1、第6章 外存儲器6.1 概述外存儲器是cpu不能直接訪問的存儲器，它需要經(jīng)過內(nèi)存儲器與cpu及i/o設(shè)備交換信息，用于長久地存放大量的包括暫不使用的程序和數(shù)據(jù)。外存儲器有三種基本的存儲類型：磁存儲器、光存儲器和閃存。磁存儲器的代表是大多數(shù)pc系統(tǒng)里使用的硬盤和軟盤，另外還有磁帶、zip、click!以及microdrive等，它們都將數(shù)據(jù)記錄在磁性介質(zhì)上。其中硬盤是pc系統(tǒng)中最重要的外存儲器，和其他外存儲器相比，硬盤的容量大，速度快。光存儲器的讀和寫是通過光能（光學(xué)的）實(shí)現(xiàn)的，而不是磁性。絕大多數(shù)磁存儲器都可以多次地重復(fù)讀寫，但許多光存儲器只能寫一次卻可多次讀。光存儲器的代表是cd和dvd。通

2、常使用disk指磁存儲器，而 disc指光存儲器。不管是磁存儲器還是光存儲器，都需要通過相應(yīng)的驅(qū)動器才能讀出存儲在上面的數(shù)據(jù)。例如，軟盤需要使用軟盤驅(qū)動器，磁帶需要使用磁帶機(jī)，dvd需要使用dvd驅(qū)動器等。但硬盤有點(diǎn)例外，它被直接密封在硬盤驅(qū)動器中，所以硬盤和硬盤驅(qū)動器的稱呼通常是混用的。有一些外存儲器結(jié)合了磁和光的技術(shù)，或者使用一個光向?qū)到y(tǒng)（稱為激光伺服）來定位讀寫磁頭，如ls-120或superdisk軟驅(qū)；或者使用激光器來加熱數(shù)據(jù)盤，使得它可以磁寫入，從而使數(shù)據(jù)區(qū)域發(fā)生偏振，這些區(qū)域可以被較低能量的激光讀出，如mo驅(qū)動器。閃存是一種非易失性存儲器，它的存儲介質(zhì)是閃存芯片。現(xiàn)在閃存已經(jīng)廣

3、泛的應(yīng)用于各類數(shù)碼設(shè)備，同時也可以作為pc系統(tǒng)中方便攜帶的外存儲器。外存儲器通過各種不同的接口和pc系統(tǒng)相連，通常磁存儲器和光存儲器使用ide、sata、軟驅(qū)和scsi等接口，也可以使用適配器設(shè)備來提供usb、ieee-1394、并口、pcmcia、esata等接口。例如，ide/ata接口的硬盤可以使用外置硬盤盒和系統(tǒng)的usb或ieee-1394接口，甚至是并口相連。閃存盤通常采用usb接口；各種閃存卡一般都采用專用接口，需要通過適配器才能在pc機(jī)上使用。6.2 ide/ata6.2.1 ide與ata外存儲驅(qū)動器用于連接pc系統(tǒng)的主要接口中，一類典型的接口是ide（integrated d

4、rive electronics，集成驅(qū)動器電路）接口。這個接口所反映的是接口電路或控制器內(nèi)置于驅(qū)動器自身這一事實(shí)。在ide接口出現(xiàn)之前，驅(qū)動器和控制器的接口是分離的，因而可以說ide是以前接口的革命化變革。ide接口類型主要存在以下三種： ata ide（16位）。 xt ide（8位isa）。 mca ide（16位微通道）。目前，只有ata（at attachment，at嵌入式接口）還在使用。它是由來自主要的pc、驅(qū)動器和部件生產(chǎn)商的代表組成的獨(dú)立組織所制訂的接口標(biāo)準(zhǔn)。該組織的名稱是技術(shù)委員會t13，主要負(fù)責(zé)所有有關(guān)ata的接口標(biāo)準(zhǔn)。t13是信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際委員會（ncits）的一部分

5、，ncits在美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ansi）所制定的規(guī)章下運(yùn)轉(zhuǎn)，而ansi是專門訂立控制計算機(jī)工業(yè)及許多其他工業(yè)中非專利標(biāo)準(zhǔn)的政府機(jī)構(gòu)。在ansi下還成立了一個稱為sata工作組（serial ata workgroup）的組織，主要負(fù)責(zé)制定sata的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。盡管這些都是不同的組織，但有許多人同時在這些組織中工作。因?yàn)閍ta接口是一種16位并行接口，可以同時傳輸16位數(shù)據(jù)。所以ata又被稱為并行ata，也稱為pata。現(xiàn)在，我們常直接用ide來稱呼ata，并且ide的使用更加流行和廣泛，但從技術(shù)上來看，ata才是真正的稱呼。如果吹毛求疵一點(diǎn)兒，可以這樣認(rèn)為：ide通常指任何一種將控制器嵌入的驅(qū)

6、動器；而ata則是pc機(jī)中ide接口所遵循的標(biāo)準(zhǔn)或具體的實(shí)現(xiàn)。通過ata接口可以方便地在pc機(jī)上連接硬盤，但有時這樣還不夠，還需要通過同樣方便的手段連接dvd-rom驅(qū)動器、cd-rom驅(qū)動器、磁帶機(jī)、超磁盤（superdisk）等設(shè)備。atapi標(biāo)準(zhǔn)就是為了解決在ata接口上連接多種設(shè)備而制定的。因?yàn)閍tapi（at attachment packet interface，附加分組接口）是ata標(biāo)準(zhǔn)的延伸，目前，幾乎所有的ata接口都支持atapi設(shè)備，我們可以像連接硬盤一樣連接atapi設(shè)備。隨著ata-4版本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，atapi已經(jīng)完全溶入到ata中了。早期許多主板上的ata接口的連接

7、器實(shí)際上就是一條isa（或at）總線槽，一般只使用了98針中的40針，標(biāo)準(zhǔn)的16位isa總線槽都會提供這些針。目前所用的ata接口連接于主板芯片組上的south bridge芯片或ich芯片中，并且以較快的總線速度運(yùn)行，但接口所用針的定義、功能和早先的沒有什么不同。應(yīng)該注意的是，較小的2.5英寸硬盤驅(qū)動器使用一種44針的連接，包含了電源供應(yīng)所需的針。這里要澄清一個問題，就是許多人都認(rèn)為硬盤控制器安裝在主板上，而實(shí)際上控制器是在驅(qū)動器中，還沒有哪個pc系統(tǒng)將硬盤控制器安裝到主板上。6.2.2 ata版本和傳輸模式ata已開發(fā)出的幾個標(biāo)準(zhǔn)版本按如下順序： ata-1（1986-1994）。 ata

