2023年12月21日发(作者：理志行)
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第7章 磁盘驱动器
7.1 IDE接口概述
在PC中用于连接磁盘驱动器的主要接口中，一类典型的接口是IDE（Integrated Drive Electronics，集成驱动器电路）接口。这个接口所反映的是接口电路或控制器内置于驱动器自身这一事实。在IDE接口出现之前，驱动器和控制器的接口是分离的，因而可以说IDE是以前接口的革命化变革。IDE的原名叫ATA（AT Attachment，AT嵌入式接口）， IDE和ATA实际上描述的是同一种接口，因此可以互换使用。尽管IDE的使用更加流行和广泛，但从技术上来看，ATA才是真正的称呼。如果吹毛求疵一点儿，可以这样认为：IDE通常指任何一种将控制器嵌入到驱动器的驱动器接口；而ATA则是PC机中IDE接口所遵循的标准或具体的实现。如今，ATA不仅被用于硬盘驱动器，还用于CD-ROM驱动器，DVD驱动器，高容量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。
ATA是一个16位并行接口，即可以通过接口电缆同时传输16位数据。2000年底，一种称为串行ATA（Serial ATA）的新接口由官方正式发布，从2002年起将被各种系统陆陆续续地采纳。串行ATA（SATA）一次向电缆上发送一位数据，这样就可以使用更短更细的电缆；同时由于速率增加，性能也有很大的提高。SATA是一种全新的物理接口，但在软件级则与并行ATA保持兼容。在本书中，术语ATA指的是并行接口，而SATA指的是串行接口。
许多系统主板上的ATA连接器实际上就是一条ISA（或AT）总线槽。在ATA的安装中，一般只使用了98针中的40针，标准的16位ISA总线槽都会提供这些针。应该注意的是，较小的2.5英寸ATA驱动器使用一种44针的连接，包含了电源和配置所需的针。使用的针仅仅是那些标准型的XT或AT硬盘控制器所必需的信号针。举例而言，由于基本的AT型磁盘控制器仅使用中断行14，那么基本的主板ATA IDE连接器也就仅提供该中断行，其他中断行是不必要的。已经过时的8位 XT IDE主板连接器提供中断行5，那是因为XT控制器需要用到它。注意，即使所用的ATA接口连接于主板芯片组上的South Bridge芯片或I／O控制器Hub芯片（它可能出现在较新的系统中）并且以较快的总线速度运行，所用针的输出针和功能也没有什么不同。
这里要澄清一个问题，就是许多人在使用主板上装有ATA连接器的系统时，都认为硬盘控制器也安装在主板上，而实际上控制器是在驱动器中，还没有哪个PC系统将硬盘控制器安装到主板上。尽管集成于主板上的ATA端口常被称为“控制器”，他们实际上应被叫做“主机适配器”（诚然，该术语并不常见）。主机适配器可以看作是连接控制器与总线的设备。
7.2 IDE接口类型
曾经存在四种基于三种不同总线标准的主要的IDE接口类型：
· 串行ATA（SATA）。
· AT嵌入式接口（ATA）IDE（16位ISA）。
· XT IDE（8位ISA）。
· MCA IDE（16位微通道）。
其中，只有ATA现在还在使用，它与串行ATA一起，已发展成为更新、更快、更强大的版本。这些发展了的ATA并行版本指的是ATA-2及其更高版本，它们也被称为EIDE（增强型IDE）、快速ATA、ultra-ATA或Ultra-DMA，尽管ATA最终可能只能发展到ATA-6版本，但串行ATA弥补了 ATA的不足，其性能更加优越，便于以后版本的升级。
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注意 许多人对于16位与32位总线连接以及16位与32位硬盘驱动器连接感到混淆。PCI连接允许总线与IDE主机接口的带宽为32位（将来可能允许64位），IDE主机接口一般位于主板芯片组中。但是，实际主板上的主机连接器与驱动器本身之间的ATA-IDE接口只是一个 16位接口。因此，在配置并行ATA驱动器时，可得到的驱动器与基于主板上的主机接口之间的带宽只有16位。这并不会产生瓶颈，因为即使是16位通道，一两个硬盘驱动器也不可能使控制器数据饱和。串行ATA也是如此，尽管它一次只传输一位数据，但其传输速率很高。
由于今天使用的IDE主要是ATA类型的，所以简单介绍一下目前主流的几种ATA标准。
7.3 ATA标准
现在我们称为ATA的接口是由来自主要的PC、驱动器和部件制造商的代表组成的独立组织所制订的。该组织的名称是技术委员会T13，主要负责所有有关AT嵌入式接口（ATA）的接口标准。T13是信息技术标准国际委员会（NCITS）的一部分，NCITS在美国国家标准协会（ANSI）所制定的规章下运转，而ANSI是专门订立控制计算机工业及许多其他工业中非专利标准的政府机构。在ANSI下还成立了一个称为串行ATA工作组（Serial ATA Workgroup）的组织，主要负责制定串行ATA的有关标准。尽管这些都是不同的组织，但有许多人同时在这些组织中工作。目前，最新的并行ATA标准的版本是ATA 7（ATA／133），再向前发展可能就是串行 ATA（后面会介绍）了。
并行ATA接口已开发出的几个标准版本按如下顺序：
· ATA-1（1986-1994）。
· ATA-2（1996；也称为快速ATA，快速ATA-2或EIDE）。
· ATA-3（1997）。
· ATA-4（1998；也称为ultra-ATA/33）。
· ATA-5（1999至今；也称为ultra-ATA/66）。
· ATA-6（2000至今；也称为Ultra-ATA/100）。
ATA的每个版本都对以前版本向后兼容。换而言之，也即老式的ATA-1或ATA-2设备在ATA-4、 ATA-5或ATA-6接口上可正常工作。当设备的版本与接口版本不匹配时，它们将按两者中能力最低的版本工作。较新的ATA版本是在稍旧版本上建立的，并且只有少量可认为是对老版本的扩展，也就是说，比如从ATA-6，它等于附加了嵌入式特性的ATA-5。
表7-1分解了不同的ATA标准。下列各节描述了所有ATA版本的细节。
表7-1 ATA标准
标准 寿命 PIO模式 DMA模式 UDMA模式
0
0-2
0-2
—
—
—
速率①
8.33
16.67
16.67
功能
支持136.9GB驱动器
快速PIO模式，在高速8.4GB驱动器上用CHS／LBA转换；PC卡
ATA-3 1997 0-4
②，提高了信号完整性LBA手工支持；不再使用单字DMA（Single-word DMA）模式
ATA-4 1998 0-4 0-2
0-2
0-2
0-4
33.33
Ultra-DMA模式，BIOS可支持的容量高达136.9GB
ATA-5 1999-00 0-4 66.67
快速UDMA模式带自检的80针电缆
ATA-1 1986-94 0-2
ATA-2 1995-96 0-4
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ATA-6
2001至今
0-4 0-2 0-5 100.00
100MB／sec UDMA模式；扩展驱动器和BIOS支持容量达144PB③
① 速率单位为MB／sec
② SMART=Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology（自检、分析和报告技术）
③ PB=Petabyte（1 Petabyte是1015字节）
MB=Millions of bytes（106字节）
GB=Billions of bytes（109字节）
CHS=Cylinder head sector（柱面-磁头-扇区）
LBA=Logical block address（逻辑块地址）
UDMA=Ultra DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）
7.4 ATA操作
ATA标准花了很长的时间才消除了不兼容性和IDE驱动器与ISA／PCI总线系统对接时出现的问题。ATA规范定义了基于40针连接器的信号、该信号的功能和同步以及电缆规范等等。下列小节列出了ATA规范中定义的某些元素和功能。
7.4.1 ATA I／O连接器
ATA接口连接器是一种40芯集管类型连接器，通常有键控以防止安装时颠倒方向（参见图7-1和7-2）。为了生产有键控的连接器，制造商一般会将第20针从凸出的连接器上移去并阻塞内孔电缆连接器的第20针，以防止用户安装电缆时插反。有些电缆还在上部装了一个凸起，以匹配设备连接器上的凹槽。推荐用户使用带键控的连接器和电缆，插反了IDE电缆一般不会造成永久性的毁坏，但会锁定系统，使系统运行不起来。
最简单的判别方法是，连接器上靠近电源插座处的针脚即是1针。
图7-1 标准ATA（IDE）硬盘驱动器连接器
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图7-2 ATA（IDE）40针接口连接器详情
笔记本使用2.5英寸驱动器，它一般使用一种小的50针头部连接器，该连接器的40个主要引脚与标准ATA连接器的引脚相同（除了物理引脚间距不同），另外还有一些电源和跳线引脚。一般来说，能插到该连接器的电缆有44个引脚，能携带电源以及标准ATA的信号。跳线引脚上通常有一个跳线块（跳线的位置可以设置线缆选择、主还是从）。图7-3显示了用于2.5英寸ATA驱动器的44针连接器。
注意，位置A-D的跳线引脚布局以及位置E和F的引脚被移去的情况。跳线块一般插到位置 B和D上设置线缆选择模式。该连接器的41引脚一般为驱动逻辑（电路板）提供+5V电压，42引脚为电动机提供+5V电压（2.5英寸驱动器使用+5V电动机，而大的驱动器一般使用12V电动机）， 43引脚为地线，最后的44引脚保留。
图7-3 44针ATA连接器详述（2.5英寸ATA驱动器）
7.4.2 ATA I/O 电缆
40线带状电缆专门用于承载主板ATA适配器电路和驱动器（连接器）之间的信号。为了尽量确保信号完整并消除部分同步和噪声问题，电缆的长度不能超过0.46米（18英寸）。
注意，支持高速传输模式（如PIO模式4或任何Ultra-DMA[UDMA]模式）的ATA驱动器特别容易受到电缆故障和过长电缆的影响。如果电缆过长，用户就会遇到数据中断和其他令人恼火的错误，这些错误在读写驱动器时都会遇到。另外，任何使用UDMA模式4（66MB／sec的传输速率）或模式5（100MB／sec的传输速率）的驱动器必须使用一种特殊的高质量80线电缆（多余的引线用于接地以减少噪音）。如果你的驱动器处于UDMA模式2（33MB／sec）或更低模式，我也建议使用这种电缆，因为这只会有好处而绝对没有坏处。图7-4显示了典型ATA电缆的尺寸和外观。
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图7-4 带有40针连接器和40或80线电缆的
ATA（IDE）电缆（80线电缆中附加导线接地）
注意 多数40线电缆上并没有颜色标识，而所有的80线电缆上则都有颜色标识。
现在使用的IDE电缆有两种主要类型，一种是40线电缆，另一种是80线电缆。两者都使用40针连接器，80线电缆中附加的导线全部接地。附加的导线主要用于降低噪声和干扰，并且在设置接口以66MHz运行时也需要它们（ATA／66）。如果系统没有侦测到80线电缆，根据设计驱动器和主机适配器将禁用高速ATA／66或ATA／100模式。80线电缆也可用于低速运行，尽管并不需要80线，但它会提高信号完整度，因此无论用户使用哪种驱动器，都推荐用户使用80线电缆。
请注意电缆上的控键具有防止安装时插反的功能。
7.4.3 双驱动器配置
根据ATA标准，在一个IDE通道上（也可说是在一条电缆上）可以连接两个IDE设备。双驱动器安装会出现问题是因为每个驱动器都有其自己的控制器，而这两个控制器在连入同一总线时都必须能够工作。必须有一种方法能够确保每次两个控制器中只有一个响应命令。
ATA标准提供了一种在AT总线上使用两个菊花链配置的控制器的选项。第一个驱动器（驱动器0）被称为主驱动器，而第二个驱动器（驱动器1）被称为从驱动器。用户设置某一驱动器为主驱动器或从驱动器时，可以通过设置驱动器上的跳线或开关，或者在接口上被称为电缆选择（CSEL）引脚上使用一种特殊导线，或者可以设置驱动器上的CS跳线。
如果只安装了一个驱动器，其控制器将响应来自系统的所有命令。如果安装了两个驱动器（因此有两个控制器），那么两个控制器都接收到来自系统的所有命令，因此每个控制器必须设置为只响应针对自己的命令。这种情况下，一个控制器必须指定为主控制器，而另外一个为从控制器。当系统对某驱动器发出一个命令时，被选中的控制器和驱动器工作而另外一个驱动器必须保持不动。设置跳线为主或从时，可通过设置命令块的Drive／Head寄存器中的一个特殊位置（DRV位）就可区分两个控制器。
配置IDE驱动器可能很简单，就如同大多数单驱动器安装一样，或者也可能很麻烦，特别是涉及到在同一电缆上安装来自不同制造商的两个驱动器混用的情况时。
大多数IDE驱动器配置有4种可能的设置：
· 主驱动器（单驱动器）。
· 主驱动器（双驱动器）。
· 从驱动器（双驱动器）。
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· 电缆选择。
有些驱动器则简化为三项设置：主、从和电缆选择。
完全遵循ATA规范的现代大部分的驱动器只需要一个用于配置的跳线（“主／从”跳线）。少部分还需要一个“从存在”跳线。表7-2所示为大部分ATA IDE驱动器的跳线设置。其中的“开”表示用跳线短接；“关”表示不接跳线。
表7-2 用于标准（无“电缆选择”）电缆上的大部分ATA IDE兼容驱动器的跳线设置
跳线名
主（M／S）
从存在（SP）
电缆选择（CS）
单驱动器
开
关
关
双驱动器主
开
开
关
双驱动器从
关
关
关
注意 如果使用了“电缆选择”，那么CS跳线就要设置为开而其他为关。然后由电缆连接器决定哪个驱动器为主驱动器，哪个驱动器为从驱动器。
图7-5所示为标准ATA驱动器上的跳线。
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“主驱动器”跳线指明该驱动器是主驱动器还是从驱动器。有些驱动器还需要一根“从存在”跳线，仅用于双驱动器设置并安装在主驱动器上，它指示有一个从驱动器存在，该跳线有时会引起混淆。对许多ATA IDE驱动器而言，“从驱动器”跳线是可选的，而且可能是不用的，但安装该跳线在这种情况下不但不会造成损害而且可以消除混淆，因此推荐用户安装这里列出的该跳线。
图7-5 用于大多数驱动器的ATA（IDE）驱动器跳线（注意本图将驱动器上下弄颠倒了，而本章前面的图显示了其正确的放法。）
7.5 串行ATA（Serial ATA）
