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dft存储服务器

发布时间: 2022-07-13 12:21:14

⑴ FPGA 我在做个简单的DFT 需要存储旋转因子,请问怎么存储大量数据 ,想的是用寄存器存储块编译 ALUT 不够

像这种存大数据的情况要用RAM,而不能用寄存器的。你看看里边有M9K的资源,要用到那部分。你用mega wizard例化一个128位宽的RAM,有64个地址空间就好。

⑵ 购买服务器主要看那几项指标谢谢。

为了满足网络应用不断增长的性能需要,我们通常增加新服务器个数,分担业务,提高系统工作性能,即横向扩展。其实也可以通过提高现有服务器的配置来提高服务器的整体性能,即纵向扩展——因为服务器部件的选配对服务器的性能至关重要。而直接存储数据的硬盘更是影响服务器服务性能的重要一环。

提高服务器性能的方法就是寻找制约服务器性能的瓶颈在哪。不同应用可能存在的瓶颈是不同的,有的要重点考虑处理器、内存,有的要重点考虑硬盘或网络的I/O吞吐能力;那么,在哪些应用环境下需要重点考虑服务器硬盘瓶颈呢?

通讯服务器(messaging/E-mail/VOD):快速的I/O是这类应用的关键,硬盘的I/O吞吐能力是主要瓶颈;

数据仓库(联机事务处理/数据挖掘):大型商业数据存储、编目、索引、数据分析,高速商业计算等,需要具有良好的网络和硬盘I/O吞吐能力;

数据库(ERP/OLTP等):服务器运行数据库,需要具有强大的CPU处理能力,大的内存容量来缓存数据,同时需要有很好的I/O吞吐性能;

其他应用:应用集中在数据查询和网络交流中,需要频繁读写硬盘,这时硬盘的性能将直接影响服务器整体的性能。

影响硬盘的因素

谈到硬盘的指标参数,首先就应提到硬盘的接口标准。当今主流硬盘的接口界面有两种:EIDE和SCSI,当然此外还有IEEE 1394接口、USB接口和FC-AL(FibreChannel-Arbitrated Loop)光纤通道接口的产品,但是很少见。现在几乎所有的微机普遍采用基于Ultra DMA/33/66/100标准的IDE接口的硬盘,它的优势在于能提供较低价格,普及率很高。

同时,也有部分低端服务器采用了IDE硬盘,目前,几乎所有服务器主板都集成了IDE控制器,但在中高端服务器中还只是普遍用来连接低速外设IDE光驱,而硬盘一般采用SCSI接口标准,如浪潮英信服务器就普遍采用了Ultra160 SCSI硬盘,提供更高的硬盘吞吐能力。SCSI接口硬盘有着极低的CPU占用率、支持更多的设备和在多任务下工作的优势明显等优点,更适合于服务器应用的需求,当然SCSI硬盘价格要高得多。

然而,硬盘的数据传输系统之瓶颈不在于PCI总线或是接口速率上,而在硬盘本身,这是由硬盘机械部分与结构设计等诸多因素造成的。

衡量硬盘的指标

衡量硬盘性能的指标主要包括:

主轴转速

主轴转速是一个在硬盘的所有指标中除了容量之外,最应该引人注目的性能参数,也是决定硬盘内部传输速度和持续传输速度的第一决定因素。如今硬盘的转速多为5400rpm、7200rpm、10000rpm和15000rpm。从目前的情况来看,10000rpm的SCSI硬盘具有性价比高的优势,是目前硬盘的主流,而7200rpm及其以下级别的硬盘在逐步淡出硬盘市场。

内部传输率

内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。硬盘数据传输率分为内外部传输率;通常称外部传输率也为突发数据传输率(Burstdata Transfer Rate)或接口传输率,指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度,目前采用Ultra 160 SCSI技术的外部传输率已经达到了160MB/s;内部传输率也称最大或最小持续传输率(Sustained Transfer Rate),是指硬盘在盘片上读写数据的速度,现在的主流硬盘大多在30MB/s到60MB/s之间。由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率,所以只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准。

单碟容量

除了对于容量增长的贡献之外,单碟容量的另一个重要意义在于提升硬盘的数据传输速度。单碟容量的提高得益于磁道数的增加和磁道内线性磁密度的增加。磁道数的增加对于减少磁头的寻道时间大有好处,因为磁片的半径是固定的,磁道数的增加意味着磁道间距离的缩短,而磁头从一个磁道转移到另一个磁道所需的就位时间就会缩短。这将有助于随机数据传输速度的提高。而磁道内线性磁密度的增长则和硬盘的持续数据传输速度有着直接的联系。磁道内线性密度的增加使得每个磁道内可以存储更多的数据,从而在盘片的每个圆周运动中有更多的数据被从磁头读至硬盘的缓冲区里。

平均寻道时间

平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间,这是衡量硬盘机械性能的重要指标,一般在3ms~13ms之间,建议平均寻道时间大于8ms的SCSI硬盘不要考虑。平均寻道时间和平均潜伏时间(完全由转速决定)一起决定了硬盘磁头找到数据所在的簇的时间。该时间直接影响着硬盘的随机数据传输速度。

缓存

提高硬盘高速缓存的容量也是一条提高硬盘整体性能的捷径。因为硬盘的内部数据传输速度和外部传输速度不同。因此需要缓存来做一个速度适配器。缓存的大小对于硬盘的持续数据传输速度有着极大的影响。它的容量有512KB、2MB、4MB,甚至8MB或16MB,对于视频捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作,大的硬盘缓存是非常理想的选择。

知道了服务器硬盘的性能指标,下一步自然要依此选择出适合具体应用的服务器硬盘,以提高系统的工作性能。

选用高性能硬盘

由于SCSI具有CPU占用率低,多任务并发操作效率高,连接设备多,连接距离长等优点,对于大多数的服务器应用,建议采用SCSI硬盘,并采用最新的Ultra160 SCSI控制器;对于低端的小型服务器应用,可以采用最新的IDE硬盘和控制器。确定了硬盘的接口和类型后,就要重点考察上面提到的影响硬盘性能的技术指标,根据转速、单碟容量、平均寻道时间、缓存等因素,并结合资金预算,选定性价比最合适的硬盘方案。

