1.硬盤驅動器簡介硬盤驅動器(Hard Disk Driver,HDD)也是微機系統的基本外存設備.與軟盤驅動器不同的是,它的磁盤片是硬質合金的,並固定安裝在驅動器內部,所以也可統稱為硬盤.與軟盤相比,它的存儲容量要大得多,速度也快得多,而體積也較小.3"軟盤的容量為1.44MB,而目前PC機硬盤容量在40GB到160GB.目前市面上硬盤的主流品牌為昆騰(Quantum),希捷(Seagate),鉆石(Maxtor),西部數據(Westdata)和IBM等. 硬盤子系統包括硬盤驅動器(內含硬盤),驅動程序和硬盤接口.硬盤的控制器(HDD Controller)做在硬盤內部,而接口集成在主板上.硬盤的驅動程序包含在系統BIOS程序中.硬盤的構成和工作原理與軟驅相仿,它以自己專用的微處理器作為控制器,它的內部ROM固化了控制軟件,用來實現加電時的自我診斷,運行狀態檢測,主軸電機的轉速調節和對磁頭的位置控制等功能. 硬盤驅動器內部硬件主要由電路板和頭盤組件HDA(Head Disk Assemblly)構成.(如圖6.4-1所示) 6.4-1硬盤的內部結構圖硬盤按其盤片直徑大小可分為5.25,3.5,2.5和1.8英寸等多種,按其接口類型分有IDE接口及SCSI接口等多種,目前使用最多的是IDE接口的3.5英寸硬盤. IDE接口來自IBM AT機,其信號定義與AT機的總線相似,因此也叫AT總線(AT BUS).IDE接口的硬盤連接電纜為40線排線電纜,其中紅色為1號線,如圖7-6所示. 在壹個IDE接口上連接兩個硬盤,壹個硬盤上的跳線應設置為"Master"狀態,另壹個硬盤上的跳線應設置為"Slave"狀態. 硬盤的電源線為4線,分別為+12V(黃色),地(黑色兩根)和+5V(紅色),12V供給電機,5V供給電路元件. 2.硬盤的接口技術接口技術,硬盤接口壹直是人們關心的技術,隨著微機其它配件(如CPU,內存,顯示等子系統)性能的大步邁進,硬盤的接口傳輸率越來越體現出它在整個微機系統的瓶頸效應,硬盤接口越來越受到人們的關註. (1) IDE接口 IDE(Intelligent Device Electronics)即智能設備電子接口,是目前PC機普遍采用的最基本硬盤接口.IDE接口的40個引腳除了對主板上的ISA總線的信號進行必要控制之外,基本上是原封不動地送往硬盤驅動器,所以IDE接口也常被稱為ATA接口. PC主板通常提供兩個IDE接口,每個ID可連接兩個IDE設備,采用壹條40線扁平電纜傳送控制和數據信號. 目前使用的IDE接口有ATA(或Ultra DMA)33,66,100等新型高速接口. (2) SCSI接口類型 SCSI(Small Computer System Interface)即小型計算機系統接口,是壹種用於高速外設的外部接口適配器卡,也稱硬盤協處理器卡(Disk Coprocessor Board),通常也叫做"Scuzzy"卡.在計算機外設接口尤其是外存儲設備接口方面,SCSI接口始終占據著高貴地位,這不僅是由於它的先進技術性能,也是由於它的高價位. SCSI的意義是小型計算機系統接口,它是做在壹個專門的系統擴展卡上.SCSI開發於70年代末,至今已有SCSI-1,SCSI-2以及SCSI-3等多種. SCSI-1是第壹個版本,異步數據傳輸率為3MB/S,同步數據傳輸率為5MB/S.采用的是特殊的25針的SCSI接口. SCSI-2最初稱為Fast SCSI,8位並行數據傳輸,數據傳輸率提高到10MB/S,可連接7個外設.標準接口為50線,信號有差分方式和單端方式兩種.SCSI-2用於硬盤,CD-ROM驅動器和掃描儀等設備. SCSI-3也稱為Ultra SCSI,數據傳輸率達到20MB/S,若使用16位傳輸模式,則數據傳輸率可高達40MB/S.SCSI-3增加為壹個68針接口,用於將8位數據增加到32位數據. Ultra 2 SCSI發表於97年,采用低電壓差分技術,使用16位傳輸模式,數據傳輸率達到80MB/S.Ultra 160/m SCSI發表於98年,采用低電壓差分技術,並且每個時鐘可發送兩位數據,數據傳輸率達到160MB/S.98年以後生產的硬盤開始采用此類接口. 3.FAT16,FAT32,NTFS Windows所用的分區格式主要有FAT16,FAT32,NTFS等,其中幾乎所有的操作系統都支持FAT16.FAT(File Allocation Table)是"文件分配表"的意思.顧名思義,就是用來記錄文件所在位置的表格,它對於硬盤的使用是非常重要的,假若丟失文件分配表,那麽硬盤上的數據就會因無法定位而不能使用了.不同的操作系統所使用的文件系統不盡相同,在個人計算機上常用的操作系統中,MS-DOS 6.x及以下版本使用FAT16;OS/2使用HPFS;Windows NT/XP/2000/2003則使用NTFS;而MS-DOS 7.10及其以上版本均支持FAT32. FAT16使用了16位的空間來表示每個扇區(Sector)配置文件的情形,故稱之為FAT16.FAT16由於受16位的限制,因此每超過壹定容量的分區之後,它所使用的簇(Cluster)大小就必須擴增,以適應更大的磁盤空間.