電腦硬碟

電腦硬碟是計算機最主要的存儲設備。硬碟（港台稱之為硬碟，英文名：Hard Disk Drive，簡稱HDD全名溫徹斯特式硬碟）由一個或者多個鋁製或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。

絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。早期的硬碟存儲媒介是可替換的，不過今日典型的硬碟是固定的存儲媒介，被封在硬碟里（除了一個過濾孔，用來平衡空氣壓力）。隨著發展，可移動硬碟也出現了，而且越來越普及，種類也越來越多。大多數微機上安裝的硬碟，由於都採用溫切斯特（winchester）技術而被稱之為“溫切斯特硬碟”，或簡稱“溫盤”。

基本介紹

• 中文名：電腦硬碟
• 外文名：Hard Disk Drive
• 別名：計算機硬碟
• 簡稱：硬碟
• 重要性：計算機最主要的存儲設備
• 全名：溫徹斯特式硬碟
• 分類：HDD，SSD

技術參數

1、容量

作為計算機系統的數據存儲器，容量是硬碟最主要的參數。

硬碟的容量以兆位元組Megabyte（MB）、千兆位元組Gigabyte（GB）或太位元組Terabyte（TB）為單位，1GB=1024MB，1TB=1024GB。但硬碟廠商在標稱硬碟容量時通常取1GB=1000MB，因此我們在BIOS中或在格式化硬碟時看到的容量會比廠家的標稱值要小。

硬碟的容量指標還包括硬碟的單碟容量。所謂單碟容量是指硬碟單片碟片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。對於用戶而言，硬碟的容量就像記憶體一樣，永遠只會嫌少不會嫌多。Windows作業系統帶給我們的除了更為簡便的操作外，還帶來了檔案大小與數量的日益膨脹，一些應用程式動輒就要吃掉上百兆的硬碟空間，而且還有不斷增大的趨勢。因此，在購買硬碟時適當的超前是明智的。前兩年主流硬碟是320G，500G，而750G以上的大容量硬碟亦已開始普及，2007年開始出現1TB的大容量硬碟。

2、轉速

轉速(Rotational Speed 或Spindle speed)，是硬碟內電機主軸的旋轉速度，也就是硬碟碟片在一分鐘內所能完成的最大轉數。轉速的快慢是標示硬碟檔次的重要參數之一，它是決定硬碟內部傳輸率的關鍵因素之一，在很大程度上直接影響到硬碟的速度。硬碟的轉速越快，硬碟尋找檔案的速度也就越快，相對的硬碟的傳輸速度也就得到了提高。硬碟轉速以每分鐘多少轉來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Per minute的縮寫，是轉/每分鐘。RPM值越大，內部傳輸率就越快，訪問時間就越短，硬碟的整體性能也就越好。

電腦硬碟

硬碟的主軸馬達帶動碟片高速旋轉，產生浮力使磁頭飄浮在碟片上方。要將所要存取資料的扇區帶到磁頭下方，轉速越快，則等待時間也就越短。因此轉速在很大程度上決定了硬碟的讀取速度。

家用的普通硬碟的轉速一般有5400rpm、7200rpm幾種，高轉速硬碟是台式機用戶的首選；而對於筆記本用戶則是4200rpm、5400rpm為主，雖然已經有公司發布了7200rpm的筆記本硬碟，但在市場中還較為少見；伺服器用戶對硬碟性能要求最高，伺服器中使用的SCSI硬碟轉速基本都採用10000rpm，甚至還有15000rpm的，性能要超出家用產品很多。較高的轉速可縮短硬碟的平均尋道時間和實際讀寫時間，但隨著硬碟轉速的不斷提高也帶來了溫度升高、電機主軸磨損加大、工作噪音增大等負面影響。筆記本硬碟轉速低於台式機硬碟，一定程度上是受到這個因素的影響。筆記本內部空間狹小，筆記本硬碟的尺寸（2.5寸）也被設計的比台式機硬碟（3.5寸）小，轉速提高造成的溫度上升，對筆記本本身的散熱性能提出了更高的要求；噪音變大，又必須採取必要的降噪措施，這些都對筆記本硬碟製造技術提出了更多的要求。同時轉速的提高，而其它的維持不變，則意味著電機的功耗將增大，單位時間內消耗的電就越多，電池的工作時間縮短，這樣筆記本的便攜性就受到影響。所以筆記本硬碟一般都採用相對較低轉速的4200rpm硬碟。

