手把手教你装电脑--第6章 硬盘常识

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  　在构成计算机系统的积木当中，硬盘的地位可以说是干系重大，因为不论你的CPU或内存的速度有多快，它们的绝大多数的指令和数据都来源于硬盘。硬盘的另一个特殊的作用就是作为所有应用软件和数据的载体。
  十几年来，硬盘就一直是存储介质的中坚力量，虽然无论是容量还是性能方面都有了翻天覆地的变化，但是现在它作为个人电脑的主要存储设备的地位依然不可动摇。今天，微电子、物理和机械等各领域的先进技术被不断地应用到新型硬盘的开发与生产中，硬盘的容量也在几个月间就能翻一番。
你如果再买个硬盘或者你打算自己动手DIY一台新电脑，正在准备装个好硬盘。当你看完本章后，你一定会成为一个专家。


第一节 硬盘基础

   计算机的硬盘主要由碟片、磁头、磁头臂、磁头臂服务定位系统和底层电路板、数据保护系统以及接口等组成。 计算机硬盘的技术指标主要围绕在盘片大小、盘片多少、单碟容量、磁盘转速、磁头技术、服务定位系统、接口、二级缓存等参数上。我们在这里介绍一些和硬盘相关的技术知识，以便大家可以对硬盘更加了解，在挑选硬盘时更加胸有成竹。

1．碟片和磁头
   硬盘的所有数据都存储在碟片上，碟片是由硬质合金组成的盘片。磁头在和旋转的碟片相接触过程中，通过感应碟片上磁场的变化来读取数据。
在硬盘中，碟片的单碟容量和磁头技术是相互制约、相互促进的。硬盘的磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的，最初的磁头是读写合一的，通过电流变化去感应信号的幅度。对于大多数计算机来说，在与硬盘交换数据的过程中，读操作远远快于写操作，而且读/写是两种不同特性的操作，这样就促使硬盘厂商开发一种读/写分离磁头。在1991年，IBM提出了它基于磁阻（MR）技术的读磁头技术――各项异性磁

阻技术（Anisotropic Magneto Resistive，AMR）,但是由于技术和市场等诸多原因，直到1997年AMR才真正成为市场的主流技术。目前，AMR技术可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度。随着技术的发展，AMR技术磁头已经基本被比其灵敏度高2倍以上的GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）磁头技术所取代。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的：一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。前3个层控制着磁头的电阻。在栓层中，磁场强度是固定的,并且磁场方向被相临的交换层所保持。而且自由层的磁场强度和方向则是随着转到磁头下面的磁盘表面的微小磁化区所改变的，这种磁场强度和方向的变化导致明显的磁头电阻变化，在一个固定的信号电压下面，就可以拾

取供硬盘电路处理的信号。希捷正在开发的OAW（光学辅助温式技术）是未来磁头技术发展的方向，OAW技术可以在1英寸宽内写入105000以上的磁道，单碟容量有望突破36GB。单碟容量的提高不仅可以提高硬盘总容量、降低平均寻道时间，又可以降低成本、提高性能，所以建议购买时对单碟容量大的硬盘优先考虑。现在主流硬盘的单碟容量大都在4GB～8GB之间，对于普通家庭用户来讲，选择有2～3张碟片（即8GB～20GB）的硬盘是有着较高的性价比的，更低容量的硬盘不值得推荐。
除了磁头技术的日新月异之外，磁记录技术也是影响硬盘性能非常关键的一个因素。当磁记录密度达到某一程度后，两个信号之间相互干扰的现象就会非常严重。为了解决这一问题，人们在硬盘的设计中加入了PRML技术。所谓的PRML（局部响应最大拟然，Partial Response Maximum Likelihood）读取通

道方式可以简单地分成两个部分。首先是将磁头从盘片上所读取的信号加以数字化，并将未达到标准的信号加以舍弃，而没有将信号输出。这个部分便称为局部响应。最大拟然部分则是拿数字化后的信号模型与PRML芯片本身的信号模型库加以对比，找出最接近、失真度最小的信号模型，再将这些信号重新组合而直接输出数据。使用PRML方式，不需要像脉冲检测方式那样高的信号强度，也可以避开因为信号记录太密集而产生的相互干扰的现象。
磁头技术的进步，再加上目前记录材料技术和处理技术的发展，将使硬盘的存储密度提升到每平方英寸10GB以上，这将意味着可以实现40GB或者更大的硬盘容量。