所謂簇就是磁盤空間的配置單位,就象圖書館內壹格壹格的書架壹樣.每個要存到磁盤的文件都必須配置足夠數量的簇,才能存放到磁盤中. FAT32使用了32位的空間來表示每個扇區(Sector)配置文件的情形.利用FAT32所能使用的單個分區,最大可達到2TB(2048GB),而且各種大小的分區所能用到的簇的大小,也是恰如其分,上述兩大優點,造就了硬盤使用上更有效率.與分區與簇的大小匯總如表6.4-2所示. 表6.4-2 FAT16與FAT32分區與簇的大小匯總表分區大小 FAT16簇大小 FAT32簇大小 16MB-32MB 2KB 不支持 32MB-127MB 2KB 512bytes 128MB-255MB 4KB 512bytes 256MB-259MB 8KB 512bytes 260MB-511MB 8KB 4KB 512MB-1023MB 16KB 4KB 1024MB-2047MB 32KB 4KB 2048MB-8GB 不支持 4KB 8GB-16GB 不支持 8KB 16GB-32GB 不支持 16KB 32GB以上不支持 32KB NTFS是"新技術文件系統"的縮寫.微軟推出NTFS文件系統就是為了彌補FAT文件系統的壹些不足,其中最大的改進是容錯性和安全性能.NTFS可以自動地修復磁盤錯誤而不會顯示出錯信息.Windows 2000向NTFS分區中寫文件時,會在內在中保留文件的壹份拷貝,然後檢查向磁盤中所寫的文件是否與內存中的壹致.如果兩者不壹致,Windows就把相應的扇區標為壞扇區而不再使用它(簇重映射),然後用內存中保留的文件拷貝重新向磁盤上寫文件.如果在讀文件時出現錯誤,NTFS則返回壹個讀錯誤信息,並告知相應的應用程序數據已經丟失.NTFS分區對用戶權限作出了非常嚴格的限制,每個用戶都只能按照系統賦予的權限進行操作,任何試圖超越權限的操作都將被系統禁止,同時它還提供了容錯結構日誌,可以將用戶的操作全部記錄下來,從而保護了系統的安全.另外,NTFS還具有文件級修復及熱修復功能,分區格式穩定,不易產生文件碎片等優點,這些都是其他分區格式所不能企及的.這些優點進壹步增強了系統的安全性. 4.硬盤的常用術語及技術 (1)主軸轉速主軸轉速是硬盤內部傳輸率的決定因素之壹,也是區別硬盤檔次的重要標誌.硬盤的轉速多為5400rpm(轉/分鐘),7200rpm和10000rpm.7200轉的硬盤已經成為主流,但5400rpm的硬盤仍具有性價比高的優勢.在購買硬盤的時候會發現,硬盤的速度每提升壹個檔次,其價格往往會增加20%左右,其性能也會有所提高. (2)緩存緩存是硬盤與外部總線交換數據的場所.硬盤的讀過程是經過磁信號轉換成電信號後,通過緩存的壹次次填充與清空,再填充,再清空才壹步步地按照PCI總線周期送出去,所以緩存的作用不容小視,緩存的容量與速度直接關系到硬盤的傳輸速度.緩存為靜態存儲器,與內存(動態存儲器)不同,無須定期刷新,它的容量有128KB,256KB,512KB,甚至2MB等規格.緩存是壹些高速的DRAM,類型為EDO DRAM或SDRAM,有寫通式和回寫式兩種.前者在讀硬盤時,系統先檢查請求指令,看所要的數據是否在緩存裏有,若有則稱為命中,緩存就送出相應的數據,不必再訪問磁盤中的數據了,這樣可以明顯改善性能;而寫通式為只讀數據.現在多數硬盤使用的都是可讀寫數據的回寫式高速緩存,它比寫通式緩存更能提高性能.緩存也是購買硬盤的壹個主要的依據,現在主流硬盤的緩存壹般都大於512KB,甚至達到2MB.如Maxtor和IBM的新款硬盤中都有采用2MB緩存的產品,性能較以前有著明顯的提高. (3)平均尋道時間平均尋道時間(Average Seek Time)是指磁頭移動到數據所在磁道需要的時間,這是衡量硬盤機械能力的重要指標,壹般在5ms～13ms之間.平均潛伏時間(Average Latency Time)是指相應數據所在的扇區轉到磁頭下的時間,壹般在1ms～6ms之間.平均訪問時間(Average Access Time)則是平均尋道時間與平均潛伏時間之和,它是最能夠代表硬盤找到某壹數據所用的時間的了. (4)數據傳輸率數據傳輸率分為外部傳輸率(External Transfer Rate)和內部傳輸率(Internal Transfer Rate).通常也稱外部傳輸率為突發數據傳輸率(Burstdata Transfer Rate)或接口傳輸率,是指從硬盤的緩存中向外輸出數據的速度.目前,采用UDMA/66技術的外部傳輸率已經達到了66.6MB/s;內部傳輸率也稱最大或最小持續傳輸率(Sustained Transfer Rate),是指硬盤在盤片上讀寫數據的速度,現在的主流硬盤大多在20MB/s到30MB/s之間.由於硬盤的內部傳輸率要小於外部傳輸率,所以內部傳輸率的高低才是評價壹個硬盤整體性能的決定性因素,因此只有內部傳輸率才可以作為衡量硬盤性能的真正標準.壹般來說,在硬盤的轉速相同時,單碟容量越大則硬盤的內部傳輸率越大;在單碟容量相同時,轉速高的硬盤內部傳輸率也高;在轉速與單碟容量相差不多的情況下,新推出的硬盤由於處理技術先進,所以它的內部傳輸率也會較高.
上一篇:如何開發蘋果應用_如何開發蘋果應用下一篇:c語言中怎樣創建多線程？