硬盘介绍.docx

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1、硬盘概述和工作原理硬盘是电脑数据存储的核心部件，没有硬盘，我们将丧失一切1.硬盘的磁头一块硬盘存取数据的工作完全都是依靠磁头来进行，换句话说，没有磁头，也就没有实际意义上的硬盘。那么，究竟什么是磁头呢？磁头就是硬盘进行读写的“笔尖”，通过全封闭式的磁阻感应读写，将信息记录在硬盘内部特殊的介质上。硬盘磁头的开展先后经历了亚铁盐类磁头(MonOIiIhiCHead)、MIG(MetalInG叩)磁头和薄膜磁头(ThinFilmHead)、MR磁头等几个阶段。前3种传统的磁头技术都是采取了读写合一的电磁感应式磁头，在设计方面因为同时需要兼顾读/写两种特性，因此也造成了硬盘在设计方面的局限性。帔糠磁盘

2、罐片便盘的读写磁头磁头特动机构第4种磁阻磁头在设计方面引入了全新的别离式磁头结构，写入磁头仍沿用传统的磁感应磁头，而读取磁头那么应用了新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读，针对读写的不同特性分别进行优化，以到达最好的读写性能。除上述几种磁头技术外，技术更为创新、采用多层结构、磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(GiantMagnetoResistiveheads,巨磁阻磁头)，可以使目前硬盘的容量在此根底上再提高10倍以上。IBM75GXP玻璃蟆份2 .硬盘的盘面如果把硬盘磁头比喻作笔的形容成立，那么所谓硬盘的盘面自然就是这“笔下的“纸如果您曾经有幸翻开过自己的硬盘，可以发现硬盘内部是由金属

3、磁盘组成的，有单碟片的，有双碟片的，也有多碟片的。它们通过外表的磁物质结合在一起。与平时使用的那些普通软磁盘存储介质的不连续颗粒相比，这种特殊物质的金属磁盘具有更高的记录密度和更强的平安性能。目前市场上主流硬盘的盘片大都是采用了金属薄膜磁盘构成，这种金属薄膜磁盘较之普通的金属磁盘具有更高的剩磁（RernanenCe:经消磁后，残留在磁介质上的磁感应）和高矫顽力（COerCiveFOrCe:作用于磁化材料以去除剩磁的反向磁通强度），因此也被硬盘厂商普遍采用。与金属薄膜磁盘相比，用玻璃做为新的盘片，有利于把硬盘盘片做得更平滑，单位磁盘密度也会更高。同时由于玻璃的巩固特性，新一代的玻璃硬磁盘在性能方

4、面也会更加稳定。不过也有一点问题，如果一旦把玻璃材质作为硬盘基片，玻璃材质较之金属材质的脆弱性就会表现出来。3 .硬盘的马达有了“笔”和“纸”，要让“笔”能够在“纸”上顺利地写字，当然还要有“手”的控制，而这双控制磁头在磁片上高速工作的“手”就应该是硬盘主轴上的马达了。硬盘正因为有了马达，才可以带动磁盘片在真空封闭的环境中高速旋转，马达高速运转时所产生的浮力使磁头飘浮在盘片上方进行工作。硬盘在工作时，通过马达的连动将需要存取资料的扇区带到磁头下方，马达的转速越快，等待存取记录的时间也就越短。从这个意义上讲，硬盘马达的转速在很大程度上决定了硬盘最终的速度。在当今硬盘不断向着超大容量迈进的同时，硬

5、盘的速度也在不断提高，这当然就要求硬盘的马达也必须能够跟上技术时代飞速开展的步伐。进入2000年后，540OrPm的硬盘即将成为历史,7200rpm势必成为2000年乃至今后一段时间的主流产品。速度方面的提升对于硬盘的马达而言，自然也是提出了更高的要求。7200rpm100OOrpm甚至150OOrPm的硬盘马达自然不会再是传统意义上的普通滚珠轴承马达，因为硬盘转速的不断提高会带来诸如磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面问题。传统的普通滚珠轴承马达自然无法妥善解决这些问题，于是曾广泛应用在精密机械工业上的液态轴承马达(FIuiddynamicbearingmotors)被引入到硬盘技术中。

