第 7章 硬盘驱动器要求了解硬盘驱动器的分类和组成结构，掌握硬盘驱动器的工作原理及主要性能指标，了解主流硬盘的型号，掌握硬盘驱动器的安装和 BIOS设置、制作启动盘、
硬盘的分区和高级格式化。
7.1 硬盘驱动器的分类
1,按盘径尺寸分类,
有 5.25,3.5(常用 ),2.5,1.8英寸图 7-1 硬盘的外观
(1) IDE接口 (Integrated Drive
Electronics)“集成驱动设备,,指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。 主要用于硬盘和光驱与计算机的连接。 工作模式分 DMA33(传输速率 33MB/S),DMA 66,DMA100 最高 DMA133。
符合 ATA规范，也称 ATA接口。外观如图 7-2。
2,按接口类型分类
Serial ATA(简称 SATA)
SATA硬盘接口,采用点对点的传输模式，每块硬盘独享通道带宽。 SATA1,0数据传输速率的有效带宽峰值为 150MB/s。 SATA2,0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，。 SATA接口硬盘的外观如图 7-3所示。
图 7-3 SATA接口及数据连接线
(2) Serial ATA接口（ SATA）
SCSI(Small ComputerSystem Interface，小型计算机系统接口 )最初是为小型机研制的一种接口技术，现在它被完全移植到了普通微机上。传输速率 160MB/S,CPU
占用率低 10%，适用多任务。
图 7-4所示是希捷 Cheetah 15K3的 SCSI硬盘及其接口，
它是第六代 SCSI硬盘，主轴转速为 15000r/min（转 /
分）,36.7GB容量，物理接口是 68针，接口界面采用了 Ultra SCSI 320规范。
(3) SCSI接口
7,2 硬盘驱动器的组成结构
1,硬盘的外部结构
硬盘从外观上看，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，如图 7-5所示，左图是 IDE接口的硬盘，右图是 SATA接口的硬盘。
图 7-5 硬盘的外部结构
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 7-6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，数据线分 40线和 80线两种。 如图 7-
7a所示，
SATA硬盘使用 7针端口,如图 7-7b所示。
图 7-7 IDE的数据线和 SATA的数据线目前常用的两种接口的硬盘比较
硬盘 IDE接口与 SATA接口 的比较：
IDE(ATA) 电源线 —4针，数据线 —40线 /80线；
传输速率 DMA66 传输速率 66MB/S,最高 DMA133
133MB/S，兼容性好；
共享带宽 。
SATA 电源线 —15针 （可由转接线转成 4针）
数据线 —7线 /4线
目前速率 SATA1.0 150MB/S,
SATA2.0 300MB/S；
点对点传输，独占带宽。
SATA接口需要 Intel 865和 915档次以上芯片组的支持。
965以上芯片组不支持 IDE。
SATA 2.0的 NCQ技术
NCQ (Native Command Queuing，原生命令队列 )技术可以对读写硬盘的指令执行顺序进行优化，避免像传统硬盘那样机械地按照接收指令的先后顺序移动磁头读写硬盘的不同位置，与此相反，它会在接收命令后对其进行排序，排序后的磁头将以高效率的顺序进行寻址，从而避免磁头反复移动带来的损耗，延长硬盘寿命。
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,ROM芯片、缓存 RAM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、盘片、
接口及附件等几大部分组成，如图 7-8所示。
浮动磁头组件：读取数据信号；
控制电路：信号放大、控制、传送；
盘片：是存储数据的载体，多采用金属薄膜磁盘；
液态轴承：以油膜代替滚珠，无磨损、抗震。
7.3 硬盘驱动器的工作原理
硬盘系统由硬盘驱动器、适配器及连接电缆三部分组成。
