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沈阳计算机学校为您介绍计算机基础——硬盘

来源:www.syhlxxt.com 发布时间:2017年10月28日
沈阳计算机学校为您介绍计算机基础——硬盘
  这次给大家介绍计算机硬件系统中最主要的外部存储设备——硬盘,它具有存储空间大、数据传输速度较快和安全系数高等优点~因此,计算机运行所需的操作系统、应用程序与大量的数据都可保存在硬盘中。
  我们先介绍硬盘的外部结构,外部结构较简单,其正面一般是一张记录了硬盘信息的铭牌,背部则是促使硬盘工作的主控芯片和集成电路,后侧则是硬盘的电源线和数据线接口。
  内部结构比较复杂,主要由主轴电机、盘片、磁头和传动臂等部件组成,如图所示。在硬盘中通常将磁性物质附着在盘片上,并将盘片按装在主轴电机上。当硬盘开始工作时,主轴电机将带动盘片一起转动,在盘片表面的磁头将在电路和传动臂的控制下进行移动,并将指定位置的数据读取出来,或将数据存储到指定位置。 
  硬盘盘片的上下两面各有一个磁头,磁头与盘片有极其微小的间距。如果磁头碰到了高速旋转的盘片,会破坏其存储的数据,磁头也会损坏。
01容量                   
  作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘的主要性能指标之一,包括总容量、单碟容量、盘片数3个参数。

  硬盘的容量以兆字节(MB/MiB)、千兆字节(GB/GiB)或百万兆字节(TB/TiB)为单位,而常见的换算式为:1TB=1024GB,1GB=1024MB而1MB=1024KB。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。
  在我们买硬盘的时候说是500G的,但实际容量都比500G要小的。因为厂家是按1MB=1000KB来换算的,所以我们买新硬盘,比买时候实际用量要小点的。
  硬盘的盘片数一般有1、2、3和4这几种,在相同条件下,盘片数越少,硬盘的性能越好。
02接口                   
  硬盘有很多类型的接口,主要有ATA和SATA两种。
  ATA 全称 Advanced Technology 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。
  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。      
  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, “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。
  eSATA接口是SATA接口的一种,通过它可以在计算机外部连接SATA硬盘。其速率最高可达到384MB/s,远远高于USB接口,如下图所示eSATA和SATA两种接口的对比。
03传输速率                   
  传输速率也是衡量硬盘性能的重要指标之一,包括缓存和转速两个参数。
缓存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介面传输速度不同,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。
  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。
04其他参数                  
  还有一些其他参数也是选购硬盘时需要注意的。
  连续故障时间:指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位为小时(h),一般硬盘的连续无故障时间至少在3万或4万小时,性能好的硬盘甚至可达到5万小时以上。这项指标通常需要到具体生产该款硬盘的公司网址中进行查询。
  沈阳计算机学校平均寻道时间:指硬盘在接收到系统指令后,磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值,在一定程度上体现硬盘读取数据的能力,是影响硬盘内部数据传输率的重要参数,单位为毫秒(ms)。平均寻道时间越低,则产品越好,现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在9ms左右。

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