電腦實(shí)用硬盤基礎(chǔ)知識(shí)
目前在電子證據(jù)檢驗(yàn)工作中，涉及到計(jì)算機(jī)類檢材的證據(jù)，仍然以硬盤為主，這些硬盤當(dāng)中，90%以上都是磁盤式硬盤，所以在對(duì)檢材進(jìn)行檢驗(yàn)分析前，了解硬盤的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)尤為重要，本文將對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。下面就讓小編帶你去看看電腦實(shí)用硬盤基礎(chǔ)知識(shí)，希望能幫助到大家!
買電腦選機(jī)械硬盤還是固態(tài)硬盤?
1、按需選擇適合的容量
機(jī)械硬盤最大的特點(diǎn)在于容量大、價(jià)格實(shí)惠，因此選購(gòu)機(jī)械機(jī)械硬盤機(jī)械硬盤，首先要考慮的就是容量的大小，它直接決定了用戶使用存儲(chǔ)空間的大小。而在機(jī)械硬盤的容量選擇上主要看用途而定，如今1TB機(jī)械硬盤已經(jīng)是主流首選，如果存儲(chǔ)量大，可以按需搭配適合自己的容量，例如2T、3T、4T等。
對(duì)于主流用戶來(lái)說(shuō)，在眾多機(jī)械硬盤容量中，目前性價(jià)比最高的機(jī)械硬盤容量是1TB和2TB，也是最佳之選。
2、機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速
機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)來(lái)表示的，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Perminute的縮寫，轉(zhuǎn)/每分鐘。RPM值越大，那么內(nèi)部傳輸率就越快，訪問(wèn)時(shí)間就越短，機(jī)械硬盤的整體性能也就越好。機(jī)械硬盤的轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械硬盤的尋道時(shí)間就越短，數(shù)據(jù)傳輸率就越高，機(jī)械硬盤的性能就越好。目前市面上的機(jī)械硬盤主流轉(zhuǎn)速為7200RPM，部分還有5400RPM，多為筆記本硬盤或一些低速存儲(chǔ)盤。
機(jī)械硬盤的轉(zhuǎn)速指的是內(nèi)部電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是機(jī)械硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所完成的最大轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速的快慢是決定機(jī)械硬盤的速度重要參數(shù)之一，它是決定機(jī)械硬盤內(nèi)部傳輸率的關(guān)鍵因素之一，直接影響到機(jī)械硬盤的速度，機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速越快，則讀寫速度越快，不過(guò)發(fā)熱量也隨之增加。
機(jī)械硬盤轉(zhuǎn)速的不同，性能差別主要在隨機(jī)讀取/寫入尋道時(shí)間的性能上。隨機(jī)尋道性能這個(gè)參數(shù)的數(shù)值是越低越好，也是日常機(jī)械硬盤應(yīng)用在速度上最能直接體驗(yàn)的一個(gè)性能。無(wú)論是Windows系統(tǒng)啟動(dòng)、大量零碎文件的讀寫、各種軟件的啟動(dòng)時(shí)間等等，都和隨機(jī)讀取/寫入時(shí)間有著直接的關(guān)系。這是CPU、內(nèi)存性能再高都無(wú)法改變的，所以不少用戶開(kāi)始選擇固態(tài)硬盤。
3、機(jī)械硬盤緩存大小
