硬盘的工作原理
一、硬盘基础知识
硬盘的DOS管理结构
1.磁道，扇区，柱面和磁头数
硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可
记录信息。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节信息。在DOS
中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。硬盘中，不同盘片相同半径
的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们知道，每个磁
盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些
参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：
存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数
要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头
（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区
（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道
（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面
（5）公式：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数
（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区
2.簇
“簇”是DOS进行分配的最小单位。当创建一个很小的文件时，如是一个字节，则它在磁盘上并不是只占一个字节的空间，
而是占有整个一簇。DOS视不同的存储介质（如软盘，硬盘），不同容量的硬盘，簇的大小也不一样。簇的大小可在称为磁盘
参数块（BPB）中获取。簇的概念仅适用于数据区。
本点：（1）“簇”是DOS进行分配的最小单位。
（2）不同的存储介质，不同容量的硬盘，不同的DOS版本，簇的大小也不一样。
（3）簇的概念仅适用于数据区。
3.扇区编号定义：绝对扇区与DOS扇区
由前面介绍可知，我们可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域，或是说柱面/磁头/扇区与磁盘上每一个扇区有一一对应关系，通常DOS将“柱面/磁头/扇区”这样表示法称为“绝对扇区”表示法。但DOS不能直接使用绝对扇区进行磁盘上的信息管理，而是用所谓“相对扇区”或“DOS扇区”。“相对扇区”只是一个数字，如柱面140，磁头3，扇区4对应的相对扇区号为2757。该数字与绝对扇区“柱面/磁头/扇区”具有一一对应关系。当使用相对扇区编号时，DOS是从柱面0，磁头1，扇区1开始（注：柱面0，磁头0，扇区1没有DOS扇区编号，DOS下不能访问，只能调用BIOS访问），第一个DOS扇区编号为0，该磁道上剩余的扇区编号为1到16（设每磁道17个扇区），然后是磁头号为2，柱面为0的17个扇区，形成的DOS扇区号从17到33。直到该柱面的所有磁头。然后再移到柱面1，磁头1，扇区1继续进行DOS扇区的编号，即按扇区号，磁头号，柱面号（磁道号）增长的顺序连续地分配DOS扇区号。
公式：记DH－－第一个DOS扇区的磁头号
DC－－第一个DOS扇区的柱面号
DS－－第一个DOS扇区的扇区号
NS－－每磁道扇区数
NH－－磁盘总的磁头数
则某扇区（柱面C，磁头H，扇区S）的相对扇区号RS为：
RS＝NH×NS×（C－DC）＋NS×（H－DH）＋（S－DS）
若已知RS，DC，DH，DS，NS和NH则
S＝（RS MOD NS）＋DS
H＝（（RS DIV NS）MOD NH）＋DH
C＝（（RS DIV NS）DIV NH）＋DC
要点：（1）以柱面/磁头/扇区表示的为绝对扇区又称物理磁盘地址
（2）单一数字表示的为相对扇区或DOS扇区，又称逻辑扇区号
（3）相对扇区与绝对扇区的转换公式
4.DOS磁盘区域的划分
格式化好的硬盘，整个磁盘按所记录数据的作用不同可分为主引导记录（MBR:Main Boot Record），Dos引导记录（DBR:Dos Boot Record），文件分配表（FAT:File Assign Table），根目录（BD:Boot Directory）和数据区。前5个重要信息在磁盘的外磁道上，原因是外圈周长总大于内圈周长，也即外圈存储密度要小些，可靠性高些。
要点：（1）整个硬盘可分为MBR，DBR，FAT，BD和数据区。
（2）MBR，DBR，FAT，和BD位于磁盘外道。
5. MBR
MBR位于硬盘第一个物理扇区（绝对扇区）柱面0，磁头0，扇区1处。由于DOS是由柱面0，磁头1，扇区1开始，故MBR不属于DOS扇区，DOS不能直接访问。MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。分区表有4个分区记录区。记录区就是记录有关分区信息的一张表。它从主引导记录偏移地址01BEH处连续存放，每个分区记录区占16个字节。分区表的格式
分区表项的偏移意义占用字节数
00 引导指示符1B
01 分区引导记录的磁头号1B
02 分区引导记录的扇区和柱面号2B
04 系统指示符1B
05 分区结束磁头号1B
06 分区结束扇区和柱面号2B
08 分区前面的扇区数4B
0C 分区中总的扇区数4B
