半岛·BOB官方网站 什么是硬盘

硬盘概述

硬盘是计算机中的主要存储介质之一。它由一个或多个铝或玻璃盘片组成。这些盘片上覆盖有铁磁材料。大多数硬盘都是固定硬盘，永久密封并固定在硬盘驱动器中。

硬盘开发

从第一块硬盘RAMAC的问世，到现在单盘容量超过250GB的硬盘，硬盘已经经历了几代的发展，以下是它的发展历史。

1、1956年9月，IBM的一个工程小组向世人展示了第一台磁盘存储系统——IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control，随机存取记账和控制方法），它的磁头可以直接移动到磁盘上的任意存储区域，成功实现了随机存储。这套系统的总容量只有5MB，一共使用了50张24英寸的磁盘。这些磁盘表面涂有一层磁性材料，它们堆叠固定在一起半岛·BOB官方网站，绕着同一个轴旋转。这种RAMAC当时主要用于飞机订票、自动银行、医疗诊断和航天领域。

2、1968年，IBM首次提出“温彻斯特”技术，探索对硬盘技术进行重大变革的可能性。“温彻斯特”技术的本质是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速旋转的盘片上方，不与盘片直接接触”，这也是大多数现代硬盘的雏形。

3、1973年，IBM生产出第一块采用温彻斯特技术的硬盘，奠定了硬盘技术发展的基础，其容量为60MB，转速略低于3000RPM，使用4个14英寸盘片，存储密度为每平方英寸1.7MB。

4、1979年，IBM再次发明了薄膜磁头，使得硬盘的体积进一步缩小，容量增大，读写速度提高成为可能。

5、IBM在80年代末发明的MR（Magneto Resistive）磁头是硬盘技术发展的另一大贡献，这种磁头在读取数据时对信号变化非常敏感，使磁盘的存储密度比以前的20MB/英寸提高了几十倍。

6、1991年，IBM生产了采用MR磁头的3.5英寸硬盘，使硬盘容量首次达到1GB，从此硬盘容量进入GB级。

7、1999年9月7日，Maxtor宣布推出第一款单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘，从而将硬盘容量推向了新的里程碑。

8、2000年2月23日，希捷发布了Cheetah X15系列硬盘，转速高达15000RPM，其平均寻道时间仅为3.9ms，也是目前为止转速最高的硬盘，其性能相当于在0.15秒内读完整部莎士比亚作品。该系列产品的内部数据传输率高达48MB/s，数据缓存为4~16MB，并支持Ultra160/m SCSI和光纤通道，使硬盘的外部数据传输率提高到160MB~200MB/s。总之，希捷（“美洲豹”）的Cheetah X15系列将硬盘性能提升到了一个全新的高度。

9、2000年3月16日，硬盘领域再创突破，首款“玻璃硬盘”问世，这就是IBM推出的Deskstar 75GXP和Deskstar 40GV。两款硬盘均采用玻璃代替传统的铝作为盘片材质，可以为硬盘带来更高的顺滑度和更高的耐用度，而且玻璃材质在高速运转下稳定性更高。此外，Deskstar 75GXP系列产品的最大容量为75GB，而Deskstar 40GV的数据存储密度更是高达143亿数据比特每平方英寸，再次刷新了数据存储密度的世界纪录。