3、訪問時間

平均訪問時間(Average Access Time)是指磁頭從起始位置到達目標磁軌位置，並且從目標磁軌上找到要讀寫的數據扇區所需的時間。

平均訪問時間體現了硬碟的讀寫速度，它包括了硬碟的尋道時間和等待時間，即：平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。

硬碟的平均尋道時間(Average Seek Time)是指硬碟的磁頭移動到盤面指定磁軌所需的時間。這個時間當然越小越好，硬碟的平均尋道時間通常在8ms到12ms之間，而SCSI硬碟則應小於或等於8ms。

硬碟的等待時間，又叫潛伏期(Latency)，是指磁頭已處於要訪問的磁軌，等待所要訪問的扇區旋轉至磁頭下方的時間。平均等待時間為碟片旋轉一周所需的時間的一半，一般應在4ms以下。

4、傳輸速率

傳輸速率(Data Transfer Rate) 硬碟的數據傳輸率是指硬碟讀寫數據的速度，單位為兆位元組每秒（MB/s）。硬碟數據傳輸率又包括了內部數據傳輸率和外部數據傳輸率。

內部傳輸率(Internal Transfer Rate) 也稱為持續傳輸率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬碟緩衝區未用時的性能。內部傳輸率主要依賴於硬碟的旋轉速度。

外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發數據傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它標稱的是系統匯流排與硬碟緩衝區之間的數據傳輸率，外部數據傳輸率與硬碟接口類型和硬碟快取的大小有關。

Fast ATA接口硬碟的最大外部傳輸率為16.6MB/s，而Ultra ATA接口的硬碟則達到33.3MB/s。

使用SATA（Serial ATA）口的硬碟又叫串口硬碟，是未來PC機硬碟的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範。2002年，雖然串列ATA的相關設備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA採用串列連線方式，串列ATA匯流排使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串列接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。

5、快取

快取（Cache memory）是硬碟控制器上的一塊記憶體晶片，具有極快的存取速度，它是硬碟內部存儲和外界接口之間的緩衝器。由於硬碟的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，快取在其中起到一個緩衝的作用。快取的大小與速度是直接關係到硬碟的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬碟整體性能。當硬碟存取零碎數據時需要不斷地在硬碟與記憶體之間交換數據，有大快取，則可以將那些零碎數據暫存在快取中，減小外系統的負荷，也提高了數據的傳輸速度

分類

1、記憶體通訊

分有XT型（即DMA方式）和AT型（即中斷驅動方式）兩種。

2、磁頭驅動

分有步進電機驅動和音圈電機驅動兩種。

步進電機驅動機構的結構緊湊，控制簡單，但是整個驅動定位系統是開環控制，步進電機靠脈衝信號驅動，因此定位精度比較低、存取時間較長；

音圈電機是線性電機，可直接驅動磁頭作直線運動。整個馬鈴薯動定位系統是一個帶有速度和位置反饋的閉環調節自動控制系統，驅動速度快，而且定位精度高。先進的磁碟驅動器普遍採用音圈電機驅動和伺服盤定位。

盤徑與容量有5.25英寸的、3.5英寸的、2.5英寸的、1.8英寸及1.3英寸的，最小的為指甲蓋大小。

從外形尺寸看，有全高、半高和薄型三種。

結構

硬碟（hard disk）是計算機中最重要的存儲器之一。計算機需要正常運行所需的大部分軟體都存儲在硬碟上。因為硬碟存儲的容量較大，區別於記憶體、光碟。硬碟是電腦上使用使用堅硬的旋轉碟片為基礎的存儲設備。它在平整的磁性表面存儲和檢索數字數據。

磁頭

磁頭是硬碟中最昂貴的部件，也是硬碟技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭，但是，硬碟的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設計時必須要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬碟設計上的局限。而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，採用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍採用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則採用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分別進行最佳化，以得到最好的讀/寫性能。另外，MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取數據的準確性也相應提高。而且由於讀取的信號幅度與磁軌寬度無關，故磁軌可以做得很窄，從而提高了碟片密度，達到200MB/英寸2，而使用傳統的磁頭只能達到20MB/英寸2，這也是MR磁頭被廣泛套用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛套用，而採用多層結構和磁阻效應更好的材料製作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸普及。