4个分区中只能有1个活跃分区，即C盘。标志符是80H在分区表的第一个字节处。若是00H则表示非活跃分区。例如：
80 01 01 00 0B FE 3F 81 3F 00 00 00 C3 DD 1F 00
00 00 01 82 05 FE BF 0C 02 DE 1F 00 0E 90 61 00
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
要点：（1）MBR位于硬盘第一个物理扇区柱面0，磁头0，扇区1处。不属于DOS扇区，（2）主引导记录分为硬盘的主引导程序和硬盘分区表。
6.DBR
DBR位于柱面0，磁头1，扇区1，即逻辑扇区0。DBR分为两部分：DOS引导程序和BPB （BIOS参数块）。其中DOS引导程序完成
DOS系统文件（IO.SYS，MSDOS.SYS）的定位与装载，而BPB用来描述本DOS分区的磁盘信息，BPB位于DBR偏移0BH处，共13字节。它包含逻辑格式化时使用的参数，可供DOS计算磁盘上的文件分配表，目录区和数据区的起始地址，BPB之后三个字提供物理格式化（低格）时采用的一些参数。引导程序或设备驱动程序根据这些信息将磁盘逻辑地址（DOS扇区号）转换成物理地址（绝对
扇区号）。BPB格式
序号偏移地址意义
1 03H－0AH OEM号
2 0BH－0CH 每扇区字节数
3 0DH 每簇扇区数
4 0EH－0FH 保留扇区数
5 10H FAT备份数
6 11H－12H 根目录项数
7 13H－14H 磁盘总扇区数
8 15H 描述介质
9 16H－17H 每FAT扇区数
10 18H－19H 每磁道扇区数
11 1AH－1BH 磁头数
12 1CH－1FH 特殊隐含扇区数
13 20H－23H 总扇区数
14 24H－25H 物理驱动器数
15 26H 扩展引导签证
16 27H－2AH 卷系列号
17 2BH－35H 卷标号
18 36H－3DH 文件系统号
DOS引导记录公式：
文件分配表≡保留扇区数
根目录≡保留扇区数＋FAT的个数×每个FAT的扇区数
数据区≡根目录逻辑扇区号＋（32×根目录中目录项数＋（每扇区字节数－1））DIV每扇区字节数
绝对扇区号≡逻辑扇区号＋隐含扇区数
扇区号≡（绝对扇区号MOD每磁道扇区数）＋1
磁头号≡（绝对扇区号DIV每磁道扇区数）MOD磁头数
磁道号≡（绝对扇区号DIV每磁道扇区数）DIV磁头数
要点：（1）DBR位于柱面0，磁头1，扇区1，其逻辑扇区号为0
（2）DBR包含DOS引导程序和BPB。
（3）BPB十分重要，由此可算出逻辑地址与物理地址。
7.文件分配表
文件分配表是DOS文件组织结构的主要组成部分。我们知道DOS进行分配的最基本单位是簇。文件分配表是反映硬盘上所
有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。DOS在给一个文件分配
空间时总先扫描FAT，找到第一个可用簇，将该空间分配给文件，并将该簇的簇号填到目录的相应段内。即形成了“簇号链”。FAT就是记录文件簇号的一张表。FAT的头两个域为保留域，对FAT12来说是3个字节，FAT来说是4个字节。其中头一个字节是用来描述介质的，其余字节为FFH 。介质格式与BPB相同。
第一个字节的8位意义：
7 6 5 4 3 2 1 0
└—————-┘│││┌0非双面
置1 ││└┤
││└1双面
││┌0不是8扇区
│└┤
│└1是8扇区
│┌0不是可换的
└┤
└1是可换的
FAT结构含义
FAT12 FAT16 意义
000H 0000H 可用
FF0H－FF6H FFF0H－FFF6H 保留
FF7H FFF7H 坏
FF8H－FFFH FFF8H－FFFFH 文件最后一个簇
×××H ××××H 文件下一个簇
对于FAT16，簇号×2作偏移地址，从FAT中取出一字即为FAT中的域。
逻辑扇区号＝数据区起始逻辑扇区号＋（簇号－2）×每簇扇区数
簇号＝（逻辑扇区号－数据区起始逻辑扇区号）DIV每簇扇区数＋2
要点：（1）FAT反映硬盘上所有簇的使用情况，它记录了文件在硬盘中具体位置（簇）。（2）文件第一个簇号（在目录表中）和FAT的该文件的簇号串起来形成文件的“簇号链”，恢复被破坏的文件就是根
据这条链。
（3）由簇号可算逻辑扇区号，反之，由逻辑扇区号也可以算出簇号，公式如上。
（4）FAT位于DBR之后，其DOS扇区号从1开始。
8.文件目录
文件目录是DOS文件组织结构的又一重要组成部分。文件目录分为两类：根目录，子目录。根目录有一个，子目录可以有多个。子目录下还可以有子目录，从而形成“树状”的文件目录结构。子目录其实是一种特殊的文件，DOS为目录项分配32字节。目录项分为三类：文件，子目录（其内容是许多目录项），卷标（只能在根目录，只有一个。目录项中有文件（或子目录，或卷标）的名字，扩展名，属性，生成或最后修改日期，时间，开始簇号，及文件大小。目录项的格式字节偏移意义占字节数
00H 文件名8B
08H 扩展名3B
0BH 文件属性1B
0CH 保留10B
16H 时间2B
18H 日期2B
1AH 开始簇号2B
1CH 文件长度4B
目录项文件名区域中第一个字节还有特殊的意义：00H代表未使用
05H代表实际名为E5H
EBH代表此文件已被删除
目录项属性区域的这个字节各个位的意义如下：7 6 5 4 3 2 1 0
未修修子卷系隐只
用改改目标统藏读
标标录属属属
志志性性性
注意：WINDOWS的长文件名使用了上表中所说的“保留”这片区域。
要点：（1）文件目录是记录所有文件，子目录名，扩展名属性，建立或删除最后修改日期。文件开始簇号及文件长度的一张
登记表.
