资源简介

《计算机组装与维护》电子教案
学习情境 情境1 认识和选购计算机配件 授课章节 第6章 认识和选购硬盘 学时 2
授课班级 授课日期 授课地点
教 学 目 标 知识 目标 1. 了解机械硬盘和固态硬盘的基本构成； 2. 掌握机械硬盘和固态硬盘的主要性能参数； 3. 掌握硬盘的选购和真伪辨别方法； 4. 能够按照不同的需求选择合适的硬盘。
技能 目标 1. 加深学生对于硬盘相关知识的理解 2. 拓展学生在计算机应用领域的视野
社会 能力目标 1. 培养学生对于计算机软硬件知识的兴趣 2. 培养学生运用知识来分析与解决问题的能力
教学内容 1. 常见的硬盘类型 2. 机械硬盘的组成结构、主要类型和性能指标 3. 固态硬盘的组成结构、主要类型和性能指标 4.硬盘的选购方法与真伪辨别技巧
教学重点 硬盘的常见类型与性能指标，硬盘的选购与真伪辨别技巧
教学难点 硬盘的性能指标
教学方法 讲授法，演示法，案例教学
教 学 过 程 设 计 教学环节 教学内容 教学
方式 时间
新 课导 入 数据存储技术是当今世界发展势头最为迅猛的信息产业之一，其焦点在于如何高效、合理、安全地将数据存放到物理介质内，最终实现在任何时间、任何地点、以任何方式都能对数据进行访问和使用。 常用的计算机存储设备有硬盘、光盘、磁带、存储卡等。 演示
提问 2’
新课讲 授 6.1 硬盘的特点与作用 硬盘（Hard Disk Drive，简称HDD）是计算机最重要也是最常用的存储设备，用来存放各种数据和程序，具有存储容量大、稳定性和安全系数高的特点。 硬盘的主要优势在于能永久性储存数据。从数据储存的效果来看，硬盘类似于数据仓库，而内存则如同数据中转站。 讲授 3’
分组讨 论 一、分组讨论 分组讨论硬盘的功能作用，并简述硬盘与内存最显著的区别。 二、学生实践 利用教室一体机或实训机房，上网查找关于硬盘功能的具体描述。 分组讨论 5’
新课讲 授 6.2 硬盘的主要类型 计算机所用的硬盘设备有机械硬盘、固态硬盘和混合硬盘等。 1．机械硬盘 机械硬盘（HDD）是硬盘行业的标准规范，以3.5英寸规格为主，由于IBM独创 的“温切斯特”技术一直贯穿了机械硬盘的整个发展历程，时至今日产业界仍遵循这个通用技术标准，因此机械硬盘也称为“温盘”。 2．固态硬盘 固态硬盘（Solid State Disk，简称SSD）是新一代硬盘类型，大多为2.5英寸规格。和机械硬盘的零件结构不同，固态硬盘采用的是半导体存储模式，一般由控制芯片和存储芯片（FLASH闪存芯片或DRAM芯片）组成，数据读取速度快，防震能力强，且噪声几乎为零。 3．混合硬盘 混合硬盘（HHD）又称为固态混合硬盘（SSHD），可以看作是介于机械硬盘和固态硬盘之间的一种存储产品，能提供更佳的性能，可降低硬盘的功耗，增强笔记本电脑的电池续航能力，并支持微软Windows Ready Drive技术，而价格又能为大多数消费者所接受，可用在笔记本电脑和其他计算机移动设备中。 下图所示分别为机械硬盘、固态硬盘、混合硬盘。 图6-1 机械硬盘 图6-2 固态硬盘 图6-3 混合硬盘 讲授 10’
分组讨 论 一、分组讨论 分组讨论硬盘的主要类型，并将知识要点记录下来。 二、学生实践 利用教室一体机或实训机房，上网查找机械硬盘、固态硬盘和混合硬盘的说明资料和图片，并比较三种硬盘的不同点。 分组讨论 5’