RAID技术

冗余磁盘阵列RAID系统提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标、数据完整性和数据可用性,尤其是在当今面临的硬盘I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下,RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口。

依据磁盘阵列数据不同的校验方式, RAID技术分为不同的等级(RAID Levels),各有不同的技术特点,读者可以参考有关手册进行选用。

为了更好地提高硬盘的I/O性能,推荐采用RAID技术,根据应用的特点,把被频繁访问读写的硬盘做成RAID0或RAID1、RAID5;目前,在低端服务器可采用IDE RAID,如浪潮英信NP200;而在中高端服务器,建议采用SCSI RAID控制器,并注意RAID控制器有关技术指标,如CPU类型、通道类型和数目、缓存数量、有无电池后备等;需要注意的是:主板集成的RAID控制器由于本身没有硬盘控制器,而占用了主板上的SCSI硬盘控制器,需要耗费更多的主处理器时间,会使服务器的处理能力受到影响。

热拔插技术

除了从性能指标上评价硬盘,还要考虑到硬盘的故障率、平均无故障运行情况和易维护性。在具体的应用中,首先应选用寿命长、故障率低的硬盘,可降低故障出现的几率和次数,这牵扯到硬盘的MTBF(平均无故障时间)和数据保护技术,MTBF值越大越好,如浪潮英信服务器采用的硬盘的MTBF值一般超过120万小时,而硬盘所共有的S.M.A.R.T.(自监测、分析、报告技术)以及类似技术,如seagate和IBM的DST(驱动器自我检测)和DFT(驱动器健康检测),对于保存在硬盘中数据的安全性有着重要意义。

另外,一旦硬盘损坏,应考虑如何保证数据不丢失,并且减少服务器的宕机时间。 RAID技术可以用来保证数据的可靠性和安全性,通过硬盘的热拔插技术可以保证在更换或维修硬盘的同时,服务器仍然能正常运行可用。目前热拔插技术在中高档服务器中非常普遍,一直也被作为服务器档次的一个重要标志。一般在服务器中采用的热拔插技术的部件有硬盘、电源、风扇、PCI插槽等,而SCSI硬盘也有专门支持热拔插技术的SCA2接口(80-pin),与SCSI背板配合使用,就可以

⑶ 1.DFT设计常见问题及解决办法

用DFT对连续信号进行谱分析时,理论上的结果和实际上的过程之间是有一定区别的,这些区别会对我们计算分析过程带来误差,本文将为你讲解DFT谱分析的两个常见问题并为你分析产生以上问题的原因。
一.泄漏现象
在理论上,比如一个余弦单频离散时间信号,在进行DFT后,得到的是两条理想的冲击的周期延拓,但是实际中我们知道,在分析时,不可能对无限个信号进行分析,因此实际上,相当于对一个离散时间信号时域上加窗截断,那在时域上相乘,频域上卷积,因此实际上的谱一定会受到窗函数谱的影响,这样,在你得到DTFT之后进行采样得到DFT时,不一定得到单线谱,只有在满足一定条件的时候才能满足单线谱,因此可见,本来理论上集中在一个频率上的能量,向其与能量上发散泄漏。
解决这问题,在窗函数类型确定的时候、我们可以使窗函数的长度增长,这样可以使窗函数的频谱主,旁瓣变窄,使能量向其他频率分量泄漏减少,但与此同时带来计算量增大的问题。在窗长度固定的时候,我们可以考虑改变窗的种类,比如用其他窗类型,汉明窗,汉宁窗等,这些窗在频域上对能量泄漏有改善,但凡事有两面性,这些窗的引入,会使信号在时域上有所失真。
二.栅栏现象
因为DFT是对DTFT的等距采样,就像是通过一个栅栏看一幅图,只能在离散点看到真实的图景,因此,我们常在信号末尾补零,增加DFT点数,用更多的点来描绘DTFT的包络形状。实际中,DFT的点数只要大题信号点数就可以,因为频域抽样对应时域周期延拓,DFT点数大于信号点数,在理论上就不会发生重叠。

⑷ 离散傅里叶变换的用DFT对模拟信号进行谱分析

在工程实际中经常遇到的模拟信号xn(t),其频谱函数Xn(jΩ)也是连续函数,为了利用DFT对xn(t)进行谱分析,对xn(t)进行时域采样得到x(n)= xn(nT),再对x(n)进行DFT,得到X(k)则是x(n)的傅里叶变换X(ejω)在频率区间[0,2π]上的N点等间隔采样,这里x(n)和X(k)都是有限长序列
然而,傅里叶变换理论证明,时间有限长的信号其频谱是无限宽的,反之,弱信号的频谱有限款的则其持续时间将为无限长,因此,按采样定理采样时,采样序列应为无限长,这不满足DFT的条件。实际中,对于频谱很宽的信号,为防止时域采样后产生‘频谱混叠’,一般用前置滤波器滤除幅度较小的高频成分,使信号的贷款小于折叠频率;同样对于持续时间很长的信号,采样点数太多也会导致存储和计算困难,一般也是截取有限点进行计算。上述可以看出,用DFT对模拟信号进行谱分析,只能是近似的,其近似程度取决于信号带宽、采样频率和截取长度
模拟信号xn(t)的傅里叶变换对为
X(jΩ)={-∞,+∞}x(t)*exp^-jΩt dt
x(t)=1/2π{-∞,+∞} X(JΩ)*e^jΩt dt
用DFT方法计算这对变换对的方法如下:
(a)对xn(t)以T为间隔进行采样,即xn(t)|t=nT= xa(nT)= x(n),由于
t→nT,dt→T, {-∞,+∞}→∑n={-∞,+∞}
因此得到
X(jΩ)≈∑n={-∞,+∞}x(nT)*exp^-jΩnT*T
x(nT)≈1/2π{0, Ωs} X(JΩ)*e^jΩnT Dω
(b)将序列x(n)= xn(t)截断成包含有N个抽样点的有限长序列
X(jΩ)≈T∑n={0,N-1}x(nT)*exp^-jΩnT*T
由于时域抽样,抽样频率为fs=1/T,则频域产生以fs为周期的周期延拓,如果频域是带限信号,则有可能不产生频谱混叠,成为连续周期频谱序列,频谱的周期为fs=1/T
(c)为了数值计算,频域上也要抽样,即在频域的一个周期中取N个样点,fs=NF0,每个样点间隔为F0,频域抽样使频域的积分式变成求和式,而在时域就得到原来已经截断的离散时间序列的周期延拓,时间周期为T0=1/F0。因此有
Ω→kΩ0,dΩ→Ω0,{-∞,+∞} dΩ→∑n={-∞,+∞}Ω0
T0=1/F0=N/fs=NT
Ω0=2ΠF0
Ω0T=Ω0/fs=2π/N
X(jkΩ0)≈T∑n={0,N-1}x(nT)*exp^-jkΩ0nT

