首先,磁頭和數據區是不會有接觸的,所以不存在磨損的問題。
其次,一開機硬碟就處於旋轉狀態,主軸電機的旋轉可以達到4500或者7200轉每分鍾,這
和你是否使用FLASHGET或者ED都沒有關系,只要一通電,它們就在轉.它們的磨損也和軟
件無關。
再次,尋道電機控制下的磁頭的運動,是左右來回移動的,而且幅度很小,從碟片的最內
層(著陸區)啟動,慢慢移動到最外層,再慢慢移動回來,一個磁軌再到另一個磁軌來尋
找數據。不會有什麼大規模跳躍的(又不是青蛙)。所以它的磨損也是可以忽略不記的。

那麼,熱量是怎麼來的呢?

首先是主軸電機和尋道飼服電機的旋轉,硬碟的溫度主要是因為這個。
其次,高速旋轉的盤體和空氣之間的摩擦。這個也是主要因素。

而硬碟的讀寫???
很遺憾,它的發熱量可以忽略不記!!!!!!!!!!
硬碟的讀操作,是碟片上磁場的變化影響到磁頭的電阻值,這個過程中碟片不會發熱,磁
頭倒是因為電流發生變化,所以會有一點熱量產生。寫操作呢?正好反過來,通過磁頭的
電流強度不斷發生變化,影響到碟片上的磁場,這一過程因為用到電磁感應,所以磁頭發
熱量較大。但是碟片本身是不會發熱的,因為碟片上的永磁體是冷性的,不會因為磁場變
化而發熱。

但是總的來說,磁頭的發熱量和前面兩個比起來,是小巫見大巫了。
熱量是可以輻射傳導的,那麼高熱量對碟片上的永磁體會不會有傷害呢?其實傷害是很小
的,永磁體消磁的溫度,遠遠高於硬碟正常情況下產生的溫度。當然,要是你的機箱散熱
不好,那可就怪不了別人了。

我這里不得不說一下某人的幾個錯誤:

一。高溫是影響到磁頭的電阻感應靈敏度,所以才會產生讀寫錯誤,和永磁體沒有關系。

二。所謂的熱膨脹,不會拉近盤體和磁頭的距離,因為磁頭的飛行是空氣動力學原理,在
正常情況下始終和碟片保持一定距離。當然要是你大力打擊硬碟,那麼這個震動......

三。所謂尋道是指硬碟從初使位置移動到指定磁軌。所謂的復位動作,並不是經常發生的
。因為磁軌的物理位置是存放在CMOS裡面,硬碟並不需要移動回0磁軌再重新出發。只要
磁頭一啟動,所謂的復位動作就完成了,除非你重新啟動電腦,不然復位動作就不會再發
生。

四。IDE硬碟和SCSI硬碟的盤體結構是差不多的。只是SCSI硬碟的介面帶寬比同時代的ID
E硬碟要大,而且往往SCSI卡往往都會有一個類似CPU的東西來減緩主CPU的佔用率。僅此
而已,所以希捷才會把它的SCSI硬碟的技術用在IDE硬碟上。

五。硬碟的讀寫是以柱面的扇區為單位的。柱面也就是整個盤體中所有磁面的半徑相同的
同心磁軌,而把每個磁軌劃分為若干個區就是所謂的扇區了。硬碟的寫操作,是先寫滿一
個扇區,再寫同一柱面的下一個扇區的,在一個柱面完全寫滿前,磁頭是不會移動到別的
磁軌上的。所以文件在硬碟上的存儲,並不是像一般人的認為,是連續存放在一起的(從
使用者來看是一起,但是從操作系統底層來看,其存放不是連續的)。所以FLASHGET或者
ED開了再多的線程,磁頭的尋道一般都不會比你一邊玩游戲一邊聽歌大。當然,這種情況
只是單純的下載或者上傳而已,但是其實在這個過程中,誰能保證自己不會啟動其它需要
讀寫硬碟的軟體?可能很多人都喜歡一邊下載一邊玩游戲或者聽歌吧?更不用說WINDOWS
本身就需要頻繁讀寫虛擬內存文件了。所以,用FG下載也好,ED也好,對硬碟的折磨和平
時相比不會太厲害的。

六。再說說FLASHGET為什麼開太多線程會不好和ED為什麼硬碟讀寫頻繁。首先,線程一多
,cpu的佔用率就高,換頁動作也就頻繁,從而虛擬內存讀寫頻繁,至於為什麼,學過操
作系統原理的應該都知道,我這里就不說了。ED呢?同時從幾個人那裡下載一個文件,還
有幾個人同時在下載你的文件,這和FG開多線程是類似的。所以硬碟燈猛閃。但是,現在
的硬碟是有緩存的,數據不是馬上就寫到硬碟上,而是先存放在緩存裡面,,然後到一定
量了再一次性寫入硬碟。在FG裡面再怎麼設置都好,其實是先寫到緩存裡面的。但是這個
過程也是需要CPU干預的,所以設置時間太短,CPU佔用率也高,所以硬碟燈也還是猛閃的
,因為虛擬文件在讀寫。

