美国电脑硬盘系统技术学习

Ⅰ 电脑运行特别卡，非常慢是什么原因

电脑运行卡、慢的原因如下：

1、杀毒软件安装多，并且全部打开监控，少开监控或不开监控，经常查杀病毒就是了。
2、软件或驱动与系统不兼容，重装或升级驱动。
3、系统问题或有木马，查杀一下木马还原一下系统或重装（下载Win清理助手查杀木马）。
4、内存、显卡，另外电压不稳也可以引起死机故障的发生（如果内存太小，加内存条）。
5、一般常见的CPU或显卡等硬件温度过高最容易引起卡和死机。
6、硬盘有坏道，用软件修复硬盘坏道，格式化硬盘重新分区重装，换硬盘。
7、升级硬件引起不兼容死机。
8、垃圾文件太多、磁盘碎片太多等。

Ⅱ 什么是RAID技术

RAID（独立磁盘冗余阵列）是一种数据存储虚拟化技术，将多个物理磁盘驱动器组件组合到一个或多个逻辑单元中，以实现数据冗余和/或提高性能的目的。

数据以多种方式（称为RAID级别）分布在驱动器上，具体取决于所需的冗余和性能级别。不同的方案按资料分布布局以单词“ RAID”命名，后跟一个数字，例如RAID 0或RAID1。每种方案或RAID级别在关键目标之间提供了不同的平衡：可靠性、性能和容量。大于RAID 0的RAID级别可提供针对不可恢复的扇区读取错误以及郑配整个物理驱动器故障的保护。

RAID技术主要具有以下三个基本功能：

（1）通过磁盘数据条带化，可以实现对数据的块访问，减少了磁盘的机械搜索时间，提高了数据访问速度。

（2）通过同时排列数组中的多个磁盘，可以减少磁盘的机械搜索时间，并提高数据访问速度。

（3）通过镜像或存储同位信息，可以实现数据的冗余保护。

RAID 0和RAID 1之间的区别：

1. RAID 0读写速度快，数组容量是数组磁盘的总容量，无数据备份功能，安全性较差。

2. RAID 1的读写速度如单磁盘，容量为单磁盘容量，但磁盘互相备份，安全性高。

RAID 0的特点：

RAID 0的缺点是它不提供数据冗余，一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法恢复。当RAID中任何硬盘驱动器出现故障时，RAID 0运行都可能导致整个数据损坏。通常不建议企业用户单独使用。

RAID 1的特征：

RAID 1通过硬盘数据镜像实现数据冗余，保护数据，在两个磁盘上生成备份数据，并且在原始数据繁忙时可以直接从镜像备份中读取资料，因此RAID 1可以提供读取性能。

RAID 0

RAID 0由条带化组成，但没有镜像或同位。与跨区卷相比，RAID 0卷的容量是相同的。它是集合中磁盘容量的总和。但是由于条带化将每个文件的内容分配到集合中的所有磁盘之间，因此任何磁盘的故障都会导致庆丛哪所有档（整个RAID 0卷）丢失。跨区卷损坏至少可以将档保留在正常运行的磁盘上。 RAID 0的好处是，对任何档的读写操作的吞吐量都乘以磁盘数量，因为与跨区卷不同，读写操作是同时进行的，而且代价是驱动器故障的完全脆弱性。实际上，平均故障率比等效的单个非RAID驱动器高。

RAID 1

RAID 1由数据镜像组成，没有同位或分段。数据被相同地写入两个驱动器，从而产生驱动器的“镜像集”。因此，RAID中的任何驱动器均可满足任何读取请求。如果将请求广播到RAID中的每个驱动器，则可以由首先访问数据的驱动器（根据其查找时间和循环等待时间）对请求进行服务，从而提高性能。如果针对控制器或软件进行了优化，则持续读取吞吐量将接近集合中每个驱动器的吞吐量总和。写入较慢，因为写入的数据必须更新到每个驱动器，而最慢的驱誉码动器会限制写入性能。但只要有一个驱动器正常工作，该数组就会继续运行。

下面是RAID级别的对比表。

Ⅲ 全面的硬盘知识

硬盘，英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备，作用是储存计算机运行时需要的数据。
体现硬盘好坏的主要参数为传输率，其次的为转速、单片容量、寻道时间、缓存、噪音和S.M.A.R.T.
1956年IBM公司制造出世界上第一块硬盘350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），它的数据为：容量5MB、盘片直径为24英寸、盘片数为50片、重量上百公斤。盘片上有一层磁性物质，被轴带着旋转，有磁头移动着存储数据，实现了随机存取。
1970年磁盘诞生
1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术，是现在硬盘的开端，因为磁头悬浮在盘片上方，所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转，但有好几十公斤重。
1975年Soft-adjacent layer（软接近层）专利的MR磁头结构产生
1979年IBM发明了薄膜磁头，这意味着硬盘可以变的很小，速度可以更快，同体积下硬盘可以更大。
1979年IBM 3370诞生，它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘，"2-7"RLL编码将能减小硬盘错误
1986年IBM 9332诞生，它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。
1989年第一代MR磁头出现
1991年IBM磁阻MR（Magneto Resistive)磁头硬盘出现。带动了一个G的硬盘也出现。磁阻磁头对信号变化相当敏感，所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。意味着硬盘的容量可以作的更大。意味着硬盘进入了G级时代。
1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出，这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。
认识硬盘
硬盘是电脑中的重要部件，大家所安装的操作系统（如：Windows 9x、Windows 2k…）及所有的应用软件（如：Dreamwaver、Flash、Photoshop…）等都是位于硬盘中，或许你没感觉到吧！但硬盘确实非常重要，至少目前它还是我们存储数据的主要场所，那你对硬盘究竟了解多少了？可能你对她一窍不通，不过没关系，请见下文。
一、硬盘的历史与发展
从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达15GB多的硬盘，硬盘也经历了几代的发展，下面就介绍一下其历史及发展。
1.1956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域，从而成功地实现了随机存储，这套系统的总容量只有5MB，共使用了50个直径为24英寸的磁盘，这些盘片表面涂有一层磁性物质，它们被叠起来固定在一起，绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。
2.1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术，探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触”，这也是现代绝大多数硬盘的原型。
3.1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘，从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。
4.1979年，IBM再次发明了薄膜磁头，为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。
5.80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献，即发明了MR（Magneto Resistive)磁阻，这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感，使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。
6.1991年IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头，使硬盘的容量首次达到了1GB，从此硬盘容量开始进入了GB数量级。
7.1999年9月7日，Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘，从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。
8.2000年2月23日，希捷发布了转速高达15，000RPM的Cheetah X15系列硬盘，其平均寻道时间只有3.9ms，这可算是目前世界上最快的硬盘了，同时它也是到目前为止转速最高的硬盘；其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s，数据缓存为4~16MB，支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ，这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说，希捷的此款（"積架"）Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。