2．接口技术
当今主流硬盘的接口界面有两种：EIDE（Enhanced Integrated Device Electronics，EIDE接口又称ATAPI接口）和SCSI（Small Computer System Interface），当然此外还有IEEE 1394、USB和FC-AL(FiberChannel-Arbitrated Loop)光纤通道接口的产品，只是很少见。接口技术和硬盘的主控制电路以及使用的传输协议均有关，是硬盘综合技术的外部表现。现在普通家庭与商业用户广泛使用的还都是基于Ultra DMA/33（又称UDMA/33）标准的EIDE接口的硬盘，它的优势在于性价比高、普及率广。SCSI接口硬盘的优势是其在进行多任务处理的时候，由于其读写硬盘数据的协议相对IDE硬盘更加先进，因此具有比较快的速度。但是SCSI接口硬盘需要专门的芯片来支持，一般这种芯片都制成了单独的SCSI卡出售。SCSI硬盘的价格一般比普通的同容量IDE硬盘贵50％，还需要单独的SCSI卡，故目前主

要应用在服务器、工作站领域，个人装机较少用到，我们在这里不作详细讨论。
近几个月来，支持UDMA/66协议的EIDE接口硬盘、主板以及转换卡等相关产品在市场上大量涌现出来。由于UDMA/66硬盘的速度增加了一倍，而价格只比原来UDMA/33硬盘的价格贵一二十元，因此UDMA/66从一出现起就显出流行之势。硬盘接口标准直接对应于硬盘的最大外部数据传输率，即硬盘的高速缓冲与计算机之间的最高瞬时数据传输率。顾名思义，UDMA/66的数据率可达66MB/s,是UDMA/33的两倍。UDMA/66接口还提高了传输数据的完整性，因为它使用了独特的传输线和CRC(Cyclical Redundancy Check,循环冗余校验)技术，原来的40针IDE电缆线变成了80针。它在40根IDE信号线与地线之间又增加了40根地线，因此也就有效地减低了信号之间的干扰现象，还能向下兼容。从技术角度来看，UDMA/66的硬盘只是在接口电路方面有所变化（但接口依然是40pin，与原来兼容），而在硬盘的机械部分同UDMA/33的产品是一样的。


        


由于UDMA/66硬盘逐渐流行，因此很多主板、转换卡生产厂家也纷纷推出相关产品来支持UDMA/66的硬盘。市场首先支持UDMA/66的主板芯片组是威盛的Apollo Pro 133。由于此芯片组是通过南桥芯片对IDE接口进行控制的，几乎没有增加成本，但是由于在CPU的占用率上还没有太大的降低，硬盘速度提高不明显。同时由于Intel的原因，市场占有率最高的基于BX芯片组的主板本身是不支持UDMA/66的，很多主板厂商为了达到支持UDMA/66硬盘的目的，在主板上增加了一个专用的芯片。升技新发布的几款支持UDMA/66的主板（如BE6）就是采用的是BX芯片组＋HighPoint HPT 366芯片来实现对UDMA/66的支持；技嘉的BX2000和微星的BX Master主板也有异曲同工之处，只不过采用了Promise公司的芯片。此外，这种芯片还可以作成单独的UDMA/66卡，直接插在PCI槽上，让不支持UDMA/66的主板能完全发挥UDMA/66硬盘的速度。目前市场上这种卡有两种：一个是升技的Hot Rod 66卡，另一个是Promise的转换卡。




3．主轴转速
转速是硬盘内部传输率的决定因素之一，也是区别硬盘档次的重要标志。如今主流硬盘的转速多为5400rpm（转/分钟）、7200rpm和10000rpm。7200转的硬盘已经成为主流，但5400rpm的硬盘仍具有性价比高的优势。我们在购买硬盘的时候会发现，硬盘的速度每提升一个档次，其价格往往会增加20％左右，当然其性能也会有所提高。