（2）DOS中DIR列出的内容训是根据文件目录表得到的。
（3）文件起始簇号填在文件目录中，其余簇都填在FAT中上一簇的位置上。
9.物理驱动器与逻辑驱动器
物理驱动器指实际安装的驱动器。
逻辑驱动器是对物理驱动器格式化后产生的
移动硬盘工作原理
硬盘，英文名称是Hard disk，发明于1950年。开始的时候，它的直径长达20英寸；并且只能容纳几MB（兆字节）的信息。最初的时候它并不称为Hard disk ，而是叫做“fixed disk"或者"Winchester"（IBM产品流行的代码名称）；如果在某些文献里提到这些名词，我们知道它们是硬盘就可以了。随后，为了把硬盘的名称与"floppy disk"（软盘）区分开来，它的名称就演变成了"hard disk"。硬盘的内部有磁碟，作为保存信息的磁介质；而磁带和软盘里面则使用柔韧的塑料薄膜作为磁介质。 在简单的标准上，硬盘与盒式磁带并没有太大的区别。所有的硬盘和盒式磁带都使用相同的磁性技术录制信息，这点将在“磁带录音机是怎么工作的有介绍”，但这已经不是属于IT硬件的范畴了。硬盘和磁带录音机都从磁存储技术获得最大的效益--磁介质可以轻易地进行擦除和复写，并且信息将记录在磁道里，储存的信息可以永久保存。 想明白硬盘工作原理的最好途径是看清楚它的内部结构。注意：打开硬盘会损坏硬件，因此朋友们不要自己尝试，当然你有一个损坏的硬盘就另当别论了。 硬盘使用了铝片把表面给密封了起来，而另外的一边则布满了控制用的电子元件。电子控制器控制硬盘的读/写机制，还有转动盘片的马达。电子元件还把硬盘磁区域的信息汇编成byte(读），并把bytes转化为磁区域（写）。这些电子元件被装配在与硬盘盘片分开的小电路板上。 在电路板下面是连接盘片的马达，还有采用了高度过滤的通风孔，以便维持硬盘内部和外部的空气压力平衡。 移开了硬盘的顶盖之后，展现在大家眼前的是非常简单但却精密的内部结构。 盘片--当硬盘在工作的时候，它可以转动5,400或者72,00 rpm(通常的情况下，当然最快也有10,000rpm,SCSI硬盘甚至达到了15,000rpm)。这些盘片制造的时候有惊人的精确度，并且表面如镜子般光滑。（你甚至还在盘片里看到了作者的肖像） 臂--位于左上角，是用来保持磁头的读/写控制机制，能够把磁头从盘片的中心移动到硬盘的边缘。臂和它的移动机制相当的轻，并且速度飞快。普通的硬盘每秒可以在盘片中心和边缘之间来会移动50次，如果用肉眼看的话，速度真的是非常惊人。 为了增加硬盘储存的信息量，很多硬盘都使用了多盘片的设计。我们打开的硬盘有三个盘片和6个读/写的磁头。 硬盘里面保持臂的移动速度和精确度都达到了不可置信的地步，它使用了高速的线性马达。 很多硬盘使用了音圈（Voice coil)的方法来移动臂部--与你的立体声系统中扬声器使用的技术类似。 数据的储存 数据储存在盘片表面的扇区(Sector)和磁道(track)里，磁道是一系列的同心圆，而扇区则是磁道组成的圆状表面，如下： 上图黄色部分展示的就是典型的磁道，而蓝色部分则是扇区。扇区包括了固定数量的byte---例如，256或者512byte。无论是在硬盘还是在操作系统水平，扇区都通常组成群集(cluster)。 硬盘的低级格式化过程在盘片上建立了扇区和磁道，每个扇区的开始和结束部分都被写到了盘片上，这个处理使硬盘准备开始以byte的形式保持数据。高级格式化则写入文件储存的结构，例如把文件分配表写入到扇区，这个过程使硬盘
各种RAID的工作原理..
各种RAID的工作原理 RAID是通过磁盘阵列与数据条块化方法相结合，以提高数据可用率的一种结构。IBM早于1970年就开始研究此项技术。RAID 可分为RAID级别1到RAID级别6, 通常称为：RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3,RAID 4, RAID 5,RAID6。每一个RAID级别都有自己的强项和弱项。"奇偶校验"定义为用户数据的冗余信息, 当硬盘失效时，可以重新产生数据。 RAID 0：RAID 0 并不是真正的RAID结构，没有数据冗余。RAID 0 连续地分割数据并并行地读/写于多个磁盘上。因此具有很高的数据传输率。但RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据可靠性,如果一个磁盘失效，将影响整个数据。因此RAID 0 不可应用于需要数据高可用性的关键应用。 RAID 1：RAID 1通过数据镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据。RAID 1可以提高读的性能, 当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据。RAID 1是磁盘阵列中费用最高的, 但提供了最高的数据可用率。当一个磁盘失效，系统可以自动地交换到镜像磁盘上, 而不需要重组失效的数据。 RAID 2：从概念上讲, RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用称为"加重平均纠错码"的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息, 使得RAID 2技术实施更复杂。因此,在商业环境中很少使用. RAID 3：不同于RAID 2, RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效, 奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。如果奇偶盘失效,则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率, 但对于随机数据, 奇偶盘会成为写操作的瓶颈。 RAID 4：同RAID 2, RAID 3一样, RAID 4, RAID 5也同样将数据条块化并分布于不同的磁盘上, 但条块单位为块或记录。RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘, 每次写操作都需要访问奇偶盘, 成为写操作的瓶颈. 在商业应用中很少使用。 RAID 5：RAID 5没有单独指定的奇偶盘, 而是交叉地存取数据及奇偶校验信息于所有磁盘上。在RAID5 上, 读/写指针可同时对阵列设备进行操作, 提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块, 随机读写的数据.RAID 3 与RAID 5相比, 重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说, 大部分数据传输只对一块磁盘操作, 可进行并行操作。在RAID 5中有"写损失", 即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作, 其中两次读旧的数据及奇偶信息, 两次写新的数据及奇偶信息。 RAID 6：RAID 6 与RAID 5相比,增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法, 数据的可靠性非常高。即使两块磁盘同时失效,也不会影响数据的使用。但需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间, 相对于RAID 5有更大的"写损失"。RAID 6 的写性能非常差, 较差的性能和复杂的实施使得RAID 6很少使用。 在计算机发展的初期，“大容量”硬盘的价格还相当高，解决数据存储安全性问题的主要方法是使用磁带机等设备进行备份，这种方法虽然可以保证数据的安全，但查阅和备份工作都相当繁琐。1987年，Patterson、Gibson和Katz这三位工程师在加州大学伯克利分校发表了题为《A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks（廉价磁盘冗余阵列方案）》的论文，其基本思想就是将多只容量较小的、相对廉价的硬盘驱动器进行有机组合，使其性能超过一只昂贵的大硬盘。这一设计思想很快被接受，从此RAID技术得到了广泛应用，数据存储进入了更快速、更安全、更廉价的新时代。 磁盘阵列对于个人电脑用户，还是比较陌生和神秘的。印象中的磁盘阵列似乎还停留在这样