⑸ 什么是DFT,DFT是什么意思求答案

可测试性技术(Design For Testability-DFT)就是试图增加电路中信号的可控制性和可观测性,以便及时经济地测试芯片是否存在物理缺陷,使用户拿到良好的芯片。其中包括Ad Hoc技术和结构化设计技术。目前,任何高IC设计系统都采用结构化设计技术,其中主要扫描技术和内建自测两种技术。
一个电路的测试性问题应该包括两个方面:
由外部输入信号来控制电路中的各个节点的电平值,称为可控制性。
从外部输出端观测内部故障地难易程度,称为可观测性
扫描技术是指电路中的任一状态移进或移出的能力,其特点使测试数据的串行化。比较常使用的是全扫描技术和边界扫描技术。全扫描技术是将电路中的所有触发器用特殊设计的具有扫描功能的触发器代替,使其在测试时链接成一个或几个移位寄存器,这样,电路分成了可以进行分别测试的纯组合电路和移位寄存器,电路中的所有状态可以直接从原始输入和输出端得到控制和观察。这样子的电路将时序电路的测试生成简化成组合电路的测试生成,由于组合电路的测试生成算法目前已经比较完善,并且在测试自动化生成方面比时序电路的测试生成容易得多,因此大大降低了测试生成的难度。
对于存储器模块的测试一般由生产厂家提供专门的BIST电路,通过BIST电路可以方便地对存储单元地存取功能进行测试,所谓的BIST电路是指把测试电路做到IC里面,利用测试电路固有的能力自行执行一个测试存储器的程序。另外MBIST还可以解决RAM SHADOW的问题提高芯片的可测试性。
为什么要做DFT呢?因为我们的设计,也就是RTL到GDSII交出去的只是一个版图,最后芯片需要生产织造是在foundry做的,也就是厂家根据你提供的数据GDSII做成芯片。这个流程过程中可能出现缺陷,这个缺陷可能是物理存在的,也可能是设计当中的遗留问题导致的,另外一方面在封装的过程也可能出现缺陷。为了保证我们的芯片能够不存在物理上的缺陷,所以就要做DFT。也就是说,你交给foundry一个加法器的GDSII,他在做的过程和封装的时候都可能引入缺陷;拿到这个加法器芯片你怎么知道,里面的一个与门,厂家给你做的就是一个正常工作的与门呢?你怎么知道厂家做好的加法器的dier在封装之后引脚就能正常输入呢?一句话,就是通过DFT!

⑹ DFT的技术介绍

扫描路径设计
扫描路径法是一种针对时序电路芯片的DFT方案.其基本原理是时序电路可以模型化为一个组合电路网络和带触发器(Flip-Flop,简称FF)的时序电路网络的反馈。
内建自测试
内建自测试(BIST)设计技术通过在芯片的设计中加入一些额外的自测试电路,测试时只需要从外部施加必要的控制信号,通过运行内建的自测试硬件和软件,检查被测电路的缺陷或故障。和扫描设计不同的是,内建自测试的测试向量一般是内部生成的,而不是外部输入的。内建自测试可以简化测试步骤,而且无需昂贵的测试仪器和设备(如ATE设备),但它增加了芯片设计的复杂性。
边界扫描测试
为了对电路板级的逻辑和连接进行测试,工业界和学术界提出了一种边界扫描的设计,边界扫描主要是指对芯片管脚与核心逻辑之间的连接进行扫描。数字信号处理DFT(Discrete Fourier Transform)x(n)经过截断后[根据谱分辨率要求截断多长],为有限长的序列,DFT的结果是有限长的,正好是对该有限长序列连续谱[DTFT]的在0~2pi上的等间隔采样,适合于计算机处理;而DFT又有FFT快速傅里叶变换算法,因此在各领域中得以广泛应用。当然截断带来截断效应。

⑺ 那个DFT是什么啊

楼上们,敲了那么多字,何不回覆一下呢。DFT是一个组织,全称应该是dark force team. 他是一个第三方的,有能力破解系统焦点的组织。所谓DFTROM,就是DFT基于官方原版进行点窜的新ROM。这种ROM一般:1.完全解锁(优势在于应用法式能够挪用更低层的接口。好比native code)2. 到场部门定制的软件3.开启一些系统默认没有开启的功能……