七。硬碟讀寫頻繁,磁頭臂在尋道伺服電機的驅動下移動頻繁,但是對機械來說這點耗損
雖有,其實不大。除非你的硬碟本身就有機械故障比如力臂變形之類的(水貨最常見的故
障)。真正耗損在於磁頭,不斷變化的電流會造成它的老化,但是和它的壽命相比.....
.應該也是在合理范圍內的。除非因為震動,磁頭撞擊到了盤體。

八。受高溫影響的最嚴重的是機械的電路,特別是硬碟外面的那塊電路板,上面的集成塊
在高溫下會加速老化的。所以IBM的某款玻璃硬碟,雖然有壞道,但是一用某個軟體,馬
上就不見了。再嚴重點的,換塊線路板,也就正常了。就是這個原因.

打了這么多字,實在是太累了。
總之,硬碟會因為環境不好和保養不當而影響壽命,但是這絕對不是軟體的錯。
FLASHGET也好,ED也好,FTP也好,它們雖然對硬碟的讀寫頻繁,但是還不至於比你一般玩游
戲一般聽歌對硬碟傷害大.說得更加明白的話,它們對硬碟的所謂耗損,其實可以忽略不記
.不要因為看見硬碟燈猛閃,就在那裡瞎擔心.不然那些提供WEB服務和FTP服務的伺服器,
它們的硬碟讀寫之大,可絕非平常玩游戲,下軟體的硬碟可比的。

硬碟有一個參數叫做連續無故障時間。它是指硬碟從開始運行到出現故障的最長時間,單
位是小時,英文簡寫是MTBF。一般硬碟的MTBF至少在30000或40000小時。具體情況可以看
硬碟廠商的參數說明。這個連續無故障時間,大家可以自己除一下,看看是多少年。然而
大家自己想想,自己的硬碟平時連續工作最久是多長時間。

目前我使用的機器,已經連續開機1年了,除了中途有幾次關機十幾分鍾來清理灰塵外,
從來沒有停過(使用金轉6代40G)。另外還有三台使用SCSI硬碟的伺服器,是連續兩年沒
有停過了,硬碟的發熱量絕非平常IDE硬碟可比(1萬轉的硬碟啊)。
在這方面,我想我是有發言權的。

最後補充一下若干點:

一。硬碟最好不要買水貨或者返修貨。水貨在運輸過程中是非常不安全的,雖然從表面上
看來似乎無損傷,但是有可能在運輸過程中因為各種因素而對機械體造成損傷。返修貨就
更加不用說了。老實說,那些埋怨硬碟容易損壞的人,你們應該自己先看看,自己的硬碟
是否就是這些貨色。

二。硬碟的工作環境是需要整潔的,特別是注意不要在頻繁斷電和灰塵很多的環境下使用
硬碟。機箱要每隔一兩個月清理一下灰塵。

三。硬碟的機械最怕震動和高溫。所以環境要好,特別是機箱要牢固,以免共震太大。電
腦桌也不要搖搖晃晃的。

四。要經常整理硬碟碎片。這里有一個大多數人的誤解,一般人都以為硬碟碎片會加大硬
盤耗損,其實不是這樣的。硬碟碎片的增多本身只是會讓硬碟讀寫所花時間比碎片少的時
候多而已,對硬碟的耗損是可以忽略的(我在這里只說一個事實,目前網路上的伺服器,
它們用得最多的操作系統是UNIX,但是在UNIX下面是沒有磁碟碎片整理軟體的。就連微軟
的NT4,本身也是沒有的)。不過,因為磁頭頻繁的移動,造成讀寫時間的加大,所以CPU
的換頁動作也就頻繁了,而造成虛擬文件(在這里其實准確的說法是換頁文件)讀寫頻繁
,從而加重硬碟磁頭尋道的負荷。這才是硬碟碎片的壞處。

五。在硬碟讀寫時盡量避免忽然斷電,冷啟動和做其他加重CPU負荷的事情(比如在玩游
戲時聽歌,或者在下載時玩大型3D游戲),這些對硬碟的傷害比一般人想像中還要大。原
因我就不說了,打字太累。