電腦硬碟

磁軌

當磁碟旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁碟表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁軌。這些磁軌用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區，磁碟上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁軌之間並不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟碟，一面有80個磁軌，而硬碟上的磁軌密度則遠遠大於此值，通常一面有成千上萬個磁軌。

磁碟表面塗有做為紀錄使用的磁性介質，其在顯微鏡下呈現出來的便是一個個磁顆粒。微小的磁顆粒極性可以被磁頭快速的改變，並且在改變之後可以穩定的保持，系統通過磁通量以及磁阻的變化來分辨二進制中的0或者1。也正是因為所有的操作均是在微觀情況下進行，所以如果硬碟在高速運行的同時受到外力的震盪，將會有可能因為磁頭拍擊磁碟表面而造成不可挽回的數據損失。除此之外，磁顆粒的單軸異向性和體積會明顯的磁顆粒的熱穩定性，而熱穩定性的高低則決定了磁顆粒狀態的穩定性，也就是決定了所儲存數據的正確性和穩定性。但是，磁顆粒的單軸異向性和體積也不能一味地提高，它們受限於磁頭能提供的寫入場以及介質信噪比的限制。

扇區

磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁碟的扇區，每個扇區可以存放512個位元組的信息，磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟碟，每個磁軌分為18個扇區。

柱面

硬碟通常由重疊的一組碟片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁軌，並從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁軌形成一個圓柱，稱之為磁碟的柱面。磁碟的柱面數與一個盤面上的磁軌數是相等的。由於每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等於總的磁頭數。所謂硬碟的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬碟的CHS的數目，即可確定硬碟的容量，硬碟的容量=柱面數×磁頭數×扇區數×512B。

使用方法

硬碟在工作的時候，千萬不要強行關掉電源。在硬碟工作的時候關掉電源，會導致硬碟的物理損壞，而且也會丟失數據。還有，在硬碟中有高速運轉的部件，如果一旦強行關機的話高速運轉的碟片就會突然停止，而在關機後又馬上開機的話，就更有可能造成硬碟的損壞。所以在關機後不要馬上再次打開電腦。至少在半分鐘以後再打開。

在硬碟工作的時候要儘量避免它的震盪，因為，磁頭與磁片的距離非常近，如果遭到劇烈的震盪會導致磁頭敲打磁片，有可能磁頭會劃傷磁片，也可能會導致磁頭的徹底損壞，使整個硬碟無法使用。

在使用硬碟的過程當中，經常會有很多用戶會在“磁碟空間管理”當中進行壓縮。把硬碟用此程式進行壓縮。這樣會導致壓縮卷檔案不斷增大。所隊也隨之減慢，讀寫次數增多，就會引起硬碟的發熱量和穩定性產生影響。所以就會導致使用壽命的減少。所以，如果硬碟夠用的話就沒有必要使用這個程式了。

正確維護

硬碟是非常害怕灰塵的了。如果灰塵吸到了電路板上的話，就會導致硬碟工作不穩定，或者導致內部零件損壞。硬碟的功能工作狀態與壽命和溫度有很大的關係，溫度過高或是過低都會導致晶體振盪器的時鐘主頻發生改變，會造成電路元件失靈，而如果溫度過低時會導致，空氣中水分凝結在元件上，導致短路的現象。

其次，定期整理硬碟。這樣會提高硬碟速度。如果硬碟上的垃圾檔案過多的話，速度會減慢，還有可能損壞磁軌。但是，不要三天兩頭的清理，這樣也會減少硬碟壽命的。

最後，就是防毒。病毒在硬碟的存儲的檔案是一個最大的威脅。所也我們發現病毒應該及時採取辦法清除，儘量不要格式化硬碟。

注意事項

1、在工作時不能突然關機

硬碟當硬碟開始工作時，一般都處於高速旋轉之中，如果我們中途突然關閉電源，可能會導致磁頭與碟片猛烈磨擦而損壞硬碟，因此要避免突然關機。關機時一定要注意面板上的硬碟指示燈是否還在閃爍，只有在其指示燈停止閃爍、硬碟讀寫結束後方可關閉計算機的電源開關。