10. 以下是近年来硬盘价格的一些有趣数字

1995年 200MB～400MB 4000元以上/GB

1996年 1.2GB～2.1GB 1500～2000/GB

1998年 1.2GB～2.1GB 200-250元/GB

2000 4.3GB～6.4GB 40元/GB

2002年 10GB～20GB 20元/GB

2004年 40GB～80GB 6.9元/GB

2005年 80GB～160GB 4.5元/GB

2006年 80GB～250GB 3.8元/GB

2008年 160GB～1TB 1.6元/GB

未来发展趋势

希捷存储新技术：2500G硬盘将于2009年发布

硬盘记录密度越高，磁盘容量就越大。希捷最近发布了一款160GB 5400rpm 2.5英寸

垂直记录的笔记本硬盘的存储密度为135Gbits/平方英寸，东芝最新的2.5英寸硬盘的存储密度也达到了135Gbits/平方英寸。

每平方英寸的记录密度为188Gbits，在加州硅谷的IDEMA DiSKON展会上，希捷展示了一款磁记录

该设备每平方英寸可记录 421Gbits 的数据！

希捷首席执行官比尔·沃特金斯表示，记录密度的突破将迎来一场数字革命，硬盘将在各种存储需求中扮演越来越重要的角色。

根据希捷的新闻稿，希捷声称已经采用了421Gbits/平方英寸密度的系统。

1.8英寸硬盘可容纳275GB数据，2.5英寸硬盘可容纳500GB数据，全尺寸3.5英寸硬盘可容纳275GB数据。

英寸硬盘可以容纳2.5TB的数据。预计希捷将在2009年推出容量为2.5TB的全尺寸3.5英寸硬盘。

日立2010年推出5000G硬盘，存储容量相当于人脑的一半

据国外媒体报道，日立公司近日宣布，将在2010年推出5TB(5000G)硬盘，从而进入新兴的固态硬盘市场。

硬盘挑战。

如今，固态硬盘正在逐渐蚕食传统硬盘业务，尤其是在笔记本电脑市场。但这并不意味着

这意味着传统硬盘将逐渐退出历史舞台。

硬盘专家日立正在尽可能地增加硬盘的存储空间，据悉日立计划在2010年推出5TB硬盘。

3.5英寸商用硬盘。该硬盘采用目前的垂直平面巨磁电阻（CPP-GMR）技术，使每平方英寸

存储密度达到1TB。

至于5TB硬盘可以存储多少内容，日立高管Yoshihiro Shiroishi表示：“到2010年，2

硬盘的存储容量相当于人类大脑的存储容量。

硬盘接口

IDE，俗称PATA并行端口

SATA（Serial ATA）接口作为一种新兴的硬盘接口技术，最早是由Intel在2000年初提出的。虽然和传统的并行ATA存储设备相比，SATA硬盘有着无法比拟的优势。而磁盘系统真正的串行化是从主板开始的。早在串行硬盘正式推向市场之前，主板的SATA接口就已经做好了准备。但在Intel ICH5、SIS964、VIA VT8237这些真正支持SATA的南桥芯片出现之前，主板的SATA接口都是通过第三方芯片实现的。这些芯片主要有SiliconImage公司的Sil 3112和Promise公司的PDC20375、PDC20376，它们基于PCI总线，有的产品也做成专门的PCI RAID控制卡。

SATA2，希捷在SATA基础上增加了NCQ本地命令阵列技术，提高了磁盘速度。

Seagate 在服务器上使用的接口是 SCSI，可以热插拔

SAS（串行ATA SCSI）是Seagate在高端服务器上的接口。

硬盘品牌

希捷 Barracuda、迈拓 Diamond

它是硬盘的最佳选择，性能最稳定，技术最先进，速度最快，价格稍高。

西部数据旗下的 Caviar

这是一种节能的选择，性能不错，价格便宜

日立，原IBM硬盘部门，价格便宜，但稳定性差，噪音大，不建议选择

三星，主要提供笔记本硬盘

硬盘维护

硬盘是所有电脑配件中最耐用的设备之一，如果保养得当，一般可以使用6到7年，下面我们就来告诉大家如何正确保养硬盘。

硬盘保养有两个方面，首先从硬件角度，特别是DIY超级电脑的人要注意以下几个问题。他们通常不使用机箱，而将电脑放在桌面上，这样有利于散热，也方便拆卸。这样就大大增加了硬件损坏的几率，特别是硬盘，因为硬盘在开始工作的时候，一般都是在高速旋转，如果不固定就放在桌面上，不稳定最容易导致磁头与盘片剧烈摩擦，损坏硬盘。还有就是在使用的时候要防止电脑过热，过高的温度不但会影响硬盘的正常工作，还可能造成硬盘的损坏。