6、与传统的滚珠轴承马达不同，液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承，这种特殊的轴承以油膜代替了原先的滚珠，一方面防止了与金属面的直接磨擦，将传统马达所带来的噪声及高温降至最低;另一方面，油膜可以有效地吸收外来的震动，使硬盘的抗震能力由以往的150G提高至120OG;再一个方面，从理论上讲，液态轴承马达无磨损，使用寿命可以到达无限长，虽然我们无法通过这一点就奢想自己的新硬盘能够“长生不老”，但最起码可以延长使用寿命.4 .硬盘的转速硬盘的转速(RotateSpeed),正像我们上文所述，硬盘的马达直接决定了硬盘的转速。理论上讲，硬盘的转速越快越好，因为较高的硬盘转速可以极大地缩短硬盘的平均寻道时间和实际

7、读写时间。但是，硬盘的高转速带给硬盘的负面影响就是转速越快，硬盘外表的发热量越大，如果再加上机箱散热不佳和其他周边散热过多的原因，很可能造成机器运行不稳定。也正是这个原因，目前市场上绝大多数笔记本电脑中的专用硬盘，其转速一般都不会超过450OrPm。5 .硬盘的平均寻道时间、平均访问时间和平均潜伏时间所谓硬盘的平均寻道时间(AVerageSeekTime),其实就是指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间。我们在描述硬盘读取数据能力时，目前主要以毫秒为计算单位，而硬盘读取数据一次大多在614ms之间。当硬盘的单碟容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离会相应减少，这样也就导致硬

8、盘本身的平均寻道时间减少，从而提高了硬盘传输数据的速度。而平均访问时间(AVerageAccessTime),指的就是平均寻道时间与平均潜伏时间的总和。平均访问时间根本上也就能够代表硬盘找到某一数据所用的时间。平均访问时间越短越好，一般情况下应该控制在11-18ms之间，建议用户选择那些平均访问时间在15ms以下的硬盘。所谓平均潜伏时间(AVerage1.atencyTime),其准确的概念定位就是指相应磁道旋转到磁头下方的时间，一般情况下在26ms之间。6 .硬盘的外部传输率和内部传输率所谓硬盘的外部数据传输率(EXtemalTransferRate)就是指电脑通过接口将数据交给硬盘的传输速

9、度，而内部数据传输率(InternalTransferRate)就是指硬盘将这些数据记录在自身盘片上的速度，也称最大或最小持续传输率(SUStainedTransferRate)。从实际应用方面分析，硬盘的外部数据传输率比其内部传输率速度要快很多，在它们之间有一块缓冲区可以缓解二者的速度差距。而从硬盘缓冲区读取数据的速度又称之为突发数据传输率(BUrStdataTransferRate)o普通的ElDE硬盘理论上的传输速率，都己到达了17.5MBs左右，而采用UItraDMA/33、UltraDMA/66技术后，传输率瞬间速度便可以到达33.3MBs和66MBs,至于UItraDMA/1OO和

10、UltraDMA/160,也是指在这个速度上的提升。7 .硬盘的缓冲区所谓硬盘的缓冲区(硬件缓冲)就是指硬盘本身的高速缓存(Caehe),它能够大幅度地提高硬盘整体性能。高速缓存其实就是指硬盘控制器上的一块存取速度极快的DRAM内存，分为写通式和回写式。所谓写通式，就是指在读硬盘时系统先检查请求，寻找所要求的数据是否在高速缓存中。如果在那么称为被命中，缓存就会发送出相应的数据，磁头也就不必再向磁盘访问数据，从而大幅度改善硬盘的性能。所谓回写式，指的是在内存中保存写数据，当硬盘空闲时再次写入。从这一点上而言，回写式具有高于写通式的系统性能。较早期的硬盘大多带有128KB、256KB、512KB等

11、高速缓存,目前的高档硬盘高速缓存大多己经到达IMB、2MB甚至更高，在高速缓存的取材上也采用了速度比DRAM更快的同步内存SDRAM,确保硬盘性能更为卓越。二、硬盘的接口标准硬盘的接口标准可以说是影响硬盘速度的另外一个决定性因素。目前分析，硬盘的接口标准主要分为ATA和SCSI（SmaIlComputerSystemInterface.小型计算机接口）两种。1.ATA接口ATA接口的几种类型。(l)ST-506412接口ST-506/412接口是希捷公司主创开发的一种硬盘接口。首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST412,ST-506接口使用起来相当简便，它不需要任何特殊的电缆及接头