9.2000年3月16日，硬盘领域又有新突破，第一款“玻璃硬盘”问世，这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV，此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料，这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB，这是目前最大容量的硬盘，而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3 十亿数据位/每平方英寸，这再次涮新数据存储密度世界记录。
二、硬盘分类
目前的硬盘产品内部盘片有：5.25，3.5，2.5和1.8英寸（后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中，现在台式机中常用3.5英寸的盘片）；如果按硬盘与电脑之间的数据接口，可分为两大类：IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。
三、技术规格
目前台式机中硬盘的外形差不了多少，在技术规格上有几项重要的指标：
1.平均寻道时间（average seek time），指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单位为毫秒（ms）。注意它与平均访问时间的差别，平均寻道时间当然是越小越好，现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。
2.平均潜伏期（average latency），指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，单位为毫秒（ms）。
3.道至道时间（single track seek），指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间，单位为毫秒（ms）。
4.全程访问时间（max full seek），指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间，单位为毫秒（ms）。
5.平均访问时间（average access），指磁头找到指定数据的平均时间，单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。注意：现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
6.最大内部数据传输率（internal data transfer rate），也叫持续数据传输率（sustained transfer rate），单位Mb/S（注意与MB/S之间的差别）。它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。注意，在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位，这是兆位/秒的意思，如果需要转换成MB/S（兆字节/秒），就必须将Mbps数据除以8（一字节8位数）。例如，WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s（131/8）。
7.外部数据传输率：通称突发数据传输率（burst data transfer rate），指从硬盘缓冲区读取数据的速率，在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替，单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66，它的最大外部数据率即为66.7MB/s，而在SCSI硬盘中，采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准，其数据传输率可达160MB/s，采用Fibra Channel（光纤通道），最大外部数据传输将可达200MB/s。在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口，这理论上将最大外部数据传输率提高到了320MB/s，但目前好像还没有结合有此接口的产品推出。
8.主轴转速：是指硬盘内主轴的转动速度，目前ATA（IDE）硬盘的主轴转速一般为5400~7200rpm，主流硬盘的转速为7200RPM，至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200~10，000RPM，而最高转速的SCSI硬盘转速高达15，000RPM（即希捷“積架X15”系列硬盘）。
9.数据缓存：指在硬盘内部的高速存储器：目前硬盘的高速缓存一般为512KB~2MB，目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB，而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。
10.硬盘表面温度：它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。这项指标厂家并不提供，一般只能在各种媒体的测试数据中看到。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度，因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI硬盘一般来说应该加一个硬盘冷却装置，这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。
11.MTBF（连续无故障时间）：它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供，需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。
四、接口标准
ATA接口，这是目前台式机硬盘中普通采用的接口类型。
ST-506/412接口：
这是希捷开发的一种硬盘接口，首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST－506及ST－412。ST－506接口使用起来相当简便，它不需要任何特殊的电缆及接头，但是它支持的传输速度很低，因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了，采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST－506/412硬盘或称MFM硬盘，MFM（Modified Frequency Molation）是指一种编码方案 。
ESDI接口：
即（Enhanced Small Drive Interface）接口，它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中，而不是在控制卡上，理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍，一般可达到10Mbps。但其成本较高，与后来产生的IDE接口相比无优势可言，因此在九十年代后就补淘汰了
IDE及EIDE接口：
IDE（Integrated Drive Electronics）的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。 把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。
ATA-1(IDE)：
ATA是最早的IDE标准的正式名称，IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口，支持一个主设备和一个从设备，每个设备的最大容量为504MB，ATA最早支持的PIO-0模式（Programmed I/O-0）只有3.3MB/s，而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式（没有得到实际应用），要升级为ATA-2，你需要安装一个EIDE适配卡。
ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）：
这是对ATA-1的扩展，它增加了2种PIO和2种DMA模式，把最高传输率提高到了16.7MB/s，同时引进了LBA地址转换方式，突破了老BIOS固有504MB的限制，支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2，则可以在CMOS设置中找到（LBA，LogicalBlock Address）或（CHS，Cylinder,Head,Sector）的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置，从而可以支持四个设备，两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上，而将次要一些的设备放在从插口上，这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的，这样可以使主插口连在快速的PCI总线上，而从插口连在较慢的ISA总线上。
ATA-3(FastATA-2)：
这个版本支持PIO-4，没有增加更高速度的工作模式（即仍为16.7MB/s)，但引入了简单的密码保护的安全方案，对电源管理方案进行了修改，引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析和报告技术)
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66)：
这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍，达到33MB/s，或更高的66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术，使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA，需要一个空闲的PCI扩展槽，如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上，则该设备不可能达到其最大传输率，因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66（即Ultra DMA/66）是目前主流桌面硬盘采用的接口类型，其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
Serial ATA：
新的Serial ATA（即串行ATA），是英特尔公司在今年IDF（Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛） 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型，就如其名所示，它以连续串行的方式传送资料，在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作（第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线）。这样做法能降低电力消耗，减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格，它支持的最大外部数据传输率达100MB/s，上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品，它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口，一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了，各设备对电脑主机来说，都是Master，这样我们可省了不少跳线功夫。
SCSI接口：
SCSI就是指Small Computer System Interface(小型计算机系统接口)，它最早研制于1979，原是为小型机的研制出的一种接口技术，但随着电脑技术的发展，现在它被完全移植到了普通PC上。现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast)，最新的为SCSI-3，不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI广泛应用于如：硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它的优点非常多主要表现为以下几点：
1、适应面广； 使用SCSI，你所接的设备就可以超过15个，而所有这些设备只占用一个IRQ，这就可以避免IDE最大外挂15个外设的限制。
2、多任务；不像IDE，SCSI允许对一个设备传输数据的同时，另一个设备对其进行数据查找。这将在多任务操作系统如Linux、Windows NT中获得更高的性能。
3、宽带宽；在理论上，最快的SCSI总线有160MB/s的带宽，即Ultra 160/s SCSI；这意味着你的硬盘传输率最高将达160MB/s(当然这是理论上的，实际应用中可能会低一点)。
4、少CPU占用率
从最早的SCSI到现在Ultra 160/m SCSI，SCSI接口具有如下几个发展阶段
1、SCSI-1 —最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司（Seagate希捷公司的前身）制订的，并于1986年获得了ANSI（美国标准协会）承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ，这就是我们现在所指的SCSI -1，它的特点是，支持同步和异步SCSI外围设备；支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S；支持WORM外围设备。
2、SCSI-2 —90年代初（具体是1992年），SCSI发展到了SCSI-2，当时的SCSI-2 产品（通称为Fast SCSI）是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为：Narrow SCSI；后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。
3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3，其俗称Ultra SCSI，全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface（数据传输率为20M/S）它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术，因此使用了16位传输的Wide模式时，数据传输即可达到40MB/s。其允许接口电缆的最大长度为1.5米。
4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40)，其采用了LVD（Low Voltage Differential，低电平微分）传输模式，16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性。
5、1998年9月更高的数据传输率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)规格正式公布，其最高数据传输率为160MB/s，这将给电脑系统带来更高的系统性能。

