机械硬盘基础知识大全.docx

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1、机械硬盘基础知识大全 在设备管理器的磁盘驱动器里可以看到硬盘信息，品牌、型号，固态硬盘型号里一般都会带SSD下面就让我带你去看看机械硬盘基础学问大全，希望能帮助到大家! 买电脑选机械硬盘还是固态硬盘? 传统的机械硬盘HDD采纳高速旋转的磁盘来存储数据，通过磁头来读写，这一机械运动过程中带有延迟、并且无法同时迸发多向读写数据，而SSD为全电子结构，采纳集成电路存储技术，运用存储芯片加上寻址限制器来组成的硬盘，类似于U盘技术，没有任何机械运动部件。 那么，买电脑选机械硬盘还是固态硬盘?我们知道固态硬盘有着机械硬盘无法比拟的优点，详细如下： 1.数据读写速度：同样配置的电脑，固态硬盘读写速度能达到5

2、00M/S，机械硬盘在150MB/S。三倍的差距，电脑的反应速度区分会很大。 2.数据平安和抗震：机械硬盘的数据读写是通过磁头读取盘片来完成的，但是在高速旋转过程中盘片和磁头碰撞更简单造成数据受损，运输过程中也简单造成盘片受损造成损坏和数据丢失，我就曾经在组装电脑时候，指着机械硬盘问店家，这个硬盘多大容量?店家大吼一声：“别碰”至今记忆犹新。 3.重量和体积：全部的科技产品都是这个规律，新技术的产品除了价格，在体积重量上面都是远远超越老技术的产品的。固态硬盘的体积跟机械硬盘比，就好比信用卡和字典。 4.噪音和散热：因为固态硬盘运用闪存颗粒制作而成，没有机械部件及闪存芯片，没有磁盘和磁头机械马达

3、、风扇等，所以工作时，可以做到肯定的静音，而且发热量小，散热也更快。 5.功耗：固态硬盘还是因为没有机械部件，没有高速旋转的磁盘，所以更节能，一般不超过3W，而机械硬盘则是5-10W，大了两三倍，所以固态硬盘更符合节能环保的今日。 当然，金无足赤人无完人，机械硬盘也不是一无所取，固态硬盘也不是样样都好，价格和容量是固态硬盘的两大软肋，机械硬盘现在基本都是以“T”为单位了，固态硬盘大多还是以G为单位，虽然也有上“T”的，但都是天价，不是一般人能买得起的。 还有很重要的一点，固态硬盘假如一旦损坏，数据是很难复原的，而机械硬盘损坏，一般还可以修理进行数据复原，从数据平安性来讲，机械硬盘也有优势。 对

4、于消费者来说，买电脑选机械硬盘还是固态硬盘?假如是一般用户，对平安性要求不是很高，并且对容量要求也不高的话，有着更快的速度的SSD无疑是首选。此外，既要高速，又要大存储、高平安性的挚友来说，还可以选择固态+机械双硬盘方案，SSD主要安装系统，机械硬盘用来做存储，速度、存储、平安全不误，结合一下其实是最佳之选! 下面我们再来说说历史悠久的机械硬盘。机械硬盘除了容量之外，转速、缓存大小、单碟容量以及接口类型等参数都是不容忽视的，它确定了机械硬盘的性能。那么选购机械硬盘须要留意什么?下面我就来教大家怎么看机械硬盘参数。 机械硬盘 1、按需选择适合的容量 机械硬盘最大的特点在于容量大、价格实惠，因此选

5、购机械机械硬盘机械硬盘，首先要考虑的就是容量的大小，它干脆确定了用户运用存储空间的大小。而在机械硬盘的容量选择上主要看用途而定，如今1TB机械硬盘已经是主流首选，假如存储量大，可以按需搭配适合自己的容量，例如2T、3T、4T等。 对于主流用户来说，在众多机械硬盘容量中，目前性价比最高的机械硬盘容量是1TB和2TB，也是最佳之选。 2、机械硬盘转速 机械硬盘转速以每分钟多少转来表示的，单位表示为RPM，RPM是Revolutions Perminute的缩写，转/每分钟。RPM值越大，那么内部传输率就越快，访问时间就越短，机械硬盘的整体性能也就越好。机械硬盘的转速越高，机械硬盘的寻道时间就越短，