6.3机械硬盘 1．机械硬盘的常见种类 常见的通用型机械硬盘包括IDE和SATA两种接口。此外还有SCSI、SAS、光纤通道等专用型高速传输硬盘。 （1）IDE硬盘 IDE曾是业界标准的硬盘接口类型，但由于传输速率低，数据线安装和拆卸比较麻烦，现已基本被市场淘汰。 （2）SATA硬盘 SATA又叫串行接口，传输速度快，稳定性好，可支持热插拔，是当今计算机硬盘发展的主要趋势。SATA技术规范共经历了SATA1、SATA2、SATA3三代标准。 下图所示分别为IDE接口硬盘和IDE数据线，以及SATA接口硬盘和SATA数据线。 图6-4 IDE硬盘和IDE数据线 图6-5 SATA硬盘和SATA数据线 （3）高速传输硬盘 SCSI（小型计算机系统接口）硬盘、SAS（串行连接SCSI）硬盘和光纤通道（Fibre Channel）硬盘属于高端硬盘类型，能满足影视渲染、游戏制作、大中型企业IT系统等数据存储与数据传输的需要。如下图所示。 图6-6 SCSI硬盘 图6-7 SAS硬盘 图6-8 光纤通道硬盘 2．机械硬盘的主要性能指标 影响机械硬盘性能的因素有很多，下面介绍硬盘的几个主要参数，方便用户了解硬盘的核心性能。 （1）容量 容量用来描述硬盘能够存储的最大数据总量。硬盘容量一般以GB或TB为单位，目前市场上机械硬盘的容量档次有500GB、1TB、2TB、3TB、4TB、5TB和6TB等，而8TB与10TB超大容量硬盘也在走向主流消费市场。 （2）单碟容量 硬盘一般由多张磁性盘片（最多达8片）组成，每一张盘片所能储存的数据量就称为单碟容量。目前硬盘厂商一般都提供了500GB、1TB、1.5TB和2TB等几种规格的单碟容量，用户最好选用较大的单碟容量。 （3）主轴转速 主轴转速是硬盘数据传输率和运转速度的决定性因素之一，也是区分硬盘性能的重要指标，单位是转/分钟（rpm）。常见的硬盘转速有5400rpm、7200rpm、10000rpm和15000rpm等几档，其中7200rpm硬盘是大多数计算机用户的首选。 （4）高速缓存 高速缓存是硬盘控制电路板中的一块内存芯片，在硬盘对内存储和对外传输之间起到一个缓冲的作用，具有极高的存取速率。常用的缓存有8M、16M、32M、64M和128M等，其中32M和64M缓存是目前的主流配置。 （5）平均寻道时间 平均寻道时间是衡量硬盘性能的重要参数之一，单位是毫秒（ms），它体现了硬盘的数据读写速度和运转能力，因此这个时间数值越小越好。目前主流硬盘的平均寻道时间通常在5~9ms左右，有些高速硬盘还会降到3ms左右。 （6）平均潜伏时间 平均潜伏时间是指当磁头移动到数据所在的磁道后，等待目标扇区转动到磁头下方所需的时间，单位是毫秒（ms）。潜伏时间越短硬盘的数据传输效率越高。转速越快的硬盘其平均潜伏时间也越短。 （7）平均访问时间 平均访问时间反映了硬盘内部的传输速率，单位是毫秒（ms）。大多数硬盘的平均访问时间在11~18ms，值越小越好。 平均访问时间=平均寻道时间+平均潜伏时间 （8）连续无故障时间 连续无故障时间是指硬盘从开始运行到出现故障的最长间隔时间，单位是小时（h）。连续无故障时间代表硬盘理论上的使用寿命与故障发生概率，一般硬盘的连续无故障时间至少在3~4万小时，有些硬盘可达到8万小时，甚至更长。 （9）S.M.A.R.T技术 S.M.A.R.T（自我监测、分析及报告技术）是当今主流硬盘都采用的一种数据安全保护技术，能对硬盘的磁头、内部温度、马达及其驱动系统等各方面进行实时监测。 默认情况下，主板BIOS已经开启了S.M.A.R.T功能，只要硬盘支持该项技术，S.M.A.R.T程序便会在后台静默运行。 3．机械硬盘的主流品牌与产品特点 希捷、西数、日立和东芝是目前硬盘行业的主要品牌。 ① 希捷硬盘 希捷（Seagate）科技公司是硬盘和磁盘产业的佼佼者，实力非常雄厚，一直为世界各大品牌计算机和服务器制造商提供硬盘设备。希捷的产品遍及普通的家用计算机到企业数据中心的大型服务器，尤其在中高端的台式硬盘、企业级SCSI硬盘、混合硬盘及消费型存储产品等市场上占据着相当重要的地位。 ② 西数硬盘 西部数据公司（West Digital，WD）简称西数，为全球第二大硬盘生产商，在台式机和笔记本硬盘及消费级存储市场拥有良好的口碑。西数硬盘以质量过硬、性价比高、低温节能著称。 西数的台式机硬盘产品有一个明显特征，即采用蓝、绿、黑、红、紫等不同颜色的标签来区分硬盘的功能用途和销售目标，旗下产品包括绿盘、蓝盘、黑盘、红盘、紫盘、金盘等。 ③ 东芝硬盘 东芝（Toshiba）一直专注于2.5英寸及更小尺寸的笔记本硬盘和消费型电子存储产品的研发和制造，在小尺寸硬盘市场已耕耘多年，加上富士通硬盘业务的并入，东芝在移动存储市场的应用非常广泛，具有很强的行业领导实力。 ④ 日立硬盘 日立（Hitachi）也是老牌的硬盘生产商，研发实力深厚，以生产笔记本硬盘和台式机硬盘见长。日立曾创新性地开发出“氦气硬盘”技术，使日立在8TB以上超大容量硬盘制造中脱颖而出。日立核心的产品线有：台式机硬盘系列、服务器级硬盘系列及笔记本硬盘系列等。 下图所示分别为希捷、西数、东芝品牌LOGO。 图6-9 希捷LOGO 图6-10西数LOGO 图6-11 东芝LOGO 讲授 20’
分 组讨 论 一、分组讨论 分组讨论硬盘的主要类型、性能参数和品牌特点，并将知识要点记录下来。 二、学生实践 利用教室一体机或实训机房，上网查找机械硬盘的相关技术资料和品牌资料，并识别各种机械硬盘的外观特点。 分组讨论 5’
新 课 讲 授 6.4固态硬盘 1．固态硬盘的组成结构 固态硬盘的构造比较简单，其内部整体结构如图6-12所示，包含了主控芯片、缓存芯片和闪存颗粒三大主要部件。 图6-12 固态硬盘内部结构 2．固态硬盘的常见类型 根据自身大小和尺寸的不同，固态硬盘也分为多种类型，主要包括SATA、mSATA、PCI-E和M.2等几种。 3．固态硬盘的性能指标 固态硬盘的性能主要由主控芯片、闪存芯片、容量、缓存及4K随机读写能力等多方面因素决定。 （1）主控芯片 主控芯片是一种处理器，就如同固态硬盘的心脏，其地位和作用不言而喻。目前市场上一线主控芯片品牌有Marvell、SandForce、三星和Jmicron等。 （2）闪存芯片 闪存芯片是固态硬盘的存储介质，决定了固态硬盘的存储能力和使用寿命。闪存芯片又分为SLC（单层）、MLC（双层）、TLC（三层）等几种。 （3）容量 固态硬盘的整体容量已有了很大的提升，常见的有128GB、256GB、480GB、512GB、1TB、2TB等，并向着8TB容量迈进。 （4）缓存 固态硬盘的缓存般在128M以上，256M和512M缓存已逐渐成为市场主流，有些性能较高的大容量固态硬盘甚至还拥有1GB以上的缓存。 （5）4K随机读写性能 4K随机读性能写是衡量固态硬盘随机访问性能的关键指标之一，多用于小文件（4K格式）和分散性数据的读写等场合，单位是IOPS。IOPS的数值越大，表明固态硬盘进行存储的反应速度就越快。 4．固态硬盘的主流品牌 与机械硬盘市场仅由少数几家巨头把持的局面迥然不同，固态硬盘市场上有数十家厂商，其中品牌占有率相对较高的有希捷、浦科特、影驰、Intel、金士顿、金胜维、闪迪、英睿达、威刚、三星、美光、OCZ等。 讲授 10’