初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的 00道。
存储区由盘片、面、磁道 (同心圆 )、扇区组成。多个盘面的相同磁道形成硬盘的“磁柱面”。
7.4 硬盘驱动器的主要性能指标
1,容量 (Capacity )主流硬盘容量 80~250GB，
影响硬盘容量的因素为单片容量和盘片数量。
计算机中按 1GB=1024MB,硬盘厂家按
1GB=1000MB
所以在计算机中显示出来的硬盘容量一般情况下要比硬盘容量的标称值小。
2,平均寻道时间 (average seek time)：从初始位置移动到数据所在磁道所需要的时间
（ ms）。
3,平均潜伏时间（ Average latency）,磁头移动到数据所在磁道后，等待所要数据块到来所需的时间。
（ ms)
4,单磁道时间（ Single Track Seek）,相邻磁道的移动时间。 (ms)
5,全程访问时间（ Max Full Seek）,磁头开始移动至找到数据块所需的时间。 (ms)
6,平均访问时间（ Average Access）,磁头找到指定数据的平均时间。是平均寻道时间与平均潜伏时间之和。 (ms)
7,最大内部数据传输率（ Maximum Internal Data
Transfer Rate）,磁头到硬盘缓存区的最大数据传输率，速度 16MB/S
外部数据传输率示意图如图 7-12所示。
图 7-12 硬盘内部数据传输率与外部数据传输率示意图
8,外部数据传输率 （ External Transfer Rate)
外部数据传输率指从硬盘缓冲区读取数据的速率，可达 133MB/s或更高，比内部数据传输快。
在硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单位为 MB/s。
内部数据传输率与外部数据传输率的关系 如图 7-9所示，由于外部数据传输速率受内部数据传输速率制约，所以无法达到标称的速率。
9．主轴转速 (rotationalspeed)
主轴转速是指硬盘内主轴的转动速度，目前
ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为 5400~7200r/min，
主流硬盘的转速为 7200r/min，
SCSI硬盘的主轴转速一般可达 7200～ 10000r/min，
而最高转速的 SCSI硬盘转速高达 15000r/min。
10．缓存 (Buffer Memory)
硬盘缓存是指在硬盘内部的高速存储器其作用是提供一个数据的缓冲区域，把从硬盘读取的数据暂时保存，然后一次性传输出去，
或者把从总线传输来的数据暂时保存，然后逐渐写入硬盘。 解决 CPU与硬盘之间巨大的速度差异。 目前，硬盘缓存的容量通常为
512KB,2MB,8MB,16MB或更大。
11,硬盘表面温度：硬盘工作时，封壳的温度。
12,平均故障间隔时间：硬盘开始运行到出现故障的时间间隔。 ( 一般 5年左右）
13,单碟容量：硬盘中的存储碟片一般有 1~4片,3.5in的单碟容量可达 40GB。
14,数据保护技术,S.M.A.R.T 自监测、分析、报告技术。
RAID(Redundant Array of lndependentDisks，
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。
(1)RAID 0 提高性能、数据安全性不变。
RAID 0存储方式如图 7— 13所示。
7.5 硬盘 RAID技术
图 7-13 RAID 0 存储方式
(2) RAID 1 安全性提高、性能不变。
RAID 1 存储方式如图 7-11所示。
(3) RAID 0+1 性能提高、安全性加强。
RAID 0+1 存储方式如图 7-12所示。
(4) JBOD 增大容量。
JBOD( Just a Bunch of Drives,简单硬盘串联）也称作数据迭加。
SATA硬盘在设置 RAID模式时，一般都需要安装主板芯片组厂商所提供的驱动，
但也有少数较老的 SATA RAID控制器在打了最新补丁的某些版本的 Windows XP
系统里不需要加载驱动就可以组建 RAID。
7.6 主流硬盘介绍
目前，市场上主流是 7200dmin,SATA或
SATA/300串口桌面硬盘，容量 80GB、
160GB,250GB等表 7— 1列出了目前市场上的主流产品的技术参数。
