第5章 硬盘驱动器

硬盘驱动器

电脑组装与维护入门·进阶·提高

下面介绍硬盘的结构及工作原理。

1．硬盘的结构

硬盘一般由外壳、盘片、固定盖板、安装螺孔、数据线接口、控制电路板、电源接口等组成，如图5.1.1所示。

盘片驱动机构

电源接口

控制芯片

跳线控制电路板

数据线接口

图5.1.1 硬盘的结构

（1）外壳。外壳的主要作用是防尘、散热和隔音，由顶盖和底盖组成，顶盖上标注产品型号、产地、设置方法等信息，底盖上容纳硬盘内部的各种组件，如图5.1.2所示。

图5.1.2 硬盘的外壳

（2）控制电路板。控制电路板由主轴调速电路、磁盘驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等组成。控制电路板主要控制和协调整个硬盘系统正常工作。ROM芯片中固化的软件可以实行硬盘的初始化，执行加电和启动主轴电机、初始寻道、定位及故障检测等任务。高速缓存可提高数据传输率，通常为2 MB。控制电路板可以通过扁平的数据排线与盘体内的主轴电机和磁头组件交换数据，并且通过数据线接口和电源接口与外部配件连接，如图5.1.3所示。

（3）盘片。盘片是硬盘存储数据的载体，大多数硬盘都采用金属薄膜磁盘，这种金属薄膜比软盘的不连续颗粒载体具有更高的记录密度，同时还具有高剩磁和高矫顽力的特点，如图5.1.4所示。

58

硬盘驱动器

硬盘驱动器

图5.1.3 控制电路板 图5.1.4 硬盘的盘片

（4）主轴组件。主轴组件包括主轴轴承和电动机等。硬盘在工作时，通过电动机的转动将用户需要存取的资料所在的扇区带到磁头下方，电动机的转速越快，用户存取数据的时间也就越短。目前主流硬盘的转速为5 400 r/min和7 200 r/min。因硬盘转速不断提高，同时带来磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列问题，如图5.1.5所示。

（5）磁头组件。磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴组成。磁头的作用相当于在硬盘盘体上进行读取的“笔尖”，通过全封闭式的磁阻感应读写，将信息记录在硬盘内部特殊的介质上。

（6）磁头驱动机构。磁头驱动机构由电磁圈电动机、磁头驱动小车、防震动装置构成，高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并能在很短的时间内精确定位系统指令的磁道。硬盘的寻道是靠移动磁头来完成的，而移动磁头则需要该机构驱动才能实现，如图5.1.6所示。

图5.1.5 硬盘主轴组件 图5.1.6 磁头驱动机构

2．硬盘的基本工作原理

整个硬盘系统由硬盘驱动器、硬盘适配器及连接电缆组成。硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机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，主轴电动机将启动并以高速旋转，装载磁头的悬臂机构移动，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。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号后，通过前置放大控制电路，驱动音圈电动机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作。硬盘断电时，在力矩反弹的作用下，浮动磁头驻留到盘面中心。 通常我们所说的硬盘的分类，主要是根据接口技术的不同来划分的。我们可以把硬盘分为IDE硬盘、高端的SCSI硬盘以及更为先进的Serial ATA硬盘三大类。

59

硬盘驱动器

电脑组装与维护入门·进阶·提高

1．IDE硬盘

IDE硬盘的全称为“Integrated Drive Electronics”，是目前的主流硬盘。它为盘体与控制器集成在一起的磁盘驱动器，而IDE接口的官方名称是“ATA”（Advanced Technology Attachment）接口。标准IDE接口只支持两个设备，每个硬盘的最大硬盘空间也只能达到528 MB，现在普遍使用增强型IDE（EIDE）标准，它最多可支持4个设备，支持大容量的硬盘。

2．SCSI硬盘

计算机中最大的速度“瓶颈”来自于硬盘，由于受制于IDE接口，IDE硬盘速度已趋于极限。而SCSI接口则是一种总线型接口，它最大的优势在于其系统占用率极低。除此之外，SCSI硬盘还可以串接7个以上的外设，而且支持的硬盘容量更大，传输速率更高。

目前SCSI硬盘接口有三种，分别是50针、68针和80针。常见的硬盘型号上标有“N”、“W”、“SCA”，就是表示接口针数的。N即窄口（Narrow），50针；W即宽口（Wide），68针；SCA即单接头（Single Connector Attachment），80针。其中80针的SCSI盘一般支持热插拔。

3．Serial ATA硬盘

目前常见的并行ATA（PATA）是基于集成驱动器电路（IDE）接口标准的一项硬驱技术，而串行ATA（SATA）则是一项新兴的标准电子接口技术。采用SATA的存储设备配置起来要比PATA简便得多，并且由于采用了串行技术以及8/10位编码法，不仅提高了总体的传输性能，还完全绕开了并行传输存在的问题。而这种数据完整性很高的方案提供的必要的嵌入计时和重要的数据完整性检查功能，正是高速传输所需的。

目前，SATA的成本比PATA高出15%左右，但差距正在迅速缩小。 对于硬盘来说，容量和速度是用户最关心的两大指标，此外，硬盘的重要技术指标还包括硬盘的缓存、寻道时间、传输率等。

（1）容量。容量是硬盘最主要的技术参数之一，其单位为兆字节即MB，或吉字节即GB，其中 1 GB=1 024 MB。由于硬盘厂商在标称硬盘容量时是以1 GB=1 000 MB为标准的，这也就是用户通常在BIOS中会看到硬盘的容量比实际厂家的标称值要小的原因。目前市场上的主流硬盘的容量为 80 GB和120 GB，硬盘的最大容量已经达到了400 GB。

（2）转速 。目前，市场上的桌面硬盘的转速主要有5 400 r/min和7 200 r/min两种，而7 200 r/min的硬盘已成为当前市场的主流，而在移动硬盘方面，4 200 r/min也将逐步被5 400 r/min的移动硬盘所代替。

硬盘的转速是衡量硬盘性能的一个主要标准，硬盘的转速越快，其传输速度也就越快，硬盘的整体性能也就随之越高，如7 200 r/min硬盘的内部传输速率要比5 400 r/min的硬盘高出33 %以上。

（3）硬盘的缓存。硬盘的缓存大小是硬盘的重要指标之一，缓存的容量与速度直接关系到硬盘的传输速度，现在的硬盘采用的缓存类型多为SDRAM，它的容量有128 KB，256 KB，512 KB，2 MB，8 MB等。缓存的容量越大，硬盘的读取速度就越快，目前市场上的主流硬盘一般都配备了2 MB的缓存。

（4）硬盘的传输率。硬盘的传输率主要是指硬盘的外部和内部数据的传输率，其单位为Mb/s

60

硬盘驱动器

硬盘驱动器

（兆位每秒）。其中，硬盘的外部传输率即硬盘的突发数据传输率一般是指硬盘的数据接口的速率；硬盘的内部数据传输率是指磁头到硬盘缓存间的最大数据传输率。目前市场上的主流硬盘的最大内部数据传输率基本上都为200 Mb/s，而希捷的“酷鱼ATA”系列硬盘的最大内部数据传输率可高达 323 Mb/s。

（5）硬盘的接口。目前市场上的硬盘接口大致包括4种，即IDE，SCSI，Ultra 320和SATA接口。在桌面硬盘方面，IDE硬盘仍然占据着较大的市场份额，而新的SATA接口由于具有很多优势将逐渐取代IDE硬盘。SCSI接口的硬盘主要用于一些追求性能稳定的工作站和服务器，而Ultra 320将成为下一代服务器硬盘接口技术的 …… 此处隐藏：7623字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……