除了轉(zhuǎn)速影響機(jī)械硬盤的速度以外，機(jī)械硬盤的緩存大小也是影響速度的重要參數(shù)，機(jī)械硬盤存取零碎數(shù)據(jù)的時(shí)候需要不斷的在硬盤與內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)，如果機(jī)械硬盤具備大緩存，可以將零碎數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在緩存中，減小對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷，也能夠提升數(shù)據(jù)傳輸速度。
目前的市場(chǎng)中的主流1T、2T、3T容量的機(jī)械硬盤一般緩存容量為64MB，不過(guò)還是有一些低容量的機(jī)械硬盤為32MB，比如500GB的，而一些大容量的機(jī)械硬盤達(dá)到了256MB，例如4T機(jī)械硬盤，緩存越大，速度越快。
4、單碟容量越大性能越高
在日常的應(yīng)用中，機(jī)械硬盤的性能好壞的區(qū)別能夠直接感受到的，除了尋道性能就是持續(xù)傳輸速率，它們性能表現(xiàn)在不同的的應(yīng)用上也作用各不相同。在說(shuō)明持續(xù)傳輸速率之前，先要說(shuō)一下和它性能表現(xiàn)有密切關(guān)系的——單碟容量。
垂直記錄技術(shù)出現(xiàn)之前，機(jī)械硬盤盤片的容量和性能到達(dá)了一個(gè)瓶頸，直到2006年采用垂直記錄技術(shù)的機(jī)械硬盤產(chǎn)品開(kāi)始量產(chǎn)，這個(gè)瓶頸才得到緩解。
目前，主流機(jī)械硬盤的單碟容量，單盤片容量越大，機(jī)械硬盤可儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)就越多。傳統(tǒng)機(jī)械硬盤主要由磁盤和磁頭組成，由于體積的限制，每個(gè)機(jī)械硬盤腔體所能安放的盤片也有限。要在有限的盤片里增大機(jī)械硬盤的容量，就只能靠提升碟片的存儲(chǔ)密度。通過(guò)垂直記錄技術(shù)，不但盤片的容量提到了一個(gè)新高度。與此同時(shí)，由于盤片數(shù)據(jù)密度的增加，機(jī)械硬盤的持續(xù)傳輸速率也獲得了質(zhì)的提升。
由于采用了磁道密度更高、單碟容量更大的盤片，在軟件測(cè)試上的平均持續(xù)傳輸速率獲得了超過(guò)25%的性能提升。而最能體驗(yàn)這種性能提升的應(yīng)用就是機(jī)械硬盤間的大體積文件拷貝。像一些光盤鏡像、高清視頻文件，在兩個(gè)機(jī)械硬盤之間對(duì)拷時(shí)，這25%的性能提升就意味著可以比原來(lái)節(jié)省了1/4的等待時(shí)間，大大提高了效率。
5、機(jī)械硬盤接口類型
機(jī)械硬盤的接口與主板連接的部件，作用時(shí)是機(jī)械硬盤緩存與內(nèi)存之間的傳輸數(shù)據(jù)。機(jī)械硬盤的接口決定了與電腦的連接速度。
目前的機(jī)械硬盤主流接口是sata3類型的，老接口還有IDE、sata1、sata2，目前新款機(jī)械硬盤都是SATA3接口的。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論是sata1、sata2還是sata3接口，都可以相互兼容，SATA1、SATA2、SATA3外觀上是沒(méi)區(qū)別的，接口外觀相同，線也相同，主要是傳輸速率不一樣，控制芯片不一樣。
SATA1.0：理論傳輸速度為1.5Gbit/s
SATA2.0：理論傳輸速度為3Gbit/s
SATA3.0：理論傳輸速度為6Gbit/s
此外，IDE接口屬于老式的硬盤接口，IDE是接口理論傳輸速度為100或166MB/S，傳輸速度較慢，因此已被淘汰，目前的主板都不支持IDE。
以上就是機(jī)械硬盤參數(shù)選購(gòu)知識(shí)，如今機(jī)械硬盤基本只剩下希捷與西部數(shù)據(jù)兩大品牌，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好選。
新手學(xué)電腦：電腦硬盤知識(shí)你了解多少?
硬盤容量
一塊硬盤的參數(shù)，最直觀的我們都是用容量來(lái)衡量的，比如說(shuō)1T硬盤，2T硬盤，或者500G硬盤，那么這些容量單位是如何計(jì)算和怎么計(jì)量的呢?
