硬盘知识培训专题培训课件.ppt

目錄,HDD,定義,物理結構,工作原理,基本參數,硬盤分區,相關技術（,NCQ,、,S.M.A.R.T,、,RAID,）,SSD,1,1.HDD,定義,HDD,，,Hard Disk Driver,的縮寫，即硬盤驅動器的英文名硬盤是電腦主要的存儲媒介之一，由一個或者多個鋁製或者玻璃製的碟片組成碟片外覆蓋有鐵磁性材料硬盤有固態硬盤（,SSD,）、機械硬盤（,HDD,）、混合硬盤（,SSHD,）；,SSD,採用閃存顆粒來存儲，,HDD,採用磁性碟片來存儲，,SSHD,（,Solid State Hybrid Drive,）是把磁性硬盤和閃存集成到一起的一種硬盤2,2.HDD,的物理結構,硬盤結構,硬盤,外部結構,內部結構,外殼,控制電路板,接口,磁頭組件,磁頭驅動機構,盤片,主軸組件,3,2.1 HDD,的外部結構,4,2.1 HDD,的外部結構,5,2.1 HDD,的外部結構,外殼,硬盤的外殼與底板結合成一個密封的整體，正面的外殼保證了硬盤盤片和機構的穩定運行，在固定面板上貼有產品標籤，上面印有產品型號、產品序列號等信息控制電路板,大多數的硬盤控制電路板採用貼片式焊接，它包括主軸調速電路、磁頭驅動與伺服定位電路、讀寫電路、高速緩存以及接口電路等。

電路板上還有一塊,ROM,芯片，裏面固化的程序可以對硬盤進行初始化，執行加電和啟動主軸電機、加電初始尋道、定位以及故障檢測等接口,數據線接口：硬盤數據與主板控制芯片之間進行數據傳輸交換的通道,電源接口：與主機電源相連接，為硬盤的正常工作提供電力保證,跳線接口：用來設置硬盤和光驅的啟動順序,6,2.2 HDD,的內部結構,7,2.2 HDD,的內部結構,硬盤結構示意圖,8,3.,硬盤的工作原理,硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數據磁頭在讀取數據時，將磁粒子的不同極性轉換成不同的電脈衝信號，再利用數據轉換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數據，寫的操作正好與此相反另外硬盤中還有一個存儲緩衝區，這是爲了協調硬盤與主機在數據處理速度上的差異而設的硬盤的格式化工作分為低級格式化、硬盤分區、高級格式化并建立文件管理系統硬盤驅動器加電正常工作后，利用控制電路中的單片機初始化模塊進行初始化工作，此時磁頭置於盤片中心位置，初始化完成后主軸電機將啟動并以高速旋轉，裝載磁頭的小車機構移動，將浮動磁頭置於盤片表面的,00,道，處於等待指令的啟動狀態當接口電路接收到微機系統傳來的指令信息，通過前置放大控制電路，驅動音圈電機發出磁信號，根據感應阻值變化的磁頭對盤片數據信息進行正確定位，并將接收到的數據信息解碼，通過放大控制電路傳輸的接口電路，回饋給主機系統完成指令操作。

結束硬盤操作的斷電狀態，在反力矩彈簧的作用下浮動磁頭駐留到盤面中心9,3.,硬盤的工作原理,硬盤工作原理,磁盤,磁頭,前置放大器,局部回應最大擬然（,PRML,）,接口控制器,伺服解調器,定時專用集成電路,微控制器,數字信號處理器,定位驅動器,主軸電機,主軸驅動器,音圈電機,伺服控制器,/,電機速度控制器組合,高速緩存,計算機,10,4.HDD,的基本參數,容量,目前硬盤的容量有,36GB,、,40GB,、,60GB,、,75GB,、,80GB,、,120GB,、,150GB,、,160GB,、,200GB,、,250GB,、,300GB,、,320GB,、,400GB,、,500GB,、,640GB,、,750GB,、,1TB,、,1.5TB,、,2TB,、,2.5TB,、,3TB,、,4TB,等多種規格,轉速,硬盤每分鐘旋轉的圈數，單位是,rpm,（每分鐘的轉動數），有,4200rpm,、,5400rpm,、,5900rpm,、,7200rpm,、,10000rpm,、,15000rpm,等幾種規格轉速愈高通常數據傳輸速率愈好，但同時噪音、耗電量和發熱量也較高,平均尋道時間,指磁頭從起始位置到達目標磁道位置，並且從目標磁道找到要讀取的數據磁區所需時間。