8、-2（1996；也稱為快速ata，快速ata-2或eide）。 ata-3（1997）。 ata-4（1998；也稱為ultra-ata/33）。 ata-5（1999至今；也稱為ultra-ata/66）。 ata-6（2000至今；也稱為ultra-ata/100）。ata的每個版本都對以前版本向后兼容。換而言之，即老式的ata-1或ata-2設(shè)備在ata-4、 ata-5或ata-6接口上可正常工作。當(dāng)設(shè)備的版本與接口版本不匹配時，它們將按兩者中的低版本工作。較新的ata版本是在稍舊版本上建立的，并且只有少量可認(rèn)為是對老版本的擴(kuò)展，也就是說，比如從ata-6，它等于附加了嵌入式特性的at

9、a-5。ata-4從intel 430tx芯片組開始就已經(jīng)被支持，提供了最大33 mb/s的的數(shù)據(jù)傳輸率，以后又很快發(fā)展到了ata-5、ata-6以及邁拓提出的ultra-ata/133標(biāo)準(zhǔn)，分別提供66mb/s、100mb/s以及133mb/s的最大數(shù)據(jù)傳輸率。值得注意的是，ultra-ata/133標(biāo)準(zhǔn)并沒能獲得業(yè)界的廣泛支持，芯片組廠商中有via、nvidia、sis、ati對此標(biāo)準(zhǔn)提供支持，intel則最高只支持ata-6標(biāo)準(zhǔn)。ata有三種不同的傳輸模式，分別是pio（programmed i/o）模式，dma（direct memory access）模式和ultra-dma（udm

10、a）模式。一般情況下， ata設(shè)備與ata接口之間會自動選擇所采用的傳輸模式，在部分bios setup中也可以對主板ata接口的傳輸模式進(jìn)行手動設(shè)定。pio的英文拼寫是“programming input/output model”，pio模式是一種通過cpu執(zhí)行i/o端 口指令來進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫的數(shù)據(jù)交換模式。是最早先的硬盤數(shù)據(jù)傳輸模式，數(shù)據(jù)傳輸速率低下， cpu占有率也很高，大量傳輸數(shù)據(jù)時會因?yàn)檎加眠^多的cpu資源而導(dǎo)致系統(tǒng)停頓，無法進(jìn)行其它的 操作。pio數(shù)據(jù)傳輸模式又分為pio mode 0、pio mode 1、pio mode 2、pio mode 3、pio mode 4幾種模式

11、，數(shù)據(jù)傳輸速率從3.3mb/s到16.6mb/s不等。受限于傳輸速率低下和極高的cpu占有率， 這種數(shù)據(jù)傳輸模式很快就被淘汰。 在講述dma模式之前先看看什么是dma。dma即直接存儲器存取，英文拼寫是“direct memory access”是一種快速傳送數(shù)據(jù)的機(jī)制，利用它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時不需要cpu的參與。dma模式分為single-word dma及multi-word dma兩種，與pio模式的最大區(qū)別是cpu占用率比較低。不過，后來由于udma模式的出現(xiàn)和快速普及，這兩個模式也只是曇花一現(xiàn)，很快被udma所取代。single-word dma模式的最高傳輸率達(dá)8.33mb/s，mul

12、ti-word dma（double word）則可達(dá)16.67mb/s。ultra dma的英文拼寫為“ultra direct memory access”，一般簡寫為udma，即高級直接內(nèi)存訪問。udma模式以16-bit multi-word dma模式為基礎(chǔ)，除了已擁有dma模式的優(yōu)點(diǎn)外，更應(yīng)用了crc（cyclic redundancy check）技術(shù)，加強(qiáng)了資料在傳送過程中偵錯及除錯方面的能力。在以往的硬盤數(shù)據(jù)傳輸模式下，一個時鐘周期只傳輸一次數(shù)據(jù)，而在udma模式中逐漸應(yīng)用了double data rate（雙倍數(shù)據(jù)傳輸）技術(shù)，因此數(shù)據(jù)傳輸速度有了極大的提高。此技術(shù)就是在時鐘

13、的上升期和下降期各進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，可以使數(shù)據(jù)傳輸速度成倍的增長。 在udma模式發(fā)展到udma133之后， 受限于ide接口的技術(shù)規(guī)范，無論是連接器、連接電纜、信號協(xié)議都表現(xiàn)出了很大的技術(shù)瓶頸，而且 其支持的最高數(shù)據(jù)傳輸率也有限。同時在ide接口傳輸率提高，也就是工作頻率的提高，ide接口交叉干擾、地線增多、信號混亂等缺陷也給其發(fā)展帶來了很大的制約，被新一代的sata接口取代也就在所難免了。目前ata/atapi驅(qū)動器大都支持dma傳輸；操作系統(tǒng)方面從windows 95b以后版本也開始支持；1995年以后生產(chǎn)的所有主板芯片組都提供了dma支持；多數(shù)1997年以后生產(chǎn)的芯片組則支持udma模

14、式。檢查pc系統(tǒng)是否具有該特性，可以從“設(shè)備管理器”（device manager）中查看到，例如，在windows xp中可以點(diǎn)擊“設(shè)備管理器”中“ide ata/atapi 控制器”旁的“+”號，通過查看列出的ide通道的屬性頁即可。根據(jù)windows版本以及主板芯片組的型號的不同，有時必須安裝芯片組驅(qū)動程序，使windows能正確的識別芯片組，從而激活dma支持。如果確定主板和驅(qū)動器都支持，并且芯片組驅(qū)動程序也已經(jīng)正確安裝，但操作系統(tǒng)中dma或udma模式卻沒有被啟用，那就可以在ide通道的屬性頁中手動激活。注意 強(qiáng)烈建議用戶在激活dma支持之前，或安裝激活驅(qū)動程序以添加該支持之前，備份

15、驅(qū)動器和系統(tǒng)注冊表。如果用戶激活了該模式之后系統(tǒng)當(dāng)機(jī)，則必須以安全模式重啟機(jī)器并取消dma模式；如果不能進(jìn)入安全模式，則需要使用激活前備份的副本替換系統(tǒng)注冊表。否則，用戶就會被迫手工編輯注冊表鍵值，然后再次啟動計算機(jī)。由于dma傳輸是旁路cpu而獲得高速度的，dma產(chǎn)生問題會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，因此有必要首先進(jìn)行備份。表6-1分解了不同的ata版本細(xì)節(jié)。表6-1 ata版本細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)版本推出時間pio模式dma模式udma模式速率功能ata-11986-19940-208.33支持528m驅(qū)動器ata-21995-19960-40-216.67快速pio模式，在高速8.4gb驅(qū)動器上用chs/lba

16、轉(zhuǎn)換ata-319970-40-216.67s.m.a.rt，提高了信號完整性lba手工支持；不再使用單字dma（single-word dma）模式ata-419980-40-20-233.33udma模式，bios可支持的容量高達(dá)136.9gbata-51999-20000-40-20-466.67快速udma模式，帶自檢的80針數(shù)據(jù)線ata-62001至今0-40-20-5100.00100mb/s udma模式；擴(kuò)展驅(qū)動器和bios支持容量達(dá)144pb 速率單位為mb/s smart=self-monitoring, analysis and reporting technology（