硬盘内部硬件结构和工作原理详解
硬盘内部硬件结构和工作原理详解 一般硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。这些信息是正确使用硬盘的基本依据，下面将逐步介绍它们的含义。 硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件等组成，如图1-1所示。盘体是一个密封的腔体。硬盘的内部结构通常是指盘体的内部结构；控制电路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存（即CACHE）和主控制芯片等单元，如图1-2所示；硬盘接口包括电源插座、数据接口和主、从跳线，如图1-3所示。 图1-1 硬盘的外观 图1-2 控制电路板 图1-3 硬盘接口 电源插座连接电源，为硬盘工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道，使用一根40针40线（早期）或40针80线（当前）的IDE接口电缆进行连接。新增加的40线是信号屏蔽线，用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。中间的主、从盘跳线插座，用以设置主、从硬盘，即设置硬盘驱动器的访问顺序。其设置方法一般标注在盘体外的标签上，也有一些标注在接口处，早期的硬盘还可能印在电路板上。 此外，在硬盘表面有一个透气孔（见图1-1），它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。由于盘体是密封的，所以，这个透气孔不直接和内部相通，而是经由一个高效过滤器和盘体相通，用以保证盘体内部的洁净无尘，使用中注意不要将它盖住。
1.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面密封着磁头、盘片（磁片、碟片）等部件，如图1-4所示。 图1-4 硬盘内部结构 硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有1.8in （1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in 4种，其中2.5in和3.5in盘片应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5 400 r/min～7 200 r/ min之间；3.5in 硬盘的转速在4 500 r/min～5 400 r/min之间；而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min～4 500 r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已达15 000 r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12 000 r/min。 有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而硬盘的容量就是所有盘片容量的总和。早期硬盘由于单碟容量低，所以，盘片较多，有的甚至多达10余片，现代硬盘的盘片一般只有少数几片。一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，不然控制部分就太复杂了。一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现了一个系列不同容量的硬盘产品。 盘体的完整构造如图1-5所示。
2计算机系统组成和工作原理
计算机系统组成和工作原理 1、计算机系统由（C）组成 A、主机和系统软件 B、硬件系统和应用软件 C、硬件系统和软件系统 D、微处理器和软件系统 2、在微型计算机中，微处理器的主要功能是进行（D） A 、算术运算B、逻辑运算C、算术逻辑运算D、算术逻辑运算及全机的 控制 3、微型计算机硬件系统中最核心的部件是（B） A、显示器 B、CPU C、内存储器 D、I/O 设备 4、微型计算机中，合称为中央处理单元的是指（A） A、运算器和控制器 B、累加器和算术逻辑运算部件 C、累加器和控制器 D、通用寄存器和控制器 5、运算器的主要功能是（ A ） A、实现算术运算和逻辑运算 B、保存各种指令信息供系统其他部件使用 C、分析指令并进行译码 D、按主频指标规定发出时钟脉冲 6、微型计算机中，控制器的基本功能是（D） A、进行算术运算和逻辑运算 B、存储各种控制信息 C、保持各种控制状态 D、控制机器各个部件协调一致地工作 7、计算机系统的“主机”由（B）构成 A、CPU，内存储器及辅助存储器 B、CPU 和内存储器 C、存放在主机箱内部的全部器件 D、计算机的主板上的全部器件 8、为解决某一特定问题而设计的指令序列称为（C） A、文档 B、语言 C、程序 D、系统 9、计算机最主要的工作特点是（ A ） A、程序存储于自动控制 B、高速度与高精度 C、可靠性与可用性 D、有记忆能力 10、冯.诺依曼计算机工作原理的设计思想是（B） A、程序设计 B、程序存储 C、程序编制D 、算法设计 11、世界上最先实现的程序存储的计算机是（ B ） A、ENIAC B、EDSAC C、EDVAC D、NIV AC 12、通常，在微机中表明的P4 或奔腾 4 是指（D） A、产品型号 B、主频 C、微机名称 D、微处理器型号 13、以平均无故障时间，用于描述计算机的（A） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 14、以平均修复时间达到，用于描述计算机的（B） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 15、性能价格比也是一种用来衡量计算机产品优劣的概括性指标。 性能代表系统 的使用价值，它一般不包括（D）
硬盘构造的基本原理
目前流行的硬盘储存器都具有非常完善而先进的内置式程序保障系统，它包括硬盘微处理器执行码和大量硬盘运行所需的各种各样的数据表。硬盘内置式程序总的容量大小可以达到几个Mbit。一旦硬盘的这种程序出现被损坏情况，那么，即使硬盘的整个机械装置和电子器件完好无损，硬盘还是会出现部分或完全的工作故障。 本篇文章描述了硬盘程序保障的基本原理，硬盘的结构和地址分配。 硬盘的空间结构 对一个硬盘来说，不是所有的空间都用来储存用户的数据信息。有相当一部分空间对用户来说是看不见的，它包括服务区(Service Area)和备用区(Reserve Area)（详见图1）。 图1 服务区是用来储存服务信息，即硬盘的内部程序和一些辅助表格。备用区是用来替换用户工作区内的故障扇区和磁道。这两个区域在硬盘正常工作状态下是访问不到的。用户只能访问到工作区的数据（通常情况下，这个区域被称为硬盘的逻辑空间），而硬盘的容量标签中标注的正是这一部分空间的容量，如HDD160G LBA:320173056。一个LBA（逻辑块地址）就等于一个扇区，即512bit。这样一来，知道了一个硬盘的LBA总体数量，也就知道了硬盘容量的大小。