随着ATA-6的发布，并行ATA标准已经使用了10年，并且已经到了油尽灯枯的时候了。并行 ATA使用带状的并行电缆，虽然数据传输速率可达100MB／sec，但也产生了信号定时、电磁接口（Electromagnetic Interface，EMI）以及电缆完整性等各种问题。这些问题在一种称为串行ATA（Serial ATA）的新ATA接口得到了很好的解决；这种新接口标准对于并行ATA物理接口保持向后兼容，之所以这样说，是因为它与现有的软件保持兼容，这些软件可以不加修改地运行在这种新的体系结构上。换句话说，现有的BIOS、操作系统以及在并行ATA上运行的各种工具都可以在串行ATA上很好地运行；这意味着串行ATA支持所有ATA和ATAPI设备，包括CD-ROM、 CD-RW驱动器、DVD驱动器、磁带设备、超磁盘（SuperDisk）设备以及任何并行ATA支持的存储设备。
当然，两者在物理上是全然不同的，即不可能将并行ATA设备插入到串行ATA宿主适配器中，反之亦然。串行ATA的物理改进有很大好处，这是因为串行ATA使用的电缆非常细，而且只有7针，这样，PC系统中路由变得很容易，而且可以很容易地插入到更小的电缆连接器中。接口芯片的针脚数也减少了，使用的电压也降低了。这些改进都是针对在设计并行ATA时遇到的问题而进行的。
串行ATA（SATA）不会在一夜之间完全集成到PC机中去，但它最终会取代并行ATA作为PC机内部存储设备接口的事实上的工业标准。从ATA到SATA的转变是一个逐步的过程，在这个转变过程中，并行ATA仍然可以使用。估计在未来的10年内，并行ATA仍然可以继续使用，而越来越多的PC系统也开始使用SATA（最新的Intel 865/875芯片组已开始支持SATA，且市面上已有串行ATA驱动器销售）。
串行ATA标准的开发始于2000年2月，当时Intel开发者论坛（Intel Developer Forum）宣布成立一个串行ATA工作组，最初的会员有APT Technologies、Dell、IBM、Intel、Maxtor、 Quantum以及Seagate。第一个串行ATA规范1.0版本于2000年11月发布，可以从串行ATA工作组网站下载。自建立以来，该工作组已吸收了60多个业界会员。有望在 2002年初，许多新的系统都会使用串行ATA。
SATA的性能非常优越。到目前为止，它有三个版本，它们都使用同样的电缆和连接器，只是传输速率不同。最初只能实现第一个版本，很快后来的版本就将第一个版本的性能加倍，然后又翻了一番。表7-3列出了SATA标准的三个版本。
表7-3 SATA标准规范
串行ATA类型 总线宽度（Bits） 总线速率（MHz）数据周期／时钟周期 带宽（MB／sec）
SATA-150 1 1500 1 150
SATA-300 1 3000 1 300
SATA-600 1 6000 1 600
从上表中可以看出，串行ATA一次只传输一位数据。数据线缆只有7线，而且非常细，两端的键控式连接器只有14mm（0.55英寸）宽，这大大减少了并行ATA电缆中的空气流动问题。每一根电缆只在两端有连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通常在主板上）上。因为每条电缆只支持一个单独的设备，所以也没有主／从设置。电缆两端是可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器是相同的，电缆的两
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端也是完全相同的。SATA电缆的最大长度是1米（39.37英寸），比并行ATA的最大长度（18英寸）要长很多。尽管这种电缆又细又长又便宜，但其传输速率却很高，最初有150MB／sec（是并行ATA／100的1.5倍多），以后将会达到300MB／sec甚至600MB／sec。
除了可以通过工业标准的4针设备电源连接器支持5V和12V电压以外，SATA还提供了一种能够支持3.3V的15针电源电缆和连接器。尽管这种新的电源连接器有15针，但其宽度只有24mm（0.945英寸）；其中3针分别是3.3V、5V和12V电源引脚，每一级电压都可以提供4.5安培的电流，这对于最耗电的驱动器来说都是足够的。为了与现有电源设备兼容，SATA驱动器既可以做成最初标准的4针设备电源连接器，也可以做成新的15针SATA电源连接器或者两者都做。
图7-6显示了新的SATA信号和电源连接器的外观。
表7-4和表7-5分别列出了串行ATA的数据连接器引脚和可选电源连接器引脚。
图7-6 SATA（串行ATA）信号和电源连接器示意
表7-4 串行ATA（SATA）的数据连接器引脚
信号引脚 信号 说明
S1 信号地 FirstMate
S2 A+ 宿主发送+
S3 A- 宿主发送，
S4 信号地 FirstMate
S5 B- 宿主接收-
S6 B+ 宿主接收+
S7 信号地 FirstMate
所有引脚行距都为1.27mm（.050英寸）。
所有地线引脚都长一些，以便在热插拔之前它们先起作用。
表7-5 串行ATA（SATA）可选的电源连接器引脚
电源引脚 信号 说明
P1 +3.3V 3.3V电源
P2 +3.3V 3.3V电源
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P3 +3.3V 3.3V电源
P4 信号地 FirstMate
P5 信号地 FirstMate
P6 信号地 FirstMate
P7 +5V 5V电源
P8 +5V 5V电源
P9 +5V 5V电源
P10 信号地 FirstMate
P11 信号地 FirstMatc
P12 信号地 FirstMate
P13 +12V 12V电源
P14 +12V 12V电源
P15 +12V 12V电源
所有引脚间距都是1.27mm（.050英寸）。
所有地线引脚都长一些，以便在热插拔之前它们先起作用。
有三种电源引脚，每种最大电流达4.5安培。
另外，由于再也不用像并行ATA那样配置主／从驱动器或电缆选择跳线等设置，串行ATA的配置也很简单。图7-7是SATA的电缆线实物，图7-8显示了主板上的STAT插座。
图7-7 STAT电缆和电源线
图7-8 主板及硬盘上的SATA插座
与并行ATA相比，串行ATA在PC系统中是作为主存储接口而不是作为外围设备接口而设计；因此，SATA不是与诸如SCSI、USB 2.0或IEEE-1394（FireWire）等高速外部设备接口进行竞争。所以，我希望在未来的几年中，它会取代并行ATA。
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7.6 ATA RAID
RAID是独立（或廉价）磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent／Inexpensive Disks）的简写，用于提高计算机存储系统的容错和性能。RAID最初由加州大学Berkeley分校于1987年开发，通过使用专用的硬件和软件将一些小的廉价的磁盘互联起来，使系统看来它们像是一块单独的大容量硬盘。通过将多个磁盘看作一个磁盘，增加容错能力和提高性能是可以实现的。
最初，RAID只是被简单地构想成为将几块单独的硬盘以阵列形式组合在一起，形成容量为各硬盘容量之和的大硬盘。然而，这样做实际上降低了可靠性，对性能也没有多少提高。例如，如果将4个磁盘以阵列形式组合成一个大磁盘，其磁盘访问失败的机会将是单个磁盘访问失败机会的4倍。为了增加可靠性，提高性能，Berkeley的科学家们将RAID分为6级（按照不同的方法）。这些不同的级别是根据容错（可靠性）、存储能力、性能或者三者的结合等角度来划分的。
1992年7月，一个称为RAID咨询委员会（RAID Advisory Board, RAB）的机构成立了，该机构旨在标准化、分类以及培训有关RAID的内容，这些内容可以在网站上获取。RAB已经发布了有关RAID的规范，还有一个各种RAID级别的鉴别程序以及RAID硬件的分类程序。
到目前为止，RAB定义了7种标准的RAID级别，分别是RAID0到RAID6；RAID一般由 RAID控制器协会（RAID Controller Board）实现，尽管完全只用软件实现是可能的（但不推荐）。这些级别如下：
· RAID级别0——分流（striping）。文件数据按照顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，但可靠性较低，最少需2个驱动器实现。
· RAID级别1——镜像（mirroring）。写入到一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提供了很好的容错功能（如果一个驱动器读写失败，可以使用另一个驱动器，不会发生数据的丢失），但与一个驱动器相比，实际上没有任何性能提高。最少需要2个驱动器实现（容量上相当于1个驱动器）。
· RAID级别2——比特级ECC（纠错码）。数据一次分为一个比特存储到多个驱动器中，而纠错码则同时写入到其他的一些驱动器中，其目的是做到在存储设备内部不包含ECC（所有的SCSI和ATA驱动器都有内部的ECC）。该级别可以提供较高的数据速率和较好的容错性能，但需要大量的驱动器。据我所知，现在市场上还没有这种RAID 2控制器，也没有不带ECC的驱动器。
· RAID级别3——带奇偶校验的分流。该级别在级别0的基础上使用另外一个驱动器保存奇偶校验信息。该级别实际上是对级别0的继承，只不过相对于同样的驱动器来说牺牲了一些容量。但是，它却具有很高的数据完整性和容错性能，因为一个驱动器发生故障可以重建数据。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。
· RAID级别4——带奇偶校验的块状数据。与级别3类似，只不过数据是以块形式写入到不同的驱动器中，对大文件具有快速读性能。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。
· RAID级别5——带分布式奇偶校验的块状数据。与级别4类似，但可以通过将奇偶校验数据分布于各个硬盘上而提高性能。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。
· RAID级别6——带双倍分布式奇偶校验的块状数据。与RAID5类似，但使用两套不同的校验体系保存两种奇偶校验信息，这就在有多个驱动器发生故障的情况下提供了更好的容错性能。最少需要4个驱动器实现（2个以上用于存放数据，2个用于存放奇偶校验数据）。
还有一些其他的RAID级别，不过它们不被RAB支持，但也有公司实现了它们。注意，级别号越高，并不意味着性能和容错功能更好，RAID级别的序号是很武断地定义的。
目前最常用的RAID级别是：RAID 0、RAID 1和RAID 5。
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实际上，直到现在，所有的RAID控制器都是基于SCSI的，即它们都使用SCSI驱动器。从专业的角度来讲，SCSI与RAID是注定要结合到一起的，因为它结合了RAID和SCSI（SCSI正是为支持多驱动器而设计的）两者的优点。不过现在也有ATA RAID控制器问世，这种实现方式成本更低。ATA RAID控制器一般用于单用户系统中，主要目的是提高性能，而不是为了获得很高的可靠性。
多数ATA RAID实现起来比用作网络文件服务器的专用SCSI RAID适配器要简单得多。ATA RAID主要为那些追求性能或想做驱动器映像的个人而设计。为了提高性能，ATA RAID使用 RAID 0级别引进了数据分流，不过，RAID 0也牺牲了可靠性（比如，一个驱动器发生故障，所有的数据将全部丢失）。对于RAID 0来说，性能随着阵列中驱动器的数目的增多而增大，但并不是说如果使用了4个驱动器，就会得到单个驱动器4倍的性能。不过如果数据传输平稳的话，实际性能还是很接近这个值的。在控制器进行数据分流时还要有一定的开销，而且还存在一些延时问题（要多长时间找到数据），但不管怎么说，性能肯定会比单个驱动器的性能要高。
为了提高可靠性，ATA RAID适配器通常使用RAID级别1，即进行简单的驱动器镜像。所有写到一个驱动器的数据同时也要写到另一个驱动器，如果一个驱动器发生故障，另一个驱动器会保证系统继续运行。不过，这种方式丝毫没有提高性能，并且只能使用磁盘容量的一半。也就是说，必须安装两个驱动器，但实际上只使用一个（另一个是镜像）。
为了要同时获得性能和可靠性，可以使用其他的几种RAID级别，如级别3或级别5。例如，现在所有的网络文件服务器专用RAID控制器都是使用级别5。实现了级别5的控制器通常价格较昂贵，并且至少要连接3个驱动器。为了提高可靠性，同时又降低成本，许多ATA RAID控制器将几个RAID级别结合起来，如将级别0和级别1结合在一起。这通常需要4个驱动器，其中两个使用级别0进行数据分流，然后再以级别1的方式冗余备份到另外两个驱动器中。这样性能大约是单个驱动器的2倍，如果基本数据驱动器发生故障，备份数据驱动器会保证系统继续运作。
目前，Arco Computer Products、Iwill、Promise Technology等公司都生产IDE RAID控制器。其中Promise公司生产的FastTrak 100／TX4是一种典型的ATA RAID控制器，它最多允许连接4个驱动器，可以运行在RAID 0、RAID 1以及RAID 0+1模式下；该卡为每个驱动器都使用单独的 ATA数据通道（电缆），可以得到最大的性能。Promise Technology公司也有一种称为FastTrak 100／TX2的较便宜的ATA RAID卡，该卡只有两个数据通道，也可以连接最多4个驱动器，但由于它们共享两根ATA电缆，性能并不像各自使用单独的电缆那样好。这是因为电缆一次只能由一个驱动器使用，因而将性能降低了一半。
选择ATA RAID控制器，需要考虑以下几个因素：
· 支持的RAID级别（多数支持0、1以及0+1）。
· 2个还是4个数据通道。
· 是否支持ATA／100的总线速率。
· 是否支持33MHz或66MHz的PCI总线插槽。
如果想将RAID用作试验用途，而手头上使用的是高端操作系统（通常是服务器级的），这时可以不使用RAID控制器。例如，Windows NT／2000和XP服务器操作系统就提供了RAID的软件实现，可以进行数据分流和镜像。这些操作系统使用磁盘管理工具（Disk Administrator tool）来建立和控制RAID功能，如果发生故障还可以重建卷标。不过如果想要建立一台高性能、高可靠性的服务器，则最好购买支持RAID级别3或级别5的ATA／SCSI RAID控制器。
7.7 SCSI（小型计算机系统接口）