17、自動檢測分析及報告技術(shù)） pb=petabyte（1 petabyte是1015字節(jié)）mb=millions of bytes（106字節(jié)）gb=billions of bytes（109字節(jié)）chs=cylinder head sector（柱面-磁頭-扇區(qū)）lba=logical block address（邏輯塊地址）6.2.3 ata接口連接器ata驅(qū)動器一般采用一種40芯集管類型接口連接器（參見圖6-1），為了防止安裝時顛倒方向而設(shè)置了鍵控，生產(chǎn)商一般會將第20針從凸出的連接器上移去并阻塞ata數(shù)據(jù)線的第20針，防止用戶安裝數(shù)據(jù)線時插反。有些數(shù)據(jù)線還在上部裝了一個凸起，匹配接口連接器

18、上的凹槽。推薦用戶使用帶鍵控的連接器和數(shù)據(jù)線，插反了數(shù)據(jù)線一般不會造成永久性的毀壞，但會鎖定系統(tǒng)，使系統(tǒng)運(yùn)行不起來。接口連接器上靠近電源連接器的針腳即是1針。圖6-1 標(biāo)準(zhǔn)ata驅(qū)動器連接器（包括接口連接器和電源連接器）筆記本使用2.5英寸驅(qū)動器，它一般使用一種小的50針頭部連接器，該連接器的40個主要引腳與標(biāo)準(zhǔn)ata接口連接器的引腳相同（除了物理引腳間距不同），另外還有一些電源和跳線引腳。一般來說，能插到該連接器的線纜有44個引腳，攜帶電源以及標(biāo)準(zhǔn)ata的信號。跳線引腳上通常有一個跳線塊（跳線的位置可以設(shè)置線纜選擇、主還是從）。圖6-2顯示了用于2.5英寸ata驅(qū)動器的連接器。圖6-2 2.

19、5英寸ata驅(qū)動器連接器6.2.4 ata數(shù)據(jù)線ata數(shù)據(jù)線專門用于承載主板ata適配器電路和ata驅(qū)動器接口連接器之間的信號。現(xiàn)在使用的ata數(shù)據(jù)線有兩種主要類型，一種是40線，另一種是80線。兩者都使用相同的40針ata接口連接器，并且都將第1位線纜的顏色標(biāo)紅。早期ata設(shè)備傳輸速率不高，都采用40線的數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。為了盡量確保信號完整并消除部分同步和噪聲問題，數(shù)據(jù)線的長度不能超過0.46米（18英寸）。隨著支持高速傳輸模式（如pio 4或任何udma模式）驅(qū)動器的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備特別容易受到數(shù)據(jù)線故障和過長數(shù)據(jù)線的影響。如果數(shù)據(jù)線過長，就會遇到數(shù)據(jù)中斷和其他錯誤，這些錯誤在讀寫驅(qū)

20、動器時都會遇到。所以，任何使用udma 4（66mb/s的傳輸速率）或udma 5（100mb/s的傳輸速率）的驅(qū)動器必須使用80線數(shù)據(jù)線（多余的引線用于接地以減少噪音）。如果系統(tǒng)沒有偵測到80線數(shù)據(jù)線，根據(jù)設(shè)計將禁用udma 4和udma 5模式。80線數(shù)據(jù)線的接口連接器顏色很有講究，其中藍(lán)色的是連接到主板上ata接口的，黑色的用于連接主驅(qū)動器，灰色的用于連接從驅(qū)動器。如果驅(qū)動器處于udma 2（33mb/s的傳輸速率）或更低模式，也建議使用這種數(shù)據(jù)線，因?yàn)檫@只會有好處而絕對沒有壞處，盡管并不需要80線，但它會提高信號完整度。圖6-3、圖6-4顯示了典型ata數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)線連接器的外觀。圖6

21、-3 ata數(shù)據(jù)線（上：80線 下：40線）圖6-4 ata數(shù)據(jù)線連接器注意 多數(shù)40線數(shù)據(jù)線并沒有顏色標(biāo)識，而所有的80線數(shù)據(jù)線則都有顏色標(biāo)識。6.2.5 雙驅(qū)動器配置根據(jù)ata標(biāo)準(zhǔn)，在一個ide通道上，也可說是在一條數(shù)據(jù)線上，可以連接兩個ata驅(qū)動器。雙驅(qū)動器安裝容易出現(xiàn)問題，這是因?yàn)槊總€驅(qū)動器都有其自己的控制器，而這兩個控制器在連入同一總線時都必須能夠工作。必須有一種方法能夠確保每次兩個控制器中只有一個響應(yīng)命令。這種情況下，一個控制器必須指定為主控制器，而另外一個為從控制器。當(dāng)系統(tǒng)對某驅(qū)動器發(fā)出一個命令時，被選中的控制器和驅(qū)動器工作而另外一個驅(qū)動器必須保持不動。這時我們可以通過設(shè)置驅(qū)動器

22、上的跳線或開關(guān)來達(dá)到確認(rèn)驅(qū)動器是主或從的目的。配置ata驅(qū)動器可能很簡單，就如同大多數(shù)單驅(qū)動器安裝一樣，或者也可能很麻煩，特別是涉及到在同一根數(shù)據(jù)線上安裝來自不同生產(chǎn)商的兩個驅(qū)動器混用的情況時。大多數(shù)ata驅(qū)動器配置有4種可能的設(shè)置： 主驅(qū)動器（單驅(qū)動器）。 主驅(qū)動器（雙驅(qū)動器）。 從驅(qū)動器（雙驅(qū)動器）。 線纜選擇。有些驅(qū)動器則簡化為三項(xiàng)設(shè)置：主、從和線纜選擇。這些跳線的具體設(shè)置一般在驅(qū)動器的電源連接器和接口連接器之間。每一個驅(qū)動器的標(biāo)簽上都會注明這個驅(qū)動器上跳線的定義，可以根據(jù)它們進(jìn)行跳線設(shè)置。圖6-5展示了一款典型的ata驅(qū)動器跳線定義。圖6-5 典型的ata驅(qū)動器跳線定義完全遵循ata規(guī)

23、范的現(xiàn)代大部分的驅(qū)動器只需要一個用于配置的跳線（“主/從”跳線）。少部分還需要一個“從存在”跳線，這個跳線僅用于雙驅(qū)動器設(shè)置并安裝在主驅(qū)動器上，它指示有一個從驅(qū)動器存在，該跳線有時會引起混淆。對許多ata驅(qū)動器而言，“從驅(qū)動器”跳線是可選的，而且可能是不用的，但安裝該跳線不但不會造成損害而且可以消除混淆。6.3 sata6.3.1 sata概述隨著ata-6的發(fā)布，ata標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)使用了十幾年，并且已經(jīng)到了油盡燈枯的時候了。ata數(shù)據(jù)線使用帶狀的并行線纜，雖然數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100mb/s，但也產(chǎn)生了信號定時、電磁接口（electromagnetic interface，emi）以及線纜完整性等

