什么是硬盘(硬盘接口有哪些)

2020-07-23 16:55 
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硬盘和内存是电脑的存储设备,是存储电脑数据的地方。经常使用硬盘,但也许有些用户对它并不是很了解。特别是在选购时纠结于选什么接口的硬盘才好。那么什么是硬盘?硬盘的接口有哪些?下面就同小编一起来看看什么是硬盘,更多的认识一下吧!

什么是硬盘?

硬盘是电脑主要的存储设备之一,属于外部存储器,是用来存储电脑工作时使用的程序和数据的地方。是由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成,碟片外覆盖有铁磁性材料。

硬盘有固态硬盘(SSD 盘,新式硬盘)、机械硬盘(HDD 传统硬盘)、混合硬盘(HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性碟片来存储,混合硬盘(Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

硬盘是集精密机械、微电子电路、电磁转换为一体的电脑存储设备,它存储着电脑系统资源重要的信息数据,这些因素使硬盘在PC机中成为最为重要的一个硬件设备。计算机需要正常运行所需的大部分软件都存储在硬盘上。因为硬盘存储的容量较大,区别于内存、光盘。硬盘是电脑上使用坚硬的旋转盘片为基础的存储设备。它在平整的磁性表面存储和检索数字数据。

 

图 1 机械硬盘结构

机械硬盘主要由磁盘盘片、磁头、主轴与传动轴等组成,数据就存放在磁盘盘片中。大家见过老式的留声机吗?留声机上使用的唱片和我们的磁盘盘片非常相似,只不过留声机只有一个磁头,而硬盘是上下双磁头,盘片在两个磁头中间高速旋转,类似图 2。

图 2 磁盘盘片

也就是说,机械硬盘是上下盘面同时进数据读取的。而且机械硬盘的旋转速度要远高于唱片(目前机械硬盘的常见转速是 7200 r/min),所以机械硬盘在读取或写入数据时,非常害怕晃动和磕碰

另外,因为机械硬盘的超高转速,如果内部有灰尘,则会造成磁头或盘片的损坏,所以机械硬盘内部是封闭的,如果不是在无尘环境下,则禁止拆开机械硬盘。机械硬盘的逻辑结构 我们已经知道数据是写入磁盘盘片的,那么数据是按照什么结构写入的呢?机械硬盘的逻辑结构主要分为磁道、扇区和柱面。我们来看看图3。

图 3 磁道和扇区

什么是磁道呢?每个盘片都在逻辑上有很多的同心圆,最外面的同心圆就是 0 磁道。我们将每个同心圆称作磁道(注意,磁道只是逻辑结构,在盘面上并没有真正的同心圆)。硬盘的磁道密度非常高,通常一面上就有上千个磁道。但是相邻的磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近会相互产生影响。

扇区又是什么呢?扇区其实是很形象的,大家都见过折叠的纸扇吧,纸扇打开后是半圆形或扇形的,不过这个扇形是由每个扇骨组合形成的。在磁盘上每个同心圆是磁道,从圆心向外呈放射状地产生分割线(扇骨),将每个磁道等分为若干弧段,每个弧段就是一个扇区。

每个扇区的大小是固定的,为 512Byte。扇区也是磁盘的最小存储单位。柱面又是什么呢?如果硬盘是由多个盘片组成的,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,那么所有盘片都会从外向内进行磁道编号,最外侧的就是 0 磁道。具有相同编号的磁道会形成一个圆柱,这个圆柱就被称作磁盘的柱面,如图 4 所示。

图 4 柱面

硬盘的大小是使用"磁头数 x 柱面数 x 扇区数 x 每个扇区的大小"这样的公式来计算的。其中,磁头数(Heads)表示硬盘共有几个磁头,也可以理解为硬盘有几个盘面,然后乘以 2;柱面数(Cylinders)表示硬盘每面盘片有几条磁道;扇区数(Sectors)表示每条磁道上有几个扇区;每个扇区的大小一般是 512Byte。硬盘的接口 机械硬盘通过接口与计算机主板进行连接。

硬盘的读取和写入速度与接口有很大关系。大家都见过大礼堂吧,大礼堂中可以容纳很多人,但是如果只有一扇很小的门,那么人是很难进入或出来的,这样会造成拥堵,甚至会出现事故。机械硬盘的读取和写入也是一样的,如果接口的性能很差,则同样会影响机械硬盘的性能。目前,常见的机械硬盘接口有以下几种:IDESATASCSISAS光纤通道五种,IDE 硬盘接口如图 5 所示。

图 5 IDE硬盘接口

    SATA 接口(Serial ATA,串口),是速度更高的硬盘标准,具备了更高的传输速度,并具备了更强的纠错能力。目前已经是 SATA 三代,理论传输速度达到 600MB/s(此速度为理论平均值),如图 6 所示。

图 6 SATA硬盘接口

    SCSI接口(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口),广泛应用在服务器上,具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU 占用率低及热插拔等优点,理论传输速度达到 320MB/s,如图 7 所示。

图 7 SCSI硬盘接口


固态硬盘(SSD)固态硬盘和传统的机械硬盘最大的区别就是不再采用盘片进行数据存储,而采用存储芯片进行数据存储。固态硬盘的存储芯片主要分为两种:一种是采用闪存作为存储介质的;另一种是采用DRAM作为存储介质的。目前使用较多的主要是采用闪存作为存储介质的固态硬盘,如图 8 所示。

图 8 固态硬盘

通过以上介绍,相信大家知道什么是硬盘了吧,对它是不是有了更多的认识。虽然固态硬盘接口种类繁杂,但无外乎以SATA 6GbpsmsataM.2以及PCI-E为主,而且就当下技术成熟度以及性价比等诸多方面来说,M.2以及SATA 6Gbps接口还是最主流的。所以作为普通消费者的我们,也不必太过于苦恼接口问题。

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