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尊地震硬碟

發布時間: 2023-02-22 20:37:44

Ⅰ 有關機箱震動對硬碟損害 高手進來

對硬碟有影響 現在主要採用緩沖墊和硬碟震動偵測收回磁頭來避免損害 因為硬碟以5600或7200轉/分的轉速高速旋轉,磁頭僅浮在磁碟表面幾微米,磁性顆粒又極小,一旦發生震動,磁頭會劃傷磁碟,毀壞數據,造成壞道。這個是機械式硬碟的弊端。事實上硬碟應避免的是沖擊,比如,你腳不小心踢到運行中的主機等 多大震動有害不好衡量,理論上來講有震動就有損壞。 固態硬碟無機械部件 可以承受極大的沖擊。

Ⅱ 機械硬碟結構和參數

當我們拿到一塊新硬碟(Hard Disk Drive,縮寫為HDD,又叫磁碟,有時為了與固態硬碟相區分稱「機械硬碟」)後,該如果使用呢?一般需要經過如下步驟:

在詳解這些過程之前,我們先來了解下硬碟的結構和參數。

硬碟在碟片(或叫碟片)上下方的平整磁性表面存儲和檢索數字數據,數據通過離磁性表面很近的磁頭由電磁流來改變極性的方式被寫入到碟片上,數據也可以通過碟片被讀取,原理是磁頭經過碟片上下方的磁性表面時,磁性表面的磁場導致讀取線圈中電氣信號改變。碟片與磁頭是一起被密封在硬碟驅動器內。硬碟有一個有著過濾措施的氣孔,在過濾灰塵的同時又用來平衡工作時產生的熱量導致的硬碟內外的氣壓差。

一塊硬碟存取數據的工作完全都是依靠 讀寫磁頭(read-write header) 來進行。磁頭就是硬碟進行讀寫的「筆尖」,通過全封閉式的磁阻感應讀寫,通過機械手臂(可以看做是「筆桿」)將信息記錄在硬碟內部的特殊介質上和從上面讀取數據。

如果把硬碟磁頭比喻成「筆」的形容成立,那麼所謂硬碟的 蝶面(surface) 自然就是這「筆」下的「紙」。硬碟內部的磁碟有單碟片的,有雙碟片的,也有多碟片的。每個 蝶片(platter) 都有上下兩個蝶面,每個蝶面均對應一個讀寫磁頭。讀寫磁頭從上往下編號,依次為 0 號讀寫磁頭、1 號讀寫磁頭、2 號讀寫磁頭、3 號讀寫磁頭...,對應的蝶面也從上往下編號,依次為 0 面、1 面、2 面、3 面...。

扇區(sector) 是碟面上劃分出來的一小片的扇形區域,代表硬碟最小的存儲單位。驅動器在向碟面讀取和寫入數據時,要以扇區為最小單位。如果硬碟中出現了壞的扇區,數據就不能寫入壞的扇區中。壞扇區通常有兩種,一種是可以進行修復後正常使用的軟壞扇區,這種壞的扇區,可以加以標識並完全修復。另一種則是物理壞扇區,這種類型的壞扇區通常是無法有效地進行修復的,智能通過扇區修復軟體來跳過。DiskGenius是一款非常強大的扇區修復軟體,在格式化和修復扇區時非常好用。

扇區大小有 512Byte 和 4k Byte(常說4k對齊就是這個4k)兩種。2011年以前的硬碟物理扇區大小為512Byte,2011之後生產的硬碟的扇區大小以4k為主,磁頭在蝶片上讀寫數據的最小單位是4k。為了兼容性,4k物理扇區的磁碟配備了512Byte轉換固件(512-byte conversion firmware),目的是使4k扇區「從外邊看起來」像老式的512Byte扇區一樣。一個4k物理扇區的數據可以在緩存中被轉換固件拆分成8個512Byte的數據塊。轉換固件像一個中介一樣,從下層的4k物理扇區讀取數據,然後拆分修改為512Byte格式數據,發送給上層的文件系統。

處在同心圓上的所有扇區組成 磁軌(track) ,從外向內分別是 0 磁軌、1 磁軌、2 磁軌等。從上圖可知,外圈的扇區面積比內圈大,為何存儲的數據量相同,這是因為內外圈使用的磁物質密度不同,當主軸旋轉時,存入外圈的數據讀寫要比內圈快些,故通常數據的讀寫會由外向內,這是默認方式。但現在的硬碟已經採用內外圈同密度物質來存儲數據了,以減少類似「大面積小數據」的浪費情況。

同一磁軌上連續的若干扇區構成一個 塊(block)/簇(cluster) 。塊是操作系統中最小的邏輯存儲單位,操作系統與磁碟打交道的最小單位是磁碟塊。通俗的來講,在Windows下如NTFS等文件系統中叫做簇,在Linux下如Ext4等文件系統中叫做塊(block)。每個簇或者塊可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方個扇區。

塊/簇的優點如下:

類似於「塊」的概念,還有一個叫做 頁(page) 的虛擬單位,頁是操作系統與內存通信的最小單位。

綜上所述,扇區、塊/簇、頁區別如下:

扇區、塊/簇、頁的大小關系為: 扇區 <= 塊/簇 <= page 。

不同蝶片上半徑相等的磁軌組成一個 柱面(cylinder) ,由外而內分別是 0 柱面、1 柱面、2 柱面等。

有了扇區(sector)、柱面(cylinder)和磁頭(header),就可以定位數據了,這就是數據定位(定址)方式之一,CHS(也稱3D),對早期的磁碟(上圖所示)非常有效,知道用哪個磁頭,讀取哪個柱面上的第幾扇區就OK了。CHS模式支持的硬碟容量有限,用8bit來存儲磁頭地址,用10bit來存儲柱面地址,用6bit來存儲扇區地址,而一個扇區共有512 Byte,這樣使用CHS定址一塊硬碟最大容量為256 * 1024 * 63 * 512B = 8064 MB(若按1MB=1000000B來算就是8.4GB)。

現在很多硬碟採用同密度蝶片,意味著內外磁軌上的扇區數量不同,扇區數量增加,容量增加,3D很難定位定址,新的定址模式:LBA(Logical Block Addressing)。在LBA地址中,地址不再表示實際硬碟的實際物理地址(柱面、磁頭和扇區)。LBA編址方式將CHS這種三維定址方式轉變為一維的線性定址,它把硬碟所有的物理扇區的C/H/S編號通過一定的規則轉變為一線性的編號,系統效率得到大大提高,避免了煩瑣的磁頭/柱面/扇區的定址方式。在訪問硬碟時,由硬碟控制器再將這種邏輯地址轉換為實際硬碟的物理地址。

LBA下的編號,扇區編號是從0開始。 邏輯扇區號LBA的公式:
LBA(邏輯扇區號)=磁頭數 × 每磁軌扇區數 × 當前所在柱面號 + 每磁軌扇區數 × 當前所在磁頭號 + 當前所在扇區號 – 1
例如:CHS=0/0/1,則根據公式LBA=255 × 63 × 0 + 63 × 0 + 1 – 1= 0 。也就是說物理0柱面0磁頭1扇區,是邏輯0扇區。

以下是硬碟的一些主要參數。

硬碟轉速的單位為 rpm(revolutions per minute,即轉/每分鍾),指硬碟主軸馬達每分鍾(帶動磁蝶)的轉速。硬碟蝶片由主軸馬達帶動、在真空封閉的環境中高速旋轉,將需要存取資料的扇區帶到磁頭下方,馬達的轉速越快,等待存取記錄的時間也就越短。 從理論上說,轉速越快越好,因為較高的轉速可縮短硬碟的平均尋道時間和實際讀寫時間,從而提高在硬碟上的讀寫速度;可任何事物都有兩面性,在轉速提高的同時,硬碟噪音、耗電量和發熱量也越高 ,它的穩定性就會有一定程度的降低。所以說我們應該在技術成熟的情況下,盡量選用高轉速的硬碟 。進入 2006 年後,5400 rpm(revolutions per minute,即轉/每分鍾) 的硬碟已成為歷史,7200 rpm 的硬碟已成為 2006 年乃至今後一段時間的主流產品。台式機硬碟轉速一般為 7200 rpm,筆記本硬碟轉速也逐漸由 5400 rpm 變為了 7200 rpm。傳統機械硬碟的技術近年來幾乎停止不前,價格也沒有太大波動,更快的固態硬碟(SSD)漸漸進入市場,但價格較貴,隨著技術的不斷進步,固態硬碟的成本已經不斷降低而達到我們可以接受的水平。可以在裝機時選擇 SSD(用於安裝系統和軟體) + HDD(用於存儲文件) 的組合方式來獲得最佳的讀寫速度體驗。

磁蝶介面有多種,大致分為ATA(又稱IDE)、SATA、SCSI和SAS。若考慮外接式磁蝶,還有USB、eSATA等介面。

目前ATA(Advanced Technology Attachment)介面已經被SATA( Serial Advanced Technology Attachment )介面取代。SATA連接線比IDE的粗排線更窄小,有利於機箱內部的通風、速度也更快,SATA介面目前為第三代,即SATA3.0,理論帶寬為6Gbit/s,SATA3.0是個人電腦磁蝶的主流介面。

SCSI( Small Computer System Interface )介面早期被用在工作站和大型電腦上面,後來其速度被SATA介面打敗,則被SAS(Serial Attached SCSI)介面取代,SAS介面的速度比SATA更快,且SAS硬碟的轉速和傳輸速度也比SATA更快(SAS3介面理論帶寬為12Gbit/s),當然也更貴。SAS介面確實很快、還支持熱插拔,許多設備連接會使用這種介面,比如磁蝶陣列卡的連接插槽。

移動硬碟顯然使用的是USB介面,傳統的USB2.0介面速度比較慢,理論帶寬僅有60MB/S,但是最近USB3.0(帶寬為5Gbit/S)介面速度有不小的提升。所以,購買移動硬碟時盡量選擇USB3.0介面。