硬盤的容量大小是由：盤面數(shù)、柱面數(shù)、扇區(qū)數(shù)決定的，具體計(jì)算公式：
容量=盤面數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512字節(jié)
電腦中存儲(chǔ)容量的計(jì)量基本單位是字節(jié)(Byte。簡(jiǎn)稱B)，8個(gè)二進(jìn)制位稱為1個(gè)字節(jié)，此外還有KB、MB、GB、TB等，它們之間的換算關(guān)系是1Byte=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。
李哥提醒：注意的是，針對(duì)硬盤U盤等存儲(chǔ)設(shè)備，廠商是按1000進(jìn)制算的。即1G=1000M=1000x1000KB=1000x1000B，所以才會(huì)出現(xiàn)40GB的實(shí)際容量大概37GB左右。
硬盤分類
現(xiàn)在市面上硬盤有機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤。
機(jī)械硬盤(HHD)：就是一直在使用的普通硬盤，由內(nèi)部構(gòu)成而得名，通過(guò)硬盤磁頭改變極性方式進(jìn)行讀寫操作。硬盤作為精密設(shè)備，要注意防摔防塵。
固態(tài)硬盤(SSD)：和機(jī)械硬盤不同的地方在于其是由固態(tài)存儲(chǔ)芯片組成，但是固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和接口定義是和機(jī)械硬盤統(tǒng)一的，所以才被廣泛應(yīng)用。
HHD和SSD的優(yōu)缺點(diǎn)：
1、由于固態(tài)硬盤內(nèi)部不像機(jī)械硬盤內(nèi)部有機(jī)械零部件，只是用閃存顆粒組成，所以在防摔防震方面優(yōu)于機(jī)械硬盤。
2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度方面，固態(tài)硬盤是機(jī)械硬盤速度的2倍多。
3、功耗方面，固態(tài)硬盤要低于機(jī)械硬盤。
4、容量方面，機(jī)械硬盤容量可選范圍優(yōu)于固態(tài)硬盤。
5、噪音方面，固態(tài)硬盤正是由于沒(méi)有機(jī)械部件，所以發(fā)熱量小，無(wú)風(fēng)扇和機(jī)械馬達(dá)，噪音值零分貝，優(yōu)于機(jī)械硬盤。
6、價(jià)格方面，機(jī)械硬盤價(jià)格優(yōu)于固態(tài)盤。所以現(xiàn)在我們?cè)诮M裝電腦的時(shí)候，安裝一塊固態(tài)硬盤和一塊機(jī)械硬盤，固態(tài)硬盤用于安裝系統(tǒng)，機(jī)械硬盤用于存儲(chǔ)文件。
7、壽命方面，由于內(nèi)部部件的組成，固態(tài)硬盤的讀寫壽命要小于機(jī)械硬盤，所以使用壽命方面，機(jī)械硬盤優(yōu)于固態(tài)硬盤。
在使用過(guò)程中，電腦硬盤由于經(jīng)常存儲(chǔ)文件刪除文件等操作，會(huì)產(chǎn)生磁盤碎片，碎片比較小的時(shí)候?qū)τ脖P影響較小，一旦變多變大，就要導(dǎo)致硬盤讀取速度變緩。所以我們還用定期給硬盤進(jìn)行碎片整理。
硬盤基礎(chǔ)知識(shí)
硬盤的物理結(jié)構(gòu)
1.1硬盤的外部組成
一般硬盤正面貼有產(chǎn)品標(biāo)簽，主要包括廠家信息和產(chǎn)品信息，如商標(biāo)、型號(hào)、序列號(hào)、生產(chǎn)日期、容量、參數(shù)和主從設(shè)置方法等。這些信息是正確使用硬盤的基本依據(jù)，下面將逐步介紹它們的含義。
從外部看硬盤主要由盤體、電路板和接口部件等組成，如下圖所示
盤體是一個(gè)密封的腔體。硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常是指盤體的內(nèi)部結(jié)構(gòu);控制電路板上主要有硬盤BIOS、硬盤緩存(即CACHE)和主控制芯片等單元，硬盤接口包括電源插座、數(shù)據(jù)接口和主、從跳線(SATA接口硬盤已經(jīng)取消了跳線)。
1.2硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常專指盤體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。盤體是一個(gè)密封的腔體，里面密封著磁頭、盤片(磁片、碟片)等部件。
硬盤的盤片是硬質(zhì)磁性合金盤片，片厚一般在0.5mm左右，直徑主要有1.8in(1in=25.4mm)、2.5in、3.5in和5.25in4種，其中2.5in和3.5in盤片應(yīng)用最廣。盤片的轉(zhuǎn)速與盤片大小有關(guān)，考慮到慣性及盤片的穩(wěn)定性，盤片越大轉(zhuǎn)速越低。一般來(lái)講，2.5in硬盤的轉(zhuǎn)速在5400r/min～7200r/min之間;3.5in硬盤的轉(zhuǎn)速在4500r/min～5400r/min之間;而5.25in硬盤轉(zhuǎn)速則在3600r/min～4500r/min之間。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在2.5in硬盤的轉(zhuǎn)速最高已達(dá)15000r/min，3.5in硬盤的轉(zhuǎn)速最高已達(dá)12000r/min。