總之,只要平常注意使用硬碟,硬碟是不會那麼快就和我們說BYEBYE的。當然,如果是硬
盤本身的質量就不行,那我就無話可說了

1.硬碟的讀寫原理
硬碟的工作原理可分為讀(從硬碟讀取數據)與寫(將數據寫入硬碟)兩個方面來進行。對硬碟而言,不管是讀或寫都需要下達存取數據的命令,所以,只要CPU接受到來自系統程序發出的讀寫指令,CPU便開始向內存與硬碟發出命令。
在讀的部分,CPU會先下達寫入數據的命令,此時內存會經由匯流排將數據送往硬碟,通過主板I/0晶元(負責傳輸數字數據的控制晶元,也就是南橋晶元)的居中協調後,數據便會循序送入硬碟的緩沖區中(也就是硬碟的高速緩存),最後再由硬碟控制電路將緩)中區內的數據記錄 I至碟片上(這時在硬碟內的機械部分便會進行一連串的讀寫操作)。
在寫的部分,同樣也是由CPU先下達讀取數據的命令,主板上的 I/O晶元便又開始居中協調,然後硬碟控制晶元便會開始將數據讀至緩沖區內,最後才通過主板上的匯流排將硬碟緩沖區內的數據送至內存,並完成讀取硬碟數據的操作。
因此,數據的兩個儲存地點分別是硬碟與內存;其中,數據會經過緩沖區的暫存,與匯流排的傳輸;當然,所有的操作除了CPU的下達命令外,也要經過主板上的I/0晶元與硬碟控制電路的命令才能達成。
2.硬碟的物理存儲原理
硬碟是使用硬式的碟片作為記錄媒介體,通過磁頭的微小電流而中磁碟片磁化成無數磁場,來儲存數據。最常用的材料包括有鋁合金、鉻合金等材料,IBM還曾經推出玻璃為材料的硬碟。現在的IDE、SATA和SCSI介面硬碟採用的都是「溫徹思特」技術,都有以下特點:1.磁頭、碟片及運動機構密封:2.固定並高速旋轉的鍍磁碟片表面平整光滑;3.磁頭沿碟片徑向移動:4.磁頭對碟片接觸式啟停,但工作時呈飛行狀態不與碟片直接接觸。
(1)碟片
硬碟碟片是將磁粉附著在圓碟片的表面上,這些磁粉被劃分成稱為磁軌的若干個同心圓,在每個同心圓的磁軌上就好像有無數的任意排列的小磁鐵,它們分別代表著0和l的狀態。當這些小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時,其排列的方向會隨之改變。利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方向,使每個小磁鐵都可以用來儲存信息。
(2)盤體
硬碟的盤體由多個碟片組成,這些碟片重疊在一起放在一個密封的盒中,它們在主軸電機的帶動下以很高的速度旋轉,其每分鍾轉速達3600轉、4500轉、5400轉、7200轉、10000轉或15000轉。
(3)磁頭
硬碟的磁頭用來讀取或者修改碟片上磁性物質的狀態,一般說來,每一個磁面都會有一個磁頭,從最上面開始,從0開始編號。磁頭在停止工作時,與磁碟是接觸的,但是在工作時呈飛行狀態。磁頭採取在碟片的著陸區接觸式啟停的方式,著陸區不存放任何數據,磁頭在此區域啟停,不存在損傷任何數據的問題。讀取數據時,碟片高速旋轉,由於對磁頭運動採取了精巧的空氣動力學設計,此時磁頭處於離盤面數據區0.2—0.5微米高度的「飛行狀態」。既不與盤面接觸造成磨損,又能可靠地讀取數據。
(4)電機
硬碟內的電機都為無刷電機,在高速軸承支撐下機械磨損很小,可以長時間連續工作。高速旋轉的盤體產生了明顯的陀螺效應,所以工作中的硬碟不宜運動,否則將加重軸承的工作負荷。硬碟磁頭的尋道伺服電機多採用音圈式旋轉或者直線運動步進電機,在伺服跟蹤的調節下精確地跟蹤碟片的磁軌,所以在硬碟工作時不要有沖擊碰撞,搬動時要小心輕放。

3. 玻璃硬碟的玻璃硬碟 - 簡介

研究人員使用激光束改變玻璃,並使它盡可能地存儲「記憶」,他們稱,這種玻璃硬碟比傳統硬碟存儲更多的數據信息,且能承受高溫,不易被損壞。

4. 現在硬碟的碟片是用鋁基板做的還是玻璃基板

鋁基板,玻璃基板也就是IBM在2001年時候玩過一會,返修率奇高已經停產了(導致IBM出售硬碟業務給東芝)。
注重品質的話,最好是西數。希捷小問題特別多,DM002及DM003這兩個系列在13年時候鬧固件問題,而且容易暴斃。西數缺點就是,聲音確實大!希捷最新的疊瓦式硬碟來提供硬碟容量,其原理很不看好。

5. 當年IBM的玻璃硬碟是什麼樣的

和普通硬碟外觀並無不同,就是特別容易出現壞扇區,用ibm的dd格式化就好了,用不久又不行了,最多一天返修上百片,還慘很多用戶和賣家。

6. 有的硬碟為什麼叫做玻璃盤是不是很快的

玻璃盤是很早出現的一種硬碟,此硬碟裡面的碟片採用的是玻璃纖維製作的,讀取和寫入速度很快,但是它有一個致命的弱點就是容易壞,也就是使用壽命不常,正是這個弱點導致此種規格的硬碟很快從市場消失了。

7. 硬碟內部材料,是什麼 合金還是塑料的多啊

碟片是硬碟中承載數據存儲的介制,硬碟是由多個碟片疊加在一起,互相之間由墊圈隔開。硬碟碟片是以堅固耐用的材料為盤基,其上在附著磁性物質,表面被加工的相當平滑。因為碟片在硬碟內部高速旋轉(有5400轉、7200轉、10000轉,甚至15000轉),因此製作碟片的材料硬度和耐磨性要求很高,所以一般採用合金材料,多數為鋁合金。