SCSI是小型计算机系统接口的缩写，是一种用来将各种类型的设备接入PC的通用接口。该接口的根部位于SASI（Shugart关联系统接口）上。SCSI是一种最通用的将高速磁盘驱动器接入高性能PC，如工
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作站或网络服务器的接口。SCSI还相当灵活，它不仅是磁盘接口，而且还是系统级接口，允许接入许多不同类型的设备，是可支持多达7个或15个设备的总线。使用多通道适配器可令每个通道支持多达7个或15个设备。
SCSI控制器称为主机适配器，是SCSI总线与PC系统总线之间的连接器。每个总线上的设备都有一个内置的控制器。SCSI总线不能与设备（如硬盘）直接通话，而是与设备内置的控制器通话。
SCSI是一种快速接口，通常安装于高性能的工作站、服务器或者任何需要高性能存储系统接口的系统中，最新的Ultra 4（Ultra 320）SCSI版本支持的传输速率可达320MB／sec。
7.8 SCSI电缆和连接器
7.8.1 SCSI连接器
提到电缆和连接器，SCSI标准非常特殊。该标准中规定的最通用的连接器是用于内部SCSI连接的50位非屏蔽针头连接器和用于外部连接的50位屏蔽中央闩锁式连接器。屏蔽中央闩锁式连接器在官方规范中也称为Alternative2。无源终端或主动终端（主动终端是优先选用的）是为单端总线和差分总线而规定的。50线总线配置在SCSI-2中定义为A类电缆。
老式的窄带（8位）SCSI适配器和外部设备使用的是全尺寸中央式连接器，一般用金属丝连接两端以保护电缆连接器。图7-9所示为低密度50针SCSI连接器的外观。
图7-9 用于外部连接的低密度50针SCSI连接器
SCSI-2版本针对A类电缆新添了一种高密度50位D型外壳连接器选项。该连接器现在称为
Alternative1。图7-10所示为50针高密度SCSI连接器。
Alternative2中央闩锁式连接器保持了SCSI-1中的不带电性。68线B类电缆规范被加入SCSI-2标准中以提供16位和32位数据传输，但连接器必须使用A类电缆并联、由于工业界没有广泛地接受B类电缆选项，因而SCSI-3标准中已将其去掉。
图7-10 用于外部连接的高密度50针SCSI连接器
为了替代不走运的B类电缆，SCSI-3规范中开发了一种新型的68线P类电缆。屏蔽和非屏蔽高密度D形外壳连接器皆可适用于A类和P类电缆。屏蔽高密度连接器使用压放式闩锁而不是中央式连接器使用的金属丝闩锁。用于单端总线的主动终端提供了一种高级信号的集成。图7-11所示为68针高密度SCSI连接口。
驱动器阵列一般使用带有称为80针Alternative 4连接器的特殊SCSI设备，该连接器具有宽带 SCSI能力，而且包含功率信号。带80针连接器的驱动器在驱动器阵列中通常是可热插拔的——即可以在电源打开时移出或插入。80针Alt-4连接器如图7-12所示。
图7-11 用于外部连接的高密度68针SCSI连接器（用于内部时不需要两端的固定锁）
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图7-12 80针Alt-4 SCSI连接器 常用在热插拔SCSI硬盘上
7.8.2 SCSI电缆和连接器引线
在电气上看有两种不同的SCSI版本：单端和差分。这两种版本在电气上是不兼容的而且不能互连，否则会导致毁坏硬件。幸运的是， PC业界只有很少的差分SCSI应用系统，因而很少遇到。在每种电气类型（单端或差分）中，有两种基本的SCSI电缆类型：
· A类电缆（标准8位SCSI）。
· P类电缆（16位宽带SCSI）。
大部分SCSI-1和SCSI-2设备所使用的并且一般见到的最通用的电缆是50针A类电缆。而 SCSI-2宽带（16位）应用则使用68针P类电缆。用特殊的适配器互连A类和P类电缆可以实现标准设备与宽带SCSI设备在一根SCSI总线上的混用。32位宽的SCSI-3应用使用的是新增的Q类电缆，但由于它从未在实际产品中实现，因而最后被从SCSI-3标准中删除。
7.9 硬盘驱动器
7.9.1 什么是硬盘
对许多用户来讲，硬盘驱动器是计算机系统最重要，也是最神秘的一部分。它是一个密封的部件，用于PC的非挥发性数据存储。因为硬盘驱动器在用户有意擦除数据前能够一直保留所存储的数据，PC机一般用它来存储最关键的程序和数据。因此当硬盘发生故障时，产生的后果一般都是非常严重的。为了正确地维护、服务以及扩展PC系统，用户必须清楚硬盘是如何工作的。
硬盘驱动器包括一组刚性的、圆盘状的盘片，它们通常由铝或玻璃制成（如图7-13）。与软盘不同的是，这些盘片不能弯曲或折叠——因此被称为硬盘。在大多数硬盘驱动器里，用户是无法拆卸盘片的，因此有时也把它们叫做固定磁盘存储器。现在可拆装的硬盘驱动器也已出现，但这个“可拆装的硬盘”有时代指整个驱动部件（即磁盘和驱动器）都可拆装的设备，但更多是指存储介质可换的盒式驱动器。
图7-13 硬盘的磁头和盘片
注意 硬盘驱动器曾经被称做温彻斯特（Wincheseer）驱动器。这个名词起源于1973年，IBM研制出了一种高速硬盘驱动器Model 3340，它有30MB的固定盘片容量和30MB的可换盘片容量。该驱动器不久就被昵称为温彻斯特，以著名的温彻斯特30-30来福枪命名。在那以后的一段时间里，所有的使用带浮动头的高速旋转盘片的驱动器在一般说法中都被叫做温彻斯特驱动器。
7.9.2 硬盘驱动器的变迁
硬盘在PC系统里得以普及使用的近20年时间内，它们自身也发生了很大的变化。为了有助于你更清晰地了解从那时起至今硬盘已发展到什么情况，以下概括了PC硬盘存储器的一些主要变化：
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· 最大存储容量从1982年的5MB和10MB 5.25英寸全高驱动器发展到180GB小型3.5英寸半高驱动器（Seagate Barracuda 180）和32GB以上用于笔记本电脑的2.5英寸驱动器（IBM Travel Star 32GH），该驱动器只有12.5mm高（或更低）。今天的PC中很少有小于10GB的硬盘。
· 介质的数据传输速率（持续传输率）从1983年最初IBM XT机的每秒85至102KB提高到今天一些最快的驱动器的每秒51.15MB/sec以上（Seagate Cheetah 73LP）。
· 平均寻道时间（将磁头移到特定磁道所需的时间）从1983年10MB XT硬盘的大于85毫秒减小到今天一些最快的驱动器的小于4.2（Seagate Cheetah Xl5）毫秒。
· 1982年，一个10MB的硬盘是1 500美元以上（每兆字节花150美元），今天硬盘的价格已下降到每兆字节0.5美分或更少。
7.10 硬盘驱动器基本概念
硬盘驱动器基本的物理构成包括许多旋转磁盘，磁头在这些盘上移动，在磁道和扇区里存储数据。磁头读写一组称为磁道的同心环里的数据，这些磁道又分成许多段，叫做扇区。每个扇区通常存储512个字节（见图7-14）。
图7-14 硬盘上的磁道和扇区
硬盘驱动器通常有多个磁盘，又叫做盘片，它们互相堆叠，一致地旋转，每个盘片的两面都可供驱动器存储数据。驱动器中的盘片少则1 片，多则2或3个盘片，因此有2面或4面或6面。这些盘片的每一面上位置相同的磁道共同构成一个柱面（cylinder）（见图7-15）。硬盘驱动器通常在每个盘面上都有一个磁头，所有的磁头都安装在一个公共的支架或承载设备上。因为磁头装在同一个架子上，所以它们在磁盘上作一致地径向移进或移出，而不能单独地移动。
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图7-15 柱面
最初，大多数硬盘的旋转速度为3 600rpm——大约比软盘驱动器快10倍。这个速率在硬盘中保持了多年。然而现在则有很多硬盘达到更高的旋转速率。多数现代的硬盘速率可变，转速可以是4 200、5 400、7 200、10 000甚至是15 000rpm。高的旋转速度与快速的磁头定位机制，以及每磁道更多的扇区结合起来，使得硬盘的速度更快，容量更大。
大多数硬盘驱动器里的磁头在正常工作时并不（也应该不）与盘片接触。然而，当磁头被关闭电源后，它们停止旋转时则靠在盘片上。在驱动器工作的时候，有一层非常薄的气垫使得每个磁头悬停在盘片上方或下方的很小距离上。若气垫被灰尘颗粒或震动中断，则磁头在作全速旋转时可能会与盘片碰撞。当与旋转盘片的碰撞强烈到产生了损坏时，这个事件称为头撞坏（head crash）。磁头撞坏的后果可能是丢失一些字节数据，也可能是驱动器彻底毁坏。大多数硬盘的盘片上有特殊的润滑剂和加固的表面，可以承受每天的“起飞和着陆”，并尽可能减低磁头对盘片的冲击。
因为盘片组是密封、不可更换的，且硬盘上的磁道密度可以非常高，因此，包含盘片的磁头盘片组（Head
Disk Assemblies，HAD——盘头组件）在绝对纯净的条件下组装和密封在净室里。因为修理HDA的公司很少，所以修理或替换密封HDA里的部件费用很高。每个造出来的硬盘最终都会损坏，惟一的问题是什么时候会损坏，以及用户是否已备份自己的数据。
切记 强烈建议用户不要试图打开一个硬盘驱动器的HDA，除非用户自己拥有修理其内部部件的设备和技能。大多数制造商有意地使HDA很难打开，以阻止鲁莽的人想要自己动手这么做。打开HAD几乎一定会违反硬盘的担保书。
7.11 磁盘格式化
用户将数据写入磁盘之前需要进行两个格式化过程：
· 物理的，或低级格式化。
· 逻辑的，或高级格式化。
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当用户格式化一张空白软盘时，Windows 9x/Me/2000 Explorer或DOS FORMAT命令同时执行这两种格式化；若软盘已经被格式化，DOS和Windows缺省只进行高级格式化。
然而，硬盘则需要两个独立的格式化操作，而且硬盘在这两个格式化过程之间还需要另一个步骤，即将分区信息写到磁盘上。硬盘被设计为用于多个操作系统，所以分区是必需的。分区使一个硬盘驱动器可运行多种操作系统，或者允许一个操作系统将磁盘用作多个卷标或逻辑驱动器。一个卷标或逻辑驱动器是磁盘上操作系统分配一个驱动器盘符或名字的所有部分。
因此，硬盘驱动器存储数据之前包括三个步骤：
1）低级格式化（LLF）。
2）分区。
3）高级格式化（HLF）。
1.低级格式化
在低级格式化过程里，格式化程序将磁盘的磁道划分成特定数目的扇区，创建扇区之间和磁道之间的间隔，并记录扇区头部和尾部信息。它还用一个空字节值或一个测试值的模式来填充每个扇区的数据域。对于软盘，每条磁道上记录的扇区数与磁盘的类型和驱动器有关；对于硬盘，每条磁道的扇区数与驱动器和控制器接口有关。
2.分区
在硬盘上创建分区可以允许硬盘支持多个独立的文件系统，每个系统都位于自己的分区里。
从而每个系统可以使用自己的方式在称为簇（cluster）或分配单元的逻辑空间里分配文件空间。每个硬盘驱动器必须至少有1个分区，最多有4个分区.每个分区可以支持相同的或不同类型的文件系统。今天，PC操作系统通常使用三种文件系统：
· FAT（文件分配表，File Allocation Table）。DOS、Windows 9x和Windows NT支持的标准文件系统。FAT分区在DOS下支持最长11个字符的文件名（8+3字符扩展），在Windows 9x或Windows NT（或以后的版本）下最长为255个字符。标准FAT文件系统使用12或16位数字来标识簇，因此最大容量为2GB。
通过FDISK程序，用户只能创建2个物理FAT分区——主分区和扩展分区——但可将扩展分区进一步划分为最多25个逻辑分区。其他的分区程序如Partition Magic可以创建最多4个主分区或3个主分区加1个扩展分区。
· FAT32（32位文件分配表，File Allocation Table,32-bit）。—种可选的文件系统。被 Windows 95 OSR2（OEM Service Release 2）、Windows 98、Windows Me和Windows 2000支持。
FAT32使用32位数来标识簇，这样最大单卷尺寸会达到2TB或2 048GB。
· NTFS（Windows NT文件系统，Windows NT File System）。Windows NT特有的文件系统支持最多256个字符长度的文件名利最大（理论上）16 exabytes的分区。NTFS还提供了 FAT文件系统没有的扩展属性和安全特征。在这三种文件系统里，FAT文件系统仍然是最流行的，可以被几乎所有操作系统访问，这也使得它兼容性最好；FAT32和NTFS提供了其他特性，但不能被所有的操作系统所访问。
分区是通过用户操作系统里的分区程序完成的，在DOS和Windows 9x中分区程序是FDISK。FDISK允许用户规定驱动器每个分区的空间大小，从1M字节或驱动器容量的百分之一直到驱动器的整个容量，或特定文件系统所允许的最大值。一般建议分区数尽可能地少。许多人（包括我本人）只使用1个或最多2个分区。在 FAT32出现之前这很难做到，因为FAT16的最大分区大小只有2GB，而FAT32的最大分区大小是2048GB。
切记 FDISK不能用于改变分区的大小，而只能进行分区的删除和创建。删除分区会删除分区上的数据，创建分区会删除部分位于该分区的数据；如果不想破坏数据，可以使用第三方工具程序，如PowerQuest公司的Partition Magic或V Communications公司的Partition Commander。
驱动器一旦被分区之后，每个分区必须被将要使用它的操作系统执行高级格式化。
3.高级格式化
在高级格式化过程中，操作系统（如Windows 9x/Me/2000、Windows NT或DOS）创建管理磁盘上文件和数据所必需的结构。FAT分区有一个磁盘卷引导扇区（Volume Boot Sector, VBS）和文件分区表FAT
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的两个副本，在每个格式化后的逻辑驱动器上还有一个根（root）目录。这些数据结构使操作系统能够管理磁盘上的空间，记录文件踪迹，甚至管理有缺陷的区域，使得它们不引起故障。
高级格式化不是驱动器的实际物理格式化，它是为磁盘创建一张内容目录；而在低级格式化里，即实际的物理格式化过程中，磁道和扇区被写到磁盘上。如前所述，DOS的FORMAT命令可以执行软盘的低级和高级格式化操作，但对硬盘只执行高级格式化操作。IDE和SCSI硬盘驱动器的低级格式化由制造商执行，不应被端用户操作。用户惟一低级格式化IDE或SCSI驱动器的时候是在试图修补已经损坏（磁盘有些部分不可读）的格式化时，或在试图擦除驱动器上所有数据的某些时候。
7.12 硬盘驱动器基本部件
市场上有许多硬盘驱动器，但几乎所有产品都包含同样的基本物理部件。这些部件的实现上（以及用于制造它们的材料的质量上）可能存在着差别，但大多数驱动器的操作特征是相似的。一个典型硬盘驱动器（见图7-16）的基本部件包括以下部分：