现有最流行的串行硬盘技术
随着INTEL的915平台的发布，最新的ICH6-M也进入了我们的视野。而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外，也正式引入了SATA（串行ATA，以下简称SATA）和PCI-E概念。对于笔记本来说，从它诞生的那天起就一直使用着PATA（并行ATA，以下简称PATA）来连接硬盘，SATA的出现无疑是一项硬盘接口的革命。而如今随着INTEL的积极推动，笔记本也开始迈入SATA的阵营。

关于SATA的优势，笔者相信诸位也都有了解。确实，比起PATA，SATA有着很多不可比拟的优势，而笔者将在本文中透过技术细节来多其进行分析。相信您读完本文后会对SATA有着更深入的了解。另外由于本文主要针对笔记本和台式机，所以诸如RAID等技术不在本文讨论范围之内。

串行通信和并行通信

再进行详细的介绍之前，我们先了解一下串行通信和并行通信的特点。

一般来说，串行通信一般由二根信号线和一根地线就可完成互相的信息的传送。如下图，我们看到设备A和设备B之间的信号交换仅用了两根信号线和一根地线就完成了。这样，在一个时钟内，二个bit的数据就会被传输（每个方向一个bit，全双工），如果能时钟频率足够高，那么数据的传输速度就会足够快。
如果为了节省成本，我们也可以只用一根信号线和一根地线连接。这样在一个时钟内只有一个bit被传输（半双工），我们也同样可以提高时钟频率来提升其速度。

而并行通信在本质上是和串行通信一样的。唯一的区别是并行通信依靠多条数据线在一个时钟周期里传送更多的bit。下图中，数据线已经不是一条或者是两条，而是多条。我们很容易知道，如果有8根数据线的话，在同一时钟周期内传送的的数据量是8bit。如果我们的数据线足够多的话，比如PCI总线，那一个周期内就可以传送32bit的数据。

在这里，笔者想提醒各位读者，对于一款产品来说，用最低的成本来满足带宽的需要，那就是成功的设计，而不会在意你是串行通信还是并行通信，也不会管你的传输技术是先进还是落后。

PATA接口的速度

我们知道，ATA-33的速度为33MB/S，ATA-100的速度是100MB/S。那这个速度是如何计算出来的呢？

首先，我们需要知道总线上的时钟频率，比如ATA-100是25MHz，PATA的并行数据线有16根，一次能传送16bit的数据。而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率，PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据（类似DDR的原理），使得在一个时钟周期内能传送32bit。

这样，我们很容易得出ATA-100的速度为：25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。

PATA的局限性

在相同频率下，并行总线优于串行总线。随着当前硬盘的数据传输率越来越高，传统的并行ATA接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷，其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。

那各信号线之间是如何干扰的呢？

1，首先是信号的反射现象。从南桥发出的PATA信号，通过扁长的信号线到达硬盘（在笔记本上对应的也有从南桥引出PATA接口，一直布线到硬盘的接口）。学过微波通信的读者肯定知道，信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹，而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上，导致传输中数据的完整性被破坏，引起接受端误判。

所以在实际的设计中，都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。

我们看到，从南桥发出的PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。我们必须加上至少30个电阻（除了16根数据线，还有一些控制信号）才能有效的防止信号的反弹。而在硬盘内部，硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。这不仅对成本有所上升，也对PCB的布局也造成了困扰。

当然，信号反弹在任何高速电路里都会发生，在SATA里我们也会看到终端电阻，但因为SATA的数据线比PATA少很多，并且采用了差分信号传输，所以这个问题并不突出。

2，其次是信号的偏移问题
理论上，并行总线的数据线的长度应该是一致的。而在实际上，这点很难得到保证。信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端，导致逻辑误判。不仅如此，导致信号延迟的原因还有很多，比如线路板上的分布电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。

如图，在左侧南桥端我们发送的数据为[1，1，1，0]，在发送到硬盘的过程中，第四个信号由于某种原因出现延迟，在判断时刻还没到达接受端。这样，接受端判断接受到的信号为[1，1，1，1]，出现错误。由此也可看出，并行数据线越多，出现错误的概率也越大。

下图是SONY Z1的硬盘转接线，我们看到，设计师做了不少蛇行走线以满足PATA数据线的长度一致性要求。

我们可以很容易想象，信号的时钟越快，被判断信号判断的时间就越短，出现误判的可能性就越大。在较慢的总线上（上），允许数据信号和判断信号的时间误差为a，而在高速的总线上（下），允许误差为b。速度越快，允许的误差越小。这也是PATA的总线频率提升的局限性，而总线频率直接影响着硬盘传输速度。。。

3，还有是信号线间的干扰（串音干扰）

这种干扰几乎存在与任何电路。和信号偏移一样，串音干扰也是并行通信的通病。由于并行通信需要多条信号线并行走线（以满足长度、分布电容等参数的一致性），而串音干扰就是在这时候导致的。由于信号线在传输数据的过程中不停的以0，1间变换，导致其周边的磁场变化甚快。通过法拉第定律我们知道，磁场变化越快，切割磁力线的导线上的电压越大。这个电压将导致信号的变形，信号频率越高，干扰愈加严重，直至完全无法工作。串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素，并且大大限制了线路的长度。