硬盘在正常工作（用户）状态下，对工作区（连续不断的逻辑扇区）的访问是通过LBA进行，即在0到最大LBA之间进行。 要想接触到服务区，只有在一种专门的工作状态下，即技术工作状态下才可能实现。而要想进入这一工作状态，则需要一把“钥匙”指令，给出了“钥匙”指令之后，就可以打开一组补充的技术指令。借助这些技术指令就可以进行诸如读/写服务区的扇区信息、获取服务区模块和表格配置图、获取扇区分配表、进行LBA与PCHS (Physical Cylinder Head Sector)（物理磁柱-磁头-扇区）互换、进行低级格式化，以及读/写硬盘的闪存器等操作。 服务信息 服务信息对硬盘运行来说是必须要有的，它可以分为以下几类： ——微程序的管理模块（overlay）； ——配置和设置表； ——缺陷表； ——工作记录表（SelfScan, Calibrator程序的工作结果）。 硬盘微处理器的工作程序属于硬盘工作所必需的一组程序。它包括初始诊断程序、伺服电机旋转控制程序、磁头定位程序、与硬盘控制器及缓冲存储器的信息交换程序等。所有这些合起来称作硬盘程序。在有些型号的硬盘中，工作程序被配置在微控制器的内部存储器或外部闪存器中（如2.5"的“TOSHIBA”硬盘）。但是，对大部分型号的硬盘来说，它的部分工作程序存储在磁盘的服务区上，而在电路板的缓冲存储器中，存储的是初始化程序、定位程序，以及从磁盘服务区向内存储器读与复制的工作程序初始加载器。由于程序是从服务区向微处理器的缓冲存储器中重新加载，而这里也是微处理器的工作地点，所以，它们的名字叫做“管理程序或overlay程序”（详见图2）。
计算机系统及其工作原理(教案)
四川省义务教育课程改革实验教科书 《信息技术》七年级上 第四课计算机系统及其工作原理 教案 一、教学目标： １、知识目标：要求学生基本掌握计算机系统的基本组成，对计算机的工作原理和分类要有一个简单的认识 ２、能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能给自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计算机的基本容量单位及换算关系。初步培养学生使用信息技术对其它课程进行学习和探讨的能力，培养学生的自学能力。 ３、情感目标：体会通过自己的学习，列出计算机配置清单所带来的愉悦，从而达到培养学生对信息技术的兴趣意识和爱国主义精神。 二、教学重、难点： １、重点：计算机系统的基本组成，各硬件的重要作用 ２、难点：计算机的工作原理 三、教学方法：讲授法、观察法、讨论法、赏识教育法、实习实作 四、教学媒体：多媒体网络教室、相关教学课件、硬件系统的实物（ＣＰＵ、内存条、硬盘及其他硬件实物） 五、教学课时２课时（１+１） （１节理论课+１节实习实作课） 六、教学过程（第一课时） 课题：第４课计算机系统及其工作原理 （一）组织教学 （二）新课导入：问题导入“对于大家经常使用的计算机，从外观上看，它是由哪些部分组成的呢？”学生回答（略）师（看得见、摸得着的设备在计算机中都称硬件）（有了硬件计算机就能工作了吗？）为了回答这个问题，今天我们就来学习第四课－计算机系统及工作原理 （三）知识讲解（系统讲解）： 第一部分：计算机系统 Ａ：硬件部分知识简介： １、中央处理器（芯片）－ＣＰＵ计算机的大脑（核心部件）组成、功能，观察实物，分类，生产发展及国内外的差异，激发学生的爱国热情和学习动力的目的。 ２、存储器（存储大量的数据和信息）：内存和外存实物展示、作用地位、容量单位及换算。概括：内存容量较小，运行速度快，价格高，外存容量更大，存取速度比内存较慢，价格较便宜。 ３、其他硬件简介：主板、输入设备、输出设备等等
计算机的基本组成及工作原理
计算机的基本组成及工作原理 1.3.1 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 计算机系统的基本组成如图1-6 所示。
1.3.2 计算机硬件系统的基本组成及工作原理 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采 用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关 于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的 基本组成和工作方式。 ⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机 能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同 的工作。如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表 示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送 入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。 控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运 算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通 过输出设备输出计算结果。 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和 逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、 “非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻 辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译 码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计 算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制 器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作 用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工 作。 通常将运算器和控制器统称为中央处理器，即CPU （Central Processing Unit ）,它是 整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”。它控制了计算机的运算、处理、输入和输出 等工作。 集成电路技术是制造微型机、小型机、大型机和巨型机的CPU 的基本技术。它的发展 使计算机的速度和能力有了极大的改进。在1965年，芯片巨人英特尔公司的创始人戈 登 · 摩尔，给出了著名的摩尔定律：芯片上的晶体管数量每隔18~24个月就会翻一番。让 所有人感到惊奇的是，这个定律非常精确的预测了芯片的30年发展。1958年第一代集成电 路仅仅包含两个晶体管，而1997年，奔腾II 处理器则包含了750万个晶体管，2000年的 程序 数据 控制流 数据流 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理
硬盘内部硬件结构和工作原理详解概论
图1-1 硬盘的外观 图1-2 控制电路板 图1-3 硬盘接口 电源插座连接电源，为硬盘工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道，使用一根40针40线（早期）或40针80线（当前）的IDE 接口电缆进行连接。新增加的40线是信号屏蔽线，用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。中间的主、从盘跳线插座，用以设置主、从硬盘，即设置硬盘驱动器的访问顺序。其设置方法一般标注在盘体外的标签上，也有一些标注在接口处，早期的硬盘还可能印在电路板上。 此外，在硬盘表面有一个透气孔（见图1-1），它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。由于盘体是密封的，所以，这个透气孔不直接和内部相通，而是经由一个高效过滤器和盘体相通，用以保证盘体内部的洁净无尘，使用中注意不要将它盖住。 1.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面密封着磁头、盘片（磁片、碟片）等部件，如图1-4所示。
