第5章--硬盘驱动器.说课讲解.ppt

第5章-硬盘驱动器.,5.1,5.2,5.3,5.4,5.5,硬盘的物理结构,硬盘的逻辑结构,硬盘的技术参数,不同类型的硬盘,硬盘的选购,第,5,章 硬盘驱动器,5.1.1,外部结构,电源接口、数据接口、控制电路板、固定盖板、安装螺孔,电源接口,IDE,：,4,针,SATA,：,15,针,5.1.1,外部结构,15,针电源接头,电源接口,5.1.1,外部结构,4,针,D,型,-15,针电源转接线,15,针电源接头,电源接口,5.1.1,外部结构,4,针,D,型,-15,针电源转接线,5.1.1,外部结构,数据接口,5.1.1,外部结构,数据接口,IDE,：,40/80,针,SATA,：,7,线（,4,线有效）,5.1.1,外部结构,控制电路板,5.1.1,外部结构,控制电路板,5.1.1,外部结构,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,ROM,芯片,高速缓存芯片（,2/8 MB,）,控制电路板,5.1.1,外部结构,固定盖板与螺孔,5.1.2,内部结构,内部结构组成,盘片及主轴机构,（盘片、主轴驱动机构）,磁头及附属组件,（读,/,写磁头、磁头驱动机构,前置控制电路,5.1.2,内部结构,盘片,材料,:,铝合金,玻璃,（硬度高,/,平面度,/,光滑度高,/,记录密度大）,速度,:5,400/72,00 rpm,5.1.2,内部结构,主轴组件,轴瓦,驱动电机,（滚珠轴承电机,/,液态轴承电机）,读写磁头,传动手臂,传动轴,浮动滋头组件,5.1.2,内部结构,浮动滋头组件,5.1.2,内部结构,磁头驱动机构,5.1.2,内部结构,音圈电机,磁头驱动小车,硬盘加电,控制电路初始化,磁头位于着陆区,主轴电机旋转,磁头驱动小车移动,磁头置,00,道,硬盘启动，等待指令。,接口接收指令,放大电路放大指令,音圈电机发出信号,磁头定位数据,将接收的信息解码,放大电路,接口,反馈到主机。,前置控制电路,5.1.2,内部结构,5.2,逻辑结构,盘面,磁道,扇区,柱面,5.2.1,逻辑结构组成,5.2,逻辑结构,盘面,磁道,扇区,柱面,5.2.1,逻辑结构组成,5.2,逻辑结构,5.2.1,逻辑结构组成,硬盘容量,=,柱面数,磁头数,扇区数,512 B,观看视频一,5.2.2,工作原理,5.2.2,工作原理,非工作状态下,，,盘片不旋转,，各磁头依靠微弱的弹力与盘片表面相接触，,磁头停在启停区（着陆区,landz,），,需要,读写数据,时，,磁盘旋转,，速度达到额定高速时（,7200RPM,），磁头因盘片旋转产生的气流而抬起，磁头才向数据区移动，磁头传动机构使,磁头作径向移动,，以微小的等距离使磁头作径向移动，盘面旋转时，数据读写按,柱面,进行。,读写完成后,，盘片停止旋转，磁头,返回启停区,。,每小时数百公里,5.2.2,工作原理,盘片产生的气流相当强，足以使磁头托起，与盘面保持一微小距离，距离越小，读写速度越快，对各部件的要求越高，气流使磁头脱离盘面，又能使磁头的飞行处于严格的受控状态。,盘面与磁头距离很小，灰尘会导致硬盘的严重故障，所以硬盘的全部零件，均封闭在一个充满洁净空气的密封腔内,。,5.2.2,工作原理,记录的二进制信息的最大数量,单位为,GB,存储容量,C,n,T,S,B,单盘容量,C,=,T,S,B,2,（双面记录数据）,5.3,硬盘的性能指标,1.,容量,平均访问时间,=,平均寻道时间,+,平均旋转等待时间,磁盘寻道时间,旋转等待时间,5.3,硬盘的性能指标,2.,平均访问时间,3,转速,主轴的转动速度：,7200/10000 r/min,。,SCSI:10000,15000 r/min,。,转速高的硬盘读,/,写速度快，噪音和发热量也比较大,.,。,4,存储密度,位密度：,沿磁道方向单位长度所能存储的二进制位数。位,/,英寸（,bpi,）,。,道密度：,指沿磁盘径向单位长度所包含的磁道数，道,/,英寸（,tpi,）或道,/,毫米（,tpm,）。,面密度：,指位密度与道密度的乘积，单位为位,/,平方英寸。,5.3,硬盘的技术参数,5,硬盘缓存,硬盘内部的高速缓冲存储器，提供一个数据缓冲区域，解决硬盘与计算机其他部件速度不匹配的问题。,容量为,2 MB,、,8 MB,、,16 MB,或更大,硬盘电路板上的芯片,5.3,硬盘的技术参数,6,数据传输速率,分为持续数据传输速率和突发数据传输速率。,持续数据传输速率：硬盘单位时间内所能传送的数据量，即磁头至硬盘缓存间的数据传输速率。