⑻ dft磁盘阵列绿灯常亮,所有硬盘位上的黄灯闪烁报警,这是什么问题

电源故障,最少一个电源出现了问题,但不影响正常工作,尽快排查更换。

⑼ 硬盘介绍

硬盘介绍

硬盘(港台称之为硬盘,英文名:Hard Disc Drive 简称HDD 全名 温彻斯特式硬盘)是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的盘片组成。这些盘片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。磁头数 薄膜感应(TFI)磁头 各向异性磁阻(AMR)磁头 GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)网络硬盘固态硬盘故障表现伤害电脑硬盘的软件硬盘显示容量错误解决办法选购指南硬盘维护方法保养常识
1.读写过程中且忌断电 2.保持良好的工作环境 3.防止受震动 4.减少频繁操作 5.恰当的使用时间 6.定期整理碎片 7.使用稳定的电源供电虚拟硬盘展开
硬盘种类
硬盘分为固态硬盘(SSD)和机械硬盘(HDD);SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性盘片来存储。
硬盘技术
磁头复位节能技术:通过在闲时对磁头的复位来节能。 西部数据在最新的硬盘上采用了该技术来减少空闲时功耗。
多磁头技术:通过在同一盘片增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速,或同时在多盘片同时利用磁头来读或写来为磁盘提速。目前希捷和中立数据的部分型号采用了该技术。多用于服务器和数据库中心。
机械硬盘
1.1956年,IBM的IBM 350 RAMAC是现代硬盘的雏形,它相当于两个冰箱的体积,不过其储存容量只有5MB。1973年IBM 3340问世,它拥有“温彻斯特”这个绰号,来源于他两个30MB的储存单元,恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。至此,硬盘的基本架构被确立。 2.1980年,两位前IBM员工创立的公司开发出5.25英寸规格的5MB硬盘,这是首款面向台式机的产品,而该公司正是希捷(SEAGATE)公司。 3.80年代末,IBM公司推出MR(Magneto Resistive磁阻)技术令磁头灵敏度大大提升,使盘片的储存密度较之前的20Mbpsi(bit/每平方英寸)提高了数十倍,该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。1991年,IBM应用该技术推出了首款3.5英寸的1GB硬盘。 4.1970年到1991年,硬盘盘片的储存密度以每年25%~30%的速度增长;从1991年开始增长到60%~80%;至今,速度提升到100%甚至是200%,从1997年开始的惊人速度提升得益于IBM的GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)技术,它使磁头灵敏度进一步提升,进而提高了储存密度。 5.1995年,为了配合Intel的LX芯片组,昆腾(Quantum)与Intel携手发布UDMA 33接口——EIDE标准将原来接口数据传输率从16.6MB/s提升到了33MB/s 同年,希捷开发出液态轴承(FDB,Fluid Dynamic Bearing)马达。所谓的FDB就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中,用厚度相当于头发直径十分之一的油膜取代金属轴承,减轻了硬盘噪音与发热量。 6.1996年,希捷收购康诺(Conner Peripherals)。 7.1998年2月,UDMA66规格面世。 8.2000年10月,迈拓(Maxtor)收购昆腾。 9.2003年1月,日立宣布完成20.5亿美元的收购IBM硬盘事业部计划,并成立日立环球储存科技公司(Hitachi Global Storage Technologies, Hitachi GST)。 10.2005年日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写入技术(perpendicular recording),该原理是将平行于盘片的磁场方向改变为垂直(90度),更充分地利用的储存空间。 11.2005年12月21日, 硬盘制造商希捷宣布收购迈拓(Maxtor)。 12.2007年1月,日立环球储存科技宣布将会发售全球首只1Terabyte的硬盘,比原先的预定时间迟了一年多。硬盘的售价为399美元,平均每美元可以购得2.75GB硬盘空间。 13.2007年11月,Maxtor硬盘出厂的预先格式化的硬盘,被发现已植入会盗取在线游戏的帐号与密码的木马。 14.2010年12月,日立环球存储科技公司日前同时宣布,将向全球OEM厂商和部分分销合作伙伴推出3T
硬盘(15张)B、2TB和1.5TB Deskstar 7K3000硬盘系列。 15.2011年3月8日凌晨,WD西部数据公司宣布,将以现金加股票的形式,出资43亿美元收购日立全资子公司,同为世界级硬盘大厂的日立环球存储技术公司(HGST)。
编辑本段硬盘接口
ATA
全称Advanced Technol
ogy Attachment,是用传统的40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的,外部接口速度最大为133MB/s,因为并口线的抗干扰性太差,且排线占空间,不利计算机散热,将逐渐被SATA 所取代。
IDE
IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,俗称PATA并口。
SATA
使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范,2002年,虽然串行ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
SATA II
SATA II是芯片巨头Intel英特尔与硬盘巨头Seagate希捷在SATA的基础上发展起来的,其主要特征是外部传输率从SATA的150MB/s进一步提高到了300MB/s,此外还包括NCQ(Native Command Queuing,原生命令队列)、端口多路器(Port Multiplier)、交错启动(Staggered Spin-up)等一系列的技术特征。但是并非所有的SATA硬盘都可以使用NCQ技术,除了硬盘本身要支持NCQ之外,也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。
SATA III
正式名称为“SATARevision3.0”,是串行ATA国际组织(SATA-IO)在2009年5月份发布的新版规范,主要是传输速度翻番达到6Gbps,同时向下兼容旧版规范“SATARevision2.6”(也就是现在俗称的SATA3Gbps),接口、数据线都没有变动。SATA3.0接口技术标准是2007上半年英特尔公司提出的,由英特尔公司的存储产品架构设计部技术总监Knut Grimsrud负责,Knut Grimsrud表示,SATA3.0的传输速率将达到6Gbps,将在SATA2.0的基础上增加1倍。
SCSI
SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”(小型计算机系统接口),是同IDE(ATA)完全不同的接口,IDE接口是普通PC的标准接口,而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及,因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。
光纤通道
光纤通道的英文拼写是Fibre Channel,和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。 光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计,能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。
SAS接口
SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI,是新一代的SCSI技术,和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,并且提供与SATA硬盘的兼容性。
编辑本段硬盘尺寸
3.5寸台式机硬盘;风头正劲,广泛用于各种台式计算机。 2.5寸笔记本硬盘;广泛用于笔记本电脑,桌面一体机,移动硬盘及便携式硬盘播放器。 1.8寸微型硬盘;广泛用于超薄笔记本电脑,移动硬盘及苹果播放器。 1.3寸微型硬盘;产品单一,三星独有技术,仅用于三星的移动硬盘。 1.0寸微型硬盘;最早由IBM公司开发,MicroDrive微硬盘(简称MD)。因符合CFII标准,所以广泛用于单反数码相机。 0.85寸微型硬盘;产品单一,日立独有技术,已知用于日立的一款硬盘手机,前Rio公司的几款MP3播放器也采用了这种硬盘。
编辑本段物理结构
1.磁头
硬盘内部结构
磁头是硬盘中最昂贵的部件,也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性,从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads),即磁阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作),读取磁头则采用新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读。这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最好的读/写性能。另外,MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/英寸2,而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2,这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前,MR磁头已得到广泛应用,而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads)也逐渐普及。
2.磁道
当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的,因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一面有成千上万个磁道。
3.扇区
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区,每个扇区可以存放512个字节的信息,磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时,要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘,每个磁道分为18个扇区。
4.柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘单面上的磁道数是相等的。无论是双盘面还是单盘面,由于每个盘面都有自己的磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区),只要知道了硬盘的CHS的数目,即可确定硬盘的容量,硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。
编辑本段逻辑结构
3D参数
很久以前,硬盘的容量还非常小的时候,人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3D参数(Disk Geometry). 即磁头数(Heads),柱面数(Cylinders),扇区数(Sectors),以及相应的寻址方式。 其中: 磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大为255 (用8 个二进制位存储) 柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为1023(用 10 个二进制位存储) 扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区, 最大为63(用 6个二进制位存储) 每个扇区一般是512个字节, 理论上讲这不是必须的,但好像没有取别的值的。 所以磁盘最大容量为: 255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB ( 1M =1048576 Bytes ) 或硬盘厂商常用的单位: 255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB ( 1M =1000000 Bytes ) 在CHS 寻址方式中,磁头,柱面,扇区的取值范围分别为0到 Heads - 1。0 到Cylinders - 1。1 到Sectors (注意是从1 开始)。
基本Int 13H 调用
BIOS Int 13H 调用是BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用,它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位,读写,校验,定位,诊,格式化等功能。它使用的就是CHS 寻址方式,因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘(本文中如不作特殊说明,均以 1M = 1048576 字节为单位)。
现代硬盘结构
在老式硬盘中,由于每个磁道的扇区数相等,所以外道的记录密度要远低于内道,因此会浪费很多磁盘空间 (与软盘一样)。为了解决这一问题,进一步提高硬盘容量,人们改用等密度结构生产硬盘。也就是说,外圈磁道的扇区比内圈磁道多,采用这种结构后,硬盘不再具有实际的3D参数,寻址方式也改为线性寻址,即以扇区为单位进行寻址。 为了与使用3D寻址的老软件兼容(如使用BIOSInt13H接口的软件), 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器,由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式,对应不同的3D参数,如 LBA,LARGE,NORMAL)。