12、，但是它支持的传输速度很低，因此到了1987年左右这种接口就根本上被淘汰了，而且采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB早期IBMPC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘，其中MFM(MOdifiedFrequencyModulation,改良调频制)指一种编码方案。(2)ESDI接口ESDKEnhancedSmallDriveInterfaCe)接口是迈拓公司于1983年开发的。它的特点是将编解码器放在硬盘中，而不是在控制卡上，理论传输速度是ST-506的24倍，一般可到达IoMbit/s。但由于本钱较高，与后来产生的IDE接口相比几乎没有什么优势可言

13、，因此在20世纪90年代后期就根本被淘汰了。(3)IDE及EIDE接口IDE(IntegratedDriveEleCtrOniCS)就是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA接口。现在PC机使用的硬盘大多数都是与IDE兼容，只需用一根数据线将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，而且数据传输的可靠性也得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不需要再担忧自己的硬盘是否与其他厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。Hope(4)ATA-I(IDE)最初IDE标准的正式名称是ATA,ID

14、E实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有1个插口，支持1个主设备和1个从设备，每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的Plo-O模式(PrOgrammed1/0-0)只有3.3MBs,而ATA-I一共规定了3种PlO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用)，用户只需要安装1个ElDE适配卡就可以升级成为ATA-2。(5)ATA-2(EIDEEnhancedIDE/FastATA)ATA-2其实就是对ATA-I标准的一个扩展。ATA-2增加了2种PIO和2种DMA模式，把最高传输率提高到了16.7MBs,同时引进了1.BA地址转换方式，突破了老BloS固有504MB的限制，支

15、持最高可达8.1GB容量的硬盘。如果电脑支持ATA-2,那么可以在CMoS设置中找到“1.BA,1.ogicalBlockAddreSs”或“CHS,Cylinder,Head,SeCtOr”的设置。其两个插口分别可以连接1个主设备和1个从设置，从而可以支持4个设备，2个插口也分为主插门和从插口。通常可将硬盘和CD-ROM放置在主插口上，而将一些次要的设备放在从插口上，这种放置方式对于486及早期的PentiUm电脑很必要，因为这样可以使主插口连在快速的PCl总线上，而从插口连在较慢的ISA总线上。(6)ATA-3(FastATA-2)这个版本支持PIO-4,没有增加更高速度的工作模式(仍为1

16、6.7MBs),但引入了简单的密码保护，对电源管理方案进行了修改，引入了S.M.A.R.T技术(SeIf-MonitOring、AnalysisandReportingTechnology,自监测、分析和报告技术)。(7)ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UllraDMA/33、UltraDMA66)应用ATA-4标准将PIO-4模式下的最大数据传输率提高了一倍，到达33MBs或更高的66MB/so它还在总线占用上引入了新的技术，使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用UItraATA,需要一个空闲的PCl扩展槽，如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上,那么该设

17、备不可能到达其最大传输率，因为ISA总线的最大数据传输率只有8MBso（8）SerialATA新的SerialATA（即串行ATA）,是英特尔公司在2000年IDF（IntelDeveloperForum,英特尔开发者论坛）发布，将于下一代外设产品中采用的接口类型。它是以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，即用4个针就完成了所有的工作（第1针发出、第2针接收、第3针供电、第4针地线），还降低了电力消耗，减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是SerialATA的初始规格，它支持的最大外部数据传输率达100MBs,IBMDeSkStar7

18、5GXP及DeSkStar40GV是第一次采用ATA-100接口的产品。预计在2001年第二季度将推出SerialATAIX标准的产品，它能到达150MB/s的数据传输率。(9)ATA-133ATA-100是目前的主流IDE接口，它的技术特征跟ATA-66一样，都是使用80针接口电缆。ANSI美国国家标准学会）公布的ATA-100标准，它能支持最大外部数据传输率为100MB/s,但这只是理论值。实际上，ATA-100所能支持的最大数据传输率只有理论值的62%,所以现在支持的最高接口传输率根本还不及100MB/s。而按现在硬盘性能每年递增40%的速度来计算，如果还没有新型IDE接口推出，将会发生

19、硬盘的内部数据传输率，超过接口所能支持的最大外部数据传输率的情况。Hope传箱速车示意图为了突破接口限制，MaxtoK迈拓）公司在ATA-100的根底上推出了ATA-133接口类型，它保持了ATA接口一贯的技术特征，除了在接口传输率上有一个数量的增加外，其它特征都差不多。这样做能让新接口能在现存的十亿个ATA设备上继续使用，下面是ATA-133具有主要儿项技术特征：将接口传输率提高到了133MBs,相对于ATA100接口有33%的提升。向前兼容所有并口ATA接口与设备。在这些技术特征中，最重要的一点是将硬盘接口所能支持的最大电缆传输率，提高到了133MBs,这更能发挥系统PCI总线的效能，如下