24、各種問題，這些問題在sata（serial ata，串行ata）中得到了很好的解決。這種新接口標(biāo)準(zhǔn)對于ata物理接口保持向后兼容，之所以這樣說，是因?yàn)樗c現(xiàn)有的軟件保持兼容，這些軟件可以不加修改地運(yùn)行在這種新的體系結(jié)構(gòu)上。換句話說，現(xiàn)有的bios、操作系統(tǒng)以及在ata上運(yùn)行的各種工具都可以在sata上很好地運(yùn)行。這意味著sata支持所有ata和atapi設(shè)備，包括dvd-rom驅(qū)動器、cd-rom驅(qū)動器、磁帶機(jī)、超磁盤（superdisk）設(shè)備以及任何ata支持的存儲設(shè)備。2000年11月，sata工作組發(fā)布sata規(guī)范1.0版本，實(shí)現(xiàn)了硬盤數(shù)據(jù)傳輸率150mb/s，比ata/133的硬盤速度

25、快了很多。之后成立的sata 工作組開始開發(fā)一系列擴(kuò)展規(guī)范。其中包括300mb/s高傳輸速率、ncq(native command queuing 本機(jī)命令隊(duì)列)技術(shù)、熱插拔、交錯式啟動、硬盤活動指示、端口復(fù)用器以及可升級到sas（serial attached scsi 串行連接scsi)等。習(xí)慣上，只要硬盤符合上述眾多規(guī)范中的一項(xiàng)，這塊硬盤就可以被稱為sata 硬盤。其實(shí)，sata 只是一個工作組的名稱，并不是一個具體的sata規(guī)范版本。為了解決濫用sata 名稱造成的混亂，2005年，sata工作組發(fā)布了sata規(guī)范2.5版本。sata 2.5規(guī)范其實(shí)只是一組規(guī)范的集合，繼承了原先大部分

26、的sata 擴(kuò)展規(guī)范，分為基本規(guī)范和高級規(guī)范兩部分。一款真正意義上的符合sata 2.5規(guī)范的硬盤必須完全支持其中的基本規(guī)范。基本規(guī)范： sata接口速率為300mb/s。 ncq技術(shù)（在大數(shù)量，高列隊(duì)深度隨機(jī)存儲應(yīng)用時有一定優(yōu)勢）。 硬盤供電標(biāo)準(zhǔn)（采用標(biāo)準(zhǔn)3.3v接口供電）。 熱插撥。 交錯式啟動（避免多硬盤同時啟動的電壓沖擊）。 硬盤指示燈。高級規(guī)范： 端口復(fù)用器（在一個控制器上擴(kuò)展多個sata設(shè)備）。 端口選擇器（由端口選擇器根據(jù)特定信號選擇活動端口）。 多通道電纜（高速端口互聯(lián)及設(shè)備接入）。 esata(外接設(shè)備高速連接，可能取代外置usb設(shè)備)。sata的性能非常優(yōu)越。按照定義，sa

27、ta 150mb/s也就是sata 1.5gb/s屬于第一代sata速率、sata 300mb/s也就是sata 3gb/s則屬于第二代sata速率，未來的sata 600mb/ssata 6gb/s則屬于第三代sata速率。表6-2列出了這三種不同的sata速率。表6-2 sata速率sata類型總線寬度（bits）總線速率（mhz）數(shù)據(jù)周期時鐘周期帶寬（mb/s）sata-150115001150sata-300130001300sata-6001600016006.3.2 sata驅(qū)動器連接器及線纜ata與sata相比，兩者在物理上是全然不同的，即不可能將sata數(shù)據(jù)線插入到ata驅(qū)動器

28、接口連接器中，反之亦然。sata驅(qū)動器連接器及線纜在ata基礎(chǔ)之上進(jìn)行了改進(jìn)： 一次只傳輸一位數(shù)據(jù)， pc系統(tǒng)中路由變得很容易 接口連接器只有7針，而且使用的數(shù)據(jù)線非常細(xì)，大大減少了使用ata數(shù)據(jù)線遇到的空氣流動問題，并且可以很容易地插入到體積很小的連接器中。 數(shù)據(jù)線只在兩端有連接器，每條只支持一個單獨(dú)的設(shè)備，所以也沒有主/從設(shè)置。 數(shù)據(jù)線兩端是可以互換的，即主板上的連接器與設(shè)備的連接器是相同的，數(shù)據(jù)線的兩端也是完全相同的。 數(shù)據(jù)線最大長度是1米，比ata的要長很多。 數(shù)據(jù)線又細(xì)又長，但其傳輸速率卻很高，最初版本的150mb/s就已經(jīng)是ata/100的1.5倍。 提供了一種能夠支持+3.3v的

29、15針電源連接器，每一級電壓都可以提供4.5安培的電流，并且寬度只有24mm。為了與現(xiàn)有電源設(shè)備兼容，sata驅(qū)動器可以提供標(biāo)準(zhǔn)的d型大4針電源連接器，也可以提供新的15針電源連接器，或者兩者都有。值得注意的是，如果在一個sata驅(qū)動器上同時提供兩種電源連接器時，不要同時都連接上。為配合sata規(guī)范所提供的硬盤熱插拔功能，接口連接器和電源連接器中地線信號針的長度比數(shù)據(jù)信號針要長出一小截，插接時總是地線針先接觸，然后才是信號針接觸，這一定程度上避免了熱拔插時損害設(shè)備問題的出現(xiàn)。表6-3和表6-4分別列出了sata接口連接器引腳和電源連接器引腳的定義及說明。表6-3 sata接口連接器引腳信號引腳

30、信號說明s1信號地firstmates2a+宿主發(fā)送+s3a-宿主發(fā)送，s4信號地firstmates5b-宿主接收-s6b+宿主接收+s7信號地firstmate表6-4 sata電源連接器引腳電源引腳信號說明p1+3.3v3.3v電源p2+3.3v3.3v電源p3+3.3v3.3v電源p4信號地firstmatep5信號地firstmatep6信號地firstmatep7+5v5v電源p8+5v5v電源p9+5v5v電源p10信號地firstmatep11信號地firstmatcp12信號地firstmatep13+12v12v電源p14+12v12v電源p15+12v12v電源圖6-6是