分 组讨 论 一、分组讨论 分组讨论固态硬盘的组成结构、常见类型和性能指标，并将主要的知识点记录下来。 二、学生实践 利用教室一体机或实训机房，上网查找固态硬盘的相关资料，并识别固态硬盘的外观特点。 分组讨论 5’
新 课 讲 授 6.5机械硬盘/固态硬盘选购参考 ● 选购指南1—使用需求分析与选购方案 选购原则：把钱花在刀刃上，提升硬盘性价比 （1）家庭和台式办公用户 普通消费者适合选用经济实用型的硬盘， 1~2TB容量一般已经够用，可满足消费者日常性的数据储存需要。不过从目前行情来看，3~4TB容量的硬盘性价比会更高，对于数据的长期储存也更合算。 （2）游戏玩家和专业设计用户 游戏娱乐和专业设计对硬盘的要求会更高一些，需要性能较高、稳定性更好的硬盘产品。在这方面，希捷Barracuda、西数的蓝盘与黑盘系列、日立主流硬盘都能很好地满足用户的需要。而高端用户可采用SSD硬盘（程序启动）+HDD硬盘（数据归档）的组合配置，或直接购买SSHD混合型硬盘，可以获得更流畅的娱乐体验。 （3）移动工作和学习用户 很多职场人士和在校学生都习惯使用笔记本电脑。目前笔记本硬盘以东芝、希捷、西数和日立等品牌为主，容量主要有500GB、750GB和1TB不等，转速从5400rpm到7200rpm都有，32M缓存和SATA3.0接口已比较普遍，有些还搭配有128GB、256GB或512GB固态硬盘，这些配置都能满足主流笔记本的使用需要。 （4）企业数据存储设备 企业级服务器或工作站不仅要对数据进行集中式存储，同时也要解决网络数据吞吐性能的问题，这就需要使用服务器硬盘或网络存储型硬盘，还应具备SCSI或SAS接口，并采用10000~15000rpm的高转速和64M以上的大缓存，以及更强的安全性和稳定性。 ● 选购指南2—质量与真伪辨识 硬盘有价，数据无价，硬盘产品一定要以质量为重，最好去正规的经销商或较大的计算机销售门店购买，不要被低价硬盘迷惑，过低的价格往往就是不良商家的嘘头。 （1）机械硬盘真伪辨别 对于机械硬盘而言，假货是不会出现的，但机械硬盘的翻新、变换标签等问题则层出不穷，这类劣质硬盘质量较次，使用寿命有限，会给硬盘造成很多故障隐患。 对于机械硬盘来说，大多是在表面做手脚，用户通过观察硬盘的表面特征还是能够识别出一些明显的马脚。 （2）固态硬盘真伪辨别 固态硬盘因设计与制造门槛较低而得以高速发展，但同时也极易造假。正因如此，用户在购买固态硬盘时要注意产品是否来自正规代理商或经销商，切勿为求便宜或高性能而轻信商家打出的各种诱人广告，另外要注意查看包装上是否标明硬盘的品牌和型号信息。 讲授 15’
课 堂 小 结 本章主要介绍内存的基础性知识，学生需掌握以下内容： 硬盘的组成结构与性能参数。 硬盘的常见类型与主流品牌。 硬盘选购的注意事项。 归纳 总结 5’
分 组讨 论 一、分组讨论 分组讨论机械硬盘与固态硬盘的选购方法，以及产品真伪辨别技巧，并将主要的知识点记录下来。 二、学生实践 利用教室一体机或实训机房，上网查找查找几款不同档次与性能的硬盘产品。 分组讨论 5’
总计 90’
拓 展提 升 1．简述机械硬盘的主要性能参数及所起到的作用。 2．简述固态硬盘的组成结构和自身的优点。 3．市场上有哪些主要的硬盘品牌？ 4．选购机械硬盘和固态硬盘分别要注意什么问题？ 4. 如何为家庭用户和游戏玩家选择合适的硬盘？
教学 后记 本次课教学情况总结

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