表 7-1 主流 7200r/min桌面硬盘技术参数一览
7.7 硬盘驱动器的选购
硬盘的选购与其他产品一样，在没有充足的经济实力支持下，以“够用”为原则，如果考虑得更长远一点，就是想到以后的升级等问题。
在购买硬盘时以主流产品为主，近期一般指：
容量为 160GB或 200GB，转速为 7200r／ min，
数据缓存为 2MB或 8MB，接口类型为
UltraATAl33或 SATAl50，平均寻道时间低于
9,0ms。因此总的说来，一般情况下，可以结合“够用就好”和“考虑升级”两个因素选择硬盘。
7.8 实习
实习 1—— IDE接口硬盘驱动器的安装：
1、将硬盘固定在安装架上。
水平放置时，电路面朝下，标签面向上，如图 7-15所示。
图 7-15 硬盘跳线图
2、连接硬盘电源线
在电源插座与数据线插座之间有 4组跳线插针，
可根据硬盘上的标签和使用需要进行跳线。如图 7-16所示。
。
图 7-16 硬盘主、从跳线插座
3,连接硬盘数据线
80芯专用数据线连接主硬盘，如图 7-17所示。
图 7-17 80芯数据线
先将 IDE线的蓝色插头插在主板上的 IDE1插座中，如图 7-18所示。然后再将黑色 IDE插头插到硬盘上的 IDE插座中，硬盘线的有色边对准插座的第一脚，如图 7-19所示。
图 7-18 主板上 IDE接口 图 7-19 连接硬盘数据线实习 2—— SATA接口硬盘的安装
SATA硬盘与 IDE硬盘一样，需要连接数据线和电源线。 SATA数据线为扁长形（见图 7-20），
直接连接主板和硬盘上的相应接口即可，如图
7-20所示。
图 7-20 硬盘 SATA接口 数据线和电源线的连接实习 3 IDE硬盘的 BIOS设置
开机后，当屏幕上显示,Press Del to enter SETUP”信息时按 (Del)或 (Delete)键，进入 BIOS设置程序。
按 (↓)光标键选定,Standard CMOS Features”项，
按 (Enter)键进入该项目。
按 (4)光标键选定,IDE Primary Master”项，
按 (Enter)键进入设置第一主 IDE设备参数的子选项，
如图 7— 21所示。
进入设置第一主 IDE设备的参数的子选项，如图 7-18所示。
图 7-21 设置第一主硬盘参数
硬盘的分区和高级格式化。
7.1 硬盘驱动器的分类
1,按盘径尺寸分类,
有 5.25,3.5(常用 ),2.5,1.8英寸图 7-1 硬盘的外观
(1) IDE接口 (Integrated Drive
Electronics)“集成驱动设备,,指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。 主要用于硬盘和光驱与计算机的连接。 工作模式分 DMA33(传输速率 33MB/S),DMA 66,DMA100 最高 DMA133。
符合 ATA规范，也称 ATA接口。外观如图 7-2。
2,按接口类型分类
Serial ATA(简称 SATA)
SATA硬盘接口,采用点对点的传输模式，每块硬盘独享通道带宽。 SATA1,0数据传输速率的有效带宽峰值为 150MB/s。 SATA2,0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，。 SATA接口硬盘的外观如图 7-3所示。
图 7-3 SATA接口及数据连接线
(2) Serial ATA接口（ SATA）
SCSI(Small ComputerSystem Interface，小型计算机系统接口 )最初是为小型机研制的一种接口技术，现在它被完全移植到了普通微机上。传输速率 160MB/S,CPU
占用率低 10%，适用多任务。
图 7-4所示是希捷 Cheetah 15K3的 SCSI硬盘及其接口，
它是第六代 SCSI硬盘，主轴转速为 15000r/min（转 /
分）,36.7GB容量，物理接口是 68针，接口界面采用了 Ultra SCSI 320规范。
(3) SCSI接口
7,2 硬盘驱动器的组成结构
1,硬盘的外部结构
硬盘从外观上看，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，如图 7-5所示，左图是 IDE接口的硬盘，右图是 SATA接口的硬盘。
图 7-5 硬盘的外部结构
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 7-6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，数据线分 40线和 80线两种。 如图 7-
7a所示，
SATA硬盘使用 7针端口,如图 7-7b所示。
图 7-7 IDE的数据线和 SATA的数据线目前常用的两种接口的硬盘比较
硬盘 IDE接口与 SATA接口 的比较：
IDE(ATA) 电源线 —4针，数据线 —40线 /80线；
传输速率 DMA66 传输速率 66MB/S,最高 DMA133
133MB/S，兼容性好；
共享带宽 。
SATA 电源线 —15针 （可由转接线转成 4针）
数据线 —7线 /4线
目前速率 SATA1.0 150MB/S,
SATA2.0 300MB/S；
点对点传输，独占带宽。
SATA接口需要 Intel 865和 915档次以上芯片组的支持。
965以上芯片组不支持 IDE。
SATA 2.0的 NCQ技术
NCQ (Native Command Queuing，原生命令队列 )技术可以对读写硬盘的指令执行顺序进行优化，避免像传统硬盘那样机械地按照接收指令的先后顺序移动磁头读写硬盘的不同位置，与此相反，它会在接收命令后对其进行排序，排序后的磁头将以高效率的顺序进行寻址，从而避免磁头反复移动带来的损耗，延长硬盘寿命。
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,ROM芯片、缓存 RAM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、盘片、
接口及附件等几大部分组成，如图 7-8所示。
浮动磁头组件：读取数据信号；
控制电路：信号放大、控制、传送；
盘片：是存储数据的载体，多采用金属薄膜磁盘；
液态轴承：以油膜代替滚珠，无磨损、抗震。
7.3 硬盘驱动器的工作原理
硬盘系统由硬盘驱动器、适配器及连接电缆三部分组成。
初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的 00道。
存储区由盘片、面、磁道 (同心圆 )、扇区组成。多个盘面的相同磁道形成硬盘的“磁柱面”。
7.4 硬盘驱动器的主要性能指标
1,容量 (Capacity )主流硬盘容量 80~250GB，
影响硬盘容量的因素为单片容量和盘片数量。
计算机中按 1GB=1024MB,硬盘厂家按
1GB=1000MB
所以在计算机中显示出来的硬盘容量一般情况下要比硬盘容量的标称值小。
2,平均寻道时间 (average seek time)：从初始位置移动到数据所在磁道所需要的时间
（ ms）。
3,平均潜伏时间（ Average latency）,磁头移动到数据所在磁道后，等待所要数据块到来所需的时间。
（ ms)
4,单磁道时间（ Single Track Seek）,相邻磁道的移动时间。 (ms)
5,全程访问时间（ Max Full Seek）,磁头开始移动至找到数据块所需的时间。 (ms)
6,平均访问时间（ Average Access）,磁头找到指定数据的平均时间。是平均寻道时间与平均潜伏时间之和。 (ms)
7,最大内部数据传输率（ Maximum Internal Data
Transfer Rate）,磁头到硬盘缓存区的最大数据传输率，速度 16MB/S
外部数据传输率示意图如图 7-12所示。
图 7-12 硬盘内部数据传输率与外部数据传输率示意图
8,外部数据传输率 （ External Transfer Rate)
外部数据传输率指从硬盘缓冲区读取数据的速率，可达 133MB/s或更高，比内部数据传输快。
在硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单位为 MB/s。
内部数据传输率与外部数据传输率的关系 如图 7-9所示，由于外部数据传输速率受内部数据传输速率制约，所以无法达到标称的速率。
9．主轴转速 (rotationalspeed)
主轴转速是指硬盘内主轴的转动速度，目前
ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为 5400~7200r/min，
主流硬盘的转速为 7200r/min，