31、sata硬盤接口、sata數(shù)據(jù)線和主板上sata接口的圖片。 圖6-6 sata硬盤接口、sata數(shù)據(jù)線和主板上sata接口sata不會在短時間內(nèi)完全取代ata成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從ata到sata的轉(zhuǎn)變是逐步的，在這個轉(zhuǎn)變過程中，ata仍然可以使用，而越來越多的pc系統(tǒng)開始使用sata。intel芯片組從 865/875系列開始就已經(jīng)支持sata了。6.4 硬盤6.4.1 硬盤概述對許多用戶來講，硬盤是計算機(jī)系統(tǒng)最重要，也是最神秘的一部分。它是一個密封的部件，用于pc的數(shù)據(jù)存儲（參見圖6-7）。因?yàn)橛脖P在用戶有意擦除數(shù)據(jù)前能夠一直保留所存儲的數(shù)據(jù)，pc機(jī)一般用它來存儲最關(guān)鍵的程序和數(shù)據(jù)，因

32、此當(dāng)硬盤發(fā)生故障時，產(chǎn)生的后果一般都是非常嚴(yán)重的。為了正確地維護(hù)、服務(wù)以及擴(kuò)展pc系統(tǒng)，必須清楚硬盤是如何工作的。硬盤包括一組剛性的、圓盤狀的盤片，與軟盤不同的是，這些盤片不能彎曲或折疊因此被稱為硬盤。在大多數(shù)硬盤里是無法拆卸盤片的，因此有時也把它們叫做固定磁盤存儲器。圖6-7 硬盤注意 硬盤驅(qū)動器曾經(jīng)被稱做溫徹斯特（wincheseer）驅(qū)動器。這個名詞起源于1973年，ibm研制出了一種高速硬盤驅(qū)動器model 3340，它有30mb的固定盤片容量和30mb的可換盤片容量。該驅(qū)動器不久就被昵稱為溫徹斯特，以著名的溫徹斯特30-30來福槍命名。在那以后的一段時間里，所有的使用帶浮動頭的高速旋

33、轉(zhuǎn)盤片的驅(qū)動器在一般說法中都被叫做溫徹斯特驅(qū)動器。硬盤在pc系統(tǒng)里得以普及使用的近20年時間內(nèi)，它們自身也發(fā)生了很大的變化。為了有助于更清晰地了解從那時起至今硬盤已發(fā)展到什么情況，以下概括了pc硬盤的一些主要變化： 最大存儲容量從1982年的5mb、10mb發(fā)展到500gb甚至更大，盤片尺寸也從最初的5.25英寸發(fā)展到了如今的3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸、1英寸甚至更小。 硬盤的持續(xù)傳輸速率從1983年最初ibm xt機(jī)的85-102kb/s提高到如今一些驅(qū)動器的60mb/s以上。 平均尋道時間從1983年10mb xt硬盤的大于85 ms（毫秒）減小到如今一些驅(qū)動器的小于4.2 ms。

34、 1982年，一個10mb硬盤的價格是1500美元以上（每兆字節(jié)150美元），今天硬盤的價格已下降到每兆字節(jié)0.5分人民幣或更少。硬盤中的盤片互相堆疊，一致地旋轉(zhuǎn)，盤片少則1 片，多則2或3個盤片，盤片的兩面都可供驅(qū)動器存儲數(shù)據(jù)，因此有2面或4面或6面之說。每個盤片上面有很多同心圓，這些就叫做磁道（track），磁道又分成許多段，叫做扇區(qū)（sector），每個扇區(qū)通常存儲512個字節(jié)。每一面上位置相同的磁道共同構(gòu)成一個柱面（cylinder）。通常在每個盤面上都有一個磁頭（head），所有的磁頭都安裝在一個公共的支架或承載設(shè)備上。因?yàn)榇蓬^裝在同一個架子上，所以它們在磁盤上作一致地徑向移進(jìn)或移出

35、，而不能單獨(dú)地移動（參見圖6-8）。圖6-8 硬盤的基本概念在pc系統(tǒng)自檢過程中可以查看到配置硬盤的相關(guān)信息，但不同廠家的主板bios在顯示這些這些信息時，在顯示位置和顯示內(nèi)容上都會有所不同。最為常見的award bios通常會在內(nèi)存自檢完成之后顯示硬盤接在主板的哪個接口上，以及硬盤的具體型號；另外會在系統(tǒng)配置表的下部顯示了硬盤的容量、版本類型、磁頭數(shù)、柱面數(shù)等內(nèi)容。6.4.2 硬盤的基本部件市場上有許多硬盤，但幾乎所有產(chǎn)品都包含同樣的基本物理部件。這些部件的實(shí)現(xiàn)上（以及用于制造它們的材料的質(zhì)量上）可能存在著差別，但大多數(shù)硬盤的操作特征是相似的。一個典型硬盤（見圖6-9）的基本部件包括以下部分

36、： 磁盤片（disk platter）。 邏輯板（logic board）。 讀寫磁頭（read/write head）。 連接器（connector）。 磁頭驅(qū)動裝置（head actuator mechanism）。 配置項(xiàng)目（如跳線或開關(guān)）。 轉(zhuǎn)軸電機(jī)（spindle motor）。盤片、轉(zhuǎn)軸電機(jī)、磁頭和磁頭驅(qū)動裝置通常包含在一個稱為磁頭盤片組（head disk assembly, hda）的密封腔里。hda一般被當(dāng)作一個部件，它很少被打開，如果要打開也需要在絕對純凈的條件下進(jìn)行。hda之外的部分，如邏輯板、擋板以及其他配置或裝配硬件，都可以從硬盤上卸下來。圖6-9 硬盤的部件硬盤盤片

37、一個典型的硬盤有一個或多個盤片，它們通常由鋁或玻璃制成，硬盤的物理尺寸用盤片尺寸來表示。以下是常見的pc硬盤盤片尺寸： 5.25英寸（實(shí)際為130mm，或5.12英寸）。 3.5英寸（實(shí)際為95mm，或3.74英寸）。 2.5英寸（實(shí)際為65mm，或2.56英寸）。 1英寸（實(shí)際為34mm，或1.33英寸）。記錄介質(zhì)不管使用哪一種基片，盤片都要覆蓋一薄層磁性滯留物質(zhì)，稱為介質(zhì)，其上存儲磁性信息。在硬盤上有兩種流行的磁性介質(zhì)： 氧化介質(zhì)（oxide medium）。 薄膜介質(zhì)（thin-film medium）。讀寫磁頭硬盤通常在每個盤片表面都有一個讀寫磁頭（即每個盤片有兩組讀寫磁頭一個用于盤片

38、上方，另一個用于盤片下方）。這些磁頭連接或排列到一個活動機(jī)械裝置上，因此所有的磁頭是一致地在盤面上移動。從機(jī)械上來說，讀寫磁頭很簡單。每個磁頭都固定在一個磁頭臂上，磁頭臂通過彈簧使磁頭與盤面接觸。很少有人發(fā)覺到每個盤片實(shí)際被它的上下磁頭所擠住。如果安全地打開一塊硬盤，用手指抬起盤片上方的磁頭，放手時會發(fā)現(xiàn)磁頭迅速落回到盤面上；如果將盤片下方的磁頭往下拉，松手時彈簧的彈力會把磁頭提起靠到盤面上。硬盤不工作時，磁頭由于彈力與盤面直接接觸，停留在硬盤最內(nèi)側(cè)的著陸區(qū)（landz）；當(dāng)硬盤的盤片全速旋轉(zhuǎn)時，磁頭下面產(chǎn)生的空氣壓力將磁頭托離盤面，在現(xiàn)代的硬盤里，磁頭和盤面的距離從0.1微米到0.3微米不等