20、图，假设系统总线为133MBs,那如果你使用的是ATA-100接口，此时因为PCI总线速度为I33MBs,所以PCl总线处于非饱和状态，不能充分利用系统总线带宽。如果采用了ATA-133接口后，ATA-133所支持的I33MB/s刚好与PCl总线速度一样，因此可以充分发挥系统的整体性能。MaXtor推出的新型接口ATA-133为突破系统瓶颈提供了一个可行的解决方案，它将以其廉价、便捷的升级方式来吸引广阔用户的青睐。2 .SCSI接口对于SCSI接口的硬盘，其根本的数据传输率是2OMB/S（8bit,50线）。在应用了U1traW1DE标准后，其传输速率可以到达4OMB/s。而在采用了U1tra

21、2WIDESCSI标准后，其传输速率还可以升至80MB/s（16bit,68线）。而应用Ultral60/mSCS1（参考后面第八章）标准接口后，其传输速度更可以翻升到160MB/s。另外,目前还有一种采用FCA1.（FibreChannelArbitrated1.oop,光纤通道）接口的硬盘，其传输HopeSCSI接口速率也可以到达100MB/s的数据传输率。如果要比拟ElDE与SCSl这两种不同接口模式硬盘设备的优劣。从价格方面分析，EIDE的价格比拟廉价，SCSI价格却相当高。如果从性能方面分析，EIDE接口的硬盘虽然安装容易，但其允许增加的外设少，且CPU占用率较高。而SCSl接口的硬

22、盘在这方面却表现突出：速度更快、允许增加足够的外设（EIDE能提供两个通道，每个通道可挂两个EIDE设备，而SCSl却允许用户连接7个SCSl设备）、CPU占用率较低。3 .USB接口USB英文全称为“UniversalSerialBus,即通用串行总线，这个概念最早于1995年，以Intel公司为首的核心团队提出，参与研发的公司还包括：ComPaq（康柏电脑）、HP（惠普电脑）、1.ucent（朗讯公司）、MiCroSOft（微软公司）、NEC和PhiHPS（飞利浦公司）等。USB的设计初衷是由于随着个人电脑上连接的设备越来越多，却没有一个通用而且易用的接口，这为设备的安装带来了诸多不便，其

23、直接导致的结果是电脑使用门槛偏高。为了可以使安装设备能像插头与插座那么简单方便，业界就开发了此通用串行总线。最早的USB1.O标准于1996年发布，由于当时设计性能一般，再加上主流操作系统WindOws95不支持此功能，因此多数硬件厂商均持谨慎态度，这些都使得该标准迟迟得不到推广。直到1998年9月，USBI.1标准出台后，同时得到了WindOWS98操作系统的支持，USB接口才逐渐盛行起来，并成为目前个人电脑的标准部件之一，目前越来越多的外设开始采用这种接口，USB已成为方便易用的代表，得到了广阔用户的赞赏。对于USB1.1的工作原理，整个USB系统由主控电脑、主控软件、USBHUB、外设等

24、部份成。其中系统软件是为所有应用软件提供一个统一的输入输出系统，通过它可以屏蔽掉硬件的执行细节，使应用软件更加容易设计而且通用。对于USB的I/0子系统而言，它可以随时监控系统接入或者从系统中取下的外设，这个过程包括同外设进行通讯，找到需要回载的设备驱动程序，并分配一个唯一的地址给它，用来传送数据。而其中的USBHUB是对接入的外设进行管理，为其提供必要的电力，并增加额外的接入能力，它允许动态接入USB外设，并在初始化过程中为其提供至少0.5W的电力。在主控软件的控制下，HUB能够提供更多的电力给设备，一个新接入的HUB也会分配到自己的独有地址，HUB的级联最多为五层。由于HUB的操作是双向转

25、发的，所以转发的HUB信号需要上行和下行电缆，USBl.1HUB同时支持12MbPs（全速）和1.5Mbps（低速）的外设。至于USB外设，它只要遵循已定义好的协议，并且必须对主控PC传递来的处理事件做出反响，比方外设要响应自己的详细和配置情况等。Hope利用ISB/二。；上机传给数姻的移动搜用I在USB1.1之后推出的新标准是USB2.0,它于2001年4月27日由康柏电脑、惠普电脑、英特尔公司、朗讯科技、微软公司、NEC和飞利浦公司组成的研发团队制定了最终的USB2.0标准。USB2.0标准与以前标准所不同之处，主要是其所支持的最高传输率大幅增加，在高速模式下，USB2.0支持最大传送速度