温度过高会影响薄膜磁头的数据读取灵敏度、改变晶振的时钟频率、导致硬盘电路元器件发生故障，同时磁介质也会因热膨胀效应而产生记录错误。

温度过高不适宜，过低也会对硬盘的运行产生影响。因此在空调房间内，也要注意不要把空调温度调得太低，这样会产生水蒸气，损坏硬盘。一般室温保持在20-25℃即可。接下来我们来说说硬盘在使用过程中出现的问题。

很多朋友在使用电脑时没有养成良好的习惯，用完电脑后，在电脑还没有完全关机的情况下就拔掉了电源，有的人用完电脑后就干脆把开关关了，这时候硬盘还没有复位。所以在关机时一定要注意面板上的硬盘指示灯是否还在闪烁，只有当硬盘指示灯停止闪烁，硬盘读写完毕后，才能关掉电脑的电源开关。养成使用电脑时的良好习惯。

有些朋友非常注重硬盘的保养，但是由于操作不当，也可能使硬盘受到一定程度的损坏。

有些人在报纸上看到要定期整理硬盘上的信息，但并不了解定期这个词的含义，每天用完电脑后就整理硬盘，以为这样可以提高速度，殊不知这样反而会增加硬盘的利用率半岛·体育网站平台登陆，久而久之，硬盘不但起不到应有的效果，反而会起到相反的作用。

当然如果你的硬盘长时间不做碎片整理的话，也是不行的，如果碎片很多的话，那么以后我们访问某个文件的时候，硬盘可能要花很长时间才能读取这个文件，这样不但降低了访问效率，还有可能损坏磁道，以上就是我们经常遇到的问题。

另外有些朋友在复制文件时总是一次复制好几个文件，导致硬盘尖叫。你应该“定期”对硬盘进行消毒。例如CIH会破坏硬盘的分区表，导致你宝贵的“财富”白白流失。千万不要使用系统工具里的硬盘压缩技术。现在的硬盘都很大，没必要省下那点硬盘空间。而且这样会大大减慢硬盘数据的读写速度，也会在不知不觉中影响硬盘的寿命。

所以养成良好的电脑使用习惯非常重要，这将直接影响电脑乃至硬盘的寿命。慢慢养成习惯，这样你的电脑才能长久的为你工作。

硬盘的物理结构

1.磁头

磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要、最关键的部分。传统的磁头是读写合一的电磁感应磁头，但硬盘的读写是两个完全不同的操作，因此这种二合一的磁头在设计时必须兼顾读写两种特性，这给硬盘设计带来了局限性。MR磁头（Magnetoresistive heads）采用分离式磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写入操作），读取磁头采用新型的MR磁头，即所谓的感应写入、磁阻读取。这样，在设计时可以分别优化两者的不同特性，以获得最佳的读写性能。另外，MR磁头是通过电阻值的变化而不是电流的变化来感知信号幅度的，因此对信号的变化非常敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读信号的幅度与磁道宽度无关，所以磁道可以做得很窄，从而把磁盘密度提高到200MB/inch2，而传统磁头只能达到20MB/inch2，这也是MR磁头得到广泛应用的主要原因。目前MR磁头已经得到广泛应用，而采用多层结构、磁阻效果更优的材料制成的GMR磁头（巨磁阻磁头）也逐渐流行起来。

2. 追踪

当磁盘旋转时，如果磁头始终保持在一个位置，那么每次磁头转动时，都会在盘面画出一个个圆形的轨道，这些圆形的轨道就叫做磁道。这些磁道是肉眼看不见的，因为它们只是盘面上一些经过特殊方式磁化的磁化区域而已。盘上的信息就是沿着这样的磁道存储的。相邻的磁道是不能靠近的，这是因为当磁化单元靠得太近时，磁性就会互相影响，同时也会使磁头的读写变得困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘单面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度要远大于这个数值，通常单面有上万个磁道。