39、。切記 盤面和磁頭之間的距離如此之小是用戶在非凈室的環(huán)境里絕不能打開磁盤的hda的原因。任何灰塵微粒或污點(diǎn)如果進(jìn)入這個裝置里，就會使磁頭不能正確地讀數(shù)據(jù)，甚至可能在硬盤全速運(yùn)行的時候剎住盤片，后面這種情況會劃壞盤面或磁頭。磁頭驅(qū)動裝置可能比磁頭本身更重要的是移動它們的機(jī)械系統(tǒng)：磁頭驅(qū)動裝置。這個裝置移動磁頭，并把它們精確地定位在所期望的柱面上。有許多種磁頭驅(qū)動裝置在使用，但它們都屬于以下兩種基本類型之一： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動裝置。 音圈電機(jī)驅(qū)動裝置。不同的驅(qū)動裝置對硬盤的性能和可靠性有重要的影響。這個影響不僅限于速度，還包括精度、對溫度的敏感性、定位、振動以及整體的可靠性。圖6-10展示了硬盤的磁頭

40、驅(qū)動裝置。圖6-10 磁頭驅(qū)動裝置空氣過濾器幾乎所有的硬盤都有兩個空氣過濾器。一個過濾器稱為重循環(huán)凈化器，另一個稱為氣壓或通氣過濾器。這些過濾器被永久地密封在硬盤內(nèi)部，在硬盤的整個使用期內(nèi)不會改變。pc系統(tǒng)中的硬盤并不從hda里面向外面或外面向里面循環(huán)空氣。永久安裝在hda里面的重循環(huán)過濾器只過濾磁頭起落時在盤面上擦下來的微小顆粒（以及硬盤里產(chǎn)生的其他小顆粒）。因?yàn)閜c硬盤是永久密封的，不循環(huán)外部的空氣，所以它們可以運(yùn)行于非常骯臟的環(huán)境里（參見圖6-11）。硬盤里的hda是封閉的，但不是氣密的。hda通過一個氣壓或通氣過濾器部件通氣，這個部件使得硬盤的內(nèi)外氣壓相等（通風(fēng)）。由于這個原因，大多數(shù)

41、硬盤會被廠家標(biāo)記為工作于特定的海拔范圍，通常被限制在海拔3000米以內(nèi)，因?yàn)槌^這個高度，硬盤里氣壓太低而無法正確地懸浮磁頭。隨著環(huán)境氣壓的變化，空氣吹入和吹出硬盤，因此內(nèi)外氣壓是一樣的。盡管空氣是通過排氣裝置流通的，但污染通常不會引起問題，因?yàn)榕艢庋b置上的氣壓過濾器可過濾掉所有的可能影響硬盤正常工作的顆粒，以滿足硬盤內(nèi)部的潔凈度要求。用戶可看到大多數(shù)硬盤上的排氣孔，它們在里面被通氣過濾器蓋住。一些硬盤甚至使用更細(xì)粒度的過濾裝置來去除更小的顆粒。圖6-11 硬盤里的空氣循環(huán)硬盤有一個過濾口將空氣吹入或吹出hda，因此濕氣也會進(jìn)入硬盤，經(jīng)過一段時間后，必須認(rèn)為任何硬盤的內(nèi)部濕度都近似于外部濕度。

42、濕氣如果冷凝的話就成為嚴(yán)重的問題特別當(dāng)存在著冷凝現(xiàn)象給硬盤加電時。大多數(shù)硬盤廠家都規(guī)定了使硬盤適應(yīng)一個溫度和濕度范圍都不同的新環(huán)境的過程，尤其是把硬盤帶入一個更溫暖的環(huán)境里，這時會形成冷凝。漆上型或便攜式系統(tǒng)的用戶更應(yīng)注意這種情況。例如，如果冬天用戶將一臺便攜系統(tǒng)放在汽車行李箱里，那么再把機(jī)器拿到室內(nèi)后，若沒等它適應(yīng)室內(nèi)的溫度之前就打開電源，會造成嚴(yán)重的后果。轉(zhuǎn)軸電機(jī)驅(qū)動盤片旋轉(zhuǎn)的電機(jī)被稱為轉(zhuǎn)軸電機(jī)（spindle motor），因?yàn)樗B到一個轉(zhuǎn)軸上，盤片都圍繞著該軸旋轉(zhuǎn)。硬盤里的電機(jī)總是直接連接的，沒有螺絲或齒輪。電機(jī)必須沒有噪聲和振動，否則它會影響盤片，破壞讀寫操作。轉(zhuǎn)軸電機(jī)的速度必須是精

43、確控制的。硬盤中的盤片旋轉(zhuǎn)速度從3600到15000rpm（每秒60250轉(zhuǎn)）或更高，電機(jī)有一個帶反饋循環(huán)的控制電路來精確地監(jiān)測和控制速度，一些診斷程序聲稱可以測出硬盤旋轉(zhuǎn)速度，但這些程序所做的全部工作是根據(jù)扇區(qū)通過磁頭的定時來估計旋轉(zhuǎn)速度。如果某個診斷程序發(fā)現(xiàn)硬盤的旋轉(zhuǎn)速度不正確也不要驚恐，這很可能是程序而不是硬盤的錯誤。注意 轉(zhuǎn)軸電機(jī)，尤其是在更大硬盤上的電機(jī)，會消耗大量的+12v電量。大多數(shù)硬盤在電機(jī)剛開始旋轉(zhuǎn)盤片時要求2到3倍的正常操作電壓，這個重負(fù)載只持續(xù)幾秒鐘或直到硬盤盤片達(dá)到工作速度。如果有多塊硬盤，用戶應(yīng)該對轉(zhuǎn)軸電機(jī)的啟動進(jìn)行排序，以便電源不必在同一時刻對所有硬盤提供如此大的負(fù)

44、荷。邏輯板所有的硬盤都裝有一塊或多塊邏輯板，它包括控制硬盤轉(zhuǎn)軸和磁頭驅(qū)動系統(tǒng)的電路，并以某種約定的形式把數(shù)據(jù)送給控制器。在ata、sata硬盤里，邏輯板包括控制器本身。連接器大多數(shù)硬盤驅(qū)動器至少有以下兩種連接器： 接口連接器。 電源連接器。其中，接口連接器在系統(tǒng)和硬盤之間傳遞數(shù)據(jù)和命令信號。大多數(shù)硬盤使用+5v和+12v電源，而一些用于便攜式系統(tǒng)的小型硬盤只使用+5v電源。大多數(shù)情況下，+12v電源用來運(yùn)行轉(zhuǎn)軸電機(jī)和磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)，+5v電源運(yùn)行電路。配置項(xiàng)目要配置硬盤安裝在系統(tǒng)里，通常必須正確地設(shè)置幾個跳線（可能還有中止電阻），這些部件隨接口不同而變化，經(jīng)常也隨驅(qū)動器而變化。6.4.3 硬盤的

