電腦硬盤:計算機主要的存儲設備-中文百科頻道

技術參數

1、容量

作為計算機系統的數據存儲器，容量是硬盤最主要的參數。

硬盤的容量以兆字節（MB）或千兆字節（GB）為單位，1GB=1024MB，1TB=1024GB。但硬盤廠商在标稱硬盤容量時通常取1G=1000MB，因此我們在BIOS中或在格式化硬盤時看到的容量會比廠家的标稱值要小。

硬盤的容量指标還包括硬盤的單碟容量。所謂單碟容量是指硬盤單片盤片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。對于用戶而言，硬盤的容量就像内存一樣，永遠隻會嫌少不會嫌多。Windows操作系統帶給我們的除了更為簡便的操作外，還帶來了文件大小與數量的日益膨脹，一些應用程序動辄就要吃掉上百兆的硬盤空間，而且還有不斷增大的趨勢。因此，在購買硬盤時适當的超前是明智的。前兩年主流硬盤是320G，500G，而750G以上的大容量硬盤亦已開始普及，2007年開始出現1TB的大容量硬盤。

2、轉速

轉速(Rotationl Speed 或Spindle speed)，是硬盤内電機主軸的旋轉速度，也就是硬盤盤片在一分鐘内所能完成的最大轉數。轉速的快慢是标示硬盤檔次的重要參數之一，它是決定硬盤内部傳輸率的關鍵因素之一，在很大程度上直接影響到硬盤的速度。硬盤的轉速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快，相對的硬盤的傳輸速度也就得到了提高。硬盤轉速以每分鐘多少轉來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Per minute的縮寫，是轉/每分鐘。RPM值越大，内部傳輸率就越快，訪問時間就越短，硬盤的整體性能也就越好。

硬盤的主軸馬達帶動盤片高速旋轉，産生浮力使磁頭飄浮在盤片上方。要将所要存取資料的扇區帶到磁頭下方，轉速越快，則等待時間也就越短。因此轉速在很大程度上決定了硬盤的讀取速度。

家用的普通硬盤的轉速一般有5400rpm、7200rpm幾種，高轉速硬盤是台式機用戶的首選；而對于筆記本用戶則是4200rpm、5400rpm為主，雖然已經有公司發布了7200rpm的筆記本硬盤，但在市場中還較為少見；服務器用戶對硬盤性能要求最高，服務器中使用的SCSI硬盤轉速基本都采用10000rpm，甚至還有15000rpm的，性能要超出家用産品很多。較高的轉速可縮短硬盤的平均尋道時間和實際讀寫時間，但随着硬盤轉速的不斷提高也帶來了溫度升高、電機主軸磨損加大、工作噪音增大等負面影響。筆記本硬盤轉速低于台式機硬盤，一定程度上是受到這個因素的影響。筆記本内部空間狹小，筆記本硬盤的尺寸（2.5寸）也被設計的比台式機硬盤（3.5寸）小，轉速提高造成的溫度上升，對筆記本本身的散熱性能提出了更高的要求；噪音變大，又必須采取必要的降噪措施，這些都對筆記本硬盤制造技術提出了更多的要求。同時轉速的提高，而其它的維持不變，則意味着電機的功耗将增大，單位時間内消耗的電就越多，電池的工作時間縮短，這樣筆記本的便攜性就受到影響。所以筆記本硬盤一般都采用相對較低轉速的4200rpm硬盤。

3、訪問時間

平均訪問時間(Average Access Time)是指磁頭從起始位置到達目标磁道位置，并且從目标磁道上找到要讀寫的數據扇區所需的時間。

平均訪問時間體現了硬盤的讀寫速度，它包括了硬盤的尋道時間和等待時間，即：平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。

硬盤的平均尋道時間(Average Seek Time)是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間。這個時間當然越小越好，硬盤的平均尋道時間通常在8ms到12ms之間，而SCSI硬盤則應小于或等于8ms。

硬盤的等待時間，又叫潛伏期(Latency)，是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區旋轉至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉一周所需的時間的一半，一般應在4ms以下。