6、数据传输率就越高，机械硬盘的性能就越好。目前市面上的机械硬盘主流转速为7200RPM，部分还有5400RPM，多为笔记本硬盘或一些低速存储盘。 机械硬盘的转速指的是内部电机主轴的旋转速度，也就是机械硬盘盘片在一分钟内所完成的最大转速，而转速的快慢是确定机械硬盘的速度重要参数之一，它是确定机械硬盘内部传输率的关键因素之一，干脆影响到机械硬盘的速度，机械硬盘转速越快，则读写速度越快，不过发热量也随之增加。 机械硬盘转速的不同，性能差别主要在随机读取/写入寻道时间的性能上。随机寻道性能这个参数的数值是越低越好，也是日常机械硬盘应用在速度上最能干脆体验的一特性能。无论是Windows系统启动、大量零碎

7、文件的读写、各种软件的启动时间等等，都和随机读取/写入时间有着干脆的关系。这是CPU、内存性能再高都无法变更的，所以不少用户起先选择固态硬盘。 3、机械硬盘缓存大小 除了转速影响机械硬盘的速度以外，机械硬盘的缓存大小也是影响速度的重要参数，机械硬盘存取零碎数据的时候须要不断的在硬盘与内存之间交换数据，假如机械硬盘具备大缓存，可以将零碎数据短暂存储在缓存中，减小对系统的负荷，也能够提升数据传输速度。 目前的市场中的主流1T、2T、3T容量的机械硬盘一般缓存容量为64MB，不过还是有一些低容量的机械硬盘为32MB，比如500GB的，而一些大容量的机械硬盘达到了256MB，例如4T机械硬盘，缓存越大

8、，速度越快。 4、单碟容量越大性能越高 在日常的应用中，机械硬盘的性能好坏的区分能够干脆感受到的，除了寻道性能就是持续传输速率，它们性能表现在不同的的应用上也作用各不相同。在说明持续传输速率之前，先要说一下和它性能表现有亲密关系的单碟容量。 垂直记录技术出现之前，机械硬盘盘片的容量和性能到达了一个瓶颈，直到2006年采纳垂直记录技术的机械硬盘产品起先量产，这个瓶颈才得到缓解。 目前，主流机械硬盘的单碟容量，单盘片容量越大，机械硬盘可储存的数据就越多。传统机械硬盘主要由磁盘和磁头组成，由于体积的限制，每个机械硬盘腔体所能安放的盘片也有限。要在有限的盘片里增大机械硬盘的容量，就只能靠提升碟片的存储

9、密度。通过垂直记录技术，不但盘片的容量提到了一个新高度。与此同时，由于盘片数据密度的增加，机械硬盘的持续传输速率也获得了质的提升。 由于采纳了磁道密度更高、单碟容量更大的盘片，在软件测试上的平均持续传输速率获得了超过25%的性能提升。而最能体验这种性能提升的应用就是机械硬盘间的大体积文件拷贝。像一些光盘镜像、高清视频文件，在两个机械硬盘之间对拷时，这25%的性能提升就意味着可以比原来节约了1/4的等待时间，大大提高了效率。 5、机械硬盘接口类型 机械硬盘的接口与主板连接的部件，作用时是机械硬盘缓存与内存之间的传输数据。机械硬盘的接口确定了与电脑的连接速度。 目前的机械硬盘主流接口是sata3类

10、型的，老接口还有IDE、sata1、sata2，目前新款机械硬盘都是SATA3接口的。一般来说，无论是sata1、sata2还是sata3接口，都可以相互兼容，SATA1、SATA2、SATA3外观上是没区分的，接口外观相同，线也相同，主要是传输速率不一样，限制芯片不一样。 SATA1.0：理论传输速度为1.5Gbit/s SATA2.0：理论传输速度为3Gbit/s SATA3.0：理论传输速度为6Gbit/s 此外，IDE接口属于老式的硬盘接口，IDE是接口理论传输速度为100或166MB/S，传输速度较慢，因此已被淘汰，目前的主板都不支持IDE。 以上就是机械硬盘参数选购学问，如今机械硬

11、盘基本只剩下希捷与西部数据两大品牌，相对来说比较好选。 电脑硬盘学问你了解多少? 电脑硬盘的接口形式有IDE接口，SCSI接口和串行接口(SATA接口)，我们家用电脑通常是IDE或SATA接口居多，SCSI接口服务器上用得较多。 硬盘容量 一块硬盘的参数，最直观的我们都是用容量来衡量的，比如说1T硬盘，2T硬盘，或者500G硬盘，那么这些容量单位是如何计算和怎么计量的呢? 硬盘的容量大小是由：盘面数、柱面数、扇区数确定的，详细计算公式： 容量=盘面数柱面数扇区数512字节 电脑中存储容量的计量基本单位是字节(Byte。简称B)，8个二进制位称为1个字节，此外还有KB、MB、GB、TB等，它们之