3. 行业

磁盘上的每条磁道被划分为若干个弧段，这些弧段就是磁盘的扇区。每个扇区可以存储512字节的信息。磁盘驱动器在读写磁盘数据时，都是以扇区为单位的。一张1.44MB的3.5英寸软盘，每条磁道有18个扇区。

4. 气缸

硬盘通常由一组相互重叠的盘片组成。每个盘面被划分成相等数量的磁道，这些磁道在外缘从“0”开始编号。编号相同的磁道组成一个柱面，这个柱面称为盘的柱面。盘的柱面数等于一个盘面上的磁道数。由于每个盘面都有自己的磁头，所以盘面数等于磁头总数。硬盘所谓的CHS，即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区)，只要知道硬盘的CHS数，就能确定硬盘的容量。硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

硬盘的逻辑结构

1.硬盘参数解释

到目前为止，人们常说的硬盘参数还是老一套的CHS（Cylinder/Head/Sector）参数。那么我们为什么要用这些参数，它们的意义是什么？它们的取值范围又是多少呢？

很久以前，当硬盘的容量还很小的时候，人们采用类似软盘的结构来生产硬盘。即硬盘盘片的每个磁道都有相同数量的扇区。这就产生了所谓的3D参数（Disk Geometry）。也就是磁头数量（Heads）、柱面数量（Cylinders）、扇区数量（Sectors），以及相应的寻址方式。

在：

磁头数（Heads）表示硬盘中磁头总数，即盘片数量，最大为255（以8个二进制位存储）；

柱面数：表示硬盘每面的磁道数，最大值为1023（以10个二进制位存储）；

扇区数表示每个磁道上有多少个扇区，最大为63个（用6个二进制位存储）；

每个扇区通常为 512 字节。理论上这不是必需的，但似乎没有使用其他值。

因此最大磁盘容量为：

255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB（1M = 1048576 Bytes）或者硬盘厂商常用的单位：

255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB（1M =1000000 字节）

CHS寻址方式下，磁头、磁柱、磁扇区的取值范围分别为0～磁头-1、0～磁柱-1、1～磁扇区（注意都是从1开始）。

2. 基本 Int 13H 调用介绍

BIOS Int 13H是BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用，可以完成磁盘（包括硬盘、软盘）的复位、读写、检查、定位、诊断、格式化等功能，采用CHS寻址方式，因此最多可以访问8GB左右的硬盘（本文除特别说明外，均以1M=1048576字节为单位）。

3.现代硬盘结构介绍

在旧式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，外圈磁道的记录密度远低于内圈磁道，因此浪费了大量磁盘空间（就像软盘一样）。为了解决这个问题，进一步提高硬盘的容量，人们采用等密度结构来生产硬盘。也就是说，外圈磁道的扇区数多于内圈磁道。采用这种结构后，硬盘不再具有实际的三维参数，寻址方式改为线性寻址，即按扇区寻址。

为了兼容老的采用3D寻址的软件（比如采用BIOSInt13H接口的软件），硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，负责把老的3D参数翻译成新的线性参数。这也是现在硬盘3D参数有多种选择的原因（不同的工作模式对应不同的3D参数，比如LBA、LARGE、NORMAL）。

4.扩展Int 13H介绍

虽然现代硬盘已经采用了线性寻址，但是由于基本Int13H的限制，使用BIOS Int 13H接口的程序，例如DOS，只能访问8G以内的硬盘空间。为了打破这个限制，微软等公司制定了扩展Int13H标准（Extended Int13H），使用线性寻址来访问硬盘，从而打破了8G的限制，并增加了对可移动介质（如移动硬盘）的支持。

硬盘基本参数

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1. 容量

硬盘作为计算机系统的数据存储设备，容量是其最重要的参数。

硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标明硬盘容量时，通常以1G=1000MB为单位，所以我们在BIOS中或者格式化硬盘时看到的容量会比厂商标称的要小。

硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量，所谓单碟容量就是指硬盘单个盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间越短。

对于用户来说，硬盘的容量就如同内存，永远都不能少。Windows操作系统除了让操作更加简单，还带来了文件大小和数量的不断增长，一些应用程序动辄就会占用上百兆的硬盘空间，并且还有不断增加的趋势。因此，提前购​​置硬盘是明智之举。近两年主流硬盘都是80G，160G以上的大容量硬盘也开始流行起来。

一般来说，硬盘容量越大，其单位价格越便宜，但超过主流容量的硬盘也有例外，截止2007年12月初，中关村一块1TB（1000GB）希捷硬盘售价为2550元BOB半岛·体育在线登录，一块500G硬盘售价约为965元。

2.速度

转速或主轴速度是指硬盘盘片每分钟的转数，以 rpm 为单位。

早期的IDE硬盘转速一般为5200rpm或者5400rpm，希捷的“Grizzly”系列和迈拓的曾一度达到7200rpm，是IDE硬盘中最快的，现今的硬盘转速均为7200rpm，最高的已达到10000rpm。

3.平均访问时间

平均访问时间是指磁头从起始位置到达目标磁道，并在目标磁道上找到要读取或写入的数据扇区所需的时间。

平均访问时间体现的是硬盘的读写速度，它包括硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。

硬盘的平均寻道时间是指硬盘磁头移动到磁盘上指定磁道所需的时间，这个时间越短越好，目前硬盘的平均寻道时间一般在8ms~12ms之间，而SCSI硬盘的平均寻道时间应小于或等于8ms。

硬盘的等待时间也叫延迟，是指磁头在已经到达要访问的磁道之后，到转到要访问的扇区为止所花的时间。平均等待时间为磁盘旋转一圈所需时间的一半，一般应小于4ms。

4.传输速率

数据传输率 硬盘的数据传输率是指硬盘读取和写入数据的速度，单位是兆字节每秒（MB/s）。硬盘的数据传输率包括内部数据传输率和外部数据传输率。

内部传输率 又称持续传输率，反映硬盘缓冲区在未使用时的性能，内部传输率主要取决于硬盘的转速。

外部传输速率又叫突发数据传输速率或者接口传输速率，是指系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输速率，外部数据传输速率与硬盘接口类型、硬盘缓存大小有关。

目前Fast ATA接口硬盘的最大外部传输速率为16.6MB/s，而Ultra ATA接口硬盘的最大外部传输速率则达到33.3MB/s。

使用SATA（Serial ATA）端口的硬盘又称为串口硬盘，是未来PC硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、Seagate、Maxtor等几大厂商组成的Serial ATA委员会正式制定了Serial ATA 1.0规范。2002年，虽然Serial ATA的相关设备还未正式推出，但Serial ATA委员会已经制定了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，Serial ATA总线采用内嵌时钟信号，具有更强的纠错能力。与过去相比，它最大的不同就是可以对传输指令（而不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误则自动纠正，大大提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔等优点。

串行硬盘是一种与并行ATA完全不同的新型硬盘接口，以串行数据传输而闻名，与并行ATA相比，它具有很多优点。首先，Serial ATA以连续串行的方式传输数据，每次只传输1位数据，这样可以减少SATA接口上的针脚数量，减少连接电缆的数量，提高效率。实际上，Serial ATA只用4个针脚就能完成所有任务，这4个针脚分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据。同时，这样的架构还可以降低系统能耗，降低系统复杂度。其次，Serial ATA起点更高，发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，高于目前最快的并行ATA（即ATA/133）所能达到的最大数据传输率133MB/s。 Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s，SATA最终将实现600MB/s的最高数据传输率。

5.缓存

和主板上的RAM Cache一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后台读写速度不匹配的问题，从而提高硬盘的读写速度。目前大多数SATA硬盘的缓存都是8M，而希捷的“酷鱼”系列则采用了32M的缓存。