硬盘-第2章
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下图展示了PC工作站的基本系统结构，展示了IDE设备与系统余下部分的关系。
1。2IDE传输模式
IDE硬盘接口的几种传输模式有明显区别。IDE接口硬盘的传输模式，经历过三个不同的技术变化，由PIO（ProgrammedI／O）模式，DMA（DirectMemoryAccess）模式，直至现今的UltraDMA模式（简称UDMA）。
PIO（ProgrammedI／O）模式的最大弊端是耗用极大量的中央处理器资源，在以前还未有DMA模式光驱的时候，光驱都是以PIO模式运行。大家可能还记得，当时用光驱播放VCD光盘，再配以软件解压，就算使用Pentium166，其流畅度也不理想，这就是处理器被长期大量占用的缘故。以PIO模式运行的IDE接口，数据传输率达3．3MB／秒（PIOmode0）至16．MB／秒（PIOmode4）不等。后来随着FastATA／DMA模式的出现，IDE接口及装置都开始有了DMA的支持，DMA模式分为Single…WordDMA及Multi…WordDMA两种，跟PIO模式的最大区别是：DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。不过，后来由于UltraDMA模式的出现和决速普及。这两个模式也只会是昙花一现，不久即被UDMA所取代。Single…WordDMA模式的最高传输率达8．33MB／秒，Multi…WordDMA（DoubleWord）则可达16．66MB/秒。
由于UltraDMA模式（UltraATA制式下所引用的一个标准）的普及，UDMA模式就全以16…bitMulti…WordDMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除已拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC（CyclicRedundancyCheck）技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。在最初UATA／33规格制定时，为了保留IDE系统的最高兼容性，所以在硬件的设计上并没做出太大的修改，不仅能完全向下兼容旧式ATA装置，也无需硬件生产商改变接头及讯号联接的设计。自UltraATA标准推行以来，其接口便应用了DDR（DoubleDataRate技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到UltraATA／100了，其传输速度高达100MB／秒。
UltraDMA/66/100专用的硬盘连接线和一般的40芯连接线有所不同。Quantum在制定UltraATA／66的同时，在旧有IDE排线的规格上略作修改。除沿用40芯的IDE接头外，排线更换成80芯，在原有40芯排线的每条线芯之间，都多加一条线来相隔，并将这40条新线跟原先40芯排线之中原有的7条地线相连，把构成Crosstalk现象的电磁波滤走而增加了数据传输的稳定性（在高速的电子讯号传输时，当一大堆带着高频讯号的电线互相靠近一起的时候，讯号线上发出的电磁波便会互相干扰，这就是所谓的“Crosstalk”现象）。UltraATA／66／100排线的基本规格是徘线全长不超过18英寸。也就是说要真正发挥UltraDMA／66的高速传输是需硬盘、排线的配合的，当然如果搭配一般的40芯排线，UltraDMA／66接口的硬盘依然能够以向下兼容的方式工作，只不过无法使用UltraDMA／66罢了。
硬盘的传输模式进入UltraATA/100的时代。目前，硬盘的传输模式已由最早的PIOMode4（传输速率为16．6MB／秒）进入UltraATA/100的时代。提醒DIY朋友注意，所选购的硬盘不仅要本身支持Ultra
ATA／100，而所选购的主板的芯片组也要支持UltraATA／100，这样才能真正达到100MB/秒的传输速度。如果你现在使用的主板不支持UltraATA／1OO，只要购买一块i815E的主板或支持UltraATA／100的硬盘控制卡就行了。
SerialATA：（即串行ATA），是英特尔公司在2000年IDF（IntelDeveloperForum，英特尔开发者论坛）上发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作（第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线）。这样做法能降低电力消耗，减小发热量。目前市面也有了部份支持此接口的硬盘，如希捷公司推出的新款硬盘就支持串行ATA，不过非常少见。
1。3小结
ATA接口优点：
价格低廉
兼容性非常好
ATA接口缺点：
速度慢
只能内置使用
对接口电缆的长度有很严格的限制
转速（RotationlSpeed），是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是RevolutionsPerminute的缩写，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。
硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。