4．缓存
缓存（Cache）是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读过程是经过磁信号转换成电信号后，通过缓存的一次次填充与清空、再填充、再清空才一步步地按照PCI总线周期送出去，所以缓存的作用不容小视，缓存的容量与速度直接关系到硬盘的传输速度。缓存为静态存储器，与我们认识的内存（动态存储器）不同，无须定期刷新，它的容量有128KB、256KB、512KB，甚至2MB等规格。缓存是一些高速的DRAM，类型为EDO DRAM或SDRAM，有写通式和回写式两种。前者在读硬盘时，系统先检查请求指令，看所要的数据是否在缓存里有，若有则称为命中，缓存就送出相应的数据，不必再访问磁盘中的数据了，这样可以明显改善性能；而写通式为只读数据。现在多数硬盘使用的都是可读写数据的回写式高速缓存，它比写通式缓存更能提高性能。缓存也是购买硬盘的一个主要的依据，现在主流硬盘的缓存一般都大于512KB，甚至达到2MB。如Maxtor和IBM的新款硬盘中都有采用2MB缓存的产品，性能较以前有着明显的提高。

5．平均寻道时间、平均访问时间和平均潜伏时间
平均寻道时间（Average Seek Time）是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间，这是衡量硬盘机械能力的重要指标，一般在5ms～13ms之间，平均寻道时间大于10ms的硬盘不宜购买。平均潜伏时间（Average Latency Time）是指相应数据所在的扇区转到磁头下的时间，一般在1ms～6ms之间。平均访问时间（Average Access Time）则是平均寻道时间与平均潜伏时间之和，它是最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间的了。

6．数据传输率
数据传输率分为外部传输率(External Transfer Rate)和内部传输率(Internal Transfer Rate)。通常也称外部传输率为突发数据传输率(Burstdata Transfer Rate)或接口传输率，是指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度。目前，采用UDMA/66技术的外部传输率已经达到了66.6MB/s；内部传输率也称最大或最小持续传输率(Sustained Transfer Rate)，是指硬盘在盘片上读写数据的速度，现在的主流硬盘大多在20MB/s到30MB/s之间。由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率，所以内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素，因此只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准。一般来说，在硬盘的转速相同时，单碟容量越大则硬盘的内部传输率越大；在单碟容量相同时，转速高的硬盘内部传输率也高；在转速与单碟容量相差不多的情况下，新推出的硬盘由于处理技术先进，所以它的内部传输率也会较高。

7．MTBF（连续无故障时间）
这是指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在3万或4万小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供，需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。

8．噪音与防震技术
噪音虽然不是衡量硬盘性能的标准，但是经常听到硬盘乱响毕竟不是一件让人舒心的事，而“液态轴承马达”就可以解决这一问题。它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠，可有效地降低因金属磨擦而产生的噪声和发热问题。同时液油轴承也可有效地吸收震动，使硬盘的抗震能力由一般的一二百个G提高到了一千多G，由此硬盘的寿命与可靠性也可以得到提高，但是现在市场上的普通硬盘还没能应用这一技术。昆腾在火球七代（EX）系列之后的硬盘都应用了SPS震动保护系统；迈拓在金钻二代上应用了ShockBlock防震保护系统，其设计思路与SPS相似，都是分散冲击能量，尽量避免磁头和盘片的撞击，但它能承受的最大冲击力近1000G；希捷的金牌系列硬盘中SeaShield系统是由减震材料制成的保护软罩外加磁头臂与盘片间的防震设计来实现的，其防震能力也能达到300G。

9．数据保护系统
除了现在硬盘所共有的S.M.A.R.T.（自监测、分析、报告技术）数据保护系统以外，各硬盘厂商也都有自己的一套先进的技术：西部数据（WD）的数据卫士能在硬盘工作的空余时间里每8个小时自动扫描、检测、修复盘片的各扇区，这完全是自动的，无需用户干预与控制；昆腾在火球八代硬盘中首次内建了DPS（数据保护系统），在硬盘的前300MB内存放操作系统等重要信息，DPS可在系统出现问题后的90秒内自动检测恢复系统数据，若不行则用DPS软盘启动后它会自动分析故障，尽量保证数据不丢失；MaxSafe是迈拓在金钻二代上应用的技术，它的核心是将附加的ECC校验位保存在硬盘上，使读写过程都经过校验以保证数据的完整性。此外希捷和IBM也都分别有自己的数据保护系统：DST（驱动器自我检测）和DFT（驱动器健康检测），这对于保存在硬盘中数据的安全性是有着重要意义的。