單位是,ms,，有,5.2ms,、,8.5ms,、,8.9ms,、,12ms,等規格,傳輸速率,硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度包括磁头把数据从盘片读入缓存的速度，以及磁头把数据从缓存写入盘片的速度可用来评价硬盘的读写速度和整体,緩存,硬盤控制器上的一塊內存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內部存儲和外界接口之間的緩衝器主要有,2MB,、,8MB,、,16MB,、,32MB,、,64MB,等規格,11,4.1.,HDD,的尺寸,不同尺寸的,HDD,適用于不同的機型,3.5,英寸,2.5,英寸,1.8,英寸,12,3.1.,HDD,的尺寸,HDD,尺寸,13,4.2.,接口,從整體的角度上，,HDD,常用接口有,SATA,、,IDE,、,SCSI,、,SAS,和光纖通道name,Interface Type,connection,applications,ATA,Advanced Technology Attachment,Parallel,80-pin,Internal Storage,SATA,Serial ATA,Serial,7-pin,ATA RAID,Server,&high-end work-station storage,SCSI,Small Computer System Interface,Parallel,68-pin,Internal/external,Mid-range,&Enterprise servers,SAS,Serial Attached SCSI,Serial,7-pin,Mid-range,&Enterprise servers,FC,Fibre Channel,Serial,Copper/optical,Internal/external,SAN&Enterprise servers,14,4.2.,接口,15,4.2.,接口,目前接觸最多的就是,SATA,接口硬盤,SATA,以連續串行的方式傳送數據，可以在較少的位寬下使用較高的工作平率來提高數據傳輸的頻寬。

SATA,以此只會傳送,1,位數據，這樣能減少,SATA,接口的針腳數目，使連接電纜數目變少，效率也會更高實際上，,SATA,僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用於連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據，這樣的架構能降低系統能耗，減小系統複雜性常見接口傳輸速度比較：,PCI-E 1.0 X1,500MB/S,ATA-33,33.3MB/s,SATA1.0,150MB/S,PCI-E 1.0 X2,1GB/S,ATA-66,66.7MB/s,SATA2.0,300MB/S,PCI-E 1.0 X4,2GB/S,ATA-100,100MB/s,SATA3.0,600MB/S,PCI-E 1.0 X8,4GB/S,ATA-133,133MB/s,eSATA,300MB/S,16,4.2.,接口,新一代接口,NGFF,爲了適應超級本和便攜本的需求，,MSATA,誕生了，但是目前擁有一個比它更小巧和傳輸速率更快的,NGFF,接口，,NGFF,接口又稱為,M2,接口，作為,Intel,為超級本量身定做的新一代接口標準，其尺寸僅為,42mm22mm,，單面佈置,NAND,顆粒的話厚度為,2.75mm,，雙面的話厚度則是,3.85mm,，而目前,mSATA,接口的尺寸為,51mm30mm,，單面厚度就達到,4.85mm,。

NGFF,接口相對,mSATA,來說體積進一步減小，更加節省空間17,4.2.,接口,NGFF,接口相比,mSATA,接口優勢：,尺寸更小,NGFF SSD,可通過增加長度來增加容量，,NGFF,標準的,SSD,的寬度、厚度都是相同的，只有長度不同，而,NGFF,總共討論了,20mm,、,42mm,、,60mm,、,80mm,以及,120mm,，其中,42mm,、,60mm,及,80mm,版本最有可能成為最終標準，越長代表有限的空間能裝下的閃存顆粒越多，那容量也越大,相比,mSATA,支持接口規範更多樣化，制定的,NGFF,又兩種接口：,Socket2,和,Socket3,，前者支持,SATA,、,PCI-E2,接口的,SSD,、,WWAN,及其他非存儲設備Socket3,支持專為高性能存儲設計，可支持,PCI-E4,接口，體積更小的同時頻寬高達,4GB/s,相比與,mSATA,所支持的,SATA,接口規範，,NGFF,更多樣化，擁有更高的理論接口傳輸速度相比,mSATA,，傳輸速度更快18,5.,硬盤分區,硬盤的分區實質上是對硬盤的一種格式化，然後才能使用硬盤保存各種信息創建分區時，就已經設置好了硬盤的各項參數，指定了硬盤主引導記錄（,Master Boot Record,）和引導記錄備份的存放位置。