扩展Int 13H
虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址,但是由于基本Int13H 的制约,使用BIOS Int 13H 接口的程序,如 DOS 等还只能访问8 G以内的硬盘空间。为了打破这一限制,Microsoft 等几家公司制定了扩展Int 13H 标准(Extended Int13H),采用线性寻址方式存取硬盘,所以突破了 8 G的限制,而且还加入了对可拆卸介质(如活动硬盘) 的支持。
编辑本段基本参数
一、容量
作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘最主要的参数。 硬盘的容量以兆字节(MB/MiB)或千兆字节(GB/GiB)为单位,1GB=1000MB而1GiB=1024MiB。但硬盘厂商通常使用的是GB,也就是1G=1000MB,而Windows系统,就依旧以“GB”字样来表示“GiB”单位(1024换算的),因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。 硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量,单碟容量越大,单位成本越低,平均访问时间也越短。 一般情况下硬盘容量越大,单位字节的价格就越便宜,但是超出主流容量的硬盘略微例外。
二、转速
转速(Rotational Speed 或Spindle speed),是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示,单位表示为RPM,RPM是Revolutions Per minute的缩写,是转/每分钟。RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。 硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。 家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种,高转速硬盘也是现在台式机用户的首选;而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主,虽然已经有公司发布了10000rpm的笔记本硬盘,但在市场中还较为少见;服务器用户对硬盘性能要求最高,服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm,甚至还有15000rpm的,性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。
三、平均访问时间
平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置,并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。 平均访问时间体现了硬盘的读写速度,它包括了硬盘的寻道时间和等待时间,即:平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。 硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好,目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间,而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。 硬盘的等待时间,又叫潜伏期(Latency),是指磁头已处于要访问的磁道,等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半,一般应在4ms以下。
四、传输速率
传输速率(Data Transfer Rate) 硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度,单位为兆字节每秒(MB/s)。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。 内部传输率(Internal Transfer Rate) 也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate),它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。 外部传输率(External Transfer Rate)也称为突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)或接口传输率,它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率,外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。 目前Fast ATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s,而Ultra ATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。 使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。2002年,虽然串行ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
五、缓存
缓存(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界接口传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度
编辑本段数据保护
1.S.M.A.R.T.技术 S.M.A.R.T.技术的全称是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology,即“自监测、分析及报告技术”。在ATA-3标准中,S.M.A.R.T.技术被正式确立。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等,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,当出现安全值范围以外的情况时,会自动向用户发出警告,而更先进的技术还可以提醒网络管理员的注意,自动降低硬盘的运行速度,把重要数据文件转存到其它安全扇区,甚至把文件备份到其它硬盘或存储设备。通过S.M.A.R.T.技术,确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测,提高数据的安全性。但我们也应该看到,S.M.A.R.T.技术并不是万能的,它只能对渐发性的故障进行监测,而对于一些突发性的故障,如盘片突然断裂等,硬盘再怎么smart也无能为力了。因此不管怎样,备份仍然是必须的。 2.DFT技术 DFT(Drive Fitness Test,驱动器健康检测)技术是IBM公司为其PC硬盘开发的数据保护技术,它通过使用DFT程序访问IBM硬盘里的DFT微代码对硬盘进行检测,可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。 据研究表明,在用户送回返修的硬盘中,大部分的硬盘本身是好的。DFT能够减少这种情形的发生,为用户节省时间和精力,避免因误判造成数据丢失。它在硬盘上分割出一个单独的空间给DFT程序,即使在系统软件不能正常工作的情况下也能调用。 DFT微代码可以自动对错误事件进行登记,并将登记数据保存到硬盘上的保留区域中。DFT微代码还可以实时对硬盘进行物理分析,如通过读取伺服位置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移动等参数,并给出图形供用户或技术人员参考。这是一个全新的观念,硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的机械状况。 而DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件,它可以在用户其他任何软件失效的情况下运行。
扩展分区
由于主分区表中只能分四个分区,无法满足需求,因此设计了一种扩展分区格式。基本上说,扩展分区的信息是以链表形式存放的,但也有一些特别的地方。首先, 主分区表中要有一个基本扩展分区项,所有扩展分区都隶属于它,也就是说其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中。对于DOS / Windows 来说,扩展分区的类型为0x05。除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放, 后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中,但两个扩展分区的空间并不重叠。 扩展分区类似于一个完整的硬盘,必须进一步分区才能使用。但每个扩展分区中只能存在一个其他分区。此分区在 DOS/Windows环境中即为逻辑盘。因此每一个扩展分区的分区表(同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项)。
编辑本段相关名词
磁头数
硬盘磁头是硬盘读取数据的关键部件,它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输,而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据,磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。目前比较常用的是GMR(Giant Magneto Resisive)巨磁阻磁头,GMR磁头的使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,这比以前的传统磁头和MR(Magneto Resisive)磁阻磁头更为敏感,相对的磁场变化能引起来大的电阻值变化,从而实现更高的存储密度。 磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具,是硬盘中最精密的部位之一。磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的。硬盘在工作时,磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据;通过改变盘片上的磁场来写入数据。为避免磁头和盘片的磨损,在工作状态时,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触,只有在电源关闭之后,磁头会自动回到在盘片上的固定位置(称为着陆区,此处盘片并不存储数据,是盘片的起始位置)。
薄膜感应(TFI)磁头
在1990年至1995年间,硬盘采用TFI读/写技术。TFI磁头实际上是绕线的磁芯。盘片在绕线的磁芯下通过时会在磁头上产生感应电压。TFI读磁头之所以会达到它的能力极限,是因为在提高磁灵敏度的同时,它的写能力却减弱了。
各向异性磁阻(AMR)磁头
AMR(Anisotropic Magneto Resistive)90年代中期,希捷公司推出了使用AMR磁头的硬盘。AMR磁头使用TFI磁头来完成写操作,但用薄条的磁性材料来作为读元件。在有磁场存在的情况下,薄条的电阻会随磁场而变化,进而产生很强的信号。硬盘译解由于磁场极性变化而引起的薄条电阻变化,提高了读灵敏度。AMR磁头进一步提高了面密度,而且减少了元器件数量。由于AMR薄膜的电阻变化量有一定的限度,AMR技术最大可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度,所以AMR磁头的灵敏度也存在极限。这导致了GMR磁头的研发。
GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)
GMR磁头继承了TFI磁头和AMR磁头中采用的读/写技术。但它的读磁头对于磁盘上的磁性变化表现出更高的灵敏度。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的:一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。GMR传感器的灵敏度比AMR磁头大3倍,所以能够提高盘片的密度和性能。 硬盘的磁头数取决于硬盘中的盘片数,盘片正反两面都存储着数据,所以一个盘片对应两个磁头才能正常工作。比如总容量80GB的硬盘,采用单碟容量80GB的盘片,那只有一张盘片,该盘片正反面都有数据,则对应两个磁头;而同样总容量120GB的硬盘,采用二张盘片,则只有三个磁头,其中一张盘片的一面没有磁头。
编辑本段网络硬盘
"网络硬盘",即“网络优(U)盘”,是将用户的文件存放在互联网上,方便用户"携带"他们的文件,方便用户与他的亲朋好友"分享"他们的文件,所有操作在我们网站的页面上完成。文件类型不作限制。
编辑本段固态硬盘
固态硬盘介绍:
固态硬盘SSD(Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk)是由控制单元和存储单元(FLASH芯片)组成,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘(目前最大容量为1.6TB),固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同。在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致,包括3.5",2.5",1.8"多种类型。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质,因而抗震性极佳,同时工作温度很宽,扩展温度的电子硬盘可工作在-45℃~+85℃。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。