4、傳輸速率

傳輸速率(Data Transfer Rate)硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位為兆字節每秒（MB/s）。硬盤數據傳輸率又包括了内部數據傳輸率和外部數據傳輸率。

内部傳輸率(Internal Transfer Rate) 也稱為持續傳輸率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盤緩沖區未用時的性能。内部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉速度。

外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發數據傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它标稱的是系統總線與硬盤緩沖區之間的數據傳輸率，外部數據傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關。

Fast ATA接口硬盤的最大外部傳輸率為16.6MB/s，而Ultra ATA接口的硬盤則達到33.3MB/s。

使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式确立了Serial ATA 1.0規範。2002年，雖然串行ATA的相關設備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先确立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信号，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區别在于能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。

5、緩存

緩存（Cache memory）是硬盤控制器上的一塊内存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤内部存儲和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤的内部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關系到硬盤的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。當硬盤存取零碎數據時需要不斷地在硬盤與内存之間交換數據，有大緩存，則可以将那些零碎數據暫存在緩存中，減小外系統的負荷，也提高了數據的傳輸速度。

分類

1、内存通訊

分有XT型（即DMA方式）和AT型（即中斷驅動方式）兩種。

2、磁頭驅動

分有步進電機驅動和音圈電機驅動兩種。

步進電機驅動機構的結構緊湊，控制簡單，但是整個驅動定位系統是開環控制，步進電機靠脈沖信号驅動，因此定位精度比較低、存取時間較長；

音圈電機是線性電機，可直接驅動磁頭作直線運動。整個馬鈴薯動定位系統是一個帶有速度和位置反饋的閉環調節自動控制系統，驅動速度快，而且定位精度高。先進的磁盤驅動器普遍采用音圈電機驅動和伺服盤定位。

盤徑與容量有5.25英寸的、3.5英寸的、2.5英寸的、1.8英寸及1.3英寸的，最小的為指甲蓋大小。

從外形尺寸看，有全高、半高和薄型三種。

結構

硬盤（hard disk）是計算機中最重要的存儲器之一。計算機需要正常運行所需的大部分軟件都存儲在硬盤上。因為硬盤存儲的容量較大，區别于内存、光盤。硬盤是電腦上使用使用堅硬的旋轉盤片為基礎的存儲設備。它在平整的磁性表面存儲和檢索數字數據。

磁頭

磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭，但是，硬盤的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設計時必須要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬盤設計上的局限。而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，采用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍采用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分别進行優化，以得到最好的讀/寫性能。另外，MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應信号幅度，因而對信号變化相當敏感，讀取數據的準确性也相應提高。而且由于讀取的信号幅度與磁道寬度無關，故磁道可以做得很窄，從而提高了盤片密度，達到200MB/英寸2，而使用傳統的磁頭隻能達到20MB/英寸2，這也是MR磁頭被廣泛應用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛應用，而采用多層結構和磁阻效應更好的材料制作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸普及。

電腦硬盤磁頭晶片生産中常用的電鍍設備分為手動式電鍍線和自動式電鍍線。

磁道

當磁盤旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌迹，這些圓形軌迹就叫做磁道。這些磁道用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區，磁盤上的信息便是沿着這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨着的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互産生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤，一面有80個磁道，而硬盤上的磁道密度則遠遠大于此值，通常一面有成千上萬個磁道。

磁盤表面塗有做為紀錄使用的磁性介質，其在顯微鏡下呈現出來的便是一個個磁顆粒。微小的磁顆粒極性可以被磁頭快速的改變，并且在改變之後可以穩定的保持，系統通過磁通量以及磁阻的變化來分辨二進制中的0或者1。也正是因為所有的操作均是在微觀情況下進行，所以如果硬盤在高速運行的同時受到外力的震蕩，将會有可能因為磁頭拍擊磁盤表面而造成不可挽回的數據損失。除此之外，磁顆粒的單軸異向性和體積會明顯的磁顆粒的熱穩定性，而熱穩定性的高低則決定了磁顆粒狀态的穩定性，也就是決定了所儲存數據的正确性和穩定性。但是，磁顆粒的單軸異向性和體積也不能一味地提高，它們受限于磁頭能提供的寫入場以及介質信噪比的限制。