45、性能參數(shù)單碟容量由于硬盤包含有一個或幾個盤片，所以單碟容量（storage per disk）就是指包括正反兩面在內(nèi)的每個盤片的總?cè)萘俊蔚萘康奶岣咚鶐淼暮锰幉粌H是使硬盤容量得以增加，而且還會帶來硬盤性能的相應(yīng)提升。因?yàn)閱蔚萘康奶岣呔褪潜P片磁道密度每英寸的磁道數(shù)的提高，磁道密度的提高不但意味著提高了盤片的磁道數(shù)量，而且在磁道上的扇區(qū)數(shù)量也得到了提高，所以盤片轉(zhuǎn)動一周，就會有更多的扇區(qū)經(jīng)過磁頭而被讀出來，這也是相同轉(zhuǎn)速的硬盤單碟容量越大，內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率就越快的一個重要原因。此外單碟容量的提高使線性密度（每英寸磁道上的位數(shù)）也得以提高，有利于硬盤尋道時間的縮短。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速（rotationl

46、speed）就是硬盤轉(zhuǎn)軸電機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速，以每分鐘硬盤盤片的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示，單位是rpm。目前常見的硬盤轉(zhuǎn)速有5400rpm、7200rpm和 10000rpm等。理論上轉(zhuǎn)速越高，硬盤性能相對就越好。因?yàn)楦咿D(zhuǎn)速能縮短硬盤的平均等待時間，并提高硬盤的內(nèi)部傳輸速度。但是轉(zhuǎn)速越快的硬盤發(fā)熱量和噪音相對也越大。為了解決這一系列的負(fù)面影響，應(yīng)用在精密機(jī)械工業(yè)上的液態(tài)軸承馬達(dá)便被引入到硬盤技術(shù)中。液態(tài)軸承馬達(dá)使用的是黏膜液油軸承，以油膜代替滾珠。這樣可以避免金屬面的直接磨擦，將噪聲及溫度被減至最低；同時油膜可有效吸收震動，使抗震能力得到提高；此外這還能減少磨損，提高硬盤壽命。平均尋道時間平均尋道時間（ave

47、rage seek time）是指將磁頭從一個柱面移到另一個隨機(jī)距離遠(yuǎn)的柱面所需的平均時間，單位為ms。測量這個參數(shù)的一種方法是運(yùn)行很多次隨機(jī)尋道操作，然后將花費(fèi)的時間除以執(zhí)行的尋找次數(shù)，這種方法提供了單次尋找的平均時間。許多硬盤廠商測量平均尋道時間的標(biāo)準(zhǔn)方法是測量磁頭移過全部柱面的三分之一所需的時間。平均尋道時間與硬盤采用的接口或控制器的類型沒有什么關(guān)系，它是對磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)能力的一個評判。當(dāng)單碟容量增大時，磁頭的尋道動作和移動距離減少，從而使平均尋道時間減少，加快硬盤速度。目前主流硬盤的平均尋道時間一般在9ms左右。注意 要謹(jǐn)慎對待聲稱可以測量硬盤尋道性能的基準(zhǔn)程序（benchmark）。大

48、多數(shù)硬盤使用稱做扇區(qū)翻譯（sector translation）的一種機(jī)制，因?yàn)橛脖P收到的將磁頭移到特定柱面的任何命令可能實(shí)際不會產(chǎn)生預(yù)想的物理運(yùn)動，這種情況使得一些基準(zhǔn)測試程序?qū)τ谶@些類型的硬盤毫無意義。平均潛伏時間平均潛伏時間（average latencytime）是指當(dāng)磁頭移動到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待指定的數(shù)據(jù)扇區(qū)轉(zhuǎn)動到磁頭下方的時間，單位為ms。平均潛伏時間是越小越好，潛伏時間短表示硬盤在讀取數(shù)據(jù)時的等待時間更短。轉(zhuǎn)速越快的硬盤具有更低的平均潛伏時間，而與單碟容量關(guān)系不大。一般來說，5400rpm硬盤的平均潛伏時間為5.6ms，而7200rpm硬盤的平均潛伏時間為4.2ms。平均訪問

49、時間平均訪問時間（average access time）指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到指定的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時間，單位為ms。平均訪問時間最能夠代表硬盤找到某一數(shù)據(jù)所用的時間，越短的平均訪問時間越好，一般在11ms18ms之間。平均訪問時間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括了硬盤的平均尋道時間和平均潛伏時間，即：平均訪問時間=平均尋道時間+平均潛伏時間。緩存緩存（buffer/cache）指的是硬盤的高速緩沖存儲器，是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所。緩存的作用是相當(dāng)重要的，緩存的大小與速度是直接關(guān)系到硬盤的傳輸速度的重要因素。目前，主流硬盤的緩存大小是2mb-8mb。數(shù)據(jù)傳輸率

50、計算機(jī)通過接口從硬盤的緩存中將數(shù)據(jù)讀出交給相應(yīng)的控制器的速度與硬盤將數(shù)據(jù)從盤片上讀取出交給硬盤上的緩存的速度相比，前者要比后者快得多，前者是外部數(shù)據(jù)傳輸率（external transfer rate），而后者是內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率（internal transfer rate），兩者之間用緩存作為橋梁來緩解速度的差距。外部數(shù)據(jù)傳輸率通常稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（burst data transfer rate），指的是pc通過數(shù)據(jù)總線從硬盤緩存中所讀取數(shù)據(jù)的最高速率。理論上，ata-6標(biāo)準(zhǔn)的硬盤外部數(shù)據(jù)傳輸率已經(jīng)達(dá)到100mb/s，ultra-ata/133標(biāo)準(zhǔn)的硬盤外部數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)到133mb/s，

51、 sata-300標(biāo)準(zhǔn)的硬盤外部數(shù)據(jù)傳輸率更是高達(dá)300mb/s。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也被稱作硬盤的持續(xù)傳輸率（sustained transfer rate），指的是磁頭至硬盤緩存間的數(shù)據(jù)傳輸率，由于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率才是系統(tǒng)真正的瓶頸，有效地提高硬盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率才能對硬盤的性能有最直接、最明顯的提升。目前，各硬盤生產(chǎn)廠商努力提高硬盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率，除了改進(jìn)信號處理技術(shù)、提高轉(zhuǎn)速以外，最主要的就是不斷的提高單碟容量以提高線性密度。連續(xù)無故障時間連續(xù)無故障時間（mtbf）的概念在第六章電源中已經(jīng)做了描述，硬盤的mtbf值通常從300000到800000小時或更高。再次強(qiáng)調(diào)的是，mtbf是針對一類硬