硬盘的恢复主要是靠备份,还有一些比较专业的恢复技术就是要专业学习的了.不过我不专业,现在最常用的就是GHOST,它可以备份任何一个盘付,并生成一个备份文件必要的时候可以用来恢复数据

现在市场上的主要几款硬盘就是迈托,西部数据(WD),希捷(ST),三星,东之,松下,还有最新的那个易拓保密硬盘

Ⅳ 电脑硬盘的工作原理

1.硬盘的磁头

一块硬盘存取数据的工作完全都是依靠磁头来进行，换句话说，没有磁头，也就没有实际意义上的硬盘。那么，究竟什么是磁头呢？磁头就是硬盘进行读写的“笔尖”，通过全封闭式的磁阻感应读写，将信息记录在硬盘内部特殊的介质上。硬盘磁头的发展先后经历了亚铁盐类磁头(MonolithicHead)、MIG(MetalInGap)磁头和薄膜磁头(ThinFilmHead)、MR磁头等几个阶段。前3种传统的磁头技术都是采取了读写合一的电磁感应式磁头，在设计方面因为同时需要兼顾读/写两种特性，因此也造成了硬盘在设计方面的局限性。

第4种磁阻磁头在设计方面引入了全新的分离式磁头结构，写入磁头仍沿用传统的磁感应磁头，而读取磁头则应用了新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读，针对读写的不同特性分别进行优化，以达到最好的读写性能。

除上述几种磁头技术外，技术更为创新、采用多层结构、磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(GiantMagnetoResistiveheads，巨磁阻磁头)，可以使目前硬盘的容量在此基础上再提高10倍以上。

2.硬盘的盘面

如果把硬盘磁头比喻作“笔”的形容成立，那么所谓硬盘的盘面自然就是这“笔”下的“纸”。如果您曾经有幸打开过自己的硬盘，可以发现硬盘内部是由金属磁盘组成的，有单盘片的，有双盘片的，也有多盘片的。它们通过表面的磁物质结合在一起。与平时使用的那些普通软磁盘存储介质的不连续颗粒相比，这种特殊物质的金属磁盘具有更高的记录密度和更强的安全性能。

目前市场上主流硬盘的盘片大都是采用了金属薄膜磁盘构成，这种金属薄膜磁盘较之普通的金属磁盘具有更高的剩磁(Remanence:经消磁后，残留在磁介质上的磁感应)和高矫顽力(CoerciveForce:作用于磁化材料以去除剩磁的反向磁通强度)，因此也被硬盘厂商普遍采用。

与金属薄膜磁盘相比，用玻璃做为新的盘片，有利于把硬盘盘片做得更平滑，单位磁盘密度也会更高。同时由于玻璃的坚固特性，新一代的玻璃硬磁盘在性能方面也会更加稳定。不过也有一点问题，如果一旦把玻璃材质作为硬盘基片，玻璃材质较之金属材质的脆弱性就会表现出来。

3.硬盘的马达

有了“笔”和“纸”，要让“笔”能够在“纸”上顺利地写字，当然还要有“手”的控制，而这双控制磁头在磁片上高速工作的“手”就应该是硬盘主轴上的马达了。硬盘正因为有了马达，才可以带动磁盘片在真空封闭的环境中高速旋转，马达高速运转时所产生的浮力使磁头飘浮在盘片上方进行工作。硬盘在工作时，通过马达的连动将需要存取资料的扇区带到磁头下方，马达的转速越快，等待存取记录的时间也就越短。从这个意义上讲，硬盘马达的转速在很大程度上决定了硬盘最终的速度。

在当今硬盘不断向着超大容量迈进的同时，硬盘的速度也在不断提高，这当然就要求硬盘的马达也必须能够跟上技术时代飞速发展的步伐。进入2000年后，5400rpm的硬盘即将成为历史，7200rpm势必成为2000年乃至今后一段时间的主流产品。速度方面的提升对于硬盘的马达而言，自然也是提出了更高的要求。7200rpm、10000rpm甚至15000rpm的硬盘马达自然不会再是传统意义上的普通滚珠轴承马达，因为硬盘转速的不断提高会带来诸如磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面问题。传统的普通滚珠轴承马达自然无法妥善解决这些问题，于是曾广泛应用在精密机械工业上的液态轴承马达(Fluiddynamicbearingmotors)被引入到硬盘技术中。与传统的滚珠轴承马达不同，液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承，这种特殊的轴承以油膜代替了原先的滚珠，一方面避免了与金属面的直接磨擦，将传统马达所带来的噪声及高温降至最低;另一方面，油膜可以有效地吸收外来的震动，使硬盘的抗震能力由以往的150G提高至1200G;再一个方面，从理论上讲，液态轴承马达无磨损，使用寿命可以达到无限长，虽然我们无法通过这一点就奢想自己的新硬盘能够“长生不老”，但最起码可以延长使用寿命。

4.硬盘的转速

硬盘的转速(RotateSpeed)，正像我们上文所述，硬盘的马达直接决定了硬盘的转速。理论上讲，硬盘的转速越快越好，因为较高的硬盘转速可以极大地缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间。但是，硬盘的高转速带给硬盘的负面影响就是转速越快，硬盘表面的发热量越大，如果再加上机箱散热不佳和其他周边散热过多的原因，很可能造成机器运行不稳定。也正是这个原因，目前市场上绝大多数笔记本电脑中的专用硬盘，其转速一般都不会超过4500rpm。

5.硬盘的平均寻道时间、平均访问时间和平均潜伏时间

所谓硬盘的平均寻道时间(AverageSeekTime)，其实就是指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间。我们在描述硬盘读取数据能力时，目前主要以毫秒为计算单位，而硬盘读取数据一次大多在6～14ms之间。当硬盘的单碟容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离会相应减少，这样也就导致硬盘本身的平均寻道时间减少，从而提高了硬盘传输数据的速度。

而平均访问时间(AverageAccessTime)，指的就是平均寻道时间与平均潜伏时间的总和。平均访问时间基本上也就能够代表硬盘找到某一数据所用的时间。平均访问时间越短越好，一般情况下应该控制在11～18ms之间，建议用户选择那些平均访问时间在15ms以下的硬盘。