扇區

磁盤上的每個磁道被等分為若幹個弧段，這些弧段便是磁盤的扇區，每個扇區可以存放512個字節的信息，磁盤驅動器在向磁盤讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁道分為18個扇區。

柱面

硬盤通常由重疊的一組盤片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編号，具有相同編号的磁道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數與一個盤面上的磁道數是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等于總的磁頭數。所謂硬盤的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），隻要知道了硬盤的CHS的數目，即可确定硬盤的容量，硬盤的容量=柱面數磁頭數扇區數512B。

使用方法

硬盤在工作的時候，千萬不要強行關掉電源。在硬盤工作的時候關掉電源，會導緻硬盤的物理損壞，而且也會丢失數據。還有，在硬盤中有高速運轉的部件，如果一旦強行關機的話高速運轉的碟片就會突然停止，而在關機後又馬上開機的話，就更有可能造成硬盤的損壞。所以在關機後不要馬上再次打開電腦。至少在半分鐘以後再打開。

在硬盤工作的時候要盡量避免它的震蕩，因為，磁頭與磁片的距離非常近，如果遭到劇烈的震蕩會導緻磁頭敲打磁片，有可能磁頭會劃傷磁片，也可能會導緻磁頭的徹底損壞，使整個硬盤無法使用。

在使用硬盤的過程當中，經常會有很多用戶會在“磁盤空間管理”當中進行壓縮。把硬盤用此程序進行壓縮。這樣會導緻壓縮卷文件不斷增大。所隊也随之減慢，讀寫次數增多，就會引起硬盤的發熱量和穩定性産生影響。所以就會導緻使用壽命的減少。所以，如果硬盤夠用的話就沒有必要使用這個程序了。

注意事項

1、在工作時不能突然關機

硬盤當硬盤開始工作時，一般都處于高速旋轉之中，如果我們中途突然關閉電源，可能會導緻磁頭與盤片猛烈磨擦而損壞硬盤，因此要避免突然關機。關機時一定要注意面闆上的硬盤指示燈是否還在閃爍，隻有在其指示燈停止閃爍、硬盤讀寫結束後方可關閉計算機的電源開關。

2、防止灰塵進入

灰塵對硬盤的損害是非常大的，這是因為在灰塵嚴重的環境下，硬盤很容易吸引空氣中的灰塵顆粒，使其長期積累在硬盤的内部電路元器件上，會影響電子元器件的熱量散發，使得電路元器件的溫度上升，産生漏電或燒壞元件。

另外灰塵也可能吸收水分，腐蝕硬盤内部的電子線路，造成一些莫名其妙的問題，所以灰塵體積雖小，但對硬盤的危害不可低估。因此必須保持環境衛生，減少空氣中的潮濕度和含塵量。切記：一般計算機用戶不能自行拆開硬盤蓋，否則空氣中的灰塵進入硬盤内，在磁頭進行讀、寫操作時劃傷盤片或磁頭。

3、要防止溫度過高或過低

溫度對硬盤的壽命也是有影響的。硬盤工作時會産生一定熱量，使用中存在散熱問題。溫度以20～25℃為宜，過高或過低都會使晶體振蕩器的時鐘主頻發生改變。溫度還會造成硬盤電路元器件失靈，磁介質也會因熱脹效應而造成記錄錯誤。溫度過低，空氣中的水分會被凝結在集成電路元器件上，造成短路；濕度過高時，電子元器件表面可能會吸附一層水膜，氧化、腐蝕電子線路，以緻接觸不良，甚至短路，還會使磁介質的磁力發生變化，造成數據的讀寫錯誤；濕度過低，容易積累大量的因機器轉動而産生的靜電荷，從而燒壞CMOS電路，吸附灰塵而損壞磁頭、劃傷磁盤片。另外，盡量不要使硬盤靠近強磁場，如音箱、喇叭、電機、電台、手機等，以免硬盤所記錄的數據因磁化而損壞。