12、间的换算关系是1Byte=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。 李哥提示：留意的是，针对硬盘U盘等存储设备，厂商是按1000进制算的。即1G=1000M=1000_1000KB=1000_1000B，所以才会出现40GB的实际容量也许37GB左右。 硬盘分类 现在市面上硬盘有机械硬盘和固态硬盘。 机械硬盘(HHD)：就是始终在运用的一般硬盘，由内部构成而得名，通过硬盘磁头变更极性方式进行读写操作。硬盘作为精密设备，要留意防摔防尘。 固态硬盘(SSD)：和机械硬盘不同的地方在于其是由固态存储芯片组成，但是固态硬盘的接口规范和接口定义是和

13、机械硬盘统一的，所以才被广泛应用。 HHD和SSD的优缺点： 1、由于固态硬盘内部不像机械硬盘内部有机械零部件，只是用闪存颗粒组成，所以在防摔防震方面优于机械硬盘。 2、数据存储速度方面，固态硬盘是机械硬盘速度的2倍多。 3、功耗方面，固态硬盘要低于机械硬盘。 4、容量方面，机械硬盘容量可选范围优于固态硬盘。 5、噪音方面，固态硬盘正是由于没有机械部件，所以发热量小，无风扇和机械马达，噪音值零分贝，优于机械硬盘。 6、价格方面，机械硬盘价格优于固态盘。所以现在我们在组装电脑的时候，安装一块固态硬盘和一块机械硬盘，固态硬盘用于安装系统，机械硬盘用于存储文件。 7、寿命方面，由于内部部件的组成，固

14、态硬盘的读写寿命要小于机械硬盘，所以运用寿命方面，机械硬盘优于固态硬盘。 在运用过程中，电脑硬盘由于常常存储文件删除文件等操作，会产生磁盘碎片，碎片比较小的时候对硬盘影响较小，一旦变多变大，就要导致硬盘读取速度变缓。所以我们还用定期给硬盘进行碎片整理。 硬盘学问详解 众所周知，硬盘是数据长久化的载体。硬盘有机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之分。机械硬盘即是传统一般硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及限制电机，磁头限制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。 我们先通过一段视频来看下机械硬盘的构造，通过这个视频可以对硬盘有个直观的概念。 硬盘的发展分类 硬盘是由IBM在1956年起先运用

15、，在1960年头初成为通用式电脑中主要的协助存放设备(英语：secondary storage)，随着技术的进步，硬盘也成为服务器及个人电脑的主要组件。 硬盘按数据接口不同，大致分为ATA(又称IDE)和SATA以及SCSI和SAS。接口速度不是实际硬盘数据传输的速度，当前一般硬盘的实际数据传输速度一般不会超过300MB/s。 ATA 全称Advanced Technology Attachment，是用传统的40-pin并口数据线连接主板与硬盘的，接口速度最大为133MB/s，因为并口线的抗干扰性太差，且排线占用空间较大，不利电脑内部散热，已渐渐被SATA所取代。 SATA 全称Serial

16、 ATA，也就是运用串口的ATA接口，特点是抗干扰性强，对数据线的要求比ATA低许多，且支持热插拔等功能。SATA-II的接口速度为300MiB/s，而新的SATA-III标准可达到600MiB/s的传输速度。SATA的数据线也比ATA的细得多，有利于机箱内的空气流通，整理线材也比较便利。 SCSI 全称Small Computer System Interface(小型机系统接口)，经验多代的发展，从早期的SCSI-II，到当前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel(光纤通道)，接口型式也多种多样。SCSI硬盘广为工作站级个人电脑以及服务器所运用，因此会运用较为先进的技术

17、，如碟片转速15000rpm的高转速，且资料传输时CPU占用率较低，但是单价也比相同容量的ATA及SATA硬盘更加昂贵。 SAS 全称Serial Attached SCSI，是新一代的SCSI技术，可兼容SATA硬盘，都是实行序列式技术以获得更高的传输速度，可达到12Gb/s。此外也透过缩小连接线改善系统内部空间等。 此外，由于SAS硬盘可以与SATA硬盘共享同样的背板，因此在同一个SAS存储系统中，可以用SATA硬盘来取代部分昂贵的SAS硬盘，节约整体的存储成本。但SATA存储系统并不能连接SAS硬盘。 FC 全称Fibre Channel(光纤通道接口)，拥有此接口的硬盘在运用光纤联接时

