硬盘概述和工作原理.DOC

第二节 硬盘的工作原理 一、本节的教学目标 1．了解硬盘的发展史和主要相关技术 2．了解硬盘的工作原理和主要性能指标 3．掌握评价硬盘性能指标的基本方法 二、本节的教学重点、难点 重点：本节的重点：硬盘转速、单碟容量、外部传输率是影响硬盘性能指标的重要因素，掌握为提高硬盘可靠性所采取的相关技术，根据其作用的大小来衡量硬盘质量的好坏。 难点：通过了解硬盘的工作原理，要把握硬盘的正确使用范围及使用环境。 本节知识点： l．硬盘的发展史 2．硬盘的工作原理 3．硬盘技术 4．硬盘的工作模式 5．硬盘的主要性能指标 模块编号：M03-02 模块名称：第二节 硬盘概述和工作原理 屏幕编号：P01 一、硬盘的发展史 说 明 图片G/动画D/视频V 1956年，美国IBM公司制造出世界上第一块容量为 5MB的硬盘，其型号为IBM 350 RAMA（Radom Access Method of Accounting and Control，计算和控制的随机存取法），它的磁头可以移到盘片上的任何一块存储区域，从而成功地实现了随机存储。这种硬盘共使用了50个直径为24英寸的磁盘，这些盘片表面涂有一些磁性物质，它们被叠起来固定在一起，绕着同一个轴旋转。 1968年，IBM公司又提出了温彻斯特（Winchester）技术，其原理是，密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头延盘片径乡向移动，并且是悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片接触。 1973年，IBM制造出了第一台采用温彻斯特技术的硬盘。现在的硬盘，大多是此技术的延伸。 1979年，IBM公司发明了薄膜磁头，这样就有可能进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度。20世纪80年代末，IBM公司发明了MR（Magneto Resistive Heads，磁阻磁头）磁头，这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感，使得盘片的存储密度比以往提高了数十倍。1991年，IBM公司生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头,使硬盘的容量首次达到了1GB. 1999年9月,迈拓(Maxtor)公司宣布了首块单碟容量达10.2GB的ATA(名词解释)硬盘。 2000年2月，希捷（Seagate ）公司发布了转速高达15000rpm（rpm，转/分）的Cheetath X15系列硬盘，其平均寻道时间只有3.9ms(1ms=10↑-3s).此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s，数据缓存为4—16MB，支持Ultra 160/m SCSI 及光纤通道（Fibre Channel），这将硬盘外部数据传输率提高到了160—200MB/s。 2000年3月，IBM公司推出了两款玻璃硬盘，Deskstar 75GXP和Deskstar 40GV。这两款硬盘使用玻璃介质取代传统的铝作为盘片，为硬盘带来更大的平滑性和更高的坚固性，另外，玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB，Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3(10亿bit/平方英寸)。 2000年9月,迈拓(Maxtor)公司生产出了5400rpm的80GB星钻一代硬盘。它采用4碟片设计，每张碟片提供20GB的存储容量，以100Mbit/s速率进行资料传输，配备2MB快取缓冲内存。 目前市场上又出现了各种形式的移动硬盘，容量有10GB，20GB。直接通过USB接口与主机交换数据。 G1：硬盘 V1：视频 ATA(名词解释) 模块编号：M03-02 模块名称：第二节 硬盘概述和工作原理 屏幕编号：P02 二、硬盘的工作原理 说 明 图片G/动画D/视频V 整个硬盘系统由硬盘驱动器、硬盘适配器及连接电缆三部分组成。硬盘驱动器加电正常工作后,利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作,此时磁头置于盘片中心位置,初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转,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,如图所示,处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号,通过前置放大控制电路,驱动音圈电机发出磁信号,根据感应组值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位,并将接收后的数据信息解码,通过放大控制电路传输到接口电路,反馈给主机系统完成指令操作。硬盘断电状态,在反力矩弹簧的作用下,浮动磁头驻留到盘面中心。 盘片的每个记录表面设有一个读写磁头,整个磁头组件由相应的驱动机构带动可沿径向移动。硬盘与软盘一样,盘片上记录信息的圆形轨迹称为磁道,每个磁道分为多个扇区。由于硬盘由多个盘片构成,因此各个盘片上半径相同的所有磁填处于同一个圆柱面上,从而引 进了硬盘“磁柱面”的概念 。 硬盘系统在记录信息时将自动 优先使用