第二节 选购常识

一、硬盘选购的注意事项
从上面我们提到的硬盘的技术指标来看，挑硬盘很简单――转速快、缓存大、寻道时间短、数据传输率高……在不考虑资金的前提下，当然要选好的，不过这不符合DIY的精神，所以我们应该找到这四个指标的最佳结合点。首先，我们在选购硬盘时不要刻意追求转速，实际上，转速的提高并不一定意味着数据传输率的提高，因为数据传输实际上还与磁头技术、单碟容量以及转速等因素有关。在磁头技术相同的前提下，用户可以更多地留意并比较转速和单碟容量。硬盘速度上的瓶颈和内部传输率有很大的关系。其次，购买硬盘还应该注意下面提到的有些问题。

1．发热问题
以大灰熊等高发热量的硬盘为例，若硬盘散发的热量不能及时地传导出去，硬盘就会急剧升温，一方面会使硬盘的电路工作处在不稳定的状态，另一方面硬盘的盘片与磁头长时间在高温下工作也很容易使盘片出现读写错误和坏道，而且对硬盘使用寿命也会有一定影响。好在随着技术的发展，如今市场上大多数硬盘的发热量都越来越小，这一点现在不必过于担心。

2．超频问题
超频当然是硬件发烧者的必修课，能有较强的超频能力自然也成了一些人选择硬盘的必要标准。一直以超频性能强而著称的昆腾火球系列硬盘一如既往地有着很好的表现；而在国外的硬件发烧界中被推崇的是IBM的硬盘；此外WD和迈拓的钻石7代硬盘在超频方面也都有着不俗的表现。

3．保修问题
硬盘这种产品标准的保修期都应该是三年，而这种所谓的保修大多数都应该是直接更换新品，低于三年质保的硬盘产品是不应购买的。有些商家是从非正规渠道进的货，如水货等，提供的质保期限很短，但是价格与正规渠道进的相同产品比要便宜一些，请大家一定不要贪图几十元的便宜去购买那些没有保障的产品，在使用中一旦出了问题，受害的还是自己！从产品来讲，当然还是尽量去购买迈拓、昆腾、希捷、IBM等名牌大厂的产品，购买它们的产品就意味着能享受到更好的售后服务，对于硬盘这种产品来讲，这确实是十分必要的！

4．假货问题
好在硬盘产品只存在进货渠道的问题，而不存在假货的问题，只要消费者认清硬盘上的标识，学会识别，一般情况下就不会在选购中被奸商所骗。此外在零售市场上购买硬盘时，一定要让商家把硬盘的商标和型号都写清楚，如果他给了你上一代或是较老的产品，你回来更换时也能有充足的依据。

5．格式化
硬盘在购买后一般要进行分区和格式化。在我们的家用环境中，一般采用Windows系列操作系统，分区可以用Fdisk进行，一般硬盘至少应该分2个以上的区，一个区主要装系统系统和应用软件，另外的区进行数据的保存和备份。现在CIH病毒和其他的很多病毒一般都主要攻击装有系统软件的分区，所以将数据和系统软件分开存放是比较安全的。在谈到格式化的时候，还有一个是低级格式化（简称“低格”），低格是对一块硬盘划分磁道和扇区、标注地址信息、设置交叉因子等操作，这个过程进行得相对很慢。由于低格很伤硬盘，所以如果不是硬盘已经出现了物理损伤，不要轻易对硬盘进行这种操作，新硬盘出厂时就已经进行过低级格式化。