而對於文件系統以及其他操作系統管理硬盤所需要的信息則是通過,Format,命令來實現在分區時必須把硬盤的主分區設定為活動分區，才能夠通過硬盤啟動系統19,5.,硬盤分區,硬盤的主引導記錄（,MBR,）是不屬於任何一個操作系統的，它先于所有的操作系統而被調入內存，并發揮作用，然後才將控制權交給主分區內的操作系統，并用主分區信息表來管理硬盤計算機啟動過程涉及以下順序中發生的幾個步驟,BIOS,運行開機自檢（,POST,）,BIOS,分區尋找啟動設備，這通常是在硬盤上,從硬盤啟動時,BIOS,加載,MBR,MBR,確定活動分區,從活動分區,MBR,加載引導扇區,引導扇區初始化加載的操作系統,20,5.,硬盤分區,硬盤分區,主分區數,+,擴展分區數 ,4,DOS,的分區命令,FDISK,允許用戶創建一個擴展分區，並且在擴展分區內再創立最多,23,個邏輯分區PS,：在,windows 7,和,windows vista,中系統自帶的分區工具要分出,3,個主分區后才能有邏 輯分區選項,硬盤,非,DOS,分區,主分區,擴展分區,將硬盤中的一塊區域單獨劃分出來供另一個操作系統使用，對主分區的操作系統來講，是一塊被劃分出去的存儲空間,硬盤的啟動分區，通常位於硬碟的最前面一塊區域中，構成邏輯,C,磁盤。

邏輯分區,DOS,分區,被計算機作為獨立的物理設備使用,21,5.,硬盤分區,分區格式,不同操作系統下磁盤格式不同，,windows,下磁片格式主要,FAT16,、,FAT32,、,NTFS,等,22,6.1,相關技術,NCQ,NCQ,（,Native Command Queuing,），原生指令排序，原先是改善服務器硬盤存取控制技術，應用在,SCSI,和,SATA1.0/2.0/3.0,接口硬盤讀寫的加速技術，其接口開啟磁盤陣列,RAID,亦有所提升透過硬盤固件、硬盤控制器以及操作系統三者的相互配合，改善硬盤內部磁區的讀取順序，可以提高硬盤效能，亦能輕微減輕硬盤損耗的速率一般硬碟使用的硬碟格式通常為,Windows 98,核心所使用的,FAT32,系列，或是,Windows NT,所使用的,NTFS,，此種硬碟格式在存取資料時，時常會出現散亂的情況，導致一個文件被不規則的分散成許多的區塊存放於磁盤上面，時間一久，文件散亂的程度會日趨嚴重，由於傳統的硬碟讀取方式，會從文件的開頭依序讀取到結尾，若文件散亂的程度愈嚴重，則讀取頭需要來回移動的距離就越長，導致硬碟讀寫效能逐漸下降一旦發生這樣的問題，解決方案便是使用磁碟重組軟體來進行硬碟重組，將散亂的文件重新排列為連續的區塊，但由於執行磁碟重組可能會需要搬動大量的磁碟區塊，如果太常執行磁碟重組，除了會提高系統負載，亦將會縮短磁碟機的使用壽命，,NCQ,即為了解決此種情況而誕生。

啟用,NCQ,技術的硬碟，在讀取文件時，會依照文件在硬碟上的分佈，將存取的順序作最有效率的排序，以減少機械臂移動的距離，進而達到省時以及延長硬碟壽命的效果23,6.1,相關技術,NCQ,啟用,NCQ,技術的硬碟，在讀取文件時，會依照文件在硬碟上的分佈，將存取。