有的硬盤只裝一張盤片，有的硬盤則有多張盤片。這些盤片安裝在主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，在主軸電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)。每張盤片的容量稱為單碟容量，而硬盤的容量就是所有盤片容量的總和。早期硬盤由于單碟容量低，所以，盤片較多，有的甚至多達(dá)10余片，現(xiàn)代硬盤的盤片一般只有少數(shù)幾片。一塊硬盤內(nèi)的所有盤片都是完全一樣的，不然控制部分就太復(fù)雜了。
一個(gè)牌子的一個(gè)系列一般都用同一種盤片，使用不同數(shù)量的盤片，就出現(xiàn)了一個(gè)系列不同容量的硬盤產(chǎn)品。
硬盤驅(qū)動(dòng)器采用高精度、輕型磁頭驅(qū)動(dòng)/定位系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能使磁頭在盤面上快速移動(dòng)，可在極短的時(shí)間內(nèi)精確地定位在由計(jì)算機(jī)指令指定的磁道上。目前，磁道密度已高達(dá)5400Tpi(每英寸磁道數(shù))或更高;人們還在研究各種新方法，如在盤上擠壓(或刻蝕)圖形、凹槽和斑點(diǎn)等作為定位和跟蹤標(biāo)記，以提高到和光盤相等的道密度，從而在保持磁盤機(jī)高速度、高位密度和高可靠性的優(yōu)勢(shì)下，大幅度提高存儲(chǔ)容量。
硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的電機(jī)都是無(wú)刷電機(jī)，在高速軸承支持下機(jī)械磨損很小，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。
高速旋轉(zhuǎn)的盤體產(chǎn)生明顯的陀螺效應(yīng)，所以，在硬盤工作時(shí)不宜搬動(dòng)，否則，將增加軸承的工作負(fù)荷。為了高速存儲(chǔ)和讀取信息，硬盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭質(zhì)量小，慣性也小，所以，硬盤驅(qū)動(dòng)器的尋道速度明顯快于軟驅(qū)和光驅(qū)。
硬盤驅(qū)動(dòng)器磁頭與磁頭臂及伺服定位系統(tǒng)是一個(gè)整體。伺服定位系統(tǒng)由磁頭臂后的線圈和固定在底板上的電磁控制系統(tǒng)組成。由于定位系統(tǒng)限制，磁頭臂只能在盤片的內(nèi)外磁道之間移動(dòng)。因此，不管開(kāi)機(jī)還是關(guān)機(jī)，磁頭總在盤片上;所不同的是，關(guān)機(jī)時(shí)磁頭停留在盤片啟停區(qū)，開(kāi)機(jī)時(shí)磁頭“飛行”在磁盤片上方。
硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)
硬盤上的數(shù)據(jù)是如何組織與管理的呢?硬盤首先在邏輯上被劃分為磁道、柱面以及扇區(qū)，其結(jié)構(gòu)關(guān)系如下圖所示。
每個(gè)盤片的每個(gè)面都有一個(gè)讀寫磁頭，磁盤盤面區(qū)域的劃分。磁頭靠近主軸接觸的表面，即線速度最小的地方，是一個(gè)特殊的區(qū)域，它不存放任何數(shù)據(jù)，稱為啟停區(qū)或著陸區(qū)(LandingZone)，啟停區(qū)外就是數(shù)據(jù)區(qū)。在最外圈，離主軸最遠(yuǎn)的地方是“0”磁道，硬盤數(shù)據(jù)的存放就是從最外圈開(kāi)始的。那么，磁頭是如何找到“0”磁道的位置的呢?從圖1-3中可以看到，有一個(gè)“0”磁道檢測(cè)器，由它來(lái)完成硬盤的初始定位。“0”磁道是如此的重要，以致很多硬盤僅僅因?yàn)椤?”磁道損壞就報(bào)廢，這是非?？上У?。這種故障的修復(fù)技術(shù)在后面的章節(jié)中有詳細(xì)的介紹。
早期的硬盤在每次關(guān)機(jī)之前需要運(yùn)行一個(gè)被稱為Parking的程序，其作用是讓磁頭回到啟停區(qū)。現(xiàn)代硬盤在設(shè)計(jì)上已摒棄了這個(gè)雖不復(fù)雜卻很讓人不愉快的小缺陷。硬盤不工作時(shí)，磁頭停留在啟停區(qū)，當(dāng)需要從硬盤讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，磁盤開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到額定的高速時(shí)，磁頭就會(huì)因盤片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流而抬起，這時(shí)磁頭才向盤片存放數(shù)據(jù)的區(qū)域移動(dòng)。盤片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流相當(dāng)強(qiáng)，足以使磁頭托起，并與盤面保持一個(gè)微小的距離。這個(gè)距離越小，磁頭讀寫數(shù)據(jù)的靈敏度就越高，當(dāng)然對(duì)硬盤各部件的要求也越高。