· 磁盘片（Disk platter）。
· 逻辑板（Logic board），控制器或印制电路板。
· 读/写磁头（Read/write head）。
· 电缆和连接器（Cable and connector）。
· 磁头驱动机构（Head actuator mechanism）。
· 配置项目（如跳线或开关）。
· 转轴电机（Spindle motor），在盘片Hub内。
盘片、转轴电机、磁头和磁头驱动装置通常包含在一个称为磁头盘片组（Head Disk Assembly, HDA）的密封腔里。HDA一般被当作一个部件，它很少被打开。驱动器的HDA之外的部分，如逻辑板、挡板以及其他配置或装配硬件，都可以从驱动器上卸下来。
7.12.1 硬盘盘片
一个典型的硬盘驱动器有一个或多个盘片，或磁盘。PC系统的硬盘形式这些年来各种各样。通常，驱动器的物理大小用盘片大小表示。以下是PC硬盘驱动器的盘片大小：
· 5.25英寸（实际为130mm，或5.12英寸）。
· 3.5英寸（实际为95mm，或3.74英寸）。
· 2.5英寸（实际为65mm，或2.56英寸）。
· 1英寸（实际为34mm，或1.33英寸）。
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图7-16 硬盘驱动器的部件
7.12.2 记录介质
不管使用哪一种基片，盘片都要覆盖一薄层磁性滞留物质，称为介质，其上存储磁性信息。在硬盘上有两种流行的磁性介质：
· 氧化介质（Oxide medium）。
· 薄膜介质（Thin-film medium）。
7.12.3 读写磁头
硬盘驱动器通常在每个盘片表面都有一个读写磁头（即每个盘片有两组读写磁头——一个用于盘片上方，另一个用于盘片下方）。这些磁头连接或排列到一个活动机械装置上。因此所有的磁头是一致地在盘面上移动。
从机械上来说，读写磁头很简单。每个磁头都固定在一个驱动臂上，驱动臂通过弹簧使磁头与盘片接触。很少有人发觉到每个盘片实际被它的上下磁头所挤住。如果安全地打开一个驱动器，用手指抬起盘片上方的磁头，放手时会发现磁头迅速落回到盘片上；如果将盘片下方的磁头往下拉，松手时弹簧的弹力会把磁头提起靠到盘片上。
图7-17中是一个音圈驱动器里典型的硬盘磁头-驱动装置组合部件。
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图7-17 读/写磁头和旋转音圈驱动装置组合部件
驱动器不工作时，磁头由于弹力与盘片直接接触；当驱动器全速旋转时，磁头下面产生的空气压力将头托离盘面，在现代的驱动器里，磁头和盘面的距离从0.5微英寸到5微英寸不等或更大。
切记 盘片和磁头之间的距离如此之小是用户在非净室的环境里绝不能打开磁盘驱动器的 HDA的原因。任何灰尘微粒或污点如果进入这个装置里，就会使磁头不能正确地读数据，甚至可能在驱动器全速运行的时候刹住盘片，后面这种情况会划坏盘片或磁头。
7.12.4 磁头驱动机构
可能比磁头本身更重要的是移动它们的机械系统：磁头驱动装置。这个装置在盘面上移动磁头，并把它们精确地定位在所期望的柱面上。有许多种磁头驱动机构在使用，但它们都属于以下两种基本类型之一：
· 步进电机驱动机构。
· 语音线圈驱动机构。
不同的驱动机构对驱动器的性能和可靠性有重要的影响。这个影响不仅限于速度，还包括精度、对温度的敏感性、定位、振动，以及整体的可靠性。
7.12.5 空气过滤器
几乎所有的硬盘驱动器都有两个空气过滤器。一个过滤器称为重循环净化器，另一个称为气压或通气过滤器。这些过滤器被永久地密封在驱动器内部，在驱动器的整个使用期内不会改变。
PC系统上的硬盘并不从HDA里面向外面或外面向里面循环空气。永久安装在HDA里面的重循环过滤器只过滤磁头起落时在盘面上擦下来的微小颗粒（以及驱动器里产生的其他小颗粒）。因为PC硬盘驱动器是永久密封的，不循环外部的空气，所以它们可以运行于非常肮脏的环境里（参见图7-18）。
硬盘里的HDA是封闭的，但不是气密的。HDA通过一个气压或通气过滤器部件通气，这个部件使得驱动器的内外气压相等（通风）。由于这个原因，大多数硬驱会被厂家标记为工作于特定的海拔范围之内，通常从海平面1 000英尺以上到10 000英尺以下。实际上，一些硬盘标记为不能工作于7 000英尺以上，因为驱动器里气压太低而无法正确地悬浮磁头。随着环境气压的变化，空气吹入和吹出驱动器，因此内外气压是一样的。尽管空气是通过排气装置流通的，但污染通常不会引起问题，因为排气装置上的气压过滤器可过滤掉所有大于0.3微米（大约12微英寸）的颗粒，以满足驱动器内部的洁净度要求。用户可看到大多数驱动器上的排气孔，它们在里面被通气过滤器盖住。一些驱动器甚至使用更细粒度的过滤装置来去除更小的颗粒。
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图7-18 硬盘里的空气循环
7.12.6 硬盘温度调节
硬驱有一个过滤口将空气吹入或吹出HDA，因此湿气也会进入驱动器，经过一段时间后，必须认为任何硬盘的内部湿度都近似于外部湿度。湿气如果冷凝的话就成为严重的问题——特别当存在着冷凝现象给驱动器加电时。大多数硬盘厂家都规定了使硬盘驱动器适应一个温度和湿度范围都不同的新环境的过程，尤其是把驱动器带入一个更温暖的环境里，这时会形成冷凝。漆上型或便携式系统的用户更应注意这种情况。例如，如果冬天用户将一台便携系统放在汽车行李箱里，那么再把机器拿到室内后，若没等它适应室内的温度之前就打开电源，会造成严重的后果。
下面的文字和表7-6摘自Control Data Corporation（后来的Imprimis公司以及最终为Seagate公司）的硬驱的出厂包装上：
如果从50°F（10℃）或以下温度的环境里刚刚收到或移动本驱动器，则在以下条件满足时才能打开本容器，否则会发生冷凝现象，可能对设备或（和）介质带来损坏。将本包装在工作环境里放置一段时间，其长度为根据温度表确定的等待时间。
表7-6 硬盘驱动器环境调节表
从前的温度 适应时间
+40°F（+4℃） 13小时
+30°F（-1℃） 15小时
+20°F（-7℃） 16小时
+10°F（-12℃） 17小时
0°F（-18℃） 18小时
-10°F（-23℃） 20小时
-20°F（-29℃） 22小时
-30°F（-34℃）或更低 27小时
从这张表可看出，用户把一个位于寒冷环境下的硬盘驱动器转移到正常操作环境中之后，在加电之前必须放置一段特定的时间长度以使它适应变化。
7.12.7 转轴电机
驱动盘片旋转的电机被称为转轴电机（Spindle motor），因为它连到一个转轴上，盘片都围绕着该轴旋转。硬盘驱动器里的电机总是直接连接的，没有螺丝或齿轮。电机必须没有噪声和振动，否则它会影响盘片，破坏读写操作。
转轴电机的速度必须是精确控制的。硬驱中的盘片旋转速度从3 600到15 000rpm（每秒60～250转）或更高，电机有一个带反馈循环的控制电路来精确地监测和控制速度。因为速度控制必须是自动进行的，
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硬驱并没有电机速度调整机制。一些诊断程序声称可以测出驱动器旋转速度，但这些程序所做的全部工作是根据扇区通过磁头的定时来估计旋转速度。
实际上程序没有办法来测量硬盘驱动器的旋转速度，这种测量只能通过复杂的测试设备完成。如果某个诊断程序发现驱动器的旋转速度不正确也不要惊恐，这很可能是程序而不是驱动器的错误。
注意 转轴电机，尤其是在更大驱动器上的电机，会消耗大量的12V电量。大多数驱动器在电机刚开始旋转盘片时要求2到3倍的正常操作电压，这个重负载只持续几秒钟或直到驱动器盘片达到工作速度。如果有多个驱动器，用户应该对转轴电机的启动进行排序，以便电源不必在同一时刻对所有驱动器提供如此大的负荷。大多数SCSI和ATA驱动器都有延迟的转轴电机启动特性。
7.12.8 逻辑板
所有的硬盘驱动器上都装有一个或多个逻辑板，它包括控制驱动器转轴和磁头驱动系统的电路，并以某种约定的形式把数据送给控制器。在IDE驱动器里，逻辑板包括控制器本身；SCSI驱动器则包括控制器和SCSI总线适配器电路。
许多磁盘驱动器故障都发生在逻辑板，而不是机械装置（这个说法看起来不符合逻辑，但却是事实）。因此，有时用户可以通过替换逻辑板而不是整个驱动器来修理出故障的驱动器。而且，替换逻辑板使得用户可以重新访问驱动器上的数据——而替换整个驱动器却无法做到。
7.12.9 电缆和连接器
硬盘驱动器一般会有多个连接器，用于与计算机接口，接收电源，有时还连到系统机壳上接地。大多数驱动器至少有以下三种连接器：
· 接口连接器。
· 电源连接器。
· 可选的接地连接器（标签）。
其中，接口连接器最重要，因为它们在系统和驱动器之间传递数据和命令信号。在大多数情况里，驱动器接口线缆可以连成菊花链或总线型的配置。大多数接口支持至少2个设备，SCSI（小型计算机系统接口）在链中最多可支持7个（宽带SCSI-2最多可支持15个）设备，再加上主机适配器。
大多数硬盘驱动器使用5V和12V电源，而一些用于便携式系统的小型驱动器只使用5V电源。大多数情况下，12V电源用来运行转轴电机和磁头驱动机构，5V电源运行电路。要保证电源供应能为安装在系统上的硬盘驱动器提供充足的电源。
7.12.10 配置项目
要配置硬盘驱动器安装在系统里，通常必须正确地设置几个跳线（可能还有中止电阻），这些部件随接口不同而变化，经常也随驱动器而变化。
7.13 硬盘特性
要想在为系统购买硬盘时作出最好的决定或者要理解不同品牌硬盘之间的区别，必须要考虑许多特性。本节描述了用户在评估驱动器时应该考虑的几个问题：
· 可靠性。
· 性能。
· 价格。
7.13.1 可靠性
用户在选购驱动器时，可能会注意到驱动器说明里有一项统计参数叫做故障平均间隔时间（Mean Time
Between Failures, MTBF）。MTBF的值通常从300 000到800 000小时或更高。
为了理解MTBF参数，弄清厂商如何得到这些值以及它们的含义是很重要的。大多数厂家都有较长的驱动器制造历史，它们的驱动器已经累积使用了数百万个小时。它们可以检查以前的具有相同部件的驱动器型号的失败率，并基于用来制造驱动器的部件计算新驱动器的故障率。对于电子电路板，它们也可以使用工业标准技术来预测集成电路的故障率。这样它们就能对整个驱动器计算预测的故障率。
要理解这些数值的含义，需要明白MTBF是针对一类驱动器，而不是单个驱动器。这意味着如果驱动
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器声称自己的MTBF是500 000小时，用户可以认为这类驱动器在500 000小时的总运行时间里会出现一次故障。如果这种型号驱动器有1 000 000个在工作之中，而且所有的1 000 000个驱动器都同时运行，则用户可认为每隔半小时所有的这些驱动器中就发生一次故障。MTBF参数对于预测任何单个驱动器或少数驱动器的故障是没有用的。
7.13.2 性能
用户在选择硬盘驱动器时，应该考虑的重要特性之一就是驱动器的性能（速度）。硬盘性能的变化范围很大。和很多东西一样，驱动器相对性能的最好指示器之一是它的价格。汽车工业的一个古老说法在这里也合适：“速度就是金钱，你希望跑得有多快?”
测量磁盘驱动器的速度有两种方式：
· 平均寻道时间（Average seek time）。
· 传输速率（Transfer rate）。
平均寻道时间通常以毫秒为单位测量，是指将磁头从一个柱面移到另一个随机距离远的柱面所需的平均时间。测量这个参数的一种方法是运行很多次随机寻道操作，然后将花费的时间除以执行的寻找次数。这种方法提供了单次寻找的平均时间。
许多驱动器厂商测量平均寻道时间的标准方法是测量磁头移过全部柱面的三分之一所需的时间。平均寻道时间只与驱动器本身有关，接口或控制器的类型对这个参数没有什么影响。它是对磁头驱动机构能力的一个评判。
注意 要谨慎对待声称可以测量驱动器寻道性能的基准程序（benchmark）。大多数IDE和 SCSI驱动器使用称做扇区翻译（Sector translation）的一种机制，因为驱动器收到的将磁头移到特定柱面的任何命令可能实际不会产生预想的物理运动，这种情况使得一些基准测试程序对于这些类型的驱动器毫无意义。SCSI驱动器也需要一个额外的步骤，因为命令首先必须通过SCSI总线发送给驱动器。这些驱动器看起来可能有最快的访问时间，因为大多数基准程序没有考虑命令开销。但是如果考虑这个开销，这些驱动器的性能数值就会很差。
传输速率可能比任何其他参数对整个系统的性能都更重要，但它也是一个容易让人误解的概念，问题源于目前的驱动器可以指定几个传输速率。
现在，多数驱动器生产商都可以报告最多5个传输速率。一个是接口传输速率，多数新ATA设备为100MB/sec；其他的传输速率（更重要一些）概念是指内部传输速率，可以分为原始最大内部传输速率、原始最小内部传输速率、格式化最大内部传输速率、格式化最小内部传输速率。很少有厂商报告平均传输速率，但平均传输速率很容易计算。
内部传输速率远比接口传输速率重要，这是因为内部传输速率是真正的从磁盘上读取数据的速率，它反映的是从磁盘盘片（媒体）上读取数据的快慢程度，是任何持续的传输希望达到的最大速率。
7.13.3 价格
硬盘存储器的价格持续地下降，现在达到每兆字节0.5美分或更少。用户可以以低于150美元的价格购买一个30GB的ATA驱动器。
当然，驱动器的价格还在不断下跌，最终即使每兆字节0.5分钱都会显得昂贵。由于今天磁盘存储器的低价，小于10GB的3.5英寸驱动器甚至都生产得不多了。
7.13.4 容量
在标称驱动器容量时有四个通常使用的数值：
· 未格式化容量，以百万字节为单位。
·
格式化容量，以百万字节为单位。
· 未格式化容量，以兆字节为单位。
· 格式化容量，以兆字节为单位。
术语“格式化（formatted）”是指驱动器的低级（或物理）格式化。大多数IDE和SCSI驱动器厂商现在只给出格式化容量，因为这些驱动器是预格式化后才发售的。通常，广告和说明是指以百万字节计算的未格式化或格式化容量，因为这些值比用兆字节表示的同样容量的值更大。这种情况使得用户在运行
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FDISK（以兆字节报告磁盘总容量）时产生许多困惑，想知道丢失的空间跑哪里去了。这个问题似乎很麻烦。幸运的是，答案很简单，只需要一点数学知识就可解决。
我们遇到的最常见问题也许就是“丢失的”驱动器容量。考虑下面例子：用户刚在系统上安装了一个新的Seagate（希捷）ST330630A驱动器，它声称容量为30.6GB。在BIOS设置（Setup）里输入驱动器参数后，当使用FDISK分区驱动器时，FDISK报告的容量只有28.5GB！“其他的2.1GB跑哪儿去了?”