二、主要硬盘品牌

硬盘种类繁多，挑选哪一款才是我们的最爱呢？我们先要从品牌讲起，硬盘厂商比较大的有IBM、Quantum （昆腾）、Seagate(希捷)、Maxtor(迈拓)、西部数据(Western Digital)，此外还有Samsung（三星）、Fujitsu（富士通）、JTS、NEC（日电）等。我们认为前几家大厂出品的新品只要不是水货，由正规代理商出具三年质保，完全可以值得信赖，一般转速越高、缓存越大、接口越先进、容量越大的硬盘价格越高，怕就怕商家在型号上“狸猫换太子”。所以有必要介绍一下各家用硬盘型号命名规则和最新产品。

1．Maxtor硬盘
其型号用7位数进行标注： 第1位数字是厂家的内部标识； 第2～5位数字表示硬盘的容量，单位为10MB或1MB；第6位字母表示接口，“U”为UDMA/66接口；“D”为UDMA/33接口；“A”或“AP”为普通UDMA接口；“S”为SCSI接口；末尾的数字表示盘片的读写面数。例如92732U8表示容量为27320MB、UDMA/66接口、8个数据面。Maxtor钻石系列都是5400转；钻石7代DiamonMax6800系列单碟容量6.8GB，具有2MB缓存；钻石8代DiamondMax VL17，缓存反倒是512KB的。此外DamondMax 36/40（九代）两种型号缓存为2MB；DiamondMax VL 20是最新的低价盘，5400转/512KB缓存，性价比相当好。7200转的有单碟容量5.1GB的金钻2代DiamondMax Plus 5120、金钻3代DiamondMax Plus 6800、金钻4代DiamondMax Plus 40，它们的缓存均为2MB。




2．Seagate
Seagate的硬盘型号由“STxxxxxA/AG/W/N”这几个数字和字符共同组成：ST即为Seagate；ST后的第一个数字表示某系列，该数字有1、3、5、9等；其后的4个数字表示容量、单位是“MB”；末尾英文字符则表示其接口标准，其中A为UDMA、AG为笔记本电脑专用的UDMA接口硬盘、W为Ultra Wide SCSI（其数据传输率为40MB/s）、N为Ultra Narrow SCSI，其数据传输率为20MB/s。例如，Medalist PRO系列 的ST36450A为30000系列、容量为6450MB(6.45GB)、UDMA接口。希捷硬盘现在新品是U8（5400转）和酷鱼Barracuda ATA（7200转），原来的U4、火凤凰Medalist已退出江湖。



3．昆腾
  昆腾大脚一代为“BIGFOOT ××AT”，AT表示IDE接口；大脚二代为“BIGFOOT CY ××AT”；大脚三代为“BIGFOOT TX ××A”，“A”表示接口为UDMA。例如12A表示容量为 12GB、UDMA接口的大脚三代(迅猛龙系列)。还有一种是大脚四代TS。早期火球(FireBall)系列为“SE××A/AT”或“ST××A/AT”或“TM××A/AT”，例如TM38AT表示容量为3.8GB接口为IDE的火球星云硬盘；而ST32A表示容量为3.2GB接口为 UDMA的火球层云硬盘。火球六代/七代/八代/九代/十代分别为EL/EX/CR/CX/（lct08）lct10，以上新火球都是5400转、512KB缓存的。其中lct08单碟8.7GB，lct10单碟10.2GB，lct10略快一点。昆腾7200转的为Fireball plus KA（超强火球一代），单碟容量4.55GB。Fireball Plus KX 是二代，单碟容量6.8GB，性能比一代有长足的进步。






4．WD
WD的×××AA也是2MB缓存，5400转。WD Expert是7200转的，它是WD和IBM合作的产品，据说WD的这一系列硬盘都是从IBM OEM的，因此从各项参数来看，其性能都和IBM的22GXP系列相当接近，令人怀疑其是否就是IBM的22GXP。Caviar和Data Lifeguard(数据卫士)有5400/7200转两种，缓存大小也有区别，请注意甄别型号。




5．IBM
IBM的桌面之星25GP系列编号DJNA，转速5400转，销路相当好。22GXP是7200转的，最新产品还有Deskstar 37GP/ 34GXP等。需要注意的是IBM同一种型号随容量不同，缓存也不同。


           