18、具有热插拔性、高速带宽(4Gb/s或10Gb/s)、远程连接等特点;内部传输速率也比一般硬盘更高。但其价格昂扬，因此FC接口通常只用于高端服务器领域。 常见的硬盘尺寸(目前最常用的是2.5和3.5)： 0.85英寸，多用于手机等便携设备中，已无厂商生产。 1英寸(微型硬盘，MicroDrive)，多用于数字相机(CF type II接口)，已无厂商生产。 1.8英寸，多用于笔记本电脑及外置硬盘盒中，已无厂商生产。 2.5英寸，多用于笔记本电脑及外置硬盘盒中。采纳2.5"硬盘的外置硬盘盒一般不需外接电源。 3.5英寸，多用于台式机中。采纳3.5"硬盘的外置硬盘盒一般须要外接电

19、源，因为耗电量超过USB的供电上限，始终到USB3.0问世后获得解决。 5.25英寸，多为早期台式机运用，已无厂商生产。 10.5英寸。 14英寸，NEC DKU800。 硬盘参数指南 IOPS：即I/O per second，即每秒读写(I/O)操作的次数，多用于OLTP/数据库、小文件存储等场合，衡量随机访问的性能。 缓存：常见缓存有2MB、8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等规格。 平均寻道时间：单位是ms(毫秒)，有5.2ms、8.5ms、8.9ms、12ms等规格。 内部传输速度：包括磁头把数据从盘片读入缓存的速度，以及磁头把数据从缓存写入盘片的速度。可用来

20、评价硬盘的读写速度和整体性能。 转速(rpm)：即我们常说硬盘的转速，留意这里单位是分钟，英文是revolutions per minute，指硬盘主轴电机的每分钟旋转圈数，它是盘片的角速度而不是盘片上的线速度，目前一般IDE硬盘的转速为 7200RPM，而高端SCSI硬盘的最高转速已经达到15,000RPM。 _B：这里代指硬盘容量的大小，常用的单位Byte、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB，他们之间关系如下： 1B(Byte 字节)=8bit， 1KB (Kilobyte 千字节)=1024B， 1MB (Megabyte 兆字节 简称“兆”)=1024KB， 1GB (Gi

21、gabyte 吉字节 又称“千兆”)=1024MB， 1TB (Trillionbyte 万亿字节 太字节)=1024GB，其中1024=210 ( 2 的10次方)， 1PB(Petabyte 千万亿字节 拍字节)=1024TB， 1EB(E_abyte 百亿亿字节 艾字节)=1024PB， 1ZB (Zettabyte 十万亿亿字节 泽字节)= 1024 EB, 1YB (Yottabyte 一亿亿亿字节 尧字节)= 1024 ZB, 1BB (Brontobyte 一千亿亿亿字节)= 1024 YB. 注1：“兆”为百万级数量单位。 附：进制单位全称及译音 yotta, 尧它, Y. 1

22、021, zetta, 泽它, Z. 1018, e_a, 艾可萨, E. 1015, peta, 拍它, P. 1012, tera, 太拉, T. 109, giga, 级咖, G. 106, mega, 兆，M. 103 注2：有的厂商把会在中间加上i，即KiB、MiB、GiB、TiB、PiB、EiB、ZiB、YiB，像AWS就把云硬盘以及对象存储容量这样标识，此外，他们理解1KB=1000B。 常见硬盘的IOPS数值参考： 2,5" 10.000 rpm SAS 113 IOPS 2,5" 15.000 rpm SAS 156 IOPS 3,5" 15.0

23、00 rpm SAS 146 IOPS 2,5" 5.400 rpm SATA 71 IOPS 3,5" 7.200 rpm SATA 65 IOPS 3,5" 10.000 rpm U320 104 IOPS 3,5" 15.000 rpm U320 141 IOPS 3,5" 10.000 rpm FC 125 IOPS 3,5" 15.000 rpm FC 150 IOPS 3,5" 10.000 rpm FATA 119 IOPS 这里举荐一个在线计算IOPS的网站： 硬盘的逻辑构建 Linu_系统初始化时，会依据

24、MBR 来识别硬盘设备。MBR，全称 Master Boot Record，可译为硬盘主引导记录，占据硬盘 0 磁道的第一个扇区。MBR 中，包括用来载入操作系统的可执行代码，事实上，此可执行代码就是 MBR 中前 446 个字节的 boot loader 程序(引导加载程序)，而在 boot loader 程序之后的 64 个(164)字节的空间，就是存储的分区表(Partition table)相关信息。最终2个字节用于校验引导程序的有效性。 硬盘在逻辑上由磁头、磁道、柱面和扇区组成。磁头靠近主轴接触的表面，即线速度最小的地方，是一个特别的区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区(Lan