答案只需要几步的计算。通过乘上驱动器规范参数，可得到如下结果：
总扇区数：59 777 640
每扇区字节数：512
总字节数（十进制兆字节）：30 606
总字节数（十进制吉字节）：30.6
总字节数（二进制兆字节）：29 188
总字节数（二进制吉字节）：28.5
FDISK报告：29 188
上表中所有的数都是正确的。驱动器厂商通常以十进制兆字节（百万字节）报告驱动器的容量，因为它们产生更大的数值，听起来更令人难忘，而BIOS和FDISK驱动器分区软件以二进制兆字节报告容量。一个十进制兆字节等于100万个字节，而一个二进制兆字节等于1 048 576个字节（或1 024KB，每个KB为1 024字节）。因此，由于百万字节和兆字节经常使用相同的缩写，这个30.6GB驱动器也被叫做28.5GB驱动器，这与用户观看的角度有关。
7.14 软盘驱动器
虽然现在已经不用软盘作为主要存储介质了，但在绝大多数系统中，把它作为系统安装和配置的设备还是必须的，尤其是在故障处理时。当要在新的硬盘上安装或建立一个系统时，我们要用软盘来载入分区和格式化硬盘的软件：系统出了问题时还可以用软盘来运行一些诊断程序。
软盘的另一个有用的用处就是它可以用作从一些数码相机上转移数据的工具。一个叫做FlashPath适配器的工具使PC机可以通过软盘驱动器读取SmartMedia闪存条。
虽然现在已经有大容量的存储设备可用，许多系统也支持从光盘启动，但是现在用得很广泛的软盘在今后的若干年中将继续是系统的一个不可缺少的组成部分。
7.15 软盘驱动器部件
不管是哪一种类型的软盘驱动器，它都是由几个基本部分组成的。要想能够正确地安装、维护一个软盘驱动器，必须能够区分这些组成部件，理解它们各自的功能（见图7-19）。
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图7-19 一种典型的软盘驱动器
7.15.1 读写磁头
一个软盘驱动器一般有两个读写头，一面一个。读写数据时，两个头在它们各自的面上一起工作（见图7-20）。在PC系统中曾经使用过单面软盘驱动器（原来的PC机就是使用这种类型），但是，现在这种单面软盘差不多已经从人们的记忆中消失了。
图7-20 双面软盘驱动器磁头的结构
注意 很多人都不知道软盘驱动器中的0读写头，也就是第一个头，是下面的头。实际上，单面软盘驱动器只使用下面的头，上面用一个压力贴粘住了。另一点就是：软盘驱动器上面的头（头1）并不是正
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对着下面的头（头0）的，而是向内偏4到8个磁道。具体偏多少是由软盘驱动器的类型确定的。
为了能够正确地读写磁盘，磁头必须直接和磁介质接触。任何一个极小的微粒如松动的氧化铁、灰尘、污垢、烟尘、指纹、毛发都能导致读写磁盘时出现问题。软盘和软盘驱动器生产商们经过测试发现：磁头和磁盘面之间0.000032英寸（1英寸的100万分之32）的空隙就能导致读写错误。现在大家一定能明白对待软盘为什么要小心，必须在3.5英寸软盘的磁头访问处做一个遮挡盖以避免它受到玷污了。
7.15.2 磁头驱动器
软盘驱动器的磁头驱动器使用一种特殊的电机，叫做步进电机。它一次旋转一或多个步矩角（见图7-21）。这种类型的电机不是连续旋转的，而是转过一个精确计算的距离后又停下来。步进电机在定位方面不是无穷可变的，而是移动一个固定的增量，或者叫定位槽，然后又在某个定位槽位置停下来。对于磁盘驱动器来说，这种做法是理想的，要到达磁盘上某一磁道，电机移动一步或多步就可以了。磁盘控制器可以告诉电机要到达目的位置应该移动多少步，但是要在它的控制范围之内。比如说，要磁头到达第25柱面。控制器通知电机移动到第25定位槽，或者移动到离0柱面25步的地方。
图7-21 步进电机和磁头驱动器的放大图
步进电机可以以两种方式连接到磁头小车上。第一种连接是一个用线圈缠绕的带子。该带子缠绕在步进电机的轴上，将螺旋转动转换成直线运动。另外一些驱动器不使用这种带子，而是使用螺杆传动装置。在螺杆传动中，磁头全部装在螺杆上，它是由步进电机的轴直接驱动的。由于这种装配方式比较紧凑，所以一般的3.5软盘驱动器的磁头驱动器都是螺杆传动的。
7.15.3 转轴电机
转轴电机就是使磁盘旋转的电机。通常，它的转速是300或360转每分（rpm），具体是多少取决于驱动器的类型。5.25高密度软盘驱动器（HD）是惟一转速为360rpm的软盘驱动器。别的包括5.25双密度（DD）软盘，3.5DD、3.5HD、3.5特高密度（ED）软盘驱动器的转速都是 300rpm。相对于硬盘来说，这种转速是很慢的，这也是软盘数据传输率为什么低的原因之一。
但是，也正是因为这种低速度，才使得软盘磁头和盘面可以直接接触，在旋转时不至于因为相互摩擦而破坏盘片。
7.15.4 电路板
一个磁盘驱动器通常是由若干个逻辑块组成的，这些逻辑块就是一些控制磁头驱动器、旋转电机、磁盘传感器以及其他一些组件的电路板。这些逻辑模块就构成了驱动器到系统控制电路板的接口。
所有PC上软盘驱动器使用的标准接口就是Shugart Associates SA-400接口，它是在70年代出现的基于NEC 765控制器芯片的接口。现在所有的软盘控制器都包括与当初的NEC 765片兼容的电路。它是一种标准接口，所以我们可以从几乎任何一家厂商那里购买软驱，但它们之间却能很好地兼容。
7. 15.5 控制器
曾经有一段时间，计算机的软盘驱动控制器是一块扩展卡，插在ISA总线插槽上。后来又改成使用提
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供除了软盘驱动控制器之外还提供IDE/ATA接口、串并口的多功能卡。现在的软盘驱动控制器都集成到主板上了，一般是一个也提供串、并口的超级I/O块。虽然在主板上有这样一个东西，软盘驱动控制器和系统的接口依然是通过ISA（工业标准体系结构）总线，它的功能还是和插在ISA插槽内的卡一样。可以在系统BIOS Setup中配置这些内嵌控制器，如果在机器上安装了一个软盘驱动器控制卡，还可以在BIOS
Setup内将内嵌的控制器置为不可用的。
不管是内嵌的，还是别的软盘驱动控制器都使用下列一些标准资源：
· IRQ 6（中断请求）。
· DMA2（直接存储地址）。
· I/O端口3F0-3F5,3F7（输入/输出）。
这些系统资源是标准的，而且一般不可改变。这不是问题，因为其他设备不会使用这些资源（否则将导致冲突）。
技巧 检查机器上软盘驱动控制器速度的最好办法就是检查系统BIOS内的有关软盘驱动器的选项。
7.15.6 连接器
几乎所有的软盘驱动器都有两个插头——一个是电源线，另一个是控制和数据线。在计算机工业中，这些插头都是有很严格的标准的。一个是4腿一线的电源线（AMP叫mate-N-Lock），分大小两种（图7-22）；另一个就是两边都是34脚的数据控制线。一般5.25英寸的软盘驱动器使用大电源线和边框式34腿的数据控制线；而3.5英寸的软盘驱动器就使用小电源线和针式34腿的数据控制线。
图7-22大（5.25″）和小（3.5″）软盘驱动器电源线连接器母接头
从电源来的电源线的插头，不管其大小，一律都是母插头，它们插到连接在软盘驱动器上的公插头中。
7.15.7软盘驱动器电缆
软盘驱动器上的34脚连接线有两种形式，一种是边框式的（在5.25英寸软盘驱动器上），另一种是针式的（在3.5英寸软盘驱动器上）。
将软盘驱动器连接到主板上的软盘驱动控制器的电缆是很特殊的。为了支持不同的驱动器配置，这个电缆上有5个插头，上面有2个连接到软盘驱动器的边框插头，有2个连接到软盘驱动器的针式插头，还有1个连到控制器的针式插头。该电缆到两个驱动器（A和B）都有冗余的插头，而且标准软盘驱动控制器也支持这种冗余，所以用户可以在他的机器上安装5.25英寸软盘驱动器和3.5英寸软盘驱动器的任何组合（见图7-23），但目前由于5.25英寸软盘驱动器已经被淘汰，因此现在的软驱电缆上已不再安装边框式插头。
除插头之外，大部分系统上的该电缆将信号线的10到16号扭转了一下，这几根线是给两个软盘驱动器传输驱动器选择和启动（Drive Select and Motor）信号的。软盘驱动器有DS（驱动器选择）跳线，根据
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它可以确定一个软盘驱动器是A盘还是B盘。
图7-23 标准的有5个插头的软盘驱动器接口电缆
7.16 软盘的物理规格和操作
现在卖的机器的软盘驱动器都是3.5英寸、1.44MB的。在一些老的系统上可能只有5.25英寸、1.2MB的软盘驱动器，或者两者都有。还有一些机器，它们的软盘驱动器是3.5英寸、2.88MB的，但是它们也能读写1.44MB的软盘。更老的几种驱动器——5.25英寸、360KB的和3.5英寸、720KB现在真的是非常稀有了。
磁盘驱动器的物理操作讲起来是非常简单的。磁盘以300rpm和360rpm的速度旋转，大部分的转速为300rpm，只有5.25英寸、1.2MB的软盘驱动器的转速是360rpm。当磁盘旋转时，磁头可以内外移动大概1英寸。读写80磁道。磁盘的写是双面的，有时候一条磁道的双面也叫一个柱面，一个柱面包括一个磁道的上下两个面。磁头通过一种“隧道清洗”的方法写一定宽度的磁道，同时还将磁道的边缘擦洗干净，以免它对相邻磁道产生干扰。
不同的驱动器写磁道的宽度是不一样的。表7-7分别以毫米和英寸给出了现在常用的PC机中不同软盘驱动器的磁道宽度。
表7-7 软盘驱动器磁道宽度列表
驱动器类型 磁道数 磁道宽度
5.25英寸360KB 40道海面 0.300mm 0.0118英寸
5.25英寸1.2MB 80道海面 0.155mm 0.0061英寸
3.5英寸720KB 80道海面 0.115mm 0.0045英寸
3.5英寸1.44MB 80道海面 0.115mm 0.0045英寸
3.5英寸2.88MB 80道每面 0.115mm 0.0045英寸
对操作系统来说，软盘上的用户数据是按磁道和扇区组织在盘上的，这和硬盘没有两样。磁道是很窄的，是一个磁盘上的一系列同心圆。扇区就像是把相互独立的磁道分割成了一块块馅饼。
表7-8简略地给出了PC机的软盘的标准格式。
表7-8 3.5英寸和5.25英寸磁盘的格式
5.25英寸软盘 双密360KB（DD） 高密1.2MB（HD）
512
15
每扇区字节数 512
每磁道扇区数 9
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每面磁道数 40
面数 2
容量（千字节） 360
容量（兆字节） 0.352
容量（百万字节） 0.369
3.5英寸软盘 双密720KB（DD）
每扇区字节数 512
每磁道扇区数 9
每面磁道数 80
面数 2
容量（千字节） 720
容量（兆字节） 0.703
容量（百万字节） 0.737
80
2
1 200
1.172
1.229
特高密2.88MB（ED）
512
36
80
2
2 880
2.813
2.949
高密1.44MB（HD）
512
18
80
2
1 440
1.406
1.475
用户自己可以计算不同格式软盘的容量。用每磁道的扇区数×两面的磁道总数× 512字节每扇区。
注意 软盘的容量有不同的表示方式。传统方式是用千（K）字节来衡量（1 024字节等于 1KB）软盘的容量，这种方式用来度量一些老盘如360KB和720KB的软盘还比较合适，但是用它来度量1.44MB和2.88MB的软盘就显得有点不合适了。大家知道，1.44MB是1 440KB，而不是 1.44兆字节，因为一兆字节等于1
024KB，所以我们常说的1.44MB的磁盘的实际容量是 1.406MB。
另外一个衡量磁盘容量的单位是百万字节，在这种度量方式下，1.44MB的磁盘的实际容量是1.475百万字节。
注意 再次提醒大家，在磁盘中，兆字节和百万字节的缩写都是MB或M，常常引起混淆。
就像白纸一样，新磁盘中没有任何信息。格式化一个磁盘就像往白纸上划格子一样，那样人们就可以向上面写东西了。格式化时，操作系统向盘上写目录和文件表内容。对于软盘，低级格式化和高级格式化没有区别，用户也无需对它分区。如果用Windows 9x或DOS 程序格式化软盘，高级格式化和低级格式化是同时进行的。
格式化一个软盘，操作系统将最靠近软盘外侧的一个磁道（0磁道）基本上全部留给自己用。在0面、0道、1扇区包含了DOS根记录（DBR），也叫做根扇区，从那儿系统才知道如何操作。接下来的一些扇区包含FAT，FAT中保存了磁盘上分配给空文件的簇或分配单元信息；再接下来的扇区中就是根目录了，操作系统将文件的有关名字和启动位置信息储存在其中。
注意 现在的多数软盘都以预格式化过的形式出售。这种做法可以节省用户的时间，因为格式化一张盘可能会花费1分钟或更多的时间。即使买到的磁盘已被格式化，还是可以在以后再次进行格式化。
7.17 软盘驱动器的类型
我们在表7-9中列出了与PC机兼容、并有可能在它上面使用的软盘驱动器的一些特征。大家可以看到，不同磁盘的容量是由一些参数决定的，而且有些参数在所有的驱动器上都一样；另一些参数则不一样。例如，所有的盘每物理扇区都是512字节，硬盘也如此。
表7-9 软盘逻辑格式化参数
当前格式
磁盘大小（英寸） 2.5 3.5 3.5 5.25 5.25
磁盘容量（KB） 2 880 1 440 720 1 200 360
介质描述符字节 F0h F0h F9h F9h FDh
面数（头数） 2 2 2 2 1
每面磁道数 00 80 80 80 40
每磁道扇区数 36 18 9 15 9
每扇区字节数 512 512 512 512 512
5.25
320
FFh
2
40
8
512
过时格式
5.25
180
FCh
1
40
9
512
5.25
160
FEh
1
40
8
512
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每簇扇区数 2 1 2 1 2
FAT长度（扇区） 9 9 2 7 2
FAT数目 2 1 2 2 2
根日录长度（扇区） 15 14 7 14 7
最大根项数 140 224 112 224 112
每磁盘总扇区数 5 760 1 880 1 440 2 400 720
总可用扇区数 5 726 1 847 1 426 1 371 708
总簇数 2 863 2 847 713 2 371 354
在软盘驱动器家族中，包括以下几种软盘驱动器：
720KB的3.5英寸软盘驱动器
1.44MB的3.5英寸软盘驱动器
2.88MB的3.5英寸软盘驱动器
1.2MB的5.25英寸软盘驱动器
360KB的5.25英寸软盘驱动器
180KB的5.25英寸单面软盘驱动器
2
1
2
7
112
640
630
315
1
2
2
4
64
360
351
351
l
1
2
4
64
320
313
313
7.18 光存储器
计算机有两种基本的存储类型：磁存储器和光存储器。磁存储器的代表是大多数PC系统里安装的标准软盘和硬盘，其中数据记录在旋转的磁盘上；光存储器的基本操作类似于磁存储器，但是读和写是通过光能（光学的）实现的，而不是磁性。绝大多数磁存储器都可以多次地重复读写，但许多光存储介质只能写一次却可多次读。这里注意一下术语的使用：disk通常指磁存储器，而 disc通常指光存储器；这不是一条定律或规则，但业界多数人都接受这种方法。
有一些介质结合了磁和光的技术，或者使用一个光向导系统（称为激光伺服）来定位读写磁头，如LS-120或SuperDisk软驱，或者使用激光器来加热数据盘，使得它可以磁写入，从而使数据区域发生偏振，这些区域可以被较低能量的激光读出，如磁光驱动器。