硬碟碟片是隨著硬碟的發展而不斷進步的,早期的硬碟碟片都是使用塑料材料作為盤基,然後再在塑料盤基上塗上磁性材料就構成了硬碟的碟片。後來隨著硬碟轉速和容量的提高又出現的金屬盤基的碟片,金屬材料的盤基具有更高的記錄密度、更強的硬度,在安全性上也要強於塑料盤基。目前市場中主流的硬碟都是採用鋁材料的金屬盤基。

而IBM等廠商還推出過以石英玻璃為盤基的「玻璃碟片」,但初期的玻璃碟片在發熱等技術方面處理的並不得當,導致部分產品使用中極易出現故障。但玻璃碟片是一種比鋁更為堅固耐用的碟片材質,碟片高速運轉時的穩定性和可靠性都有所提高,而且玻璃碟片表面更為平滑,技術上還是領先於金屬碟片的。

由於碟片上的記錄密度巨大,而且碟片工作時的高速旋轉,為保證其工作的穩定,數據保存的長久,硬片都是密封在硬碟內部。萬萬不可自行拆卸硬碟,在普通環境下空氣中的灰塵,都會對硬碟造成永久傷害,更不能用器械或手指碰觸碟片。
另外硬碟除了存儲的碟片還有一些介面電路。這些電路的主要材料都是一些半導體材料(主要是硅材料)和一些線路(主要是銅)。

8. 全面的硬碟知識

硬碟,英文「hard-disk」簡稱HD 。是一種儲存量巨大的設備,作用是儲存計算機運行時需要的數據。
體現硬碟好壞的主要參數為傳輸率,其次的為轉速、單片容量、尋道時間、緩存、噪音和S.M.A.R.T.
1956年IBM公司製造出世界上第一塊硬碟350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),它的數據為:容量5MB、碟片直徑為24英寸、碟片數為50片、重量上百公斤。碟片上有一層磁性物質,被軸帶著旋轉,有磁頭移動著存儲數據,實現了隨機存取。
1970年磁碟誕生
1973年IBM公司製造出了一台640MB的硬碟、第一次採用「溫徹斯特」技術,是現在硬碟的開端,因為磁頭懸浮在碟片上方,所以鍍磁的碟片在密封的硬碟里可以飛速的旋轉,但有好幾十公斤重。
1975年Soft-adjacent layer(軟接近層)專利的MR磁頭結構產生
1979年IBM發明了薄膜磁頭,這意味著硬碟可以變的很小,速度可以更快,同體積下硬碟可以更大。
1979年IBM 3370誕生,它是第一款採用thin-film感應磁頭及Run-Length-Limited(RLL)編碼配置的硬碟,"2-7"RLL編碼將能減小硬碟錯誤
1986年IBM 9332誕生,它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代碼的硬碟。
1989年第一代MR磁頭出現
1991年IBM磁阻MR(Magneto Resistive)磁頭硬碟出現。帶動了一個G的硬碟也出現。磁阻磁頭對信號變化相當敏感,所以碟片的存儲密度可以得到幾十倍的提高。意味著硬碟的容量可以作的更大。意味著硬碟進入了G級時代。
1993年GMR(巨磁阻磁頭技術)推出,這使硬碟的存儲密度又上了一個台階。
認識硬碟
硬碟是電腦中的重要部件,大家所安裝的操作系統(如:Windows 9x、Windows 2k…)及所有的應用軟體(如:Dreamwaver、Flash、Photoshop…)等都是位於硬碟中,或許你沒感覺到吧!但硬碟確實非常重要,至少目前它還是我們存儲數據的主要場所,那你對硬碟究竟了解多少了?可能你對她一竅不通,不過沒關系,請見下文。
一、硬碟的歷史與發展
從第一塊硬碟RAMAC的產生到現在單碟容量高達15GB多的硬碟,硬碟也經歷了幾代的發展,下面就介紹一下其歷史及發展。
1.1956年9月,IBM的一個工程小組向世界展示了第一台磁碟存儲系統IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),其磁頭可以直接移動到碟片上的任何一塊存儲區域,從而成功地實現了隨機存儲,這套系統的總容量只有5MB,共使用了50個直徑為24英寸的磁碟,這些碟片表面塗有一層磁性物質,它們被疊起來固定在一起,繞著同一個軸旋轉。此款RAMAC在那時主要用於飛機預約、自動銀行、醫學診斷及太空領域內。
2.1968年IBM公司首次提出「溫徹斯特/Winchester」技術,探討對硬碟技術做重大改造的可能性。「溫徹斯特」技術的精隋是:「密封、固定並高速旋轉的鍍磁碟片,磁頭沿碟片徑向移動,磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方,而不與碟片直接接觸」,這也是現代絕大多數硬碟的原型。
3.1973年IBM公司製造出第一台採用「溫徹期特」技術的硬碟,從此硬碟技術的發展有了正確的結構基礎。
4.1979年,IBM再次發明了薄膜磁頭,為進一步減小硬碟體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。
5.80年代末期IBM對硬碟發展的又一項重大貢獻,即發明了MR(Magneto Resistive)磁阻,這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感,使得碟片的存儲密度能夠比以往20MB每英寸提高了數十倍。
6.1991年IBM生產的3.5英寸的硬碟使用了MR磁頭,使硬碟的容量首次達到了1GB,從此硬碟容量開始進入了GB數量級。
7.1999年9月7日,Maxtor宣布了首塊單碟容量高達10.2GB的ATA硬碟,從而把硬碟的容量引入了一個新里程碑。
8.2000年2月23日,希捷發布了轉速高達15,000RPM的Cheetah X15系列硬碟,其平均尋道時間只有3.9ms,這可算是目前世界上最快的硬碟了,同時它也是到目前為止轉速最高的硬碟;其性能相當於閱讀一整部Shakespeare只花.15秒。此系列產品的內部數據傳輸率高達48MB/s,數據緩存為4~16MB,支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纖通道) ,這將硬碟外部數據傳輸率提高到了160MB~200MB/s。總得來說,希捷的此款("捷豹")Cheetah X15系列將硬碟的性能提高到了一個新的里程碑。