52、盤，而不是單塊硬盤。這意味著如果硬盤的mtbf是500000小時，可以認(rèn)為這類硬盤在500000小時的總運(yùn)行時間里會出現(xiàn)一次故障。如果這種型號硬盤有1000000塊在工作之中，而且所有的1000000塊硬盤都同時運(yùn)行，則用戶可認(rèn)為每隔半小時所有的這些硬盤中就發(fā)生一次故障。mtbf參數(shù)對于預(yù)測任何單塊硬盤或少數(shù)硬盤的故障是沒有用的。硬盤表面溫度硬盤表面溫度指硬盤工作時產(chǎn)生的溫度使硬盤密封殼溫度上升情況。硬盤工作時產(chǎn)生的溫度過高將影響磁頭的數(shù)據(jù)讀取靈敏度，因此硬盤工作表面溫度較低的硬盤有更好的數(shù)據(jù)讀寫穩(wěn)定性。6.4.4 硬盤的容量在標(biāo)稱磁盤（包括軟盤）容量時有四個通常使用的數(shù)值： 未格式化容量，以

53、百萬字節(jié)為單位。 格式化容量，以百萬字節(jié)為單位。 未格式化容量，以兆字節(jié)為單位。 格式化容量，以兆字節(jié)為單位。我們遇到的最常見問題也許就是“丟失的”磁盤容量。考慮下面例子：用戶剛在系統(tǒng)上安裝了一個新的硬盤，它聲稱容量為30.6gb。當(dāng)使用fdisk分區(qū)時，fdisk報告的容量只有28.5gb！“其他的2.1gb跑哪兒去了?”其實(shí)，只需要先查詢磁盤的總扇區(qū)數(shù)，再通過幾步的計算就可得到如下結(jié)果：總扇區(qū)數(shù)：59777640每扇區(qū)字節(jié)數(shù)：512總字節(jié)數(shù)（十進(jìn)制兆字節(jié)）：30606總字節(jié)數(shù)（十進(jìn)制吉字節(jié)）：30.6總字節(jié)數(shù)（二進(jìn)制兆字節(jié)）：29188總字節(jié)數(shù)（二進(jìn)制吉字節(jié)）：28.5fdisk報告：29

54、188上表中所有的數(shù)都是正確的。硬盤廠商通常以十進(jìn)制兆字節(jié)（百萬字節(jié)）報告硬盤的容量，而bios和fdisk等分區(qū)軟件以二進(jìn)制兆字節(jié)報告容量。一個十進(jìn)制兆字節(jié)等于100萬個字節(jié)，而一個二進(jìn)制兆字節(jié)等于1048576個字節(jié)（或1024kb，每個kb為1024字節(jié)）。因此，由于百萬字節(jié)和兆字節(jié)經(jīng)常使用相同的縮寫mb，所以這個30.6gb硬盤的真實(shí)容量也就是28.5gb。6.4.5 硬盤格式化用戶將數(shù)據(jù)寫入磁盤之前需要進(jìn)行兩個格式化過程： 物理的，或低級格式化。 邏輯的，或高級格式化。硬盤需要將上述的兩步格式化操作分開進(jìn)行，而且硬盤在這兩個格式化過程之間還需要另一個步驟，即將分區(qū)信息寫到硬盤上。硬盤

55、被設(shè)計為用于多個操作系統(tǒng)，所以分區(qū)是必需的。分區(qū)使一塊硬盤可運(yùn)行多種操作系統(tǒng)，或者允許一個操作系統(tǒng)將硬盤用作多個卷標(biāo)或邏輯驅(qū)動器。因此，硬盤存儲數(shù)據(jù)之前包括三個步驟：低級格式化早期，用戶可以對硬盤進(jìn)行物理意義上的低級格式化。在低級格式化過程里，格式化程序?qū)⒂脖P的磁道劃分成特定數(shù)目的扇區(qū)，創(chuàng)建扇區(qū)之間和磁道之間的間隔，并記錄扇區(qū)頭部和尾部信息。它還用一個空字節(jié)值或一個測試值的模式來填充每個扇區(qū)的數(shù)據(jù)域。現(xiàn)代硬盤的磁道和扇區(qū)已經(jīng)由工廠的寫伺服系統(tǒng)劃分好，用戶對硬盤根本沒有辦法做到物理意義上的低級格式化了。目前，低級格式化的軟件其實(shí)就是在調(diào)用硬盤的一個叫做“格式化磁道”的指令。分區(qū)剛剛出廠的新硬盤是

56、無法直接使用的，只有經(jīng)過分區(qū)和高級格式化以后才能使用。打個比喻，新硬盤就好像是一張白紙，你要把它變成寫文章的稿紙的話，分區(qū)就是先在白紙上劃出可以寫字的范圍，這個范圍可以是整個稿紙，但如果白紙?zhí)螅且部梢詣澐殖啥鄩K；高級格式化就是畫出寫每一個字的格子。從上面的比喻中可以看出，硬盤的分區(qū)（有時也稱為卷）就是硬盤中人為定義的一塊區(qū)域，這個區(qū)域是邏輯而不是物理存在的。對硬盤進(jìn)行分區(qū)其實(shí)就是對硬盤進(jìn)行區(qū)域分割。將硬盤分區(qū)為若干個較小分區(qū)不是必需的，但對于在硬盤上組織數(shù)據(jù)會很有幫助。建議windows系統(tǒng)文件和個人數(shù)據(jù)分別使用單獨(dú)的分區(qū)。分區(qū)包括主分區(qū)（primary）和擴(kuò)展分區(qū)（extended）兩種

57、類型。主分區(qū)是可引導(dǎo)的，擴(kuò)展分區(qū)則不能。如果系統(tǒng)里只有一個硬盤而想要從它上面啟動的話，那么該驅(qū)動器至少要有一個主分區(qū)。一個主分區(qū)被看作一個驅(qū)動器，擴(kuò)展分區(qū)是解決基本磁盤可以含有的主分區(qū)數(shù)量限制的方法。它可以被劃分為一個或最多25個邏輯分區(qū)，每個邏輯分區(qū)就是一個邏輯驅(qū)動器，因此擴(kuò)展分區(qū)它是一個容納邏輯驅(qū)動器的容器。除不能用于啟動操作系統(tǒng)之外，邏輯驅(qū)動器的功能與主分區(qū)的功能相似。通常，每塊硬盤必須至少有一個分區(qū)，最多有四個分區(qū)，這四個分區(qū)中最多只能有一個擴(kuò)展分區(qū)。那么如何對硬盤進(jìn)行分區(qū)呢？需要通過分區(qū)工具軟件對硬盤分區(qū)來生成。微軟在dos和windows 9x中提供的分區(qū)軟件是fdisk，在其他windows操作系統(tǒng)除了提供 “