早期設(shè)計(jì)的磁盤驅(qū)動(dòng)器使磁頭保持在盤面上方幾微米處飛行。稍后一些設(shè)計(jì)使磁頭在盤面上的飛行高度降到約0.1μm～0.5μm，現(xiàn)在的水平已經(jīng)達(dá)到0.005μm～0.01μm，這只是人類頭發(fā)直徑的千分之一。氣流既能使磁頭脫離開(kāi)盤面，又能使它保持在離盤面足夠近的地方，非常緊密地跟隨著磁盤表面呈起伏運(yùn)動(dòng)，使磁頭飛行處于嚴(yán)格受控狀態(tài)。磁頭必須飛行在盤面上方，而不是接觸盤面，這種位置可避免擦傷磁性涂層，而更重要的是不讓磁性涂層損傷磁頭。但是，磁頭也不能離盤面太遠(yuǎn)，否則，就不能使盤面達(dá)到足夠強(qiáng)的磁化，難以讀出盤上的磁化翻轉(zhuǎn)(磁極轉(zhuǎn)換形式，是磁盤上實(shí)際記錄數(shù)據(jù)的方式)。
硬盤驅(qū)動(dòng)器磁頭的飛行懸浮高度低、速度快，一旦有小的塵埃進(jìn)入硬盤密封腔內(nèi)，或者一旦磁頭與盤體發(fā)生碰撞，就可能造成數(shù)據(jù)丟失，形成壞塊，甚至造成磁頭和盤體的損壞。所以，硬盤系統(tǒng)的密封一定要可靠，在非專業(yè)條件下絕對(duì)不能開(kāi)啟硬盤密封腔，否則，灰塵進(jìn)入后會(huì)加速硬盤的損壞。另外，硬盤驅(qū)動(dòng)器磁頭的尋道伺服電機(jī)多采用音圈式旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，在伺服跟蹤的調(diào)節(jié)下精確地跟蹤盤片的磁道，所以，硬盤工作時(shí)不要有沖擊碰撞，搬動(dòng)時(shí)要小心輕放。
這種硬盤就是采用溫徹斯特(Winchester)技術(shù)制造的硬盤，所以也被稱為溫盤。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。
①磁頭、盤片及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)密封在盤體內(nèi)。
②磁頭在啟動(dòng)、停止時(shí)與盤片接觸，在工作時(shí)因盤片高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)磁頭“懸浮”在盤片上面呈飛行狀態(tài)(空氣動(dòng)力學(xué)原理)，“懸浮”的高度約為0.1μm～0.3μm，這個(gè)高度非常小，下圖標(biāo)出了這個(gè)高度與頭發(fā)、煙塵和手指印的大小比較關(guān)系，從這里可以直觀地“看”出這個(gè)高度有多“高”。
③磁頭工作時(shí)與盤片不直接接觸，所以，磁頭的加載較小，磁頭可以做得很精致，檢測(cè)磁道的能力很強(qiáng)，可大大提高位密度。
④盤表面非常平整光滑，可以做鏡面使用。
硬盤的容量
硬盤的容量由盤面數(shù)(磁頭數(shù))、柱面數(shù)和扇區(qū)數(shù)決定，其計(jì)算公式為：
硬盤容量=盤面數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512字節(jié)
關(guān)于硬盤容量的大小，經(jīng)常有人感到迷惑，為什么同一塊硬盤，有時(shí)顯示40GB，有時(shí)卻只有37GB，這主要是表示方法不標(biāo)準(zhǔn)造成的，如1MB到底代表1000000字節(jié)還是代表1048576字節(jié)。有些軟件把1000000字節(jié)作為1MB，如DM等，硬盤上標(biāo)稱容量一般也按1MB=1000000字節(jié)計(jì)算;而在另一些軟件中，1MB是1048576字節(jié)，如Fdisk等。一些書籍或報(bào)刊雜志上發(fā)表的論文，硬盤容量的單位也不統(tǒng)一，有以1000000字節(jié)為1MB的，也有把1048576字節(jié)作為1MB的。依據(jù)計(jì)算機(jī)表示數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、數(shù)制的表示方式及計(jì)算機(jī)本身的發(fā)展，硬盤容量單位應(yīng)該以2的多少次方表示比較符合實(shí)際情況，即以KB(Kilobyte)，MB(Megabyte)，GB(Gigabyte)，TB(Terabyte)，PB(Petabyte)，EB(Exabyte)為單位，各種單位之間的換算關(guān)系如下：
1KB=210B=1024Byte
1MB=210KB=220B=1048576Byte
1GB=210MB=220KB=230B=1073741824Byte
1TB=210GB=220MB=230KB=240B=1099511627776Byte
1PB=210TB=220GB=230MB=240KB=250B=1125899906842624Byte
1EB=210PB=220TB=230GB=240MB=250KB=260B=152921504606846976Byte
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