電腦硬碟

2、防止灰塵進入

灰塵對硬碟的損害是非常大的，這是因為在灰塵嚴重的環境下，硬碟很容易吸引空氣中的灰塵顆粒，使其長期積累在硬碟的內部電路元器件上，會影響電子元器件的熱量散發，使得電路元器件的溫度上升，產生漏電或燒壞元件。

另外灰塵也可能吸收水分，腐蝕硬碟內部的電子線路，造成一些莫名其妙的問題，所以灰塵體積雖小，但對硬碟的危害不可低估。因此必須保持環境衛生，減少空氣中的潮濕度和含塵量。切記：一般計算機用戶不能自行拆開硬碟蓋，否則空氣中的灰塵進入硬碟內，在磁頭進行讀、寫操作時劃傷碟片或磁頭。

3、要防止溫度過高或過低

溫度對硬碟的壽命也是有影響的。硬碟工作時會產生一定熱量，使用中存在散熱問題。溫度以20～25℃為宜，過高或過低都會使晶體振盪器的時鐘主頻發生改變。溫度還會造成硬碟電路元器件失靈，磁介質也會因熱脹效應而造成記錄錯誤。溫度過低，空氣中的水分會被凝結在積體電路元器件上，造成短路；濕度過高時，電子元器件表面可能會吸附一層水膜，氧化、腐蝕電子線路，以致接觸不良，甚至短路，還會使磁介質的磁力發生變化，造成數據的讀寫錯誤；濕度過低，容易積累大量的因機器轉動而產生的靜電荷，從而燒壞CMOS電路，吸附灰塵而損壞磁頭、劃傷磁碟片。另外，儘量不要使硬碟靠近強磁場，如音箱、喇叭、電機、電台、手機等，以免硬碟所記錄的數據因磁化而損壞。

如何加快硬碟讀寫速度

軟體方面

1.設定虛擬記憶體

2.定期清理桌面圖示

3.刪除隨機啟動程式

4.定期徹底刪除一些DLL程式

5.定期防毒，清除病毒檔案

硬體方面

1.自行關閉硬碟DMA模式

2.斷開不使用的網路驅動器

3.增大硬碟空間

4.正確設定網卡

故障原因

一、硬碟散熱風扇

考慮到散熱效果，很多人都為自己電腦硬碟安裝上了硬碟散熱風扇，但是一些低檔的風扇，它的震動相當明顯，可以把震動傳遞到硬碟上，長期以後，定會對硬碟壽命產生影響。

二、光碟機

主流的光碟機讀盤速度已經達到了50倍速以上，當光碟在光碟機中高速旋轉時，光碟機本身發出的震動會帶動機箱的共振，從而影響到硬碟的工作。而且這種高速轉動發熱量也是很多的，光碟機離硬碟又是如此近，從光碟機中釋放的熱量定會使得硬碟的溫度上升。

三、灰塵

灰塵對硬碟的損害是顯而易見的，在沉積在硬碟的電路板的灰塵會嚴重影響電路板上晶片的熱量散發，使得電路板上的元器件溫度上升，進而導致晶片過熱而燒毀。另外灰塵如果吸收了水分，是很容易造成電路短路的。

四、靜電

在對電腦進行維修過程中，很多人都是用手拿硬碟，但是在乾燥的天氣中，人的手上可能會積累上萬伏的靜電，手上的靜電可能會擊穿電路板上的晶片，導致硬碟出現故障。

五、低級格式化

如果電腦硬碟出現了壞道，很多網友都採取低級格式化的措施，其實低格對硬碟的損壞的很大的，它可能會造成磁碟壞道的擴散，甚至會導致硬碟參數丟失，造成硬碟無法使用。

六、電源

一個低質量的電腦電源，會使硬碟受到電壓波動的干擾，特別是硬碟在進行讀寫操作時，如果電腦的電源出現問題，幾乎可以一瞬間讓一塊硬碟報廢。

七、磁場

因為硬碟是一種依靠磁介質來記錄數據的設備，如果受到外界環境的磁場干擾，很可能導致磁碟數據的丟失，所以應該儘量遠離磁場環境。