25、ding Zone)，启停区外就是数据区。在最外圈，离主轴最远的地放是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈起先的。如下图： 硬盘的读写是和扇区有着紧密关系的。在说扇区和读写原理之前先说一下和扇区相关的”盘面”、“磁道”、和“柱面”。 1.盘面 硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片，高速硬盘也可能用玻璃做基片。 2.磁道 磁盘在格式化时被划分成很多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道(Track)。磁道从外向内从0起先依次编号。硬盘的每一个盘面有3001 024个磁道，新式大容量硬盘每面的磁道数更多。 3.柱面 全部盘面上的同一磁道构成一个圆柱，通常称做柱面(Cylinder)，每个圆柱上的磁头由上而下

26、从“0”起先编号。数据的读/写按柱面进行，即磁 头读/写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头起先进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作，只在同一柱面全部的磁头全部读/写完毕后磁头才转移到下一柱面，因为选取磁头只需通过电子切换即可，而选取柱面则必需通过机械切换。 4.扇区 操作系统以扇区(Sector)形式将信息存储在硬盘上，每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。 扇区的第一个主要部分是标识符。包括组成扇区三维地址的三个数字：扇区所在的磁头(或盘面)、磁道(或柱面号)以及扇区在磁 道上的位置即扇区号。 扇区的其

27、次个主要部分是存储数据的数据段。 A 是磁道，B 是扇面，C 是扇区，D 是簇(扇区组) 硬盘工作原理 当须要从硬盘读取数据时，操作系统会将数据的逻辑地址发送给硬盘，硬盘的限制电路根据寻址逻辑将逻辑地址翻译成物理地址，即确定要读取的数据在哪个磁道，哪个扇区。 为了读取这个扇区的数据，须要将磁头移动到这个扇区的上方，为了实现这一点，首先必需找到对应的柱面，即磁头须要移动到对应的磁道上，这个过程叫做寻道，所耗费的时间叫做寻道时间。然后目标扇区旋转到磁头下，这个过程耗费的时间叫做旋转时间。接下来磁头读取该扇区的信息，然后就须要进行数据传输，即数据从硬盘传输到内存。 可以看到，进行一次读写硬盘所须要的

28、时间可以概括为：寻道时间、旋转时间和传输时间。目前硬盘的平均寻道时间在 3ms 到 15ms 之间。 由于存储介质的特性，硬盘本身的存取速度就比主存慢许多，再加上磁头的机械运动，存取速度就更慢了。为了提高硬盘的效率，尽量削减磁盘 I/O，硬盘往往不是严格的按需存取，而是每次都会预读，即使只须要一个字节，磁盘也会从这个位置起先，依次地向后读取肯定长度的数据放入内存，这样做的理论依据是计算机科学中闻名的空间局部性原理： 当一个数据被用到时，其旁边的数据通常也会立刻被用到。 程序在运行期间，一段时间内所须要的数据通常都比较集中，由于磁盘的依次读取效率很高(不须要寻道时间，只须要很少的旋转时间)，因此

29、预读一般都可以提高磁盘 I/O 的效率。磁盘预读的长度一般为页(Page)的整数倍。由于操作系统常常与内存和硬盘这两种设备进行通信，为了屏蔽底层物理存储结构的设计细微环节，须要抽象出一种逻辑上的存储单位。当与硬盘打交道时，操作系统运用簇或者块;当与内存打交道时，操作系统运用页。当程序要读取的数据不在内存中时，会触发一个缺页异样，此时操作系统会向磁盘发出读盘信号，磁盘会找到数据的起始位置然后连续读取一页或者几页的数据放入内存，然后异样返回，程序接着执行。 数据如何存取 文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)

30、。 操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个"块"(block)。这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位。"块"的大小，最常见的是4KB，即连续八个 sector组成一个 block。 文件数据都储存在"块"中，那么很明显，我们还必需找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为"索引节点"。 每一个文件都有对应的inode，里面包含了与

31、该文件有关的一些信息。 值得留意的是文件名并没有存储在元数据里面，而是存放在书目上，大家可以用吩咐查看，如vim tmp/，留意是相对路径。 inode一般存储了如下信息： _ 文件的字节数 _ 文件拥有者的User ID _ 文件的Group ID _ 文件的读、写、执行权限 _ 文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。 _ 链接数，即有多少文件名指向这个inode _ 文件数据block的位置 inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文

32、件数据;另一个是inode区(inode table)，存放inode所包含的信息。 每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。 查看每个硬盘分区的inode总数和已经运用的数量，可以运用df -i吩咐查看。 机械硬盘基础学问大全本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第23页 共23页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页第 23 页 共 23 页