图1-4 硬盘内部结构 硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有1.8in （1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in 4种，其中2.5in和3.5in盘片应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5 400 r/min～7 200 r/ min之间；3.5in硬盘的转速在4 500 r/min～5 400 r/min之间；而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min～4 500 r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已达15 000 r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12 000 r/min。 有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而硬盘的容量就是所有盘片容量的总和。早期硬盘由于单碟容量低，所以，盘片较多，有的甚至多达10余片，现代硬盘的盘片一般只有少数几片。一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，不然控制部分就太复杂了。一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现了一个系列不同容量的硬盘产品。 盘体的完整构造如图1-5所示。
硬盘原理初探
硬盘原理初探 有关于硬盘原理的介绍并不像CPU、显卡以及声卡那样随处可见，但从各配件的重要性来看硬盘在计算机中的地位并不逊色于CPU、显卡以及声卡；对于从事信息工作的人来说，他的信息比他的计算机还重要，而他的信息就保存在硬盘里，所以从某种特定的角度来说，硬盘比其它任何一各配件都要重要．也正是由于以上的原因，近年来硬盘在速度、容量和稳定性等方面都有了长足的发展，但是无论其如何变化，它的基本原理是不变的，正所谓“万变不离其宗”．了解它的原理，对如何选择硬盘有很大的帮助． 美国、日本、韩国是世界上生产硬盘的主要厂商．美国的主要品牌有昆腾（Quantum）、希捷（Seagate）、迈拓(Maxtor)、IBM、西部数据（Western Digital）；日本有NEC、富士通（Fujitsu）；韩国的三星．三国之中美国一直是硬盘技术的领导者，日、韩二国产品的性能价格比要优于美国．Seagate，Quantum，Maxtor等是打入中国硬盘界的老手， Fujitsu，IBM，Samsung等是后来者．硬盘由磁头、磁盘、电路板和接口等部件所组成，虽然不复杂，但描述硬盘的术语以及有关于硬盘的各种技术和规定却是很多，如转速、接口技术、S．M．A．R．T技术、SPS和MaxSafe等等，下面就近年来硬盘变化较大的部件、术语和技术进行介绍． 磁头: 不用说大家也都知道，硬盘存取数据主要是靠磁头．磁头的发展先后经历了“亚铁盐类磁头（MONOLITHIC HEAD）”、“MIG（METAL IN GAP）磁头”、“薄膜磁头（THIN FILM HEAD）”．以上这些传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限．现在流行的MR磁头(Magnetoresistive heads)，即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读．这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能．另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高．而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因．目前市场上的新型大容量硬盘大都采用了MR磁头．另外，Quantum等几家公司已开发出一种采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（Giant Magnetoresistive heads），它可使硬盘容量提高十倍以上，它的大量运用，必将带动硬盘业兴起一场变革． 单碟容量: 单碟容量是指单张盘片的容量，单碟容量越大，实现大容量硬盘也就越容易，寻找数据所需的时间也相对少一点．如今，PRML（PARTIAL RESPONSE MAXIMUM LIKELIHOOD）——局部响应最大相似性读磁道技术不仅使单碟容量大大增加，还加快了数据传输率，采取这一技术的硬盘性能都有较大提高．当这项技术应用于硬盘信号读取时，就能避免因磁道过窄造成的信号干扰，因而可以大幅度地提高盘片的密度．与此同时，由于磁盘密度的增大，磁头在相同时间内可以读取到更多的信号，这就意味着读取速度得以提高．而最大相似（Maximum likelihood）原理则是通过多点采样，把磁头读取到的信号与标准信号进行对比，以得出最匹配的信号再传送出去，从而大大地提高了数据读取的准确性．这是传统的“脉冲峰值检测”读取通道（analog peak detection read channels）无法做到的．PRML技术的普遍采
计算机硬盘工作原理
计算机硬盘工作原理 概括地说，硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。 硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。 它的工作原理如下图： 所谓“低格”是指对一块裸盘进行划分磁道和扇区、标注地址信息、设置交叉因子、修复逻辑坏道等低层操作，“低格”需要用专门与硬盘配套的软件，由于低格将可能损伤盘片磁介质，一般没有必要对硬盘进行这种操作。而高级格式化，将做清除硬盘上的数
据，生成BOOT区信息，初始化FAT表，标注逻辑坏道等工作。对硬盘进行高级格式化通常使用操作系统自带的FORMAT(格式化磁盘)命令。 关于硬盘低格的利弊，各方说法不一，一直无定论。以往硬盘容量不大时低格是没问题的，那时大多数主板的BIOS中就提供硬盘低格的程序。随着硬盘技术的发展，容量的增大，厂家一般都不推荐对硬盘进行低格，以免使硬盘的交错因子等参数发生改变，影响硬盘的性能与寿命。但硬盘低格确实是对解决某些问题有用(如恶性病毒、逻辑坏道)，若实在需要进行低格，应尽量采用厂家专用的低格程序。另外“低格”的过程进行得很慢，若中途出现掉电死机等意外情况，将会造成非常严重的后果，而且由于“低格”时要使硬盘的低层物理特性发生一定变化，对硬盘的寿命肯定有影响，所以一般轻易不要对硬盘进行“低格”操作。
计算机系统及工作原理