,设磁盘转速为,n,转,/,秒，每条磁道容量为,N,字节，,数据传输速率,D,r,n,N,（,B/s,）,设,D,为位密度（位,/,英寸），,v,为磁盘旋转的线速度（英寸,/,秒或厘米,/,秒），则有,D,r,D,v,/8,（,B/s,）,5.4,不同类型的硬盘,5.4.1 IDE,接口,1,接线方法,主板上连接硬盘和光驱的,IDE,插口,5.4.1 IDE,接口,IDE1,（,Primary IDE,）和,IDE2,（,Secondary IDE,）。,EIDE,端口,IDE,名称,可连接设备,IDE1,（,Primary IDE,）,Primary Master,第一个硬盘,Primary Slave,第二个硬盘或光驱,IDE2,（,Secondary IDE,）,Secondary Master,第三个硬盘或光驱,Secondary Slave,第四个硬盘或光驱,5.4.1 IDE,接口,中间带分叉的连线是用于连接主、从设备的,IDE,连接线，该“分叉线”蓝色接口连接到主板（,Motherboard,）的一个,IDE,接口，线中间的分叉（灰色接口）连接从设备（,Slave,），另一头（黑色接口）连接主设备（,Master,）。,5.4.1 IDE,接口,图,5.12,跳线和跳线设置,5.4.1 IDE,接口,2,PIO,模式和,DMA,模式,PIO,（,Programming Input/Output,，程序输入,/,输出）模式，通过,CPU,执行,I/O,端口指令来读,/,写数据的硬盘数据传输模式，其数据传输速率低，,CPU,占用率高，大量传输数据时会因为占用过多的,CPU,资源而导致系统停顿，无法进行其他的操作。,5.4.1 IDE,接口,DMA,（,Direct Memory Access,，直接内存访问）模式，不经过,CPU,而直接从内存存取数据的数据交换模式。,把控制权交给,DMA,控制器（,DMAC,）来处理数据传送，传送完毕把信息反馈给,CPU,，减轻了,CPU,占用率。,5.4.1 IDE,接口,ATA,方式,模,式,数据传输速率（,MB/s,）,PIO mode 3,11.1,PIO mode 4,16,UDMA mode 0,17.5,UDMA mode 1,26,ATA-33,UDMA mode 2,33.3,UDMA mode 3,50,ATA-66,UDMA mode 5,66.7,ATA-100,UDMA mode 6,100,ATA-133,UDMA mode 7,133,表,5.3 DMA,模式与,PIO,模式的传输速率速列表,5.4.2 SATA,接口,SATA,以连续串行的方式传送数据，在较低的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输带宽。,SATA,一次只会传送,1,位数据，减少,SATA,接口的针脚数目，使连接线变得简捷，对机箱内的气流及散热也有明显改善。,图,5.14 IDE,硬盘（,a,）和,SATA,硬盘（,b,）连线对比,5.4.2 SATA,接口,图,5.14 IDE,硬盘（,a,）和,SATA,硬盘（,b,）连线对比,5.4.2 SATA,接口,Intel,公司的,ICH6,系列南桥芯片相对于,ICH5,系列南桥芯片，所支持的,SATA,接口从,2,个增加到了,4,个，而,IDE,接口则从,2,个减少到了,1,个；,ICH7,系列南桥则进一步支持,4,个,SATA II,接口；,ICH8/9/10,系列则支持,6,个以上,SATA II,接口，并完全抛弃,IDE,接口。,5.4.2 SATA,接口,（,a,）,（,b,）,图,5.16,支持,6,个,SATA,接口的,ICH10,南桥芯片,5.4.2 SATA,接口,硬盘性能的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构、硬盘存储技术及磁盘转速所决定的硬盘内部数据传输速率上，即使是,SATA,硬盘也很难再产生什么突破。,为了追求更高的速度和更强的稳定性，硬盘的存储介质开始向闪存、,DRAM,等半导体方向发展，如固态硬盘等，不再属于传统的机械式硬盘。,图,5.17,名片大小的固态硬盘,作业,1.,比较希捷,Barracuda 1TB 7200,转,64MB,单碟（,ST1000DM003,）、西部数据,1TB 7200,转,64MB SATA3,监控级硬盘（,WD10EURX,）性能上有什么不同。,2.,查找三星金宝,160GB 5400,转,8MB,串口（,HM160HI/CNG,）笔记本参数的性能指标。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,