26、为480Mbps,这是USB1.1的12MbPS的40倍，而且USB2.0完全向后兼容，USB1.1的连接器和电缆可以不需要做任何改变，就能支持USB2.0的高速，此外在USB2.0中还特别定义了微帧结构，使USB2.0设备在小缓存的情况下仍能够高速率的传送数据，如果系统外设不支持此速度，那系统将复原到较早的12MbPS或1.5MbPS上来。在USB2.0的系统配置方面，USB2.0将和外部USB2.0HUB及支持USB2.0的外设之间建立高速连接，同时也可以连接USB1.1HUB,在USB1.1HUB中的数据仍按原有标准进行传送，这就意味着支持USB2.0的HUB在它的端口上会有两种不同的信

27、号传输率，显然这对HUB的负荷加大了。因为USB2.0能支持更高的传输率，所以相应的USB2.0HUB也会有更高的帧传送率，以保证支持USB2.0的高速外设间会有更通畅的数据流，此外，为了兼容过去的旧式标准，HUB之间进行的数据传送率还需要根据实际情况进行调速，即USB2.0HUB必须有数据流速度的匹配能力，也就是说，HUB将负责管理转换从主控制器传送出的高速数据流至低速USB1.1外设上。这样就可以使得当前支持USB1.1的外设产品，可以不需要在USB2.0系统中做任何改变,直接插上就能使用。随着在下一代操作系统中对USB2.0提供支持及USB2.0外设的越来越多，可以想像以后用户传送数据将

28、会更加便利。4.1EEE1394IEEEl394的前身称为FireWire(即火线接口)，这最早是在1986年由MiChaelTeener(Apple公司的一名工程师)所草拟，AppIe公司称其为火线，而SONY公司那么称其为i1.ink,此外还有一种名称是Texaslnstruments(美国德州仪器公司)的商标叫1.ynx。实际上，上面所提的这三种不同商标都指同一种技术IEEE1394。最早的FireWire是于1987年完成，IEEE在1995年将它认可为正EE1394-1995规范，因为在此标准中存在一些模糊的定义，所以当时使用此接口的产品并不普遍，后来IEEE为其添加了一份补充文件(

29、IEEE1394a草案)，以此来澄清其中的疑点，更正了一些错误同时添加了一些功能，这也就是为什么1995年就已完成的IEEEI394标准，但一直到1998年才会相关的PC产品问市。主板匕的IEEEI394接口如果要问IEEEl394最适合于那些产品，那莫过于多媒体领域，因为它的设计初衷就是为了增强多媒体设备与电脑连接性能的高速串行总线。利用IEEEl394技术，我们可以轻易地把电脑与如摄像机、高速硬盘和音响设备等多种多媒体设备连接，并且连接速度高达40OMbPs。目前此项技术己有很多著名厂商参与共同研发，即有电脑制造界的，也有家电产业的，例如AppIeSONY、德州仪器和VIA(威盛科技)等。

30、在IEEEI394的数据通讯协议方面，该总线协议(OPenHostControllerInlerfaCe)包含三层：物理层(PhySiCa1),连接层(1.ink)和传输层(TranSaCtion),此外再加上一个串行总线管理模块(SeriaIBusManagement),一共4层。其中物理层主要提供设备与电缆电气及机械上的接口标准，处理数据的接收和发送，确保所有的设备都能完好地访问总线。而连接层主要提供数据包接受的认信息，再加上寻址、数据检验、数据帧传输等功能，该层完全由硬件实现。至于传输层仅仅在异步传输数据包时用到，它提供读、写、锁命令，一般是由软件实现。最后第4层串行总线管理模块提供整个

31、总线控制，包括对挂在总线上的各个设备电力的供给、时序的控制、主设备通道的控制、处理出错等，一般也由软件实现。在IEEEl394的具体技术细节方面，它具有如下主要特征：(1)即时数据传输(Real-TimeDataTransfer):IEEEI394具有两种数据传输模式，同步(IsochonouS)传输与非同步(ASynchronouS)传输。在同一总线下，同步及非同步传输连线可能同时存在。(2)驱动程序安装简易。(3)内存映射的架构(MemOryMappingArChiIeCIUre):所有IEEEI394总线上的资源，皆可以映射到某段内存地址，并依此方式来存取数据。(4)IEEE1394接线