⑽ 四块SATAII 7200转组成的RAID10磁盘阵列,与SAS单块15000转的硬盘相比。哪个的性能更好

者多个铝制或者玻璃制的盘片组成。这些盘片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。不过,现在可移动硬盘越来越普及,种类也越来越多。

绝大多数台式电脑使用的硬盘要么采用 IDE 接口,要么采用 SCSI 接口。SCSI 接口硬盘的优势在于,最多可以有七种不同的设备可以联接在同一个控制器面板上。由于硬盘以每秒3000—10000转的恒定高速度旋转,因此,从硬盘上读取数据只需要很短的时间。在笔记本电脑中,硬盘可以在空闲的时候停止旋转,以便延长电池的使用时间。老式硬盘的存储容量最小只有 5MB,而且,使用的是直径达12英寸的盘片。现在的硬盘,存储容量高达数十 GB,台式电脑硬盘使用的盘片直径一般为3.5英寸,笔记本电脑硬盘使用的盘片直径一般为2.5英寸。新硬盘一般都在装配工厂中经过低级格式化,目的在于把一些原始的扇区鉴别信息存储在硬盘上。

sata(serial ata),即串行ata接口,它作为一种新型硬盘接口技术于2000年初由intel公司率先提出。虽然与传统并行ata存储设备相比,sata硬盘有着无可比拟的优势。而磁盘系统的真正串行化是先从主板方面开始的,早在串行硬盘正式投放市场以前,主板的sata接口就已经就绪了。但在intel ich5、sis964以及via vt8237这些真正支持sata的南桥芯片出现以前,主板的sata接口是通过第三方芯片实现的。这些芯片主要是siliconimage的sil 3112和promise的pdc20375及pdc20376,它们基于pci总线,部分产品还做成专门的pci raid控制卡。

