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第 5章硬盘 5.1 硬盘的工作原理与结构 硬盘是利用特定的磁粒子的极性来记录数据的。 硬盘是在合金材料表面涂上一层很薄的磁性材料，通过磁层的磁化来储存信息。 5.1 硬盘的工作原理与结构 当硬盘收到指令时，磁头根据收到的地址，通过磁盘的转动找到正确的位置，读出需要的信息并将其保存在硬盘的缓冲区中，缓冲区中的数据通过硬盘接口与外界进行数据交换，从而完成读取、写入、修改、删除数据的操作。 5.1 硬盘的工作原理与结构 硬盘主要包括盘片、磁头、盘片主轴电机、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分。 5.1 硬盘的工作原理与结构 1. 磁头 磁头由读写磁头、传动臂、传动轴三部分组成。磁头的移动是硬盘技术中最重要、最关键的一环。 5.1 硬盘的工作原理与结构 2. 磁头驱动机构 硬盘的寻道是靠移动磁头来完成的，而移动磁头则需要机构驱动才能实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成。 5.1 硬盘的工作原理与结构 3. 盘片 盘片是硬盘存储数据的载体，大多采用金属盘片为基片，在基片上均匀地覆有磁介质，形成一个磁介质薄膜，这种薄膜和软盘的不连续颗粒载体相比具有更高的存储密度。 5.1 硬盘的工作原理与结构 4. 主轴组件 主轴组件包括轴承和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速率的提高，主轴电机的速率也在不断提高，硬盘厂商已经开始采用精密机械工业中的液态轴承电机技术。 5.1 硬盘的工作原理与结构 5. 控制电路 硬盘控制电路总的来说可以分为以下几个部分：主控制芯片、数据传输芯片、高速数据缓存芯片等。 主控制芯片负责硬盘读写控制等工作。数据传输芯片则是将硬盘磁头前置控制电路所读取的数据经过校正及变换后，由数据接口传输到主机系统。 5.1 硬盘的工作原理与结构 6. 接口部分 接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分。电源接口插座与主机电源相连，为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输的通道，使用时是用一根数据电缆将其与主板IDE接口或与其他控制适配器的接口相连接。 5.2 硬盘的性能指标 1. 影响硬盘容量的因素 影响硬盘容量的因素有磁道，扇区，盘片，磁头和柱面。 2. 硬盘容量的计算方法 2. 硬盘容量的计算方法 扇区、磁道、磁头、盘片和柱面的数量决定了一个硬盘容量的大小，硬盘的容量可用如下公式计算： 容量=（512B/扇区）×（扇区数/磁道）×（磁道数/盘面）× 磁头数 柱面数（Cylinder）、磁头数（Head）和扇区数（Sector）统称为CHS。 CYLS 2434 HEAD 255 SECTOR 63 5.2 硬盘的性能指标 3. 标称容量与实际容量 在应用中许多人发现，格式化后系统显示出来的硬盘容量往往比硬盘的标称容量小，这是由不同的单位转换关系造成的。 在计算机中1GB=1024×1024×1024B，而硬盘厂商通常是按照1GB=109B进行换算的。 5.2 硬盘的性能指标 4．提高硬盘容量 增加硬盘的容量有两种方法：一是增加盘片的数量，一是提高单碟的容量。 5.2 硬盘的性能指标 硬盘转速（Rotational Speed）是指硬盘主轴电机的转速，单位是RPM（Rack Per Minute）。转速是决定硬盘内部数据传输率的关键因素，也是区分硬盘档次的重要指标。 理论上讲，转速越快硬盘的速率越快，但过高的转速会导致发热量增大、控制困难等问题。 5.2 硬盘的性能指标 硬盘的平均寻道时间（Average Seek Time）是指硬盘的磁头从初始位置移动到盘面指定磁道所需的时间，单位是ms，它是影响硬盘内部数据传输率的重要技术指标。 5.2 硬盘的性能指标 最小寻道时间也称道-道寻道时间、单磁道寻道时间（Single Track Seek Time），是指磁头从某一磁道转移到相邻磁道所用的时间。 平均等待时间（Average Latency Time）是指磁头移动到数据所在的磁道后，等待数据块转动到磁头下的时间，一般在2～6ms之间。 5.2 硬盘的性能指标 平均访问时间（Average Access Time）是指磁头找到指定数据的平均时间。 平均访问时间=平均寻道时间＋平均等待时间 5.2 硬盘的性能指标 1．内部数据传输率 内部数据传输率（Internal Data Transfer Rate）也称持续传输率（Sustained Transfer Rate），指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率。 5.2 硬盘的性能指标 2．外部数据传输率 外部数据传输率（External Data Transfer Rate）是指系统从硬盘内部缓冲区读取数据的速率。外部数据传输率和硬盘的接口