9.2000年3月16日,硬碟領域又有新突破,第一款「玻璃硬碟」問世,這就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,此兩款硬碟均使用玻璃取代傳統的鋁作為碟片材料,這能為硬碟帶來更大的平滑性及更高的堅固性。另外玻璃材料在高轉速時具有更高的穩定性。此外Deskstar 75GXP系列產品的最高容量達75GB,這是目前最大容量的硬碟,而Deskstar 40GV的數據存儲密度則高達14.3 十億數據位/每平方英寸,這再次涮新數據存儲密度世界記錄。
二、硬碟分類
目前的硬碟產品內部碟片有:5.25,3.5,2.5和1.8英寸(後兩種常用於筆記本及部分袖珍精密儀器中,現在台式機中常用3.5英寸的碟片);如果按硬碟與電腦之間的數據介面,可分為兩大類:IDE介面及SCSI介面硬碟兩大陣營。
三、技術規格
目前台式機中硬碟的外形差不了多少,在技術規格上有幾項重要的指標:
1.平均尋道時間(average seek time),指硬碟磁頭移動到數據所在磁軌時所用的時間,單位為毫秒(ms)。注意它與平均訪問時間的差別,平均尋道時間當然是越小越好,現在選購硬碟時應該選擇平均尋道時間低於9ms的產品。
2.平均潛伏期(average latency),指當磁頭移動到數據所在的磁軌後,然後等待所要的數據塊繼續轉動(半圈或多些、少些)到磁頭下的時間,單位為毫秒(ms)。
3.道至道時間(single track seek),指磁頭從一磁軌轉移至另一磁軌的時間,單位為毫秒(ms)。
4.全程訪問時間(max full seek),指磁頭開始移動直到最後找到所需要的數據塊所用的全部時間,單位為毫秒(ms)。
5.平均訪問時間(average access),指磁頭找到指定數據的平均時間,單位為毫秒。通常是平均尋道時間和平均潛伏時間之和。注意:現在不少硬碟廣告之中所說的平均訪問時間大部分都是用平均尋道時間所代替的。
6.最大內部數據傳輸率(internal data transfer rate),也叫持續數據傳輸率(sustained transfer rate),單位Mb/S(注意與MB/S之間的差別)。它指磁頭至硬碟緩存間的最大數據傳輸率,一般取決於硬碟的碟片轉速和碟片數據線密度(指同一磁軌上的數據間隔度)。注意,在這項指標中常常使用Mb/S或Mbps為單位,這是兆位/秒的意思,如果需要轉換成MB/S(兆位元組/秒),就必須將Mbps數據除以8(一位元組8位數)。例如,WD36400硬碟給出的最大內部數據傳輸率為131Mbps,但如果按MB/S計算就只有16.37MB/s(131/8)。
7.外部數據傳輸率:通稱突發數據傳輸率(burst data transfer rate),指從硬碟緩沖區讀取數據的速率,在廣告或硬碟特性表中常以數據介面速率代替,單位為MB/S。目前主流硬碟普通採用的是Ultra ATA/66,它的最大外部數據率即為66.7MB/s,而在SCSI硬碟中,採用最新的Ultra 160/m SCSI介面標准,其數據傳輸率可達160MB/s,採用Fibra Channel(光纖通道),最大外部數據傳輸將可達200MB/s。在廣告中我們有時能看到說雙Ultra 160/m SCSI的介面,這理論上將最大外部數據傳輸率提高到了320MB/s,但目前好像還沒有結合有此介面的產品推出。
8.主軸轉速:是指硬碟內主軸的轉動速度,目前ATA(IDE)硬碟的主軸轉速一般為5400~7200rpm,主流硬碟的轉速為7200RPM,至於SCSI硬碟的主軸轉速可達一般為7200~10,000RPM,而最高轉速的SCSI硬碟轉速高達15,000RPM(即希捷「捷豹X15」系列硬碟)。
9.數據緩存:指在硬碟內部的高速存儲器:目前硬碟的高速緩存一般為512KB~2MB,目前主流ATA硬碟的數據緩存應該為2MB,而在SCSI硬碟中最高的數據緩存現在已經達到了16MB。對於大數據緩存的硬碟在存取零散文件時具有很大的優勢。
10.硬碟表面溫度:它是指硬碟工作時產生的溫度使硬碟密封殼溫度上升情況。這項指標廠家並不提供,一般只能在各種媒體的測試數據中看到。硬碟工作時產生的溫度過高將影響薄膜式磁頭(包括GMR磁頭)的數據讀取靈敏度,因此硬碟工作表面溫度較低的硬碟有更好的數據讀、寫穩定性。如果對於高轉速的SCSI硬碟一般來說應該加一個硬碟冷卻裝置,這樣硬碟的工作穩定性才能得到保障。
11.MTBF(連續無故障時間):它指硬碟從開始運行到出現故障的最長時間,單位是小時。一般硬碟的MTBF至少在30000或40000小時。這項指標在一般的產品廣告或常見的技術特性表中並不提供,需要時可專門上網到具體生產該款硬碟的公司網址中查詢。
四、介面標准
ATA介面,這是目前台式機硬碟中普通採用的介面類型。
ST-506/412介面:
這是希捷開發的一種硬碟介面,首先使用這種介面的硬碟為希捷的ST-506及ST-412。ST-506介面使用起來相當簡便,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年左右這種介面就基本上被淘汰了,採用該介面的老硬碟容量多數都低於200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT機器使用的硬碟就是ST-506/412硬碟或稱MFM硬碟,MFM(Modified Frequency Molation)是指一種編碼方案 。
ESDI介面:
即(Enhanced Small Drive Interface)介面,它是邁拓公司於1983年開發的。其特點是將編解碼器放在硬碟本身之中,而不是在控制卡上,理論傳輸速度是前面所述的ST-506的2…4倍,一般可達到10Mbps。但其成本較高,與後來產生的IDE介面相比無優勢可言,因此在九十年代後就補淘汰了
IDE及EIDE介面:
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碟驅動器,我們常說的IDE介面,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)介面,現在PC機使用的硬碟大多數都是IDE兼容的,只需用一根電纜將它們與主板或介面卡連起來就可以了。 把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬碟介面的電纜數目與長度,數據傳輸的可靠性得到了增強,硬碟製造起來變得更容易,因為廠商不需要再擔心自己的硬碟是否與其它廠商生產的控制器兼容,對用戶而言,硬碟安裝起來也更為方便。
ATA-1(IDE):
ATA是最早的IDE標準的正式名稱,IDE實際上是指連在硬碟介面的硬碟本身。ATA在主板上有一個插口,支持一個主設備和一個從設備,每個設備的最大容量為504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共規定了3種PIO模式和4種DMA模式(沒有得到實際應用),要升級為ATA-2,你需要安裝一個EIDE適配卡。
ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA):
這是對ATA-1的擴展,它增加了2種PIO和2種DMA模式,把最高傳輸率提高到了16.7MB/s,同時引進了LBA地址轉換方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可達8.1GB的硬碟。如你的電腦支持ATA-2,則可以在CMOS設置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的設置。其兩個插口分別可以連接一個主設備和一個從設置,從而可以支持四個設備,兩個插口也分為主插口和從插口。通常可將最快的硬碟和CD—ROM放置在主插口上,而將次要一些的設備放在從插口上,這種放置方式對於486及早期的Pentium電腦是必要的,這樣可以使主插口連在快速的PCI匯流排上,而從插口連在較慢的ISA匯流排上。
ATA-3(FastATA-2):
這個版本支持PIO-4,沒有增加更高速度的工作模式(即仍為16.7MB/s),但引入了簡單的密碼保護的安全方案,對電源管理方案進行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,自監測、分析和報告技術)
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66):
這個新標准將PIO-4下的最大數據傳輸率提高了一倍,達到33MB/s,或更高的66MB/s。它還在匯流排佔用上引入了新的技術,使用PC的DMA通道減少了CPU的處理負荷。要使用Ultra-ATA,需要一個空閑的PCI擴展槽,如果將UltraATA硬碟卡插在ISA擴展槽上,則該設備不可能達到其最大傳輸率,因為ISA匯流排的最大數據傳輸率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流桌面硬碟採用的介面類型,其支持最大外部數據傳輸率為66.7MB/s。
Serial ATA:
新的Serial ATA(即串列ATA),是英特爾公司在今年IDF(Intel Developer Forum,英特爾開發者論壇) 發布的將於下一代外設產品中採用的介面類型,就如其名所示,它以連續串列的方式傳送資料,在同一時間點內只會有1位數據傳輸,此做法能減小介面的針腳數目,用四個針就完成了所有的工作(第1針發出、2針接收、3針供電、4針地線)。這樣做法能降低電力消耗,減小發熱量。最新的硬碟介面類型ATA-100就是Serial ATA是初始規格,它支持的最大外部數據傳輸率達100MB/s,上面介紹的那兩款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次採用此ATA-100介面類型的產品。在2001年第二季度將推出Serial ATA 1x標準的產品,它能提高150MB/s的數據傳輸率。對於Serial ATA介面,一台電腦同時掛接兩個硬碟就沒有主、從盤之分了,各設備對電腦主機來說,都是Master,這樣我們可省了不少跳線功夫。
SCSI介面:
SCSI就是指Small Computer System Interface(小型計算機系統介面),它最早研製於1979,原是為小型機的研製出的一種介面技術,但隨著電腦技術的發展,現在它被完全移植到了普通PC上。現在的SCSI可以劃分為SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide與SCSI Wind Fast),最新的為SCSI-3,不過SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI廣泛應用於如:硬碟、光碟機、ZIP、MO、掃描儀、磁帶機、JAZ、列印機、光碟刻錄機等設備上。它的優點非常多主要表現為以下幾點:
1、適應面廣; 使用SCSI,你所接的設備就可以超過15個,而所有這些設備只佔用一個IRQ,這就可以避免IDE最大外掛15個外設的限制。
2、多任務;不像IDE,SCSI允許對一個設備傳輸數據的同時,另一個設備對其進行數據查找。這將在多任務操作系統如Linux、Windows NT中獲得更高的性能。
3、寬頻寬;在理論上,最快的SCSI匯流排有160MB/s的帶寬,即Ultra 160/s SCSI;這意味著你的硬碟傳輸率最高將達160MB/s(當然這是理論上的,實際應用中可能會低一點)。
4、少CPU佔用率
從最早的SCSI到現在Ultra 160/m SCSI,SCSI介面具有如下幾個發展階段
1、SCSI-1 —最早SCSI是於1979年由美國的Shugart公司(Seagate希捷公司的前身)制訂的,並於1986年獲得了ANSI(美國標准協會)承認的SASI(Shugart Associates System Interface施加特聯合系統介面) ,這就是我們現在所指的SCSI -1,它的特點是,支持同步和非同步SCSI外圍設備;支持7台8位的外圍設備最大數據傳輸速度為5MB/S;支持WORM外圍設備。
2、SCSI-2 —90年代初(具體是1992年),SCSI發展到了SCSI-2,當時的SCSI-2 產品(通稱為Fast SCSI)是能過提高同步傳輸時的頻率使數據傳輸率提高為10MB/S,原本為8位的並行數據傳輸稱為:Narrow SCSI;後來出現了16位的並行數據傳輸的WideSCSI,將其數據傳輸率提高到了20MB/S 。
3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3,其俗稱Ultra SCSI,全稱為SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface(數據傳輸率為20M/S)它採用了同步傳輸時鍾頻率提高到20MHZ以提高數據傳輸的技術,因此使用了16位傳輸的Wide模式時,數據傳輸即可達到40MB/s。其允許介面電纜的最大長度為1.5米。
4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40),其採用了LVD(Low Voltage Differential,低電平微分)傳輸模式,16位的Ultra2SCSI(LVD)介面的最高傳輸速率可達80MB/S,允許介面電纜的最長為12米,大大增加了設備的靈活性。
5、1998年9月更高的數據傳輸率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)規格正式公布,其最高數據傳輸率為160MB/s,這將給電腦系統帶來更高的系統性能。