三、未来的硬盘
也许硬盘在不久的将来会变得五颜六色，外形也不复是难看的铁盒子，而是具有艺术造型的工艺品或者变得越来越小，小到能袋在口袋里方便携带，也许……但有一点可以肯定：那就是硬盘的技术必定发生翻天覆地的变化，在可见的将来，主要体现在这几个方面：一个是内部机械变成非接触式可控高速结构，它可以选择10000转以上的转速，同时机械臂不再移动，代之以由电子感应流组成的高速读写装置；随着传输速度的提高，内外部接口交换数据的能力也必须提升，先期是取代DMA/66的UDMA/100技术，最大的传输能力为100MB/s（和支持热插拔的光纤通道相仿）！其次是USB2.0技术，不过最大可能还是IEE1394，它的带宽足以同时播放10部DVD！到时的硬盘比内存速度慢不了多少。

第三节 硬盘相关产品

一、RAID卡
　　RAID卡是提高硬盘速度和安全性的产品，其来源于RAID技术。1987年，由美国柏克莱大学教授们提出并由IBM领导的技术人员发表了一篇名为A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks的文章，他们造就了一个新的单词--RAID，而且同时定义了五种的RAID Level。其中最主要的是以下三种。

1．RAID Level 0
它是由两个相同的硬盘组成一个磁盘阵列，共同分担工作。从外表看是一个硬盘，但容量却是两个硬盘的总和。读写资料时由两个硬盘分别同时完成，这样硬盘的速度会大大加快，可达50%以上。

2．RAID Level 1
RAID Level 1就是Mirror（镜像）功能，也就是一个做主硬盘，一个做备份硬盘（实时备份）。这样的话，读盘的速度会有所提高，写的速度和容量就没有太大的差别，但安全性是大大提高了。这对于需要经常备份的人来说是比较好的数据储存方式。

3．RAID Level 0＋1
这是一种Dual Level RAID，也有人称之为RAID Level 10，它是“零加一”，即两组按一定的分割区域，连贯成不同的两块大容量的阵列硬盘， 互相为“镜像”。 在每次写入数据时，磁盘阵列控制器会将数据同时写入两组“大容量阵列硬盘组”内。同RAID Level 1一样， 虽然其硬盘使用率只有50％， 但它却是具有最高效率的划分方式。不过它需要4个一样的硬盘，所以说真正的“安全性”加“速度”是建立在成本上的。

我们称建立在主板和硬盘之间，实现RAID功能的插卡就叫RAID卡。以往，RAID卡只有SCSI的，如建邦的SCSI RAID卡。SCSI RAID卡一般面向高端应用，卡上有专用的CPU,性能优异，但价格高昂。现在，Promise公司推出了IDE RAID卡，可以在IDE硬盘上使用RAID 0、1、0+1。该卡安装容易，最大支持4个硬盘，并且无需驱动程序，节省备份时间，最大的优点是在硬盘发生故障时不会造成重大损失。IDE RAID卡虽然总体性能不如SCSI RAID，而且卡上面没有CPU,需要占用一部分主CPU资源，但是在性能上仍有很大提升，而且价格很低。


　　
二、硬盘抽取盒
　 硬盘抽取盒的作用其实就是让原本固定不动的“硬”盘变成能够自由活动的“软”盘。硬盘抽取盒是硬盘活动范围拓展的一种载体。作为一种产品能够在市场上出现、立足并发展，势必有它自己的特点，这主要体现在方便移动、价格低廉、多种接口方式和良好的保密性能及多语言的平台支持等方面。
现在在市场上，我们可以看到有硬盘抽取盒在出售，抽取盒分为内置和外置两种。内置硬盘盒类似一个抽屉，有两部分组成，外壳框架可以固定在机箱托架上，芯子部分可以装上一个普通的3英寸硬盘，使用时可以像抽屉一样塞进去。同型号的内置活动硬盘盒的“抽屉”是通用的，也就是说如果多台电脑都安装了同型号的内置活动硬盘盒，那么在设置不冲突的情况下，固定了硬盘的“抽屉”可以像一张软盘一样插入任意一台安装了外面的架子的电脑中使用。