光存储领域最有前景的发展是在不久的将来CD-RW（Compact Disc-ReWritable）或某种形式的可重写DVD驱动器将作为PC机可互换可携带的驱动器和介质，取代显赫一时的软盘。事实上，这种情况已经发生了：目前多数新系统都有一个CD-RW光驱，尽管多数系统也都有一个软驱，但除了进行一些测试、诊断、基本系统维护、磁盘格式化、操作系统的安装准备和配置等工作以外，软驱已经很少用到了。
7.18.1 什么是CD-ROM
CD-ROM，又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是基于原本用于音频 CD的CD-DA（Digital Audio）格式发展起来的。其他的格式，如CD-R（CD-Recordable）和 CD-RW（CD-ReWritable）则通过使得光盘可以写入来扩展它的能力，新的技术比如DVD （Digital Versatile Disc）能够在同样大小的盘上存储更多的数据。
CD-ROM只读光存储介质由聚碳酸脂晶片制成，能在120mm（4.72英寸）直径、1.2mm（0.047英寸）厚的单面盘上保存最多74-80分钟的高保真音频，或者达682MB（74分钟盘）/737MB（80分钟盘）的数据信息，或者是两种信息的混合。CD-ROM与大家熟悉的CD-DA音频光盘具有相同的外形规格（物理外形和布局），事实上，它能放到一般的音频播放器中去。不过它不能播放，因为播放器读取的子码信息会指明盘中存储的数据而非音频。即使能够播放，除非在CD-ROM上的数据中伴随有音频信息，否则播放出来的也是噪音。从CD-ROM上访问数据要比软盘快的多，但比现代的硬盘则要慢许多。术语CD-ROM指光盘本身和读盘的驱动器。
尽管看起来与音频CD一样，但CD-ROM存储数据而不是（或额外带有）音频。PC里的 CD-ROM驱动器读取数据和音频CD播放器非常相似。主要区别在于电路中引进了检错纠错机制。这是为了保证读数据时不发生错误，因为歌曲中的一点小错误在文件看来将认为是丢失了一部分数据，因而是不可接受的。
注意 操作CD-ROM介质应该和处理照相底片一样细心。CD-ROM是一种光设备，当它的光学表面变脏
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或划坏时会降低性能。另外还需要注意，尽管光盘是从下方读取的，包含磁道的层实际上离光盘的上表面很近。如果使用圆珠笔在光盘的上表面写字，很容易就会划伤下面的记录数据；即使使用水笔也要很仔细，水笔中的墨水和溶剂也可能会破坏光盘上表面的印漆层，从而直接影响到紧挨着的信息层，所以最好使用能在CDi写字的专用水笔。总之，最重要的是要仔细保护好光盘的两面，特别是有标签的上表面。
7.18.2 驱动器运作机制
CD-ROM驱动器以下面的方式操作（见图7-24）：
1）激光二极管发射低能的红外线激光束到反射镜上。
2）伺服引擎，根据微处理器的命令，通过移动反射镜将激光束定位到CD-ROM的正确轨道上。
3）当激光束打到光盘上时，它的散射光通过盘面下面的第一组透镜被聚集并聚焦，从镜子弹回，并发送到光束分离器。
4）光束分离器将返回的激光导向另一组聚焦透镜。
5）这组透镜将光束导向一个照片监测器，它将光转换成电子脉冲。
6）这些输入脉冲由微处理器解码，并作为数据发送到计算机。
图7-24 CD-ROM驱动器里的典型部件
7.18.3 磁道和扇区
所有的凹陷平地（这是CD-ROM记录数据的方式）被压制到一个单一的螺旋形磁道中，磁道各圈间隔为1.6微米，每毫米的磁道密度为625圈，或每英寸15 875圈。这样，一般的74分钟（650MiB）的光盘总共有22 188圈，整个光盘被分为6个主要的区域：
· 集中控制区（Hub Clamping Area，HCA）。集中控制区是指驱动器中能够控制光盘的集中机制的那一部分，该区域中不存放任何数据或信息。
· 电源校准区（Power Calibration Area，PCA）。该区域只存在于可写光盘（CD-R/RW）中，被可写式驱动器用于决定必要的激光能量以执行最优化的操作。一张CD-R或CD-RW盘能以这种方式测试最多为99次。
· 程序内存区（Programm Memory Area，PMA）。该区域只存在于可写光盘（CD-R/RW）中。在记录会话关闭之前，TOC（table of contents，内容表）暂存于该区域中；会话关闭以后，TOC信息将写入到一个称为引导区（Lead-in）的区域。
· 引导区。引导区的子Q通道包含了TOC信息，而TOC的内容包括所有磁道（歌曲或数据）的起始地址和长度、程序（数据）区的总长度以及单个的记录会话信息。单个的引导区通常存在于立即刻录式光盘中（Disc At Once或DAO模式），或者在多会话的光盘上，一个引导区引导每个会话的开始。引导区占有光盘上4 500个扇区（若按时间计算，大概是1分钟；或9.2MB数据）。引导区也可以指出光盘是否是多会话类型，以及下一个可写地址在哪里（假设光盘没有关闭）。
· 程序（数据）区。该区域从半径为25mm的地方开始。
· 导出区（Lead-out）。导出区标志着程序（数据）区的结束；对于多会话光盘，则标志着录制会话的结束。导出区不会写入任何数据，它只是一个标记。光盘上的第一个导出区（如果只有一个会话，或该光盘为DAO模式，则只有这一个导出区）有6 750个扇区（若按时间计算为1.5分钟，或13.8MB数据），
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如果光盘为多会话光盘，任何非第一个导出区的长度为2 250个扇区（0.5分钟长度或者4.6MB的数据）。
所有的CD都有集中控制区、引导区、程序区以及导出区，可写光盘（如CD-R和CD-RW）还具有电源校准区和程序内存区。
7.19 光盘格式与驱动器格式
Philips和Sony制定了红皮书CD-DA标准，并在此之后就开始着手开发能够存储计算机文件、数据甚至视频和图像的其他光盘格式标准。这些标准包括如何格式化数据以便光驱读取它们，还有一些文件格式标准用来设计PC机上的软件和驱动程序以便正确地读取和解释这些数据。注意，所有后续的CD标准都继承了红皮书中定义的物理格式和数据存储格式，这主要是指CD-DA光盘提供的编码和纠错基本级别等内容。而其他各种标准所定义的则主要是每个扇区的2 352字节如何处理，可以存储什么数据以及这些数据如何格式化等等。
可以从Philips公司买到所有官方的CD标准及相关文档，每套售价100到150美元，详细信息参见Philips网站：。
表7-10描述了不同的CD格式。
表7-10 CD格式
格式 名称 推出时间/公司
1980年，Philips和Sony
1983年，Philips和Sony
注释
最初的CD音频标准，是所有后续CD标准的基础
规定了附加的ECC和EDC的几种扇区格式，包括模式1和模式2
规定了一种交互式音频/视频标准，用于非计算机的播放器硬件（目前多数是过时的）和交互式表示的光盘中
定义了模式2、形式1和模式2、形式2的扇区格式以及交叉存取的MPEG-I视频和ADPCM音频
综合了黄皮书和CD-i，将CD-i的音频和视频性能引进到PC中
定义了可刻录光盘的单一会话、多会话以及数据包刻写
第一部——CD-MO（磁光式，已撤销）
第二部——CD-R（可刻录）
第三部——CD-RW（可写）
综合了CD-ROM XA与CD-R的多会话功能，用于在CD-R光盘上存储图片
基于CD-i和CD-ROMXA，可以存储74分钟的MPEG-1视频和ADPCM数字音频数据
红皮书 CD-DA（数字音频CD）
黄皮书 CD-ROM（只读内存CD）
绿皮书 CD-i（交互式CD） 1986年，Phil中s和Sony
CD-ROM XA 扩展体系结构的CD-ROM XA
1989年，Philips、Sony和微软
1989年，Philips、Sony（第一、二部分）；1996年，Philips、Sony（第三部分）
1990年，Philips和Kodak
桔皮书 CD-R（可刻录）和CD-W（可写）
Photo-CD CD-P
白皮书 视频CD 1993年，Philips、JVC、Matsushita和Sony
1995年，Phil中s和Sony
蓝皮书 CDEXTRA（以前名称是CD-Plus或增强光盘的多会话格式；用于在音频CD中嵌入视频、注释以及其他信息
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音乐）
7.20 CD-ROM文件系统
早期的CD-ROM光盘需要使用制造商自己的软件来读取其中的数据，这是因为CD-ROM的黄皮书规范只涉及到数据扇区（不是音频扇区）如何在光盘上存储，并没有涉及文件系统，也没有提及这些数据如何在文件中存放以及不同的PC机操作系统如何格式化这些数据。很显然，这种非交换的数据格式阻碍了业界CD-ROM应用程序的兼容和发展。
1985年到1986年，几家公司合作发布了High Sierra文件格式规范，最终使CD-ROM文件在 PC机上可读，这是第一个使CD-ROM在PC机中可读的工业标准。目前有以下几种CD文件系统：
· High Sierra
· ISO 9660（基于High Sierra）
· Joliet
· UDF（Universal Disk Format，统一磁盘格式）
· Mac HFS（Hierarchical File Format，层次文件格式）
· Rock Ridge
并不是所有的CD文件系统格式都能被所有的操作系统识别。表7-11显示了主要的文件系统以及支持它们的操作系统。
表7-11 CD文件系统格式
CD文件系统
High Sierra
ISO 9660
Joliet
UDF
DOS/Win3.1
是
是
①是
否
Win9x/Me
是
是
是
②是
Win NT/2000
是
是
是
是
Mac OS
是
是
①是
②是
①显示短名字（如SHORTN～）。
②仅当安装了UDF驱动程序时才支持。
7.21 DVD
DVD代表数字通用光盘（Digital Versatile Disc），简称高容量CD。事实上，任何DVD-ROM光驱都是CD-ROM光驱，即这类光驱既能读取CD光盘，也能读取DVD盘。DVD除了密度较高以外，其他技术与CD完全相同。DVD标准极大地提高了CD-ROM尺寸光盘的存储容量，因而为一些应用程序提供了足够的空间。CD-ROM最多可以容纳737MB（80分钟盘）数据，这个容量听起来虽然比较大，但对于许多即将出现的应用程序来说根本不够，特别是有些视频应用更是如此；而DVD的单面盘就可以存储4.7GB（单层）到8.5GB（双层）容量的数据，这是CD容量的 11.5倍，双面DVD容量是上述值的两倍，不过目前要读取另一面盘，还得手工将其翻转过来。
DVD光盘最多可以存储两层信息，单面单层盘的初始容量为4.7GB，这种盘与目前的CD- ROM直径、厚度完全相同。利用MPEG-2格式进行压缩后，它足以存储133分钟的视频信息，这对于全长度、全屏幕、全动作的电影来说也是足够的，可以包括3个CD质量的音频通道和4个字幕通道。单面双层DVD可以很容易地存储240分钟以上的视频数据，各种盘的初始容量不太一致。DVD的生产是影视业长期寻求一种比录影带更便宜、更耐用的存储媒体的结果。
注意 正确区分DVD-Video标准和DVD-ROM标准很重要。DVD-Video光盘只能存储视频程序，并使用DVD播放器连接到电视机或某种专用音频系统播放；DVD-ROM是一种数据存储媒体，可以通过PC机或其他类型的计算机访问。两者的差别类似于音频CD和CD-ROM之间的差别。计算机可以读取音频CD和CD-ROM，但专用的音频CD播放器却不能访问CD-ROM的数据磁道。同样的，计算机DVD光驱可以播放DVD-Video盘
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（以MPEG-2款/硬件编码），但DVD视频播放器却不能访问DVD-ROM上的数据。
DVD最初是CD的升级形式并用来取代已经录制好的录影带，DVD可以像预先录制好的VCR磁带一样租借或购买，但其分辨率更高，质量更好，存储的内容更多。与CD最初用于存储音乐后来发展为存储数据一样，DVD也已经有了广泛的用途，包括可以用作计算机数据存储介质。
DVD采用与CD类似的技术，两种盘都是同样的尺寸（直径为120mm，厚度为1.2mm，中心孔洞直径15mm），盘上都有以聚碳酸脂基印制的凹陷（pit）和平地（land）。不过与CD不同的是，DVD除了可有双面结构外，每面还可以有两层用来刻录数据；每一层单独压制，然后结合到一起最终形成1.2mm厚的光盘。制作过程也很相似，不过DVD每一面的每一层是由一块单独的聚碳酸脂塑料压制而成的，然后合并到一起形成完整的光盘。CD和DVD的主要不同在于DVD的密度更高，激光波长更短，从而可以存储更多数据。而且，CD是单面单层盘，只有一层压制的凹陷和平地；而DVD每面最多有两层，并且两面都可以存储数据。
与CD一样，DVD每一层都是以一个单一的螺旋形物理磁道的形式印制，磁道从光盘的最里端开始向外环绕；光盘以逆时针方向旋转（从下端看），每个螺旋磁道都包含CD中相同的凹陷 （突起部分）和平地（平坦部分）。每一层都覆盖一层反射激光的金属膜；外层的金属膜较薄，以便激光穿过它读取里层的数据。如果是单面盘，上面部分会有一个标签；如果是双面盘；靠近中心处有一个小环用以做标签。
DVD使用与CD相同的激光，其大规模的容量可以由几个因素来实现，包括：
· 更短的凹陷长度（约是CD的1/2.25，0.9→0.4微米）。
· 更小的轨道间距（约是CD的1/2.16，1.6→0.74微米）。
· 光盘上更大的数据区域（8 605→8 759平方毫米）。
· 更高效的信道位调制（是CD的1.06倍）。
· 更高效的纠错码（是CD的1.32倍）。
· 更小的扇区开销（是CD的1/1.06，2 048/2 352→2 048/2 064字节）。
DVD光盘上的凹陷和平地比CD上的更小更紧密，使得同样物理大小的盘片能存储更多的信息。图7-25显示了与CD相比较，DVD上的带有凹陷和平地的磁道密度如何大4倍以上。
图7-25 DVD数据标记（凹陷和平地）与标准CD数据标记
与CD标准一样，DVD标准主要以DVD论坛发布的指导书为主，也包含其他公司发布的一些标准。
DVD-视频和DVD-ROM标准发布得很顺利，但刻录式DVD技术仍在完善之中。刻录式DVD的标准化过程比较复杂，主要是因为至少有四种不同（还存在某种程度上的不兼容）的刻录格式。要根据哪一种具有更好的支持并最受欢迎来确定的话，目前看来，DVD+RW格式最有前途。
当前的标准DVD格式如表7-12所示：
表7-12 标准DVD格式和容量
格式 盘大小 面数 层数 数据容量 视频容量
DVD-ROM格式和容量
DVD-5 120mm 单面
DVD-9 120mm 单面
DVD-10 120mm 双面
单层 4.7GB 2.2小时
双层 8.5GB 4小时
单层 9.4GB 4.4小时
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DVD-14 120mm 双面
DVD-18 120mm 双而
DVD-1 80mm 单面
DVD-2 80mm 单面
DVD-3 80mm 双面
DVD-4 80mm 双面
可记录DVD格式和容量
DVD-R 1.0 120mm 单面
DVD-R 2.0 120mm 单面
DVD-RAM 1.0 120mm 单面
DVD-RAM 1.0 120mm 双面
DVD-RAM 2.0 120mm 单面
DVD-RAM 2.0 120mm 双面
DVD-RAM 2.0 80mm 单面
DVD-RAM 2.0 80mm 双面
DVD-RW 2.0 120mm 单面
DVD+RW 2.0 120mm 单面
DVD+RW 2.0 120mm 双面
CD-ROM格式和容量（用于比较）
CD-ROM/R/RW 120mm 单面