現有最流行的串列硬碟技術
隨著INTEL的915平台的發布,最新的ICH6-M也進入了我們的視野。而ICH6除了在一些電源管理特性方面有所增強外,也正式引入了SATA(串列ATA,以下簡稱SATA)和PCI-E概念。對於筆記本來說,從它誕生的那天起就一直使用著PATA(並行ATA,以下簡稱PATA)來連接硬碟,SATA的出現無疑是一項硬碟介面的革命。而如今隨著INTEL的積極推動,筆記本也開始邁入SATA的陣營。

關於SATA的優勢,筆者相信諸位也都有了解。確實,比起PATA,SATA有著很多不可比擬的優勢,而筆者將在本文中透過技術細節來多其進行分析。相信您讀完本文後會對SATA有著更深入的了解。另外由於本文主要針對筆記本和台式機,所以諸如RAID等技術不在本文討論范圍之內。

串列通信和並行通信

再進行詳細的介紹之前,我們先了解一下串列通信和並行通信的特點。

一般來說,串列通信一般由二根信號線和一根地線就可完成互相的信息的傳送。如下圖,我們看到設備A和設備B之間的信號交換僅用了兩根信號線和一根地線就完成了。這樣,在一個時鍾內,二個bit的數據就會被傳輸(每個方向一個bit,全雙工),如果能時鍾頻率足夠高,那麼數據的傳輸速度就會足夠快。
如果為了節省成本,我們也可以只用一根信號線和一根地線連接。這樣在一個時鍾內只有一個bit被傳輸(半雙工),我們也同樣可以提高時鍾頻率來提升其速度。