所谓平均潜伏时间(AverageLatencyTime)，其准确的概念定位就是指相应磁道旋转到磁头下方的时间，一般情况下在2～6ms之间。

6.硬盘的外部传输率和内部传输率

所谓硬盘的外部数据传输率(ExternalTransferRate)就是指电脑通过接口将数据交给硬盘的传输速度，而内部数据传输率(InternalTransferRate)就是指硬盘将这些数据记录在自身盘片上的速度，也称最大或最小持续传输率(SustainedTransferRate)。从实际应用方面分析，硬盘的外部数据传输率比其内部传输率速度要快很多，在它们之间有一块缓冲区可以缓解二者的速度差距。而从硬盘缓冲区读取数据的速度又称之为突发数据传输率(BurstdataTransferRate)。

普通的EIDE硬盘理论上的传输速率，都已达到了17.5MB/s左右，而采用UltraDMA/33、UltraDMA/66技术后，传输率瞬间速度便可以达到33.3MB/s和66MB/s，至于UltraDMA/100和UltraDMA/160，也是指在这个速度上的提升。

7.硬盘的缓冲区

所谓硬盘的缓冲区(硬件缓冲)就是指硬盘本身的高速缓存(Cache)，它能够大幅度地提高硬盘整体性能。高速缓存其实就是指硬盘控制器上的一块存取速度极快的DRAM内存，分为写通式和回写式。所谓写通式，就是指在读硬盘时系统先检查请求，寻找所要求的数据是否在高速缓存中。如果在则称为被命中，缓存就会发送出相应的数据，磁头也就不必再向磁盘访问数据，从而大幅度改善硬盘的性能。

所谓回写式，指的是在内存中保留写数据，当硬盘空闲时再次写入。从这一点上而言，回写式具有高于写通式的系统性能。较早期的硬盘大多带有128KB、256KB、512KB等高速缓存，目前的高档硬盘高速缓存大多已经达到1MB、2MB甚至更高，在高速缓存的取材上也采用了速度比DRAM更快的同步内存SDRAM，确保硬盘性能更为卓越。

硬盘技术

硬盘所采用的技术，目前主要包括3个方面，一是磁头技术，二是防震技术，三是数据保护技术。随着各大制造厂商的技术竞争，目前这3个方面的技术要点也逐渐走向融合。

1.磁头技术

(1)磁阻磁头技术(Magneto-ResistiveHead)

磁阻磁头技术是一种比较传统的硬盘磁头技术，是完全基于磁电阻效应工作的，其核心就是一片金属材料，其电阻随磁场的变化而变化。应用这种磁阻磁头技术的原理就是:通过磁阻元件连着的一个十分敏感的放大器可以测出微小的电阻变化。所以越先进的MR技术可以提高记录密度来记录数据，增加单盘片容量即硬盘的最高容量，进而提高数据传输率。

(2)巨型磁阻磁头(GMR)

这是MR磁阻磁头技术的换代技术，目前绝大多数的硬盘产品都应用了这种技术。采用了巨型磁阻磁头技术的硬盘，其读、写工作是分别由不同的磁头来完成的，这种变化从而可以有效地提高硬盘的工作效率，并使增大磁道密度成为可能。

(3)OAW(光学辅助温式技术)

OAW是美国希捷公司新研制技术代号，很可能是未来磁头技术的发展方向。应用这种OAW技术，未来的硬盘可以在1英寸面积内写入105000以上的磁道，单碟容量更是有望突破36GB。

2.防震技术

(1)SPS防震保护系统

这是昆腾公司在其火球7代(EX)系列之后普遍采用的硬盘防震动保护系统。其设计思路就是分散外来冲击能量，尽量避免硬盘磁头和盘片之间的意外撞击，使硬盘能够承受1000G以上的意外冲击力。

(2)ShockBlock防震保护系统

虽然这是Maxtor公司的专利技术，但其设计思路与防护风格与昆腾公司的SPS技术有着异曲同工之妙，也是为了分散外来的冲击能量，尽量避免磁头和盘片相互撞击，但它能承受的最大冲击力却可以达到1500G甚至更高。

3.数据保护技术

(1)S.M.A.R.T技术

S.M.A.R.T技术是目前绝大多数硬盘已经普遍采用的通用安全技术，而应用S.M.A.R.T技术，用户们能够预先测量出某些硬盘的特性。举个例子，如监测硬盘磁头的飞行高度。因为一旦磁头开始出现飞得太高或太低的情况，硬盘在运行中就极有可能报错，S.M.A.R.T技术就是一种对硬盘故障预先发出报警的廉价数据保护。

当然，利用S.M.A.R.T技术可预测的硬盘故障一般是硬盘性能恶化的结果，其中约60%为机械性质的，40%左右则是对软性故障的有效预测。应用S.M.A.R.T技术可以有效地防止并减少硬盘数据丢失，而预先报警系统更能够让电脑用户及时掌握自己硬盘的性能和实际使用状况。

(2)数据卫士

西部数据(WD)公司的数据卫士能够在硬盘工作的空余时间里，每8个小时便自动执行硬盘扫描、检测、修复盘片的各扇区等步骤。以上操作完全是自动运行，无需用户干预与控制，特别是对初级用户与不懂硬盘维护的用户十分适用。

(3)DPS(数据保护系统)

昆腾公司在推出火球7代硬盘以后，从8代开始的所有硬盘中，都内建了所谓的DPS(数据保护系统)系统模式。DPS系统模式的工作原理是在其硬盘的前300MB内，存放操作系统等重要信息，DPS可在系统出现问题后的90s内自动检测恢复系统数据，如果不行，则启用随硬盘附送的DPS软盘，进入程序后DPS系统模式会自动分析造成故障的原因，尽量保证用户硬盘上的数据不受损失。

(4)MaxSafe技术

MaxSafe技术是迈拓公司在其金钻2代以后普遍采用的技术。MaxSafe技术的核心就是将附加的ECC校验位保存在硬盘上，使硬盘在读写过程中，每一步都要经过严格的校验，以此来保证硬盘数据的完整性。

4.其他综合技术方面

(1)PRML(，硬盘最大相似性技术)读取技术利用PRML读取技术可以使单位硬盘盘片存储更大量的信息。在增加硬盘容量的同时，还可以有效地提高硬盘数据的读取和传输率。

(2)UltraDSP(超级数字信号处理器)技术及接口技术

应用UltraDSP进行数学运算，其速度较一般CPU快10～50倍。采用UltraDSP技术，单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能，以减少其他电子元件的使用，可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。

接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率，最大的益处在于，可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源，提高系统性能。Maxtor公司2000年最新的钻石9代和金钻4代都采用了双DSP芯片技术，将硬盘的系统性能提升到极致。

(3)3DDefenseSystem(3D保护系统)

3DDefenseSystem是美国希捷公司独有的一种硬盘保护技术。3DDefenseSystem中主要包括了DriveDefense(磁盘保护)、DataDefense(数据保护)及DiagnosticDefense(诊断保护)等3个方面的内容。

DriveDefense(磁盘保护)。这里面又包括：G-Force保护，可帮助希捷硬盘承受业界内最高的非工作状态下的震动，即在2ms内震动力即使达到350G，也不会使硬盘损坏;SeaShield保护，提供ESD及安全处理，特别是对PCBA(PrintedCircuitBoardAssembly，印刷电路集成板);SeaShell保护，这是一种可以替换原有ESD(Elestro-StaticDischarge)的硬盘工具包，通过这一保护系统可为硬盘提供更多的保护。

DataDefense(数据保护)。这里面又包括了希捷独创的Multidrive系统(SAMS)。所谓SAMS就是通过减小硬盘的旋转振动来最大程度地减少对硬盘的损坏;ECC(ErrorCorrectionCode，错误检正代码)，即为高性能硬盘提供on-the-fly检正，还有就是对数据恢复提供最大限度Firmware(固件)检正，因此可以正确完整地进行读、恢复数据;SafeSaring，当硬盘断电及重新来电后，利用SafeSaring技术可以确保硬盘磁头回到同样的扇区，保证数据不丢失;End-to-EndPathProtection，确保数据在主机与磁盘之间传输的完整性。

DiagnosticDefense(诊断保护)。这里面也包括了SeaTools——诊断工具软件，可以帮助用户诊断系统是否存在问题，以及诊断错误是否由其他硬件及软件产生。另外，SeaTools还可以在ATA及SCSI产品中工作，可以应用于所有老旧的希捷硬盘;增强型的S.M.A.R.T功能，可以在硬盘发生错误与问题之前作为预测并向用户发出警告;Web-BasedTools(基于Web的工具)，允许用户标识及解决一些非硬盘相关错误，如病毒等，也可以检正文件系统，解决硬件冲突以避免不必要的硬盘返修;DLD(DriveLoggingDiagnostics)——捕获不可恢复性数据错误，实质上就是交互性的诊断工作。

硬盘的工作模式

从主板的支持度来看，目前硬盘的工作模式主要有3种:NORMAL、LBA和LARGE模式。

NORMAL即我们平时讲的普通模式，也是最早的IDE方式。在此方式下对硬盘访问时，BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。该模式支持的最大柱面数为1024，最大磁头数为16，最大扇区数为63，每扇区字节数为512KB。因此支持最大硬盘容量为:512KB×63×16×1024=528MB。在此模式下即使硬盘的实际物理容量很大，但可访问的硬盘空间也只能是528MB。

LBA(LogicalBlockAddressing)即逻辑块寻址模式。应用这种模式所管理的硬盘空间突破了528MB的瓶颈，可达8.4GB。在LBA模式下，设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时，由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在LBA模式下，可设置的最大磁头数为255，其余参数与普通模式相同。

由此可计算出可访问的硬盘容量为:512KB×63×255×1024=8.4GB。LARGE又称为大硬盘管理模式。当硬盘的柱面超过1024而又不为LBA支持时可采用此种模式。LARGE模式采取的方法是把柱面数除以2，把磁头数乘以2，其结果总容量不变。例如，在NORMAL模式下柱面数为1220，磁头数为16，进入LARGE模式则柱面数为610，磁头数为32。这样在DOS中显示的柱面数小于1024，即可正常工作。

Ⅳ 电脑硬盘防震技巧 硬盘防震技术是什么

1、盘防震技术是APS技术的组成。ASP硬盘保护技术，是由内嵌于主板上的加速度感应芯片和预装在系统中的震动预测管理软件组成。通过对ThinkPad本本的角度、震动、撞击的监测（即对横纵加速度变化的监测），来决定是否将硬盘磁头从工作状态收回到磁头停止区，从而减小撞击对硬盘的损害，保护硬盘及硬盘内的数据。震动预测管理软件从加速感应芯片中接收到相应的信号，通过分析判断出哪些是对硬盘有害的，哪些是规律性的运动。震动预测管理软件会忽略对硬盘不能造成伤害的规律性运动，而对于可能会对硬盘造成损害的运动，震动预测管理软件会立刻将信息传递给硬盘，使磁头迅速收回到停止区。当本本处于关机状态或系统处于启动状态时，APS功能并不会被启动。

2、APS技术的工作原理 ：当笔记本电脑硬盘工作时，硬盘磁头在磁盘上方运动，进行数据读取，当撞击力在持续2毫秒内小于200G时，一般可以靠ThinkPad本本本身的外壳与防震设计来减震，避免对硬盘造成损害。而当撞击力在持续2毫秒内超过200G后，损害将会随着撞击能量的加大而加大。

Ⅵ 什么是SCSI RAID硬盘

磁盘阵列技术

磁盘阵列(DiscArray)是由许多台磁盘机或光盘机按一定的规则，如分条(Striping)、分块(Declustering)、交叉存取(Interleaving)等组成一个快速，超大容量的外存储器子系统。它在阵列控制器的控制和管理下，实现快速，并行或交叉存取，并有较强的容错能力。从用户观点看，磁盘阵列虽然是由几个、几十个甚至上百个盘组成，但仍可认为是一个单一磁盘，其容量可以高达几百～上千千兆字节，因此这一技术广泛为多媒体系统所欢迎。

盘阵列的全称是：
RendanArrayofInexpensiveDisk，简称RAID技术。它是1988年由美国加州大学Berkeley分校的DavidPatterson教授等人提出来的磁盘冗余技术。从那时起，磁盘阵列技术发展得很快，并逐步走向成熟。现在已基本得到公认的有下面八种系列。
1.RAID0(0级盘阵列)
RAID0又称数据分块，即把数据分布在多个盘上，没有容错措施。其容量和数据传输率是单机容量的N倍，N为构成盘阵列的磁盘机的总数，I/O传输速率高，但平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)只有单台磁盘机的N分之一，因此零级盘阵列的可靠性最差。
2.RAID1(1级盘阵列)
RAID1又称镜像(Mirror)盘，采用镜像容错来提高可靠性。即每一个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出。一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据，然后由系统再恢复工作盘正确数据。因此这种方式数据可以重构，但工作盘和镜像盘必须保持一一对应关系。这种盘阵列可靠性很高，但其有效容量减小到总容量一半以下。因此RAID1常用于对出错率要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。
3.RAID2(2级盘阵列)
RAID2又称位交叉，它采用汉明码作盘错检验，无需在每个扇区之后进行CRC(CyclicReDundancycheck)检验。汉明码是一种(n,k)线性分组码，n为码字的长度，k为数据的位数，r为用于检验的位数，故有：n=2r－1r=n－k
因此按位交叉存取最有利于作汉明码检验。这种盘适于大数据的读写。但冗余信息开销还是太大，阻止了这类盘的广泛应用。
4.RAID3(3级盘阵列)
RAID3为单盘容错并行传输阵列盘。它的特点是将检验盘减小为一个(RAID2校验盘为多个，DAID1检验盘为1比1)，数据以位或字节的方式存于各盘(分散记录在组内相同扇区号的各个磁盘机上)。它的优点是整个阵列的带宽可以充分利用，使批量数据传输时间减小；其缺点是每次读写要牵动整个组，每次只能完成一埋派弊次I/O。
5.RAID4(4级盘阵列)
RAID4是一种可独立地对组内各盘进行读写的阵列。其校验盘也只有一个。
RAID4和RAID3的区别是：RAID3是按位或按字节交叉存取，而RAID4是按块(扇区)存取，可以单独地对某个盘进行操作，它无需象RAID3那样，那怕每一次小I/O操作也要涉及全组，只需涉及组中两台磁盘机(一台数据盘，一台检验盘)即可。从而提高了小量数据的I/O速率。
6.RAID5(5级盘阵列)
RAID5是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列。它和RAID1、2、3、4各盘阵列的不同点，是它没有固定的校验盘，而是按某种规则把其冗余的奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的所有磁盘上。于弯族是在同一台磁盘机上既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题，因此DAID5内允许在同一组内并发进行多个写操作。所以RAID5即适于大数据量的操作，也适于各种事务处理。它是一种快速，大容量和容错分布合理的磁盘阵列。
7.RAID6(6级盘阵列)
RAID6是一种双维奇偶校验独立存取的磁盘阵列。它的冗余的检、纠错信息均匀分布在所有磁盘上，而数据仍以大小可变的块以交叉方式存于各盘羡汪。这类盘阵列可容许双盘出错。
8.RAID7(7级盘阵列)
RAID7是在RAID6的基础上，采用了cache技术，它使得传输率和响应速度都有较大的提高。Cache是一种高速缓冲存储器，即数据在写入磁盘阵列以前，先写入cache中。一般采用cache分块大小和磁盘阵列中数据分块大小相同，即一块cache分块对应一块磁盘分块。在写入时将数据分别写入两个独立的cache，这样即使其中有一个cache出故障，数据也不会丢失。写操作将直接在cache级响应，然后再转到磁盘阵列。数据从cache写到磁盘阵列时，同一磁道的数据将在一次操作中完成，避免了不少块数据多次写的问题，提高了速度。在读出时，主机也是直接从cache中读出，而不是从阵列盘上读取，减少与磁盘读操作次数，这样比较充分地利用了磁盘带宽。
这样cache和磁盘阵列技术的结合，弥补了磁盘阵列的不足(如分块写请求响应差等缺陷)，从而使整个系统以高效、快速、大容量、高可靠以及灵活、方便的存储系统提供给用户，从而满足了当前的技术发展的需要，尤其是多媒体系统的需要。
解析磁盘阵列的关键技术
存储技术在计算机技术中受到广泛关注，服务器存储技术更是业界关心的热点。一谈到服务器存储技术，人们几乎立刻与SCSI（Small Computer Systems Interface）技术联系在一起。尽管廉价的IDE硬盘在性能、容量等关键技术指标上已经大大地提高，可以满足甚至超过原有的服务器存储设备的需求。但由于Internet的普及与高速发展，网络服务器的规模也变得越来越大。同时，Internet不仅对网络服务器本身，也对服务器存储技术提出了苛刻要求。无止境的市场需求促使服务器存储技术飞速发展。而磁盘阵列是服务器存储技术中比较成熟的一种，也是在市场上比较多见的大容量外设之一。
在高端，传统的存储模式无论在规模上，还是安全上，或是性能上，都无法满足特殊应用日益膨胀的存储需求。诸如存储局域网（SAN）等新的技术或应用方案不断涌现，新的存储体系结构和解决方案层出不穷，服务器存储技术由直接连接存储（DAS）向存储网络技术（NAS）方面扩展。在中低端，随着硬件技术的不断发展，在强大市场需求的推动下，本地化的、基于直接连接的磁盘阵列存储技术，在速度、性能、存储能力等方面不断地迈上新台阶。并且，为了满足用户对存储数据的安全、存取速度和超大的存储容量的需求，磁盘阵列存储技术也从讲求技术创新、重视系统优化，以技术方案为主导的技术推动期逐渐进入了强调工业标准、着眼市场规模，以成熟产品为主导的产品普及期。
回顾磁盘阵列的发展历程，一直和SCSI技术的发展紧密关联，一些厂商推出的专有技术，如IBM的SSA（Serial Storage Architecture）技术等，由于兼容性和升级能力不尽如人意，在市场上的影响都远不及SCSI技术广泛。由于SCSI技术兼容性好，市场需求旺盛，使得SCSI技术发展很快。从最原始5MB/s传输速度的SCSI-1，一直发展到现在LVD接口的160MB/s传输速度的Ultra 160 SCSI，320MB/s传输速度的Ultra 320 SCSI接口也将在2001年出现（见表1）。从当前市场看，Ultra 3 SCSI技术和RAID（Rendant Array of Inexpensive Disks）技术还应是磁盘阵列存储的主流技术。
SCSI技术
SCSI本身是为小型机（区别于微机而言）定制的存储接口，SCSI协议的Version 1 版本也仅规定了5MB/s传输速度的SCSI-1的总线类型、接口定义、电缆规格等技术标准。随着技术的发展，SCSI协议的Version 2版本作了较大修订，遵循SCSI-2协议的16位数据带宽，高主频的SCSI存储设备陆续出现并成为市场的主流产品，也使得SCSI技术牢牢地占据了服务器的存储市场。SCSI-3协议则增加了能满足特殊设备协议所需要的命令集，使得SCSI协议既适应传统的并行传输设备，又能适应最新出现的一些串行设备的通讯需要，如光纤通道协议（FCP）、串行存储协议（SSP）、串行总线协议等。渐渐地，“小型机”的概念开始弱化，“高性能计算机”和“服务器”的概念在人们的心目中得到强化，SCSI一度成为用户从硬件上来区分“服务器”和PC机的一种标准。
通常情况下，用户对SCSI总线的关心放在硬件上，不同的SCSI的工作模式意味着有不同的最大传输速度。如40MB/s的Ultra SCSI、160MB/s的Ultra 3 SCSI等等。但最大传输速度并不代表设备正常工作时所能达到的平均访问速度，也不意味着不同SCSI工作模式之间的访问速度存在着必然的“倍数”关系。SCSI控制器的实际访问速度与SCSI硬盘型号、技术参数，以及传输电缆长度、抗干扰能力等因素关系密切。提高SCSI总线效率必须关注SCSI设备端的配置和传输线缆的规范和质量。可以看出，Ultra 3模式下获得的实际访问速度还不到Ultra Wide模式下实际访问速度的2倍。
一般说来，选用高速的SCSI硬盘、适当增加SCSI通道上连接硬盘数、优化应用对磁盘数据的访问方式等，可以大幅度提高SCSI总线的实际传输速度。尤其需要说明的是，在同样条件下，不同的磁盘访问方式下获得的SCSI总线实际传输速度可以相差几十倍，对应用的优化是获得高速存储访问时必须关注的重点，而这却常常被一些用户所忽视。按4KB数据块随机访问6块SCSI硬盘时，SCSI总线的实际访问速度为2.74MB/s，SCSI总线的工作效率仅为总线带宽的1.7％；在完全不变的条件下，按256KB的数据块对硬盘进行顺序读写，SCSI总线的实际访问速度为141.2MB/s，SCSI总线的工作效率高达总线带宽的88％。
随着传输速度的提高，信号传输过程中的信号衰减和干扰问题显得越来越突出，终结器在一定程度上可以起到降低信号波反射，改善信号质量的作用。同时，LVD（Low-Voltage Differential）技术的应用也越来越多。LVD工作模式是和SE（Single-Ended）模式相对应的，它可以很好地抵抗传输干扰，延长信号的传输距离。同时，Ultra 2 SCSI和Ultra 3 SCSI模式也通过采用专用的双绞型SCSI电缆来提高信号传输的质量。
在磁盘阵列的概念中，大容量硬盘并不是指单个硬盘容量大，而是指将单个硬盘通过RAID技术，按RAID 级别组合成更大容量的硬盘。所以在磁盘阵列技术中，RAID技术是比较关键的，同时，根据所选用的RAID级别的不同，得到的“大硬盘”的功能也有不同。
RAID是一项非常成熟的技术，但由于其价格比较昂贵，配置也不方便，缺少相对专业的技术人员，所以应用并不十分普及。据统计，全世界75％的服务器系统目前没有配置RAID。由于服务器存储需求对数据安全性、扩展性等方面的要求越来越高，RAID市场的开发潜力巨大。RAID技术是一种工业标准，各厂商对RAID级别的定义也不尽相同。目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛认同的只有4种，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5。
RAID 0是无数据冗余的存储空间条带化，具有低成本、极高读写性能、高存储空间利用率的RAID级别，适用于Video / Audio信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用。但由于没有数据冗余，其安全性大大降低，构成阵列的任何一块硬盘损坏都将带来数据灾难性的损失。所以，在RAID 0中配置4块以上的硬盘，对于一般应用来说是不明智的。
RAID 1是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。但其无法扩展（单块硬盘容量），数据空间浪费大，严格意义上说，不应称之为“阵列”。
RAID 0＋1综合了RAID 0和RAID 1的特点，独立磁盘配置成RAID 0，两套完整的RAID 0互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列的成本投入大，数据空间利用率低，不能称之为经济高效的方案。
RAID 5是目前应用最广泛的RAID技术。各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带区进行奇偶校验（异或运算），校验数据平均分布在每块硬盘上。以n块硬盘构建的RAID 5阵列可以有n－1块硬盘的容量，存储空间利用率非常高（见图6）。任何一块硬盘上数据丢失，均可以通过校验数据推算出来。它和RAID 3最大的区别在于校验数据是否平均分布到各块硬盘上。RAID 5具有数据安全、读写速度快，空间利用率高等优点，应用非常广泛，但不足之处是1块硬盘出现故障以后，整个系统的性能大大降低。
对于RAID 1、RAID 0＋1、RAID 5阵列，配合热插拔（也称热可替换）技术，可以实现数据的在线恢复，即当RAID阵列中的任何一块硬盘损坏时，不需要用户关机或停止应用服务，就可以更换故障硬盘，修复系统，恢复数据，对实现HA（High Availability）高可用系统具有重要意义。
各厂商还在不断推出各种RAID级别和标准。例如更高安全性的，从RAID控制器开始镜像的RAID；更快读写速度的，为构成RAID的每块硬盘配置CPU和Cache的RAID等等，但都不普及。用IDE硬盘构建RAID的技术是新出现的一个技术方向，对市场影响也较大，其突出优点就是构建RAID阵列非常廉价。目前IDE RAID可以支持RAID 0、RAID 1和RAID 0＋1三个级别，最多支持4块IDE硬盘。由于受IDE设备扩展性的限制，同时，也由于IDE设备也缺乏热可替换的技术支持的原因，IDE RAID的应用还不多。
总之，发展是永恒的主题，在服务器存储技术领域也不例外。一方面，一些巨头厂商尝试推出新的概念或标准，来领导服务器及存储技术的发展方向，较有代表性的如Intel力推的IA-64架构及存储概念；另一方面，致力于存储的专业厂商以现有技术和工业标准为基础，推动SCSI、RAID、Fibre Channel等基于现有存储技术和方案快速更新和发展。在市场经济条件下，检验技术发展的唯一标准是市场的认同。市场呼唤好的技术，而新的技术必须起到推动市场向前发展作用时才能被广泛接受和承认。随着高性能计算机市场的发展，高性能比、高可靠性、高安全性的存储新技术也会不断涌现。
现在市场上的磁盘阵列产品有很多，用户在选择磁盘阵列产品的过程中，也要根据自己的需求来进行选择，现在列举几个磁盘阵列产品，同时也为需要磁盘阵列产品的用户提供一些选择。表2列出了几种磁盘阵列的主要技术指标。