CD-ROM/R/RW 80mm 单面
两种 13.2GB 6.3小时
双层 17.1GB 8.1小时
单层 1.5GB 0.7小时
双层 2.7GB 1.3小时
单层 2.96B 1.4小时
双层 5.3GB 2.5小时
单层 3.95GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 2.58GB N/A
单层 5.16GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 9.4GB N/A
单层 1.46GB N/A
单层 2.65GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 9.4GB N/A
单层 0.737GB N/A
单层 0.194GB N/A
随着蓝色激光的出现，上述容量可能会因为HD-DVD格式的出现而翻上好几倍；HD-DVD格式每层可以存储多达20GB数据。尽管HD-DVD投放到市场上还需要几年时间，但许多主要厂商已经展出了其播放器的原型机。
DVD驱动器完全向后兼容，因此可以播放现在的CD-ROM和音乐CD。在播放现在的CD光盘时，当前型号的DVD性能相当于100x或更快的CD-ROM驱动器。这样，现在拥有较慢的CD-ROM驱动器的用户可能要考虑购买一个DVD驱动器，而不是升级到一个更快的CD-ROM驱动器。几个制造商已经宣布了放弃它们的CD-ROM生产而转向DVD的计划。DVD正在迅速地淘钛CD-ROM，就像20世纪80年代音乐CD取代vinyl磁带一样。惟一使CD-ROM格式存在下去的原因是互相竞争的可写式DVD标准之间的争斗，以及CD-R和CD-RW正成为软驱实际的替代的事实。
DVD驱动器的兼容性
当DVD驱动器最初出现在市场上时，它们被声称为完全与CD-ROM驱动器兼容，这可能是针对读取商业发行的CD-ROM盘的情况，但在读CD-R或CD-RW介质时并不是完全如此。幸运的是，工业界已经推出了一些标准，能够使用户可以预先知道自己的DVD驱动器的兼容性。这些标准对于基于计算机的设备称为MultiRead，对于消费品设备（如DVD视频或CD-DA播放器）则称为MultiPlay。
DVD版权保护
DVD视频盘具有多级版权保护，这些版权保护主要受DVD版权控制协会（DVD Copy Control
Association，DVD CCA）以及一个称为Macrovision的第三方公司控制。这里所说的版权保护主要是针对DVD视频盘，而不是DVD-ROM软件。例如，这些版权保护可能会影响用户是否可以拷贝电影The Matrix（又名骇客帝国），但不会影响DVD百科全书或其他应用软件通过 DVD-ROM光盘的发布。
值得注意的是，这些版权保护都已经被破解了，只要花点钱或者通过一些小软件，就可以欺骗这些保护措施，从而可以将DVD复制到数字媒体（如硬盘、DVD+RW、CD-R/RW等）或模拟媒体（如VHS或其他磁带格式）上。
尽管这些保护体系花费了大量的金钱和时间，但这并不能阻止专业走私者破解它们；不过，至少对于一般人来说复制这些DVD不是一件很容易的事情。
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DVD视频盘采用三种主要的保护系统，分别是：
· 区域重放控制（Regional Playback Control, RPC）
· 内容抓取系统（Content Scrambling System, CSS）
· 类比保护系统（Analog Protection System, APS）
以下只就区域重放控制（RPC）进行简单的介绍
区域重放是指对于那些在指定地区销售的光盘，只能由同一个地区的用户播放，其目的是将电影在不同的时间、不同的地区进行发布，并防止人们从尚未发布的地区定购光盘。
在RPC中定义了八个地区。光盘（或播放器）通常有小的图标或标签来标识，并显示一个地区号；也有一些多地区以及没有地区限制的光盘。如果一张光盘可以在多个地区播放，上面会有多个数字标识。这八个地区是：
· 美国、加拿大、美国领土。
· 日本、欧洲、南非以及中东。
· 东南亚和东亚。
· 澳大利亚、新西兰、太平洋诸岛、中美洲、墨西哥、南美洲以及加勒比地区：
· 东欧、印度半岛、非洲、朝鲜和蒙古。
· 中国。
· 保留。
· 特殊的国际或移动地点，如飞机、军舰等，
地区代码内嵌于DVD视频播放器的硬件之中，特定地区的多数播放器都预先设置好相应的代码，并且不能更改。销售播放器的公司可以修改这些代码，以便播放多地区光盘，这种播放器称为地区无关（Regin-Free）或代码无关（Code-Free）的播放器。一些较新的光盘有一种增强的地区代码功能（Region Code
Enhancement, RCE）。可以检查播放器是否支持多地区播放，如果支持则拒绝播放；多数新的地区无关的播放器能自动处理这种光盘的检查。
最初，DVD-ROM驱动器在硬件上并不支持RPC，而是将该功能放在了计算机播放DVD视频盘的软件中。播放器软件一般在播放第一张光盘时锁定对应的地区代码，以后就只能播放该地区的光盘。重装这些播放器软件就可以重置地区代码，甚至在Web站点上也发布了许多补丁程序，即使不重装软件也可以重置地区代码。由于这种方法很容易欺骗DVD-ROM光驱的地区代码限制，因而，从2000年1月1日起，所有DVD-ROM驱动器都必须遵守RPC-Ⅱ，该规范将地区代码直接嵌入到驱动器硬件中。
RPC-Ⅱ（RPC-2）地区代码锁定到驱动器中，而非播放或MPEG-2解码软件中。总共可以对 RPC-Ⅱ驱动器进行5次设置，即在初始设定了地区代码以后还可以修改4次。通常，这种修改可以使用播放器软件或者从驱动器生产厂商处下载修改软件来进行。在修改了第4次以后（即第5次设定），驱动器就会将地区代码锁定在最后一次的设定上，以后不能再改变了。
以下是在安装DVD驱动器时要注意的一些基本原则：
· 大多数DVD驱动器是IDE/ATAPI设备，这意味着用户存在着在双连接器40针的IDE线缆上设置主/从（master/slave）的问题。如果是替换一个旧的CD-ROM驱动器，只需在把它从系统上拆下来时注意它的主/从配置，对新的DVD驱动器进行同样的配置，再把它接到数据线上，连好电源，安装就结束了。
· 现在的许多DVD驱动器需要用户把它们连到总线控制的IDE接口。如果驱动器需要一个总线控制接口，可以参见本章前面给出的提示。
· 如果要使用光驱播放DVD影片，还需要一个MPEG—2解码器。解码器可以是一个解码卡 （硬件解码器），也可以是一个程序（软件解码器）。如果使用硬件解码器，还需要一个开放的PCI扩展插槽以及一个IRQ（中断请求）资源；另外，要在PC上显示图像，还必须将该解码卡连接到显卡上。这可以通过内部连接线连接到显卡上，或者使用通过显卡后端显示端口的连接回路来完成。有些显卡内嵌了MPEG-2解码器（播放器）。
注意 随着处理器性能日益强大，许多DVD驱动器现在都带有MPEG-2软件解码器。这就取消了MPEG-2解码卡。如果处理器足够快，在播放DVD影碟时会有足够的性能。多数解码器需要至少400MHz的处理器，
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当然，越快越好。尽管软件解码器可以工作得很好，在大多数情况下，如果用户真的要使用PC观看DVD电影，则使用MPEG-2解码卡的额外费用还是值得的。
另一个性能问题与数据传输有关。大多数ATAPI/IDE DVD驱动器支持DMA传输。确定在 BIOS设置里和操作系统的DVD驱动程序里使能了DMA传输。大多数安装程序自动地使能驱动程序里的DMA支持，但检查一下总是好的。使能DMA使得在播放或读DVD时极大地减少了处理器的负载，极大地增强了系统性能。
7.22 CD/DVD驱动器及规范
在使用CD或DVD光驱时，需要考虑以下三个条件：
· 驱动器的性能规范。
· 驱动器连接到PC机的接口。
· 光驱使用的物理磁盘处理系统。
7.22.1 性能规范
制造商发布的典型的性能指标包括数据传输速率、访问时间、内部高速缓存（如果有的话）以及驱动器使用的接口。
1.数据传输速率
数据传输速率告诉用户在给定的时间里驱动器可以从光盘读取并传输到主机的数据量。通常，传输速率表明了驱动器读取大量、顺序数据流的能力。
传输速率有两种度量方式。CD/DVD光驱标注的最常见的形式是“x”倍速，定义为一个特殊的标准基准速率的倍数。例如，根据最初的标准，CD-ROM驱动器的传输速率为153.6KB/sec，传输速率为该值2倍的驱动器就标注为2x，传输速率为该值40倍的标注为40x，依此类推。DVD驱动器的基准速率为1
385KB/sec，速率为该值20倍的驱动器标注为20x。注意，由于多数较快的DVD光驱都是CAV类型的，因而x倍速通常指的是读取光盘最外边数据（最末端）时所达到的最大值。光盘开始部分的传输速率可能只有该值的一半，当然，平均传输速率会在二者之间。
对于可刻录CD驱动器，该速度以不同的方式来标注。CD-R驱动器一般列出两个速度（一个写速度，一个读速度）；CD-RW驱动器则列出三个速度。对于CD-RW驱动器，传输速率一般以 A/B/C的形式标注，其中A表示写CD-R盘的速度，B表示写CD-RW盘的速度，C表示读盘的速度。市场上首先问世的第一个CD-RW驱动器标注为2/2/6，目前已经有20/10/40的版本出现了。
2.访问时间
对CD或DVD驱动器访问时间的度量同PC机的硬盘一样，换句话说，访问时间是驱动器接收到读命令和它实际开始读一位数据之间的间隔时间。这个时间以毫秒为单位计算，制造商的典型值是95ms。该访问时间通常是一个平均访问时间，实际的访问时间则完全依赖于数据在光盘上的位置。表7-13列出了不同速度下的访问时间。
表7-13典型的CD-ROM驱动器访问时间
驱动器速度 访问时间（ms）
1x 400
2x 300
3x 200
4x 150
6x 150
8x-12x 100
16x-24x 90
32x-52x或更高 85以下
上面列出的时间是性能优良的驱动器的典型值，在各种速度条件下，有的驱动器更快，而有的则慢一
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些。另外由于具有定位准确性以及第二条长螺旋磁道等特性，DVD驱动器通常标注两个访问时间——一个是读DVD盘的访问时间，另一个是读CD盘的访问时间。读DVD盘的访问时间通常比读CD盘的访问时间长10ms到20ms。
/Cache（缓冲区）
大多数驱动器都带有内部缓冲器或高速缓存存储器。这些缓冲器是实际的存储芯片，安装在驱动器的电路板上，使它在发送数据给PC之前可以准备或存储更大的数据段。CD/DVD典型的缓冲器大小为128KB，不过具体的驱动器可大可小（通常越多越好）。可刻录CD或DVD驱动器一般具有2MB-4MB以上的大容量缓冲器，用于防止缓冲过量（buffer underrun）问题，同时可以平滑写操作。一般来说，驱动器越快，就有更多的缓冲存储器，以处理更高的传输速率。
CD/DVD驱动器带有缓冲或高速缓存具有很多好处。缓冲可以保证PC以固定速度接收数据。当一个应用程序从驱动器请求数据时，数据可能位于分散在光盘上不同段里的文件之中。因为驱动器的访问速度相对较慢，在数据读之间停顿会使得驱动器偶发地向PC发送数据。在一般的文本应用程序中用户可能没有注意到这一点，但在一个访问速率较低又没有数据缓冲的驱动器上，这种现象就很明显了——更恼人的是在显示视频或音频数据时更是如此。另外，驱动器的缓冲在复杂软件的控制下可以读取并准备光盘的内容目录，从而加速第一次数据请求。建议的最小缓冲或高速缓存容量为128KB，这也是24x以上驱动器的标准配置。为了获取更好的性能，可以使用具有256KB以上缓存的驱动器。
利用率
在计算计算机性能时一个曾经被忽视但实际存在的问题是任何一种硬件或软件对CPU（中央处理单元）的影响。这个“CPU利用率”参数指CPU（如Pentium Ⅲ/4、Athlon等）必须给硬件或软件提供多少处理能力以使它工作。较低的CPU利用率是人们所希望的，因为CPU在一个特定硬件或软件过程上花费的时间越少，就为其他任务提供了更多的时间，从而使得系统的性能更高。对于CD-ROM光驱，有三个因素影响CPU利用率：驱动器速度、驱动器缓冲大小以及接口类型。
驱动器缓冲大小会影响CPU利用率。对于性能相似的CD-ROM驱动器，缓冲更大的驱动器要比缓冲小的驱动器可能使用更少的CPU时间（更低的CPU利用率百分比）。
驱动器速度和缓冲一般都是固定不变的，因此影响CPU利用率的最重要参数是接口类型。传统上，SCSI接口的CD-ROM驱动器的CPU利用率远低于速度相似的ATAPI驱动器。几年前对 12x驱动器进行的一次测试里，ATAPICD-ROM驱动器的CPU利用率为65％～80％，而SCSI CD- ROM驱动器则少于11％。ATA接口的驱动器使用DMA或Ultra-DMA模式，可以实现接近于SCSI级别的低CPU利用率。使用DMA或Ultra-DMA模式可以将CPU利用率减少到10％以下，从而 CPU有更多的时间去运行应用程序和完成别的功能。
（Direct Memory Access，直接内存访问和Ultra-DMA）
总线控制的ATA控制器使用直接内存访问（DMA）或Ultra-DMA传输来提高性能，降低 CPU利用率；目前几乎所有的ATA驱动器都支持Ultra-DMA。总线控制的ATA/ATAPI和SCSI CD-ROM驱动器的CPU利用率大约为11％，因此，如果系统允许DMA的话，则使用DMA模式访问CD-ROM驱动器（以及ATA硬盘）将是很有好处的。
目前多数ATA/ATAPI CD-ROM驱动器（12倍速以上）都支持DMA或Ultra-DMA传输，Windows 95B以后版本以及多数最近的Pentium级主板也支持DMA。要检查Win9x或Win Me系统是否具有该特性，可以查看“系统属性”（System Properties）的“设备管理器”（Device Manager）标签页，点击“硬盘控制器”（Hard Disk Controller）旁的“+”号，能够处理DMA传输的驱动器接口会列出“总线控制器”（Bus Master）的名字，然后就可以检查系统的硬盘和 CD-ROM信息。在Windows 9x/Me和Windows 2000/XP中，可以使用系统的CD-ROM驱动器属性页来查看有关信息，也可以确定硬盘的品牌和型号。支持MultiWord DMA
Mode2（16.6MB/sec）、Ultra-DMA Mode 2（33MB/sec）或Ultra-DMA Mode 4（66MB/sec）以及更快的硬盘驱动器和 CD-ROM光驱可以使用DMA传输。用户可以查看产品资料或制造商的网站获得详细信息。
如果主板和驱动器支持DMA，可以通过以下步骤来激活它：打开Windows 9x或以后版本的“系统属性”（System Properties），点击“设备管理器”（Device Manager）标签页，然后打开硬盘的“属性”栏
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（Propertles）；点击“设置”（Setting），在标有DMA的框里设置一个检查记号。
重复上述步骤，可以激活系统中其他硬盘驱动器和ATAPI CD-ROM驱动器的DMA方式。完成这些修改之后，需要重新启动计算机。
注意 强烈建议用户在激活DMA支持之前，或安装激活驱动程序以添加该支持之前，备份驱动器和Windows 9x的注册表。如果用户激活了该模式之后系统当机，则必须以安全模式重启机器并取消DMA模式；如果不能进入安全模式，则需要使用激活前备份的副本替换系统注册表。否则，用户就会被迫手工编辑注册表键值，然后再次启动计算机。由于DMA传输是旁路CPU而获得高速度的，DMA产生问题会导致数据的丢失。因此有必要首先进行备份，免得以后后悔。