硬碟相當重要的參數之一。硬碟是由多個存儲碟片組合而成,而單碟容量就是指一個存儲碟所能存儲的最大數據量, 硬碟存儲容量 = 磁頭數 × 磁軌(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數 。目前在垂直記錄技術的幫助下,單碟容量已經發展到 1 TB。它的提高不僅可以帶來總容量提升,有利於降低生產成本,提高工作穩定性,而且單碟容量越大,硬碟的存儲密度越高,磁頭在相同時間內可以讀取到更多的信息,這就意味著讀取速度得以提高。

平均尋道時間(average seek time)指硬碟在蝶面上移動讀寫磁頭到指定磁軌尋找相應目標數據所用的時間,單位為毫秒,有5.2ms、8.5ms、8.9ms、12ms等。當單碟容量增大時,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,加快硬碟訪問速度。

緩存硬碟與外部交換數據的臨時場所,一般為64MB、128MB、256MB等規格 。硬碟讀/寫數據時,緩存就像一個中轉倉庫一樣,不斷的寫入數據、清空再寫入數據。簡單地說,硬碟上的緩存容量是越大越好,大容量的緩存對提高硬碟速度很有好處,不過提高緩存容量就意味著成本上升。硬碟規格相同時,一般緩存的大小隨容量的增加而增加,比如西數紅蝶Pro的緩存規則為:2TB容量:64MB緩存/4TB-8TB容量:128MB緩存/10TB容量:256MB緩存。

數據傳輸率(Datatransfer rate)也稱吞吐率,它表示在磁頭定位後,硬碟讀或寫數據的速度。硬碟的數據傳輸率有兩個指標:

主要集成了用於調節硬碟蝶片轉速的主軸調速電路、控制磁頭的磁頭驅動與伺服電路、讀寫電路、以及控制與介面電路等。除了這些保證硬碟基本功能的基礎電路以外,新式的硬碟上大多都還有自己的專用電路,主要是提供 S.M.A.R.T(Self- Monitoring,Analysis and Reporting Technology 自我監測、分析和報告系統)支持和各廠商自己開發的提高可靠性的硬體技術支持。此外,電路板上還有一塊類似於 BIOS 晶元作用的 ROM,其中固化的程序可以在硬碟加電以後自動執行啟動主軸電機、初始化尋道、定位和自檢等一系列初始化動作。該控制晶元負責數據的交換和處理,是硬碟的核心部件之一。

主流的硬碟尺寸為2.5英寸和3.5英寸。2.5英寸硬碟多用於筆記本電腦及外置硬碟盒中。採用2.5寸硬碟的外置硬碟盒一般不需外接電源。3.5英寸硬碟多用於台式機中。但採用3.5英寸硬碟的外置硬碟盒一般都需外接電源,因為耗電量超過USB的供電上限。

隨著單碟1TB技術的成熟,500GB容量的硬碟已經快要逐漸推出市場,而且,硬碟的容量規格許多都是整TB為單位增加,單塊硬碟容量可高達十幾TB。

此外,還有電壓、電流等,機械硬碟里一般3.5寸硬碟需要5V和12V電壓,2.5寸硬碟只需5V電壓。

主要的硬碟廠商有:

各大廠商針對不同的消費群體推出了一系列硬碟產品,差異較大。

西部數據的硬碟產品檔次從低到高依次有:

希捷的硬碟產品檔次從低到高依次有:

由於硬碟機械手臂上的磁頭和蝶片之間的空間很小,且蝶片轉速極快,如果有大的抖動或污物附著在磁頭與蝶片之間就可能造成數據的損壞或整個磁蝶的損壞。

硬碟內部是無塵狀態,老式硬碟使用過濾器來過濾進入硬碟的空氣,填充介質為空氣,不過容易受到空氣影響,因此碟片之間距離要夠才行。2010年後氦氣封裝技術量產,氦氣的密度比起空氣小上許多,且氦氣特色就是穩定,使用他來當介質,阻力和震動相對小,因此碟片之間的距離就能縮小,所以同樣的空間下能夠裝下更多的碟片,採用氦氣封裝的好處除了容量變大外,溫度和耗電能夠再降低,因此耐用度和穩定性能夠再提升 。

另外,為了避免震動導致磁頭碰撞碟片,硬碟廠商設計出了各種保護方法。目前硬碟對於地震有很好的防護力,防摔能力也大幅進步,電源關閉及遇到較大震動時磁頭會立刻移到安全區(近期的硬碟也開始防範突然斷電的情況)。但硬碟在通電時耐摔度會降低(旋轉逆動性)、也只能溫和的移動,正確的方式是通電後盡量不要振動主機,使用操作系統的關機功能來正常開關機(軟關機),而不是長按主機上的開機按鈕或按下強制重啟按鈕、甚至拔掉插頭來關機,因為機械手臂需要回歸原位。如果非要移動主機,盡量在完全關機硬碟主軸馬達停止轉動後再進行。良好的使用習慣,可以使硬碟蝶片的壽命達到數十年之久,但還其他硬碟原件的壽命往往達不到這個標准。所以,如果硬碟出現故障了,只要蝶片不損壞,就有辦法恢復數據。