计算机组成原理 第五章 外 存.ppt

5.2.1 硬盘驱动器的分类 1．按盘径尺寸分类 微硬盘的外观如图所示。 （2）Serial ATA接口 Serial ATA（简称SATA）使用７芯的扁平电缆 预计生命期为10年，计划三代产品，现在为第一代。SATA 1.0数据传输速率的有效带宽峰值为150MB/s。SATA 2.0标准的数据传输速率为300MB/s，SATA 3.0标准的数据传输速率为600MB/s。 （3）SCSI接口 SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）图示是希捷Cheetah 15K3的SCSI硬盘及其接口，它是第六代SCSI硬盘，主轴转速为15 000r/min，36.7GB容量，物理接口是68针，并有光纤（Fibre Channel）接口，接口界面采用了Ultra SCSI 320规范。 5.2.2 硬盘驱动器的结构 1．硬盘的外部结构 从外观上看，硬盘由电源接口、数据接口、控制电路板、固定盖板、安装螺孔等组成，相同类型的硬盘结构都是相似的。 电源接口：电源接口与主机电源相连，为硬盘工作提供能源。IDE硬盘的电源接口为4针接口，而SATA硬盘的电源接口为15针。显然，现有的ATX电源没有这类电源插头，通常需要采用SATA电源转接线与传统电源线转接，如图所示。 数据接口：数据接口是硬盘数据和主板控制器之间进行传输交换的纽带，根据连接方式的差异，分为IDE、SATA等接口。IDE接口为40根针，如图7-5a所示，数据线分40线和80线两种。SATA硬盘使用7针端口，如图7-5b所示。IDE和SATA的数据线，如图7-7所示。 控制电路板：控制电路板采用贴片式元件焊接，包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。 固定盖板：硬盘的固定盖板面板上标注有产品的型号、产地、设置数据等，它与底板结合成一个密封的整体，以保证硬盘盘片和机构的稳定运行。 安装螺孔：用于硬盘的安装，对于3.5in的产品，固定盖板和侧面都有安装孔，可以方便灵活地安装。 2．硬盘的内部结构 硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、盘头组件、接口及附件等几大部分组成，而盘头组件（Hard Disk Assembly，HAD）是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等，如图所示。 5.2.3 硬盘的性能指标 1、硬盘的容量 2、硬盘的转速(Rotation Speed) 3、平均访问、寻道与潜伏时间 4、数据传输率(Data Transfer Rate) 5、高速缓存(Cache) 5.2.4 硬盘RAID技术 RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）有时也简称磁盘阵列（Disk Array），是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。 5.2.4 硬盘RAID技术 磁盘阵列（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID），有“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查（Parity Check）的观念，在数组中任一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。 硬盘RAID技术 (1) RAID 0 RAID 0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。因此，RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。 RAID 1 它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1是磁盘阵列中单位成本最高的，但提供了很高的数据安全性和可用性。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。 (3) RAID 0+1 实际是将RAID 0和RAID 1标准结合的产物，在连续