32、可提供电源:对无自用电源的设备而言，可以透过IEEEI3946-Pin的连接头来供给电源。(5)通用I/O连接头：整合各种PC的连接头成为一种万用的连接头，使用者就不用花时间识别不同外围设备要接到那个接头，同时也降低系统的本钱。点对点的通讯架构(Peer-Io-PeerCommunicationArchitecture):IEEE1394外围设备间互传数据时，不须主机监控，因此不会增加主机的负载，实际上就是我们常说的CPU资源占用率低。(7)最大4OOMbps的数据传输率：在相同的总线上可以有几种不同的数据传输速率1OOMbPs、200Mbps或400Mbps。(8)IEEE1394是最理想的

33、多媒体设备的接口：IEEE1394支持同步(SynChrOnoUS)传输模式，同步传输模式会确保某一连线的频宽，对于即时影像而言，这是相当重要的，因为影音数据都会有其时间上的限制，无法接受过久的延迟。(9)支持热插拨(HotPluggingSupporOiIEEEl394可以自动侦测设备的参加与移出动作并对系统重新整合,无须人工干预。因为IEEEI394网络是点对点的传输数据的，这就是说，在IEEEI394设备联成的网络中不需要设置效劳器，这一点在对平安要求不高或对数据集中控制不严的情况下是优点，相反就是缺点了。此外尽管IEEEI394是一种串行总线，设备是菊花链型连接，但并不需要每个节点的设

34、备都把电源翻开，数据在节点设备关闭的情况下，照样可以通过该节点。数据传输速度是由机器自动调整的，也就是说在一个由IEEEI394接口所组成的网络中，数据可以在网络中不同的局部以不同的速度传输，虽然这个特征能提高IEEEI394的产品兼容性，但在使用时有一点必须注意，在网络设计时，在两个传输速率都是4OOMbps的设备之间，不能放置传输速率只有100MbPS的设备，否那么会形成局部瓶颈，从而降低系统性能。上面介绍的大多为IEEEI394a标准，而IEEEI394b标准，方案带宽将翻4倍至1.6Gbs(200MBs),甚至高达3.2Gbs(400MBs),而且电缆长度将增加到100m,这使得家庭网

35、络使用IEEE1394b十分方便，同时这也向USB接口发起了强大的挑战。三、硬盘技术硬盘所采用的技术，目前主要包括3个方面，一是磁头技术，二是防震技术，三是数据保护技术。随着各大制造厂商的技术竞争，目前这3个方面的技术要点也逐渐走向融合。1.磁头技术(1)磁阻磁头技术(Magnelo-ReSiStiVeHead)磁阻磁头技术是一种比拟传统的硬盘磁头技术，是完全基于磁电阻效应工作的，其核心就是一片金属材料，其电阻随磁场的变化而变化。应用这种磁阻磁头技术的原理就是:通过磁阻元件连着的一个十分敏感的放大器可以测出微小的电阻变化。所以越先进的MR技术可以提高记录密度来记录数据，增加单碟片容量即硬盘的最

36、高容量，进而提高数据传输率。(2)巨型磁阻磁头(GMR)这是MR磁阻磁头技术的换代技术，目前绝大多数的硬盘产品都应用了这种技术。采用了巨型磁阻磁头技术的硬盘，其读、写工作是分别由不同的磁头来完成的，这种变化从而可以有效地提高硬盘的工作效率，并使增大磁道密度成为可能。(3)0AW(光学辅助温式技术)0AW是美国希捷公司新研制技术代号，很可能是未来磁头技术的开展方向。应用这种0AW技术，未来的硬盘可以在1英寸面积内写入105000以上的磁道，单碟容量更是有望突破36GB2 .防震技术(I)SPS防震保护系统这是昆腾公司在其火球7代(EX)系列之后普遍采用的硬盘防段动保护系统。其设计思路就是分散外来

37、冲击能量，尽量防止硬盘磁头和盘片之间的意外撞击，使硬盘能够承受100OG以上的意外冲击力。(2)ShockBlock防震保护系统虽然这是MaXtOr公司的专利技术，但其设计思路与防护风格与昆腾公司的SPS技术有着异曲同工之妙，也是为了分散外来的冲击能量，尽量防止磁头和盘片相互撞击，但它能承受的最大冲击力却可以到达1500G甚至更高。3 .数据保护技术(1)S.M.A.R.T技术S.M.A.R.T技术是目前绝大多数硬盘已经普遍采用的通用平安技术，而应用S.M.A.R.T技术,用户们能够预先测量出某些硬盘的特性。举个例子，如监测硬盘磁头的飞行高度。因为一旦磁头开始出现飞得太高或太低的情况，硬盘在运