第四课《计算机系统及工作原理》 教学目标： 1、基本掌握计算机系统的基本组成 2、初步了解各硬件的作用 3、了解计算机软件的作用 重点难点： 1、计算机硬件和软件的概念 2、认识各硬件及了解其作用；认识软件系统在计算机中的重要性。 德育目标：在教学过程中，培养学生的爱国主义精神及同学间的互助交流能力教学准备：一台完整计算机硬件（再准备一个已安装操作系统的硬盘） 课时：第1课时 处理方法：在大多数教材中都是采用直接告诉学生，计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，这种处理方式有些空洞，让很多学生无法真正理解。而现在计算机已经很普及了，越来越多的学生家庭购买了计算机，这就为“计算机系统的组成及工作原理”这一节课提供了一个很好的素材。我采用了让家里有计算机、接触计算机较多的学生来讲解和实物展示，并通过学生之间的充分交流和讨论，来达到教学目的。本课分两课时完成，第1课时为掌握计算机系统的基本组成。第2课时了解计算机的工作原理和计算机的分类，根据所掌握的知识互评讨论配置一台适合自己使用的计算机，以巩固所学知识。 教学过程： 一、导入 计算机对于我们来说已经不再陌生了，而且有越来越多的同学已经拥有了计算机，可我们对计算机的了解又有多少呢？今天我们就来学习计算机系统的基本组成。首先，我们来做一个小调查，请家里有计算机的同学举手。（据初步了解每个班级中至少有30%以上的同学家中有计算机） 二、新授 1、硬件系统 教师提问：下面，我们请几位同学给大家介绍一下自己所掌握的计算机系统知识好吗？ 学生回答：请2-3位同学讲解，老师记录与本课有关的计算机系统所涉及的内容写在黑板上。 教师讲解： 计算机硬件，是构成计算机的各种设备或器件的总称，是实实在在的、看得见、摸得着的东西。 每一台计算机都有CPU、内存、硬盘、键盘、鼠标、显示器等（结合刚才所记载的内容，分别讲解并展示实物以加深学生的认识。） 计算机硬件包括： 1、中央处理器（CPU）：由控制器和运算器构成，它是一种超大规模的集成电路，具有运算、处理和控制的功能，是计算机的核心部件。 它是衡量计算机性能的重要指标，常以此型号来称呼计算机。如PⅢ、PⅣ计算机 2、存储器：是存储各种信息和处理结果的装置。分为主存储器和辅助存储器 存储器的容量基本单位是字节（B），常见的容量单位有KB（千字节），MB（兆字节），GB （吉字节） 1GB = 1024MB，1MB= 1024KB，1KB = 1024B
(完整word版)硬盘的存储原理和内部架构
硬盘的存储原理和内部架构2012-11-19 21:47:21 分类：服务器与存储 本来想写个文件系统的专题，结果发现对硬盘的内部架构和存储原理还是比较模糊，因为不了解“一点”硬盘的存储原理对文件系统的认识老是感觉镜花水月，不踏实。经过搜集整理资料就由了本文的问世。 借用Bean_lee兄一句话：成果和荣耀归于前辈。 首先，让我们看一下硬盘的发展史： ?1956年9月13日，IBM的IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)是现代硬盘的雏形，整个硬盘需要50个直径为24英寸表面涂有磁浆的盘片，它相当于两个冰箱 的体积，不过其存储容量只有5MB。 ?1971年，IBM开始采用一种名叫Merlin的技术生产硬盘，这种技术据称能使硬盘头更好地在盘片上 索引。 ?1973年，IBM 3340问世，主流采用采用红色。这个大家伙每平方英寸存储1.7MB的数据，在当时已 经创了一个纪录。许多公司共享这些系统，需要时按 照时间和存储空间租用它。租赁价值为7.81美元每 兆，这个价格比当时汽油的价格还贵38%。它拥有“温 彻斯特”这个绰号，也就是我们现在所熟知的“温氏架 构”。来源于它两个30MB的存储单元，恰好是当时出
名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。至此，硬盘的基本架构被确立。 ?1979年，IBM发明了Thin Film磁头，使硬盘的数据定位更加准确，因此使得硬盘的密度大幅提升。 ?1980年，两位前IBM员工创立的公司开发出5.25英寸规格的5MB硬盘，这是首款面向台式机的产品， 而该公司正是希捷公司（Seagate）公司。 ?1982年，日立发布了全球首款容量超过1GB的硬盘。这就是容量为1.2GB的H-8598硬盘。这块硬 盘拥有10片14英寸盘片，两个读写磁头。 ?1980年代末，IBM推出MR（Magneto Resistive 磁阻）技术令磁头灵敏度大大提升，使盘片的存储密 度较之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提高了数十倍，该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。1991年，IBM应用该技术推出了首款3.5英寸的1GB硬盘。 ?1970年到1991年，硬盘碟片的存储密度以每年25%~30%的速度增长；从1991年开始增长到60%～ 80%；至今，速度提升到100%甚至是200%。从1997年开始的惊人速度提升得益于IBM的GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高了存储密度。
硬盘的工作原理
硬盘的工作原理 ——关于eMule下载伤硬盘的话题 先说一下现代硬盘的工作原理 现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是"温彻思特“技术,都有以下特点：1。磁头，盘片及运动机构密封。2。固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。3。磁头沿盘片径向移动。4。磁头对盘片接触式启停，但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。 盘片：硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料也有用玻璃）圆盘片的表面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆，在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任意排列的小磁铁，它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向，使每个小磁铁都可以用来储存信息。 盘体：硬盘的盘体由多个盘片组成，这些盘片重叠在一起放在一个密封的盒中，它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转，其每分钟转速达3600，4500，5400，7200甚至以上。 磁头：硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，一般说来，每一个磁面都会有一个磁头，从最上面开始，从0开始编号。磁头在停止工作时，与磁盘是接触的，但是在工作时呈飞行状态。磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式，着陆区不存放任何数据，磁头在此区域启停，不存在损伤任何数据的问题。读取数据时，盘片高速旋转，由于对磁头运动采取了精巧的空气动力学设计，此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的”飞行状态“。既不与盘面接触造成磨损，又能可靠的读取数据。 电机：硬盘内的电机都为无刷电机，在高速轴承支撑下机械磨损很小，可以长时间连续工作。高速旋转的盘体产生了明显的陀螺效应，所以工作中的硬盘不宜运动，否则将加重轴承的工作负荷。硬盘磁头的寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机，在饲服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道，所以在硬盘工作时不要有冲击碰撞，搬动时要小心轻放。 原理说到这里，大家都明白了吧？ 首先，磁头和数据区是不会有接触的，所以不存在磨损的问题。 其次，一开机硬盘就处于旋转状态，主轴电机的旋转可以达到4500或者7200转每分钟，这和你是否使用FLASHGET或者ED都没有关系，只要一通电，它们就在转.它们的磨损也和软件无关。 再次，寻道电机控制下的磁头的运动，是左右来回移动的，而且幅度很小，从盘片的最内层（着陆区）启动，慢慢移动到最外层，再慢慢移动回来，一个磁道再到另一个磁道来寻找数据。不会有什么大规模跳跃的（又不是青蛙）。所以它的磨损也是可以忽略不记的。
磁盘阵列工作原理