硬盘的保养
硬盘作为电脑各配件中非常耐用的设备之一,保养好的话一般可以用上个6~7年,下面给大家说一说怎样正确保养硬盘。
硬盘的保养要分两个方面,首先从硬件的角度看,特别是那些超级电脑DIY的玩家要注意以下问题。他们通常是不用机箱的,把电脑都摆在桌面一方面有利于散热,一方面便于拆卸方便,而这样损坏硬件的几率大大提高,特别是硬盘,因为当硬盘开始工作时,一般都处于高速旋转之中,放在桌面上没有固定,不稳定是最容易导致磁头与盘片猛烈磨擦而损坏硬盘。还有就是要防止电脑使用时温度过高,过高的温度不仅会影响硬盘的正常工作,还可能会导致硬盘受到损伤。

温度过高将影响薄膜式磁头的数据读取灵敏度,会使晶体振荡器的时钟主频发生改变,还会造成硬盘电路元件失灵,磁介质也会因热胀效应而造成记录错误。

温度过高不适宜,过低的温度也会影响硬盘的工作。所以在空调房内也应注意不要把空调的温度降得太多,这样会产生水蒸气,损毁硬盘。一般,室温保持在20~25℃为宜。接下来我们谈谈使用过程中硬盘的问题。

很多朋友在使用电脑是都没有养成好习惯,用完电脑,关机时还没有等电脑完全关机就拔掉了电源,还有人在用完电脑时直接关上开关,硬盘此时还没有复位,所以关机时一定要注意面板上的硬盘指示灯是否还在闪烁,只有当硬盘指示灯停止闪烁、硬盘结束读写后方可关闭计算机的电源开关,养成用电脑的好习惯。

有的朋友十分注意硬盘的保养,但是由于操作不得当,也会对硬盘造成一定程度的伤害。
一些人看到报刊上讲要定期整理硬盘上的信息,而他就没有体会到定期二字,每天用完电脑后都整理一便硬盘,认为这样可以提高速度,但他不知这样便加大了了硬盘的使用率,久而久之硬盘不但达不到效果,使得其反。

当然,如果您的硬盘长期不整理也是不行的,如果碎片积累了很多的话,那么我们日后在访问某个文件时,硬盘可能会需要花费很长的时间读取该文件,不但访问效率下降,而且还有可能损坏磁道。我们经常遇到的问题还不止这些。

还有就是有些朋友复制文件的时候,总是一次复制好几个文件,而换来的是硬盘的惨叫。要“定期”对硬盘进行杀毒,比如CIH会破坏硬盘的分区表,导致你的宝贵“财富”丢失。不要使用系统工具中的硬盘压缩技术,现在的硬盘非常大了,没有必要去节省那点硬盘空间,何况这样带来的是硬盘的读写数据大大地减慢了,同时也不知不觉影响了硬盘的寿命。

由此可见,养成良好的使用电脑的习惯是非常重要的,它会直接影响到电脑甚至硬盘的寿命。慢慢养成习惯,这样才能保证您的电脑长时间为您效力。

物理结构
1、磁头
磁头是硬盘中最昂贵的部件,也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性,从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads),即磁阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作),读取磁头则采用新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读。这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最好的读/写性能。另外,MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/英寸2,而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2,这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前,MR磁头已得到广泛应用,而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads)也逐渐普及。

2、磁道
当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的,因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一面有成千上万个磁道。

3、扇区
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区,每个扇区可以存放512个字节的信息,磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时,要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘,每个磁道分为18个扇区。

4、柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区),只要知道了硬盘的CHS的数目,即可确定硬盘的容量,硬盘的容量=柱面数磁头数扇区数512B。

硬盘逻辑结构简介

1. 硬盘参数释疑

到目前为止, 人们常说的硬盘参数还是古老的 CHS(Cylinder/Head/Sector)参数. 那么为什么要使用这些参数,它们的意义是什么?它们的取值范围是什么?
很久以前, 硬盘的容量还非常小的时候,人们采用与软盘类似的结构生产硬盘. 也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数.由此产生了所谓的3D参数 (Disk Geometry). 既磁头数(Heads), 柱面数(Cylinders),扇区数(Sectors),以及相应的寻址方式.
其中:
磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大为 255 (用 8 个二进制位存储);
柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为 1023(用 10 个二进制位存储);
扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区, 最大为 63(用 6个二进制位存储).
每个扇区一般是 512个字节, 理论上讲这不是必须的,但好象没有取别的值的.
所以磁盘最大容量为:
255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盘厂商常用的单位:
255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )
在 CHS 寻址方式中, 磁头, 柱面, 扇区的取值范围分别为 0到 Heads - 1,0 到 Cylinders - 1, 1 到 Sectors (注意是从 1 开始).

2. 基本 Int 13H 调用简介
BIOS Int 13H 调用是 BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用, 它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位, 读写, 校验, 定位, 诊断,格式化等功能.它使用的就是 CHS 寻址方式, 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘 (本文中如不作特殊说明, 均以 1M = 1048576 字节为单位).

3. 现代硬盘结构简介
在老式硬盘中, 由于每个磁道的扇区数相等,所以外道的记录密度要远低于内道, 因此会浪费很多磁盘空间 (与软盘一样). 为了解决这一问题,进一步提高硬盘容量, 人们改用等密度结构生产硬盘. 也就是说,外圈磁道的扇区比内圈磁道多. 采用这种结构后, 硬盘不再具有实际的3D参数,寻址方式也改为线性寻址, 即以扇区为单位进行寻址.
为了与使用3D寻址的老软件兼容 (如使用BIOSInt13H接口的软件), 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器,由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数. 这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式, 对应不同的3D参数, 如 LBA, LARGE, NORMAL).