家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。
较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘，一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小，笔记本硬盘的尺寸（2。5寸）也被设计的比台式机硬盘（3。5寸）小，转速提高造成的温度上升，对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求；噪音变大，又必须采取必要的降噪措施，这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高，而其它的维持不变，则意味着电机的功耗将增大，单位时间内消耗的电就越多，电池的工作时间缩短，这样笔记本的便携性就收到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。
转速是随着硬盘电机的提高而改变的，现在液态轴承马达（Fluiddynamicbearingmotors）已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上，它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度被减至最低；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；更可减少磨损，提高寿命。
IDE传输接口
PIDE硬盘的传输模式有以下三种：PIO（ProgrammedI/O）模式、DMA（DriectMemoryAccess）模式、UltraDMA（简称UDMA）模式。
PIO（ProgrammedI/O）模式的最大弊端是耗用极大量的CPU资源。以PIO模式运行的IDE接口，数据传输率达3。3MB/s（PIOmode0）
…16。6MB/s（PIOmode4）不等。
PDMA（DirectMemoryAccess）模式分为Single…WordDMA及Multi…WordDMA两种。Single…WordDMA模式的最高传输率达8。33MB/s，Multi…WordDMA（DoubleWord）则可达16。66MB/s。
PDMA模式同PIO模式的最大区别是：DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。但由于UltraDMA模式
的出现和快速普及，这两个模式立即被UDMA所取代。
PUltraDMA模式（简称UDMA）是UltraATA制式下所引用的一个标准，以16…bitMulti…WordDMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除了拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC（CyclicRedundancyCheck）技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。
P自UltraATA标准推行以来，其接口便应用了DDR（DoubleDataRate）技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到UltraATA/100了，其传输速度高达100MB/s。
容量
硬盘的容量是以MB（兆）和GB（千兆）为单位的，早期的硬盘容量低下，大多以MB（兆）为单位，1956年9月IBM公司制造的世界上第一台磁盘存储系统只有区区的5MB，而现今硬盘技术飞速的发展数百GB容量的硬盘也以进入到家庭用户的手中。硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、100GB、120GB、160GB、200GB，硬盘技术还在继续向前发展，更大容量的硬盘还将不断推出。
在购买硬盘之后，细心的人会发现，在操作系统当中硬盘的容量与官方标称的容量不符，都要少于标称容量，容量越大则这个差异越大。标称40GB的硬盘，在操作系统中显示只有38GB；80GB的硬盘只有75GB；而120GB的硬盘则只有114GB。这并不是厂商或经销商以次充好欺骗消费者，而是硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算方法有不同而造成的，不同的单位转换关系造成的。
众所周知，在计算机中是采用二进制，这样造成在操作系统中对容量的计算是以每1024为一进制的，每1024字节为1KB，每1024KB为1MB，每1024MB为1GB；而硬盘厂商在计算容量方面是以每1000为一进制的，每1000字节为1KB，每1000KB为1MB，每1000MB为1GB，这二者进制上的差异造成了硬盘容量“缩水”。以120GB的硬盘为例：
厂商容量计算方法：120GB＝120；000MB＝120，000，000KB＝120，000，000，000字节
换算成操作系统计算方法：120，000，000，000字节/1024＝117；187；500KB/1024＝114，440。91796875MB＝114GB
同时在操作系统中，硬盘还必须分区和格式化，这样系统还会在硬盘上占用一些空间，提供给系统文件使用，所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异。