SCSI硬盘的主轴转速一般可达 7200～ 10000r/min，
而最高转速的 SCSI硬盘转速高达 15000r/min。
10．缓存 (Buffer Memory)
硬盘缓存是指在硬盘内部的高速存储器其作用是提供一个数据的缓冲区域，把从硬盘读取的数据暂时保存，然后一次性传输出去，
或者把从总线传输来的数据暂时保存，然后逐渐写入硬盘。 解决 CPU与硬盘之间巨大的速度差异。 目前，硬盘缓存的容量通常为
512KB,2MB,8MB,16MB或更大。
11,硬盘表面温度：硬盘工作时，封壳的温度。
12,平均故障间隔时间：硬盘开始运行到出现故障的时间间隔。 ( 一般 5年左右）
13,单碟容量：硬盘中的存储碟片一般有 1~4片,3.5in的单碟容量可达 40GB。
14,数据保护技术,S.M.A.R.T 自监测、分析、报告技术。
RAID(Redundant Array of lndependentDisks，
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。
(1)RAID 0 提高性能、数据安全性不变。
RAID 0存储方式如图 7— 13所示。
7.5 硬盘 RAID技术
图 7-13 RAID 0 存储方式
(2) RAID 1 安全性提高、性能不变。
RAID 1 存储方式如图 7-11所示。
(3) RAID 0+1 性能提高、安全性加强。
RAID 0+1 存储方式如图 7-12所示。
(4) JBOD 增大容量。
JBOD( Just a Bunch of Drives,简单硬盘串联）也称作数据迭加。
SATA硬盘在设置 RAID模式时，一般都需要安装主板芯片组厂商所提供的驱动，
但也有少数较老的 SATA RAID控制器在打了最新补丁的某些版本的 Windows XP
系统里不需要加载驱动就可以组建 RAID。
7.6 主流硬盘介绍
目前，市场上主流是 7200dmin,SATA或
SATA/300串口桌面硬盘，容量 80GB、
160GB,250GB等表 7— 1列出了目前市场上的主流产品的技术参数。
表 7-1 主流 7200r/min桌面硬盘技术参数一览
7.7 硬盘驱动器的选购
硬盘的选购与其他产品一样，在没有充足的经济实力支持下，以“够用”为原则，如果考虑得更长远一点，就是想到以后的升级等问题。
在购买硬盘时以主流产品为主，近期一般指：
容量为 160GB或 200GB，转速为 7200r／ min，
数据缓存为 2MB或 8MB，接口类型为
UltraATAl33或 SATAl50，平均寻道时间低于
9,0ms。因此总的说来，一般情况下，可以结合“够用就好”和“考虑升级”两个因素选择硬盘。
7.8 实习
实习 1—— IDE接口硬盘驱动器的安装：
1、将硬盘固定在安装架上。
水平放置时，电路面朝下，标签面向上，如图 7-15所示。
图 7-15 硬盘跳线图
2、连接硬盘电源线
在电源插座与数据线插座之间有 4组跳线插针，
可根据硬盘上的标签和使用需要进行跳线。如图 7-16所示。
。
图 7-16 硬盘主、从跳线插座
3,连接硬盘数据线
80芯专用数据线连接主硬盘，如图 7-17所示。
图 7-17 80芯数据线
先将 IDE线的蓝色插头插在主板上的 IDE1插座中，如图 7-18所示。然后再将黑色 IDE插头插到硬盘上的 IDE插座中，硬盘线的有色边对准插座的第一脚，如图 7-19所示。
图 7-18 主板上 IDE接口 图 7-19 连接硬盘数据线实习 2—— SATA接口硬盘的安装
SATA硬盘与 IDE硬盘一样，需要连接数据线和电源线。 SATA数据线为扁长形（见图 7-20），
直接连接主板和硬盘上的相应接口即可，如图
7-20所示。
图 7-20 硬盘 SATA接口 数据线和电源线的连接实习 3 IDE硬盘的 BIOS设置
开机后，当屏幕上显示,Press Del to enter SETUP”信息时按 (Del)或 (Delete)键，进入 BIOS设置程序。
按 (↓)光标键选定,Standard CMOS Features”项，
按 (Enter)键进入该项目。
按 (4)光标键选定,IDE Primary Master”项，
按 (Enter)键进入设置第一主 IDE设备参数的子选项，
如图 7— 21所示。
进入设置第一主 IDE设备的参数的子选项，如图 7-18所示。
图 7-21 设置第一主硬盘参数