而並行通信在本質上是和串列通信一樣的。唯一的區別是並行通信依靠多條數據線在一個時鍾周期里傳送更多的bit。下圖中,數據線已經不是一條或者是兩條,而是多條。我們很容易知道,如果有8根數據線的話,在同一時鍾周期內傳送的的數據量是8bit。如果我們的數據線足夠多的話,比如PCI匯流排,那一個周期內就可以傳送32bit的數據。

在這里,筆者想提醒各位讀者,對於一款產品來說,用最低的成本來滿足帶寬的需要,那就是成功的設計,而不會在意你是串列通信還是並行通信,也不會管你的傳輸技術是先進還是落後。

PATA介面的速度

我們知道,ATA-33的速度為33MB/S,ATA-100的速度是100MB/S。那這個速度是如何計算出來的呢?

首先,我們需要知道匯流排上的時鍾頻率,比如ATA-100是25MHz,PATA的並行數據線有16根,一次能傳送16bit的數據。而ATA-66以上的規范為了降低匯流排本身的頻率,PATA被設計成在時鍾的上下沿都能傳輸數據(類似DDR的原理),使得在一個時鍾周期內能傳送32bit。

這樣,我們很容易得出ATA-100的速度為:25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。

PATA的局限性

在相同頻率下,並行匯流排優於串列匯流排。隨著當前硬碟的數據傳輸率越來越高,傳統的並行ATA介面日益逐漸暴露出一些設計上的缺陷,其中最致命的莫過於並行線路的信號干擾問題。

那各信號線之間是如何干擾的呢?

1,首先是信號的反射現象。從南橋發出的PATA信號,通過扁長的信號線到達硬碟(在筆記本上對應的也有從南橋引出PATA介面,一直布線到硬碟的介面)。學過微波通信的讀者肯定知道,信號在到達PATA硬碟後不可避免的會發生反彈,而反彈的信號必將疊加到當前正在被傳輸的信號上,導致傳輸中數據的完整性被破壞,引起接受端誤判。

所以在實際的設計中,都必須要設計相應的電路來保證信號的完整性。

我們看到,從南橋發出的PATA信號一般都需要經過一個排阻才發送到PATA的設備。我們必須加上至少30個電阻(除了16根數據線,還有一些控制信號)才能有效的防止信號的反彈。而在硬碟內部,硬碟廠商會在裡面接上終端電阻以防止引號反彈。這不僅對成本有所上升,也對PCB的布局也造成了困擾。

當然,信號反彈在任何高速電路里都會發生,在SATA里我們也會看到終端電阻,但因為SATA的數據線比PATA少很多,並且採用了差分信號傳輸,所以這個問題並不突出。

2,其次是信號的偏移問題
理論上,並行匯流排的數據線的長度應該是一致的。而在實際上,這點很難得到保證。信號線長度的不一致性會導致某個信號過快/過慢到達接受端,導致邏輯誤判。不僅如此,導致信號延遲的原因還有很多,比如線路板上的分布電容、信號線在高頻時產生的感抗等都會引起信號的延遲。

如圖,在左側南橋端我們發送的數據為[1,1,1,0],在發送到硬碟的過程中,第四個信號由於某種原因出現延遲,在判斷時刻還沒到達接受端。這樣,接受端判斷接受到的信號為[1,1,1,1],出現錯誤。由此也可看出,並行數據線越多,出現錯誤的概率也越大。

下圖是SONY Z1的硬碟轉接線,我們看到,設計師做了不少蛇行走線以滿足PATA數據線的長度一致性要求。

我們可以很容易想像,信號的時鍾越快,被判斷信號判斷的時間就越短,出現誤判的可能性就越大。在較慢的匯流排上(上),允許數據信號和判斷信號的時間誤差為a,而在高速的匯流排上(下),允許誤差為b。速度越快,允許的誤差越小。這也是PATA的匯流排頻率提升的局限性,而匯流排頻率直接影響著硬碟傳輸速度。。。

3,還有是信號線間的干擾(串音干擾)

這種干擾幾乎存在與任何電路。和信號偏移一樣,串音干擾也是並行通信的通病。由於並行通信需要多條信號線並行走線(以滿足長度、分布電容等參數的一致性),而串音干擾就是在這時候導致的。由於信號線在傳輸數據的過程中不停的以0,1間變換,導致其周邊的磁場變化甚快。通過法拉第定律我們知道,磁場變化越快,切割磁力線的導線上的電壓越大。這個電壓將導致信號的變形,信號頻率越高,干擾愈加嚴重,直至完全無法工作。串音干擾可以說這是對並行的PATA線路影響最大的不利因素,並且大大限制了線路的長度。

硬碟的恢復主要是靠備份,還有一些比較專業的恢復技術就是要專業學習的了.不過我不專業,現在最常用的就是GHOST,它可以備份任何一個盤付,並生成一個備份文件必要的時候可以用來恢復數據

現在市場上的主要幾款硬碟就是邁托,西部數據(WD),希捷(ST),三星,東之,松下,還有最新的那個易拓保密硬碟