2.1磁盘阵列工作原理 2.1.1磁盘阵列的组成 下图是磁盘阵列的示意图： O 控制器 插槽1 插槽2 插槽3 插槽 插槽 插槽 插槽 磁盘阵列主要由控制器和磁盘组组成，每个磁盘组有若干个磁盘插槽，每一个磁盘插槽可以插入一个硬盘，磁盘插槽的数量根据磁盘阵列的型号而定。控制器的作用就是管理磁盘阵列中的磁盘。一般一个磁盘阵列控制器有四个通道（channel），其中有两个设备通道（device channel），两个主机通道（host channel），每一个设备通道（device channel）接四个磁盘插槽，控制器对磁盘阵列管理结构图如下： Host1 device Chan2 chan3 backplane board 2.1.2 R AID介绍 RAID (redundant array independent disks独立的冗余磁盘阵列,原始称为redundant array inexpensive disks廉价冗余磁盘阵列)是一种磁盘阵列技术,它能够提供比单个硬盘更好的性能并通过适量冗余以提高硬盘的可靠性。 常用的RAID级别有：RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5 RAID 0不提供冗余； RAID 1提供50%冗余，即相互镜像，RAID 1至少需要两块硬盘。 RAID 3： Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5 Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4 Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Block 8 Parity 5-8 Stripe3 Block 9 Block 10 Block 11 Block 12 Parity 9-12 RAID 3至少需要三块硬盘,一块硬盘专门用作校验 RAID 5： Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5 Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4 Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Parity 5-8 Block 8 Stripe3 Block 9 Block 10 Parity 9-12 Block 11 Block 12 RAID 5至少需要三块硬盘,与RAID 3区别是校验区分布在三块不同的硬盘上。 2.1.3控制器对磁盘阵列空间的管理 控制器（Controller）根据所采用的RAID level把多个物理的磁盘组成一个或多个逻辑磁盘（Logical Drive），相当于硬盘的逻辑分区，这样实现了对硬盘的方便管理。 2.2磁盘阵列安装配置 2.2.1硬件组装 将磁盘阵列柜放置在两服务器中间位置。
固态硬盘工作原理
固态硬盘工作原理 固态硬盘（Solid State Drives）简称 SSD，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元组成。 分类 固态硬盘的存储介质分为两种：一种是闪存（FLASH 芯片），另外一种是 DRAM。 基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别，主要由控制芯片，缓存芯片和闪存芯片构成。其中控制芯片主要承担数据调配、数据中转以及连接闪存芯片和外部 SATA 接口。缓存芯片主要用于辅助控制芯片进行数据处理。而闪存芯片则是用于数据读写。
此外，基于闪存的固态硬盘中存储单元又分：SLC(Single Level Cell）单 层存储单元、MLC(Multi Leveled Cell）多层存储单元以及 TLC( Triple- cell- per-bit)三层存储单元等。 在 SLC 架构中，每 Cell 可存储 1bit 数据， MLC 架构中每 Cell 可以存 储 2bit 数据，而 TLC 架构每 Cell 可以存储 3 bit 数据。 存储原理 Flash 的最小存储单元是晶浮栅晶体管，对应于磁盘中的一个 bit 的存储 单元。SSD 中，在存储单元晶体管的栅（Gate）中，注入不同数量的电子，通 过改变栅的导电性能，来改变晶体管的导通效果，从而实现对不同状态的记录 和识别。在 SLC 架构中，栅中的电子数目多与少，带来的只有两种导通状态， 对应读出的数据就只有 0/1；MLC 架构中，栅中电子数目不同时，可以读出多 种状态，能够对应出 00/01/10/11 等不同数据。 因此，SSD 数据处理都要进行加电处理，加电的过程等同于 HDD 硬盘的 数据写入操作，断电的过程电位恢复，相当于 HDD 硬盘的擦除。数据完整的 一次 P/E 循环就是 NAND 的写入循环。因为 P/E 循环次数是有限的，这也就 直接影响到 SSD 的寿命。但是根据存储架构的不同，SDD 的寿命也是有差别 的。 由于 SLC 结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传 统的 SLC NAND 闪存可以经受 10 万次的读写。而且因为一组电压即可驱动，所 以其速度更好；而 MLC 采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个块中 记录两组位信息，这样就可以将原本 SLC 的记录密度理论提升一倍。不过， MLC 的缺点也很明显，其写入寿命较短，读写方面的能力也比 SLC 低；.TLC 采 用三层存储单元，因此可以以较低的成本实现更大的容量。但是，由于 TLC 拥有 多达 8 个电平状态，因此在电位控制上更加复杂，特别是写入速度会大受影响，延迟增加。加之众多的电平状态，其使用寿命更短。
硬盘录像机工作原理：
硬盘录像机工作原理： 1、视频模——转换器是将视频模拟信号转换成数字信号 2、视频处理器用来处理视频信号，调整图像大小，提供PCI介面。 3、数字信号处理器是专门负责数字压缩功能，它相当于一个CPU与掩膜存 储器 起始存储器、映像数据库一起构成一个数字压缩处理单元 工作原理： 1、录像 在录像时由硬盘录像机的应用程序和操作系统通过PC的CPU对视频处理器下指令，由它通知视频模——数转换器截取图像信号，该信号经压缩处理后送入PC机存盘。 2、回放 回放过程是将保存与磁盘上的压缩文件通过应用程序在PC上解压缩，而不需要视频卡的支持 3、监控 在监控时由硬盘录像机的应用程序和操作系统通过PC的CPU对视频处理器下指令，由它通知视频模数转换器截取图像信号，该信号不经压缩处理，直接由视频处理器送入PC机。 4、报警 当报警功能被激活时，应用程序对送入的图像数据中被框选的一段数据进行检测，如有异动时将由操作系统告知声卡播放出报警声。 5、录音 系统通过软件控制音频后压缩卡把声音录制下来，并与视频文件连接，播放时应用程序会同时处理视频和声音文件，一并播放出来。 6、远端监看 先由本地机的应用程序告知操作系统，操作系统告知本地网络连接器完成接网动作。当远地网络连接器被接上时，本地机的应用程序告知操作系统，操作系统通过两地网络连接器和局域网（广域网）发送指令告知远端操作系统，远端操作系统通知远端机的应用程序，远端机的应用程序开始先停下正在执行的其它命令，响应本地机的指令，送出准备发送的信息给本地机。本地机应用程序
接到准备发送指令后，当准备工作完成时，会回应可以发送准备接收的信息到远地PC机，远地PC机收到信息后开始录像，并把压缩的图像信息编码送给本地机。最后，由本地机对图像进行解码并还原为一帧帧的图像。 系统主要功能： 1、多路画面实时录像。具有1—16路画面实时录像功能，具有多种录像触 发模式：手动录像、定时录像、报警录像、视频移动帧测录像。其中定时录像、视频移动帧测录像、报警录像时间段可以设置。 2、多路画面实时显示。具有1—16路画面实时显示功能，具有多种显示方 式；系统将会自动提供小于路数的分割方式，满足前端控制要求。 3、图像压缩质量设置。视频采集率、图像压缩质量、帧率可根据需要进行 调节 视频采集率：384 x 288 768 x 288