4. 扩展 Int 13H 简介
虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址, 但是由于基本 Int13H 的制约, 使用 BIOS Int 13H 接口的程序, 如 DOS 等还只能访问 8 G以内的硬盘空间.为了打破这一限制, Microsoft 等几家公司制定了扩展 Int 13H 标准(Extended Int13H), 采用线性寻址方式存取硬盘, 所以突破了 8 G的限制,而且还加入了对可拆卸介质 (如活动硬盘) 的支持.

基本参数

一、容量
作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘最主要的参数。
硬盘的容量以兆字节(MB)或千兆字节(GB)为单位,1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB,因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。
对于用户而言,硬盘的容量就象内存一样,永远只会嫌少不会嫌多。Windows操作系统带给我们的除了更为简便的操作外,还带来了文件大小与数量的日益膨胀,一些应用程序动辄就要吃掉上百兆的硬盘空间,而且还有不断增大的趋势。因此,在购买硬盘时适当的超前是明智的。目前的主流硬盘的容量为10G和15G,而20G以上的大容量硬盘亦已开始逐渐普及。
其实,硬盘容量越大,单位字节的价格就越便宜。例如火球10G的价格为1000元,每G字节的价格为100元;而火球15G的价格为1160,每G字节还不到80元。
硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量,单碟容量越大,单位成本越低,平均访问时间也越短。目前市面上大多数硬盘的单碟容量为6.4G以上,而更高的则已达到了10G。
二、转速
转速(Rotational speed 或Spindle speed)是指硬盘盘片每分钟转动的圈数,单位为rpm。
目前市场上主流IDE硬盘的转速一般为5200rpm或5400rpm,Seagate的“大灰熊”系列和Maxtor则达到了7200rpm,是IDE硬盘中转速最快的。至于SCSI接口的硬盘,一般都已达到了7200rpm的转速,而更高的则达到了10000rpm。
三、平均访问时间
平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置,并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。
平均访问时间体现了硬盘的读写速度,它包括了硬盘的寻道时间和等待时间,即:
平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。
硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好,目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间,而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。
硬盘的等待时间,又叫潜伏期(Latency),是指磁头已处于要访问的磁道,等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半,一般应在4ms以下。

四、传输速率
传输速率(Data Transfer Rate) 硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度,单位为兆字节每秒(MB/s)。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。
内部传输率(Internal Transfer Rate) 也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate),它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。
外部传输率(External Transfer Rate)也称为突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)或接口传输率,它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率,外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。
目前Fast ATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s,而Ultra ATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。
五、缓存
与主板上的高速缓存(RAM Cache)一样,硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题,以提高硬盘的读写速度。目前,大多数IDE硬盘的缓存在128K到256K之间,而Seagate的“大灰熊”系列则使用了512K Cache。

硬盘数据保护技术
硬盘容量越做越大,我们在硬盘里存放的数据也越来越多。那么,这么大量的数据存放在这样一个铁盒子里究竟有多安全呢?虽然,目前的大多数硬盘的无故障运行时间(MTBF)已达300,000小时以上,但这仍不够,一次故障便足以造成灾难性的后果。因为对于不少用户,特别是商业用户而言,数据才是PC系统中最昂贵的部分,他们需要的是能提前对故障进行预测。正是这种需求与信任危机,推动着各厂商努力寻求一种硬盘安全监测机制,于是,一系列的硬盘数据保护技术应运而生。
1、S.M.A.R.T.技术
S.M.A.R.T.技术的全称是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology,即“自监测、分析及报告技术”。在ATA-3标准中,S.M.A.R.T.技术被正式确立。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等,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,当出现安全值范围以外的情况时,会自动向用户发出警告,而更先进的技术还可以提醒网络管理员的注意,自动降低硬盘的运行速度,把重要数据文件转存到其它安全扇区,甚至把文件备份到其它硬盘或存储设备。通过S.M.A.R.T.技术,确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测,提高数据的安全性。但我们也应该看到,S.M.A.R.T.技术并不是万能的,它只能对渐发性的故障进行监测,而对于一些突发性的故障,如盘片突然断裂等,硬盘再怎么smart也无能为力了。因此不管怎样,备份仍然是必须的。
2、DFT技术
DFT(Drive Fitness Test,驱动器健康检测)技术是IBM公司为其PC硬盘开发的数据保护技术,它通过使用DFT程序访问IBM硬盘里的DFT微代码对硬盘进行检测,可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。
据研究表明,在用户送回返修的硬盘中,大部分的硬盘本身是好的。DFT能够减少这种情形的发生,为用户节省时间和精力,避免因误判造成数据丢失。它在硬盘上分割出一个单独的空间给DFT程序,即使在系统软件不能正常工作的情况下也能调用。
DFT微代码可以自动对错误事件进行登记,并将登记数据保存到硬盘上的保留区域中。DFT微代码还可以实时对硬盘进行物理分析,如通过读取伺服位置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移动等参数,并给出图形供用户或技术人员参考。这是一个全新的观念,硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的机械状况。
而DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件,它可以在用户其他任何软件失效的情况下运行。

关于扩展分区

由于主分区表中只能分四个分区, 无法满足需求,因此设计了一种扩展分区格式. 基本上说, 扩展分区的信息是以链表形式存放的,但也有一些特别的地方.首先, 主分区表中要有一个基本扩展分区项,所有扩展分区都隶属于它,也就是说其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中.对于DOS / Windows 来说, 扩展分区的类型为 0x05. 除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放, 后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中,但两个扩展分区的空间并不重叠.
扩展分区类似于一个完整的硬盘, 必须进一步分区才能使用.但每个扩展分区中只能存在一个其他分区. 此分区在 DOS/Windows环境中即为逻辑盘.因此每一个扩展分区的分区表(同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项).