38、行中就极有可能报错，S.M.A.R.T技术就是一种对硬盘故障预先发出报警的廉价数据保护。当然，利用S.M.A.R.T技术可预测的硬盘故障一般是硬盘性能恶化的结果，其中约60%为机械性质的，40%左右那么是对软性故障的有效预测。应用S.M.A.R.T技术可以有效地防止并减少硬盘数据丧失，而预先报警系统更能够让电脑用户及时掌握自己硬盘的性能和实际使用状况。(2)数据卫士西部数据(WD)公司的数据卫士能够在硬盘工作的空余时间里，每8个小时便自动执行硬盘扫描、检测、修复盘片的各扇区等步骤。以上操作完全是自动运行，无需用户干预与控制，特别是对初级用户与不懂硬盘维护的用户十分适用。(3)DPS(数据保护系

39、统)昆腾公司在推出火球7代硬盘以后，从8代开始的所有硬盘中，都内建了所谓的DPS(数据保护系统)系统模式。DPS系统模式的工作原理是在其硬盘的前300MB内，存放操作系统等重要信息，DPS可在系统出现问题后的9Os内自动检测恢复系统数据，如果不行，那么启用随硬盘附送的DPS软盘，进入程序后DPS系统模式会自动分析造成故障的原因，尽量保证用户硬盘上的数据不受损失。(4)MaxSafe技术MaXSafe技术是迈拓公司在其金钻2代以后普遍采用的技术。MaxSafe技术的核心就是将附加的ECC校验位保存在硬盘上，使硬盘在读写过程中，每一步都要经过严格的校验,以此来保证硬盘数据的完整性。4 .其他综合技

40、术方面(l)PRM1.(PartialResponseMaximum1.ikelihood,硬盘最大相似性技术)读取技术利用PRM1.读取技术可以使单位硬盘盘片存储更大量的信息。在增加硬盘容量的同时，还可以有效地提高硬盘数据的读取和传输率。(2)UltraDSP(超级数字信号处理器)技术及接口技术应用UltraDSP进行数学运算，其速度较一般CPU快1050倍。采用UltraDSP技术，单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能，以减少其他电子元件的使用，可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率，最大的益处在于，可以把数据从硬盘直接传输到主内存而

41、不占用更多的CPU资源，提高系统性能。Maxtor公司2000年最新的钻石9代和金钻4代都采用了双DSP芯片技术，将硬盘的系统性能提升到极致。（3）3DDefenseSystem（3D保护系统）3DDefenseSystem是美国希捷公司独有的一种硬盘保护技术。3DDefenSeSystem中主要包括了DriVeDefenSe（磁盘保护）、DataDefenSe（数据保护）及DiagnoStiCDefenSe（诊断保护）等3个方面的内容。DriveDefenSe（磁盘保护）。这里面又包括：G-Force保护，可帮助希捷硬盘承受业界内最高的非工作状态下的震动，即在2ms内震动力即使到达350G,

42、也不会使硬盘损坏;SeaShieId保护，提供ESD及平安处理，特别是对PCBA（PrintedCircuitBoardASSembly,印刷电路集成板）;SeaShell保护，这是一种可以替换原有ESD（EIeSIro-StaIiCDiSCharge）的硬盘工具包，通过这一保护系统可为硬盘提供更多的保护。DataDefenSe（数据保护）。这里面又包括（希捷独创的Multidrive系统（SAMS）。所谓SAMS就是通过减小硬盘的旋转振动来最大程度地减少对硬盘的损坏;ECC（EnorCorrectionCode,错误检正代码），即为高性能硬盘提供on-the-fly检正，还有就是对数据恢复提

43、供最大限度FirmWare（固件瀚正，因此可以正确完整地进行读、恢复数据;SafeSaring,当硬盘断电及重新来电后，利用SafeSaring技术可以确保硬盘磁头回到同样的扇区，保证数据不丧失;End-to-EndPathProtection,确保数据在主机与磁盘之间传输的完整性。DiagnosticDefenSe（诊断保护）。这里面也包括了SeaTooIS诊断工具软件，可以帮助用户诊断系统是否存在问题，以及诊断错误是否由其他硬件及软件产生。另外，SeaTools还可以在ATA及SCSl产品中工作，可以应用于所有老旧的希捷硬盘;增强型的S.M.A.R.T功能，可以在硬盘发生错误与问题之前作为