SATA与ATA区别
串行高级技术配件（SATA）是一项新兴的标准电子接口技术。SATA的性能有望超过前一代技术并行ATA，因为它可以提供更高的性能，而成本却只是SCSI或光纤通道等传统存储技术的一小部分。
顾名思义，SATA只是一种串行链接接口标准，用来控制及传输服务器或存储设备到客户端应用之间的数据和信息。SATA用来把硬盘驱动器等存储设备连接到主板上，从而增强系统性能、提高效率、大幅降低开发成本。
要了解SATA的优点，就需要深入地了解并行ATA。并行ATA是基于集成驱动器电路（IDE）接口标准的一项硬驱技术，用于传输及交换计算机主板总线到磁盘存储设备间的数据。
许多低端的网络连接存储（NAS）设备之所以采用并行ATA驱动器，是因为成本效益。另外，还因为众多的高带宽应用，譬如备份与恢复、视频监控、视频处理以及使用磁盘而不是磁带的近线存储。
采用SATA的存储设备配置起来要比采用并行ATA简便得多，这归因于其较小的格式参数。SATA所用的电缆要比并行ATA更长、更细，后者采用又粗又短又容易断裂的电缆。另外，SATA采用7针数据连接器，而不是并行ATA的40针连接器。
连接到磁盘驱动器的粗电缆装配起来比较困难，还会堵住气流、导致发热，这一切都会影响硬件系统的总体性能和稳定性。SATA铺设及安装起来简单多了，紧凑性为主板和磁盘驱动器腾出了多余的空间。
SATA还采用低电压差分信号技术，这与低功耗和冷却的需求相一致。信号电压从并行ATA的5伏降低到了SATA的区区0。7伏。这不仅降低了磁盘驱动器的功耗，还缩小了开关控制器的尺寸。
这项接口技术采用了8/10位编码方法，即把8位数据字节编码成10位字符进行传输。采用串行技术以及8/10位编码法，不仅提高了总体的传输性能，还完全绕开了并行传输存在的问题。这种数据完整性很高的方案提供了必要的嵌入计时和重要的数据完整性检查功能，而这正是高速传输所需要的。
SATA采用了点对点拓扑结构，而不是普遍应用于并行ATA或SCSI技术的基于总线的架构，所以SATA可以为每个连接设备提供全部带宽，从而提高了总体性能。据SATA工作组（SerialATAWorkingGroup）声称，由于进度表包括了三代增强型数据传输速率：设备的突发速率分别为150Mbps、300Mbps和600Mbps，SATA因而保证了长达10年的稳定而健康的发展期。这项新标准还向后兼容，这样串行格式转换成并行格式就更方便了，反之亦然，而且还会加快采用SATA的速度。
由于采用柔韧的细电缆、热插拔连接器、提高了数据可靠性和保障性，而且软件上完全兼容，SATA将给廉价的网络存储产品带来巨大的市场机会。许多磁盘驱动器和芯片生产商已经宣布推出支持SATA的产品，由80余家厂商组成的SATA工作组也得到了业界的广泛支持。
目前，SATA的成本比并行ATA高出15％左右，但差距正在迅速缩小。预计在不远的将来，SATA的成本将与如今的并行ATA持平。
单碟容量
单碟容量（storageperdisk），是硬盘相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬盘是由多个存储碟片组合而成的，而单碟容量就是一个存储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时，可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。
举个例子来说，单碟容量为60GB的希捷酷鱼五系列和单碟容量为80GB的希捷7200。7系列，如果都用2个盘片那么总容量将有40GB的差异，可见单碟容量对硬盘容量的影响。
同时，硬盘单碟容量的增加不仅仅可以带来硬盘总容量的提升，而且也有利于生产成本的控制，提高硬盘工作的稳定性。单碟容量的增加意味着厂商要在同样大小的盘片上建立更多的磁道数（数据存储在盘片的磁道中），虽然这在技术难度上对厂商要求很高，但盘片磁道密度（单位面积上的磁道数）提高，代表着数据密度的提高，这样在硬盘工作时盘片每转动一周，磁头所能读出的数据就越多，所以在相同转速的情况下，硬盘单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单位面积上的磁道条数也有所提高，这样硬盘寻道时间也会有所下降。
另外单碟容量的增加也能在一定程度上节省产品成本，举个例子来说，同样的120GB的硬盘，如果采用单碟容量40GB的盘片，那么将要有三张盘片和六个磁头；而采用单碟容量80GB的盘片，那么只需要两张盘片和三个磁头（盘片正反两面都可以存储数据，一面需要一个磁头），这样就能在尽可能节省更多的成本的条件下提高硬盘的总容量。单碟容量的增加也对磁头提出了更高的要求
单碟容量的提升是随着硬盘技术的逐渐提高的，在2000年时出现了单碟容量40GB的硬盘产品，但直到2001中旬才全面在市场中普及。到了2002年IBM、西部数据、希捷、三星都相继推出了单碟容量60GB的硬盘产品，最早单碟60GB容量的硬盘是三星于2002年5月推出的SpinPointV60系列硬盘，其后的一个月内西部数据、希捷就发布了酷鱼V和鱼子酱系列7200rpm硬盘。
最早的单碟容量80GB的硬盘产品是Maxtor于2002年10月发布的DiamondMaxPlus9，希捷也紧随其后推出了酷鱼7200。7系列与5400。1系列单碟80GB的硬�
