个人电脑架构与周边设备--硬碟与储存设备

电脑总是需要记录与读取资料的，而这些资料当然不可能每次都由使用者经过键盘来打字！所以就需要有储存设备咯。 电脑系统上面的储存设备包括有：硬碟、软碟、MO、CD、DVD、磁带机、随身碟(快闪记忆体)、还有新一代的蓝光光碟机等， 乃至于大型机器的区域网路储存设备(SAN, NAS)等等，都是可以用来储存资料的。而其中最常见的应该就是硬碟了吧！

* 硬碟的物理组成

大家应该都看过硬碟吧！硬碟依据桌上型与笔记型电脑而有分为3.5吋及2.5吋的大小。我们以3.5吋的桌上型电脑使用硬碟来说明。 在硬碟盒里面其实是由许许多多的圆形磁碟盘、机械手臂、 磁碟读取头与主轴马达所组成的，整个内部如同下图所示：

硬碟物理构造
图2.4.1、硬碟物理构造(图片取自维基百科)

实际的资料都是写在具有磁性物质的磁碟盘上头，而读写主要是透过在机械手臂上的读取头(head)来达成。 实际运作时， 主轴马达让磁碟盘转动，然后机械手臂可伸展让读取头在磁碟盘上头进行读写的动作。 另外，由于单一磁碟盘的容量有限，因此有的硬碟内部会有两个以上的磁碟盘喔！

* 磁碟盘上的资料

既然资料都是写入磁碟盘上头，那么磁碟盘上头的资料又是如何写入的呢？ 其实磁碟盘上头的资料有点像下面的图示所示：

磁碟盘上的资料格式
图2.4.2、磁碟盘上的资料格式

整个磁碟盘上头好像有多个同心圆绘制出的圆形图，而由圆心以放射状的方式分割出磁碟的最小储存单位，那就是磁区(Sector)， 在物理组成分面，每个磁区大小为512Bytes，这个值是不会改变的。而磁区组成一个圆就成为磁轨(track)， 如果是在多碟的硬碟上面，在所有磁碟盘上面的同一个磁轨可以组成一个磁柱(Cylinder)， 磁柱也是一般我们分割硬碟时的最小单位了！

在计算整个硬碟的储存量时，简单的计算公式就是：‘header数量 * 每个header负责的磁柱数量 * 每个磁柱所含有的磁区数量 * 磁区的容量’，单位换算为‘header * cylinder/header * secter/cylinder * 512bytes/secter’，简单的写法如下： Head x Cylinder x Sector x 512 Bytes。 不过要注意的是，一般硬碟制造商在显示硬碟的容量时，大多是以十进位来编号，因此市售的500GB硬碟， 理论上仅会有460GBytes左右的容量喔！

* 传输介面

由于传输速度的需求提升，目前硬碟与主机系统的联系主要有几种传输介面规格：

两款硬碟介面(左边为IDE介面，右边为SATA介面)
图2.4.3、两款硬碟介面(左边为IDE介面，右边为SATA介面)

    * IDE介面：
      如同技嘉主机板图示右侧的较宽的插槽所示，那就是IDE的介面插槽。 IDE介面插槽所使用的排线较宽，每条排线上面可以接两个IDE装置，由于可以接两个装置，那为了判别两个装置的主/从架构， 因此这种磁碟机上面需要调整跳针(Jump)成为Master或slave才行喔！这种介面的最高传输速度为Ultra 133规格， 亦即每秒理论传输速度可达133MBytes。

      IDE 介面的排线 (图示取自 Seagate 网站)
      图2.4.4、IDE 介面的排线 (图示取自 Seagate 网站)

    * SATA介面：
      如同技嘉主机板图示右下方所示为SATA硬碟的连接介面插槽。 我们可以看到该插槽要比IDE介面的小很多，每条SATA连接线仅能接一个SATA装置。SATA介面除了速度较快之外， 由于其排线较细小所以有利于主机机壳内部的散热与安装！目前SATA已经发展到了第二代， 其速度由SATA-1的每秒150MBytes提升到SATA-2每秒300MBytes的传输速度喔， 也因此目前主流的个人电脑硬碟已经被SATA取代了。SATA的插槽示意图如下所示：

      SATA 介面的排线 (图示取自 Seagate 网站)
      图2.4.5、SATA 介面的排线 (图示取自 Seagate 网站)

      由于SATA一条排线仅接一颗硬碟，所以你不需要调整跳针。不过一张主机板上面SATA插槽的数量并不是固定的， 且每个插槽都有编号，在连接SATA硬碟与主机板的时候，还是需要留意一下。

    * SCSI介面：
      另一种常见于工作站等级以上的硬碟传输介面为SCSI介面，这种介面的硬碟在控制器上含有一颗处理器， 所以除了运转速度快之外，也比较不会耗费CPU资源喔！在个人电脑上面这种介面的硬碟不常见啦！

* 选购与运转须知

如果你想要增加一颗硬碟在你的主机里头时，除了需要考虑你的主机板可接受的插槽介面(IDE/SATA)之外， 还有什么要注意的呢？

    * 容量
      通常首先要考量的就是容量的问题！目前(2008)主流市场硬碟容量已经到达320GB以上，甚至有的厂商已经生产高达1.5TB 的产品呢！硬碟可能可以算是一种消耗品，要注意重要资料还是得常常备份出来喔！

    * 缓冲记忆体
      硬碟上头含有一个缓冲记忆体，这个记忆体主要可以将硬碟内常使用的资料快取起来，以加速系统的读取效能。 通常这个缓冲记忆体越大越好，因为缓冲记忆体的速度要比资料从硬碟盘中被找出来要快的多了！ 目前主流的产品可达16MB左右的记忆体大小喔。

    * 转速
      因为硬碟主要是利用主轴马达转动磁碟盘来存取，因此转速的快慢会影响到效能。 主流的桌上型电脑硬碟为每分钟7200转，笔记型电脑则是5400转。有的厂商也有推出高达10000转的硬碟， 若有高效能的资料存取需求，可以考虑购买高转速硬碟。

    * 运转须知
      由于硬碟内部机械手臂上的磁头与硬碟盘的接触是很细微的空间， 如果有抖动或者是脏污在磁头与硬碟盘之间就会造成资料的损毁或者是实体硬碟整个损毁～ 因此，正确的使用电脑的方式，应该是在电脑通电之后，就绝对不要移动主机，并免抖动到硬碟， 而导致整个硬碟资料发生问题啊！另外，也不要随便将插头拔掉就以为是顺利关机！因为机械手臂必须要归回原位， 所以使用作业系统的正常关机方式，才能够有比较好的硬碟保养啊！因为他会让硬碟的机械手臂归回原位啊！

Tips:
可能因为环境的关系，电脑内部的风扇常常会卡灰尘而造成一些声响。很多朋友只要听到这种声响都是二话不说的 ‘用力拍几下机壳’就没有声音了～现在你知道了，这么做的后果常常就是你的硬碟容易坏掉！ 下次千万不要再这样做啰！