44、预测并向用户发出警告；Web-BasedTOOlS（基于Web的工具），允许用户标识及解决一些非硬盘相关错误，如病毒等，也可以检正文件系统，解决硬件冲突以防止不必要的硬盘返修;D1.D（Drive1.oggingDiagnostics）捕获不可恢夏性数据错误，实质上就是交互性的诊断工作。四、硬盘的工作模式从主板的支持度来看，目前硬盘的工作模式主要有3种:NORMA1.、1.BA和1.ARGE模式。NORMA1.即我们平时讲的普通模式，也是最早的IDE方式。在此方式下对硬盘访问时，BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。该模式支持的最大柱面数为1O24,最大磁头数为16,最大扇区数为63,每扇

45、区字节数为512KBo因此支持最大硬盘容量为:512KB6316X1O24=528MBo在此模式下即使硬盘的实际物理容量很大，但可访问的硬盘空间也只能是528MB。1.BA(1.ogicalBlockAddressing)即逻辑块寻址模式。应用这种模式所管理的硬盘空间突破了528MB的瓶颈，可达8.4GB。在1.BA模式下，设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时，由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在1.BA模式下，可设置的最大磁头数为255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为:5I2KB632551O

46、24=8.4GB。1.ARGE又称为大硬盘管理模式。当硬盘的柱面超过1024而又不为1.BA支持时可采用此种模式。1.ARGE模式采取的方法是把柱面数除以2,把磁头数乘以2,其结果总容量不变。例如，在NoRMA1.模式下柱面数为1220,磁头数为16,进入1.ARGE模式那么柱面数为610,磁头数为32。这样在DOS中显示的柱面数小于1024,即可正常工作。IBMIGBMicrodrive五、微型硬盘微型硬盘从字面就可以理解其含义，即体积很小的硬盘产品，目前能生产MicroDriVe的厂商有IBM公司和IOmega(艾美嘉)公司，IOmega用得也是IBM公司的设计技术，所以说微型硬盘就是IB

47、M公司的天128下一点也不过份。从最早的I7OMB、34OMB,直至现在的1GB,微型硬盘虽然在容量上翻了三倍，但在能耗及抗冲击力方面的性能不仅没有降低，反而是在提高，下面，我们就简单地介绍一下这些存储技术。将硬盘的体积做得跟闪存一样大小，这无论对制造工艺还是对现代电子学来讲，都是一个非常大的挑战。在机械设计方面，为了使硬盘符合只有5mm高的要求，设计师们面临的最重要问题是，有什么样的轴型马达与轴承能与之相配。为此，他们设计了一个只有25轴承的驱动马达，同时为了能将驱动马达的重量减到最小，设计师们又开发了一种使用了内部转子设计的12极9槽式马达，这种内部设计是受了其它马达设计的启发，目的是用一

48、个内部定子让转矩半径最大化。结果说明，采有这种内部转子的新设计，为IBM微型硬盘提供了更好的抗震性。为了降低硬盘高度，设计师们尽可能地压缩盘片、电路板和基板的厚度，同时为节省空间，设计师们也想尽方法，例如在基板上钻了一个洞，这可以为安装驱动器的调节器的朝省出O.5mm的空间。此外在微型硬盘上还使用了一种堆栈式臂旋调节器，并设计了-种特殊的非对称式载入载出斜坡，当驱动器的读写头处于不使用状态时，就存放在这里。为了能将存储信息的盘片放在一个周长仅有IOCm大小的电路板上，在微型硬盘中应用了一种称为直接芯片维系”(DireCtChiPAttaCh)的技术，它就是将有次序排列起来的盘片，加附在电路板的联结垫上。这种技术成功地解决了原先硬盘盘片的引导结构需要占用空间的问题。由于微型硬盘无法像普通硬盘那样，为盘片的塑料包装与引导结构留出空间，而将反面带有联结垫的硅盘片，直接加附在表面带有联结垫的电路板上，那么可以使每一个盘片最多可与上百个联结垫相联。此外为了进一步节省空间，在微型硬盘中，甚至应用了极为罕见的微米技术，而且还定制了轴型马达与主插槽及盘片用线的微型连接器，这一切的努力使得微型硬盘虽然容量高达1GB,但其大小却如