另外，如果驱动器支持任何Ultra-DMA（也称为Ultra-ATA）模式，则应该将ATA电缆升级成80针线缆，这种线缆会避免在Ultra-DMA模式下使用标准40针线缆所产生的噪声和信号扭曲。如果没有使用80针线缆，多数驱动器和主板会拒绝激活速率超过33MB/sec的 Ultra-DMA模式。
不支持总线控制的驱动器接口无法执行这种加速，需要安装正确的驱动程序才能支持。有时根据Windows版本以及主板的新旧，必须重新安装芯片组驱动程序，从而使Windows能正确的识别芯片组，从而激活DMA模式。有一个网站支持Intel和非Intel公司的关于该特性的芯片组，网址是。由该站点的链接可以获得主板芯片组开发商、他们的技术说明（以确定芯片组是否支持总线控制器）以及需要下载的驱动程序。实际上，从1995年以来生产的所有主板芯片组都提供了总线控制ATA支持；多数1997年以后生产的芯片组则支持UltraDMA模式，速率可达33MHz（Ultra-ATA/33）或66MHz（Ultra-ATA/66）。用户还需要判断DMA是否处于激活状态，以保证可从它所提供的性能中受益。比如，激活DMA可以极大地改善DVD的性能。
7.22.2 接口
驱动器的接口是驱动器与PC扩展总线的物理连接。它是从驱动器到计算机的数据传输途径，其重要性不可小觑。目前有5种连接CD-ROM、CD-R或CD-RW驱动器与系统的接口类型：
· SCSI/ASPI（Small Computer System Interface/Advanced SCSI Programming Interface，小型计算机系统接口/高级SCSI编程接口）。
· ATA/ATAPI（AT Attachment/ATAttachment Packet Interface, AT嵌入式接口/AT附加分组接口）。
· 并行端口。
· USB端口。
· FireWire（IEEE-1394）。
7.22.3 加载机制
将光盘加载到CD/DVD驱动器中有三种截然不同的机制：托架（tray）、盒式（caddy）和插槽（slot），各种机制都有其优点和特性。用户选择哪种机制对驱动器的使用起着主要作用，因为用户在每次加载光盘时都要与选择的这种机制打交道。
1.托架（tray）
当前的多数SCSI和ATAPICD/DVD驱动器都使用与录音机系统类似的机制。用户不需要将每张盘都放入一个单独的盒子里，因此这种机制总的来说很便宜。但是，这意味着用户每次在插入或取出光盘时都要麻烦地进行手工干预。
托架加载器本身也容易受到损坏。托架在伸出时如果被碰撞或有重物落在上面，使它很容易断裂。另外，在托架或光盘上存在的任何污物在托架缩进时都会被带进驱动器里。托架加载的驱动器不应该用于恶劣的环境，比如商业或工业应用。在使用托架加载CD时，要保证托架和CD的数据表面一直是干净的。
托架机制操作光盘也没有盒式机制安全。如果在托架缩回时光盘没有正确地放入，则托架或光盘可能会被破坏。即使微小的偏差也会使驱动器无法正确读盘，用户必须打开托架重新放置光盘。
有的托架不能在垂直（侧面）的位置上操作，因为重力妨碍了正确地加载和操作。检查驱动器托架是否有固定夹卡住光盘的中心；如果有，则可以在水平或垂直位置上操作。
一些带有固定夹的驱动器在垂直位置上仍不能可靠地运行。如果这对于用户而言是个重要的特性，那么在安装之前一定要测试一下，或者确定可以在无法正确工作时把它退回去。
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除了方便之外，托架机制优于盒式机制的另外一个优点是价格，这是个很重要的因素。
2.盒式（Caddy）
曾几何时，盒式系统用于大多数高端CD-ROM驱动器以及老式的CD-R和DVD-RAM驱动器中。由于托架的方便性，盒式系统已经不再流行。盒式系统要求将光盘放入一个特殊的盒子里，该盒子是一个带金属门的密封容器。用户可以打开它的链式盖子，将光盘放进去，然后关闭盖子。当用户把装有光盘的盒子放入驱动器后，驱动器会打开盒子底部的金属门，让激光访问光盘。
因为盒子是密封的，光盘避免了由于接触而造成的损坏。用户惟一实际接触光盘的机会是在最初把它放入盒子的一刹那。盒子加载系统也保证了光盘正确地放到了驱动器中，这有利于更加准确的激光头定位，同时也可以减少盒式系统的访问时间。
3.插槽式（Slot）
现在，有些驱动器使用插槽式加载机制，这类似于多数汽车CD播放器里的加载机制。这种方式非常方便，用户只需把光盘放入插槽中，机械装置就可以抓住盘片并将其拉入到驱动器里面。这种方式的驱动器一次可以加载多张光盘，在驱动器内部处理它们，并可以在需要时切换光盘。
这种驱动器主要的缺点是，如果发生了堵塞，则很难修理，因为可能需要卸下驱动器将光盘取出来。另一个缺点是插槽式驱动器一般不能处理80mm光盘、卡型（card-shaped）光盘或者其他物理格式光盘以及形状经过改装的光盘。
7.23 可写CD
尽管CD最初被认为是一种只读设备，而现在用户可以很容易地创建自己的数据和音频CD；只要有CD-R或CD-RW的光盘和光驱，就可以录制（烧制）自己的CD。这样。用户就可以存储大量的数据.而其成本则远低于其他可移动的随机访问介质。
与磁带和其他可移动介质相比，CD是一种进行大容量文件传输和档案备份的很经济和很方便的方式。使用CD备份数据的另一个好处在于，CD的保存时间比磁带和其他可移动介质都要长。
目前有两种主要的刻录光驱和光盘，分别称为CD-R（Recordable，可刻录）和CD-RW （Rewritable，可重写）。由于所有的CD-RW驱动器也具有CD-R驱动器的功能，而且CD-R和CD- RW驱动器的价格相差无几，今天几乎所有的驱动器都是CD-RW型，这些驱动器既可以读写CD- R光盘，也可以读写CD-RW光盘。另外，由于CD-RW光盘比CD-R光盘要贵1.5-4倍，而速度只有CD-R光盘的一半，并且不能在所有的CD音频或CD-ROM中播放，因此人们通常在其CD-RW光驱中使用CD-R光盘。
注意 由于介质的反射能力不同，老式的CD和DVD驱动器不能读取CD-RW介质。多数新的CD或DVD-ROM驱动器符合MultiRead规范，因而可以读取CD-RW光盘；但许多老式的驱动器却不符合该规范。因此，如果要刻录的内容是要给许多人或系统读的，CD-R光盘是满足各种要求的最佳选择。
7.23.1 Mount Rainier
Mount Rainier是由Philips、Sony、Microsoft和Compaq公司联合提出的一条新标准，它使本地操作系统能在CD-RW上进行数据存储。这就使得该技术非常容易使用（不再需要特别的驱动程序和数据包写软件），CD-RW驱动器也因此而成为集成到系统中的存储方案。Mount Rainier的主要特性有：
· 完整的错误管理。
· 以2KB扇区级别直接寻址。
· 背景格式化。
· 标准化了的命令集。
· 标准化了的物理布局。
该标准需要操作系统、BIOS的直接支持，并且驱动器也需要改善过了的固件和设计。如果继续发展的话，它有望在2002年以后改变CD-RW的使用方式。
为了判断驱动器是否满足这些标准，只要查找驱动器上有无MultiRead或MultiRead2的标签，这些标签见图7-26所示。
如果这些标签存在，则保证了特定的兼容级别。如果用户要购买一个CD-ROM或DVD驱动器，而且
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想要能读可写的或可重写的盘，一定要寻找驱动器上的MultiRead标签。特别是在DVD驱动器里，MultiRead版本由于双模式激光的额外开销一般会贵些。实际上.所有用于计算机的 DVD-ROM驱动器都使用双激光机制，从而保证了能够正确读取CD-R或CD-RW光盘。不过，多数用于娱乐系统的DVD视频播放器不使用双激光机制。
图7-26 MultiRead和MultiRead2标签
7.23.2 可靠地制作CD
烧制整个CD-R的时间一般从4分钟（20倍速）到80分钟（1倍速），因此，一旦发生了缓冲区过低或其他的问题，就必须要重写CD-RW光盘，或者更糟的是，将CD-R介质变成了咖啡垫——这张光盘再也不能使用了。
有5个因素会影响用户创建CD-R的能力：接口类型、驱动器缓冲大小、要刻录在CD-R上的数据的位置和状态、刻录速度以及计算机在创建CD-R时是否在执行其他任务。
为了增加用IDE/ATAPI驱动器可靠地创建CD-R/RW的机会，应该寻找具有下面特性的驱动器：
· 大的数据缓冲区（2MB以上），或有缓冲区过低保护机制的形式。驱动器里的数据缓冲区存储从原始的数据源读取的信息，使得即使在数据读的过程中有停顿，也不会出现缓冲区过低的问题，除非驱动器上的缓冲区变空；更大的缓冲区也减小了“数据用光”的机会。其实，具有缓冲区过低保护的新驱动器都防止了这类问题的发生，而不管驱动器中的缓冲区大小如何。
· 支持UDMA操作模式。如前所述，UDMA模式传输数据要比ATA早期版本更快，对CPU的干涉更少。为了使用这种特性，用户需要一块带总线控制的UDMA接口的主板，并且还要安装上合适的驱动程序。
技巧 如果以驱动器的最大速度可靠地创建CD-R的过程中遇到了问题，也可尝试使用较低的速度（如使用4倍速代替8倍速）。用户的控制时间需要花费2倍的时间，但较慢地创建一张可用的CD-R盘比很快地毁坏一张空白盘要合算得多。
另一种方法是使用数据包写软件来创建CD-R。许多新型的CD-R/CD-RW驱动器都支持数据包写，它允许单个文件拖曳复制到CD-R上，而不是像通常的控制软件一样一次传输所有文件。这种“一次一点儿”的方法意味着每次写只处理更少的数据，从而很容易成功。如果用户的驱动器支持这个特性，一般会附带数据包写软件。需要注意的是，尽管数据包写入的CD可以在 Windows 9x、Me、NT、2000里读出来，但它们不能在Windows 3.1和MS-DOS下读取，因为这些操作系统不支持数据包写入的CD。
如果用户的CD-R/CD-RW驱动器是基于SCSI的，要保证有正确的SCSI接口卡和电缆类型。虽然许多驱动器开发商提供合适的卡和电缆避免了这个问题，但还有一些厂商并没有提供。
如果用户必须为刻录机购买自己的SCSI卡，可以参照以下的提示：
· 不要用ISA卡。许多新主板不再有ISA插槽了，即使有ISA插槽，ISA总线的性能也会成为瓶颈，从而严重影响驱动器的性能。
· PCI总线或Cardbus SCSI总线更好一些。正如第17章所讲的那样，PCI的32位数据总线和 33MHz的性能远远高于ISA的16位数据总线和8.33MHz的性能。Cardbus是笔记本电脑的 PCI,总线版本，因而也具有同样的优点。
技巧 许多CD-R制造商都提供了高性能的PCI SCSI卡，包括Adaptec、Amedia、Promise Tech、SIIG、Tekram、DTCvX]tAdvansys等公司。
进行无差错刻录的注意事项
如果驱动器型号较老而不支持缓冲区过低保护，遵循以下建议有助于保证无差错刻录，并防止缓冲区
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过低情况的发生：
· 在可能的时候将所有要放到CD-R上的数据存在一个快速的本地硬盘上。如果做不到这一点，则避免使用以下的数据来源：软驱、连接到并行口上的存储驱动器、低速CD-ROM驱动器（特别是低于8倍速的）。这些数据源通常无法足够快地供给数据以保持到CD-R驱动器的数据流。
· 在控制CD-R之前，检查硬盘或数据源的错误（此时通常使用磁盘扫描程序），同时整理磁盘的碎片。这保证了会减慢磁盘访问的磁盘错误或文件碎片在程序或数据搜索和读取时不会产生影响。
· 避免刻录正在使用的文件和零字节文件（经常是临时存储文件）。如果必须刻录这些文件以对当前的系统配置进行存档复制，则使用诸如Norton Ghost或PowerQuest Drive Image之类的程序，它们能把驱动器的内容创建成一个压缩文件，然后将创建的压缩文件刻录到光盘上。
· 关闭硬盘和其他外部设备的电源管理。这通常可以通过点击Windows 9x上的电源图标来完成。
· 保证临时驱动器至少有两倍于制作完成后CD-R上已用空间的空闲空间。CD-R预计的空间需求在操作过程中可以通过RoxioEasyCD-Creator或NeRO Burning ROM等程序显示出来。因此，如果要创建的CD-R有500MB的数据，则临时驱动器必须有1GB的空闲空间。
· 对于Windows 9x，应在“系统属性”（SystemProperties）对话框的“性能”（Performance）标签里把计算机从一般的工作站调整为服务器来改善磁盘缓存。注意，这种更改对于 Windows 95B和95C（OSR
2.x）以及Windows 98/Me都可以正常工作，但在Windows 95最初零售版和OSRl（95A）的注册表中的键值则不正确。查看Microsoft的网站以获得正确的 Windows 95/95A的键值设置，备份并编辑注册表，然后重启计算机。这样，这些变化才能正常工作于这些操作系统版本。
· 如果原始数据来自于许多来源，则考虑使用许多CD控制器软件中都有的Create Disk Image选项。该特性在硬盘上创建一个映像文件，其中包含了用户想要刻录到CD k的所有文件；然后使用Disk Image中的Create CD来刻录CD-R。
· 如果不确定能成功，何必要浪费一张CD-R空白盘呢?不如使用CD-RW盘，尽管用这种盘刻录时速度比较慢；或者使用多数刻录软件都提供的“先测试后创建”（test-then-create）选项，在实际创建之前模拟刻录CD-R。模拟完成以后，用户在开始实际刻录之前会被通知所有可能发生的问题。这种方法并不是十分保险，但很有用处。
· 在烧制CD-R时小文件比大文件更难于使用，因为需要更多的驱动器寻道以发现并加载它们。因此，如果驱动器和刻录软件支持的话，最好采用数据包写模式进行刻录。
· 保持驱动器的清洁，不要有任何灰尘。必要时使用清洁CD；不干净的驱动器会产生数据的读写错误。
· 不要运行多个任务。如果在制作过程中运行了另一个程序，计算机会被迫进行分时；这样，它会启动另一个进程，再切换回第一个进程，如此往复。这种切换过程会导致CD-R驱动器用完数据，因为它不能收到稳定的数据流。因此在没有缓冲区过低保护的情况下要想获得可靠的制作，最好不要在网上冲浪、玩纸牌游戏或者为新的CD-R制作标签。
如果在刻录过程中采纳了上述各个建议而仍然发生了缓冲区过低的问题，试一下减缓刻录速度是否可行；速度降低一个等级，然后看有没有问题发生。使用比驱动器本身更低的速度是令人沮丧的，但这总比制作一张无法使用的光盘要好得多。
7.23.3 刻录软件
CD-R/RW设备面临的另一个难题是它们需要特殊的软件进行刻录。尽管大多数盒式驱动器及其他可移动介质已经作为标准设备安装在系统中，并可以像硬盘一样完全地被访问，但CD- R/RW驱动器必须使用特殊的刻录软件来刻写光盘。不同于数据如何存储在硬盘上，这种软件是专门用来处理数据如何存储到CD上的。如前所述，目前有多种存储信息的CD-ROM标准；CD- ROM刻录软件将数据安排成这些标准中的一种，以便日后可以被CD-ROM驱动器读出。
曾几何时，CD刻录技术要求用户在本地硬盘上有CD的一个副本；事实上，一些软件包甚至需要一个单独的专用的磁盘分区，用户要把所有文件复制到硬盘上的合适位置，创建CD的目录结构，然后软件会为CD-ROM创建每个扇区的精确副本——包括每个文件、所有的目录信息和卷信息——并把它复制到
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CD-R驱动器上。因此用户需要大约1.5GB的存储空间来刻录一张光盘 （650MB/CD×2＝1.3GB+开销＝1.5GB）。现在因为大多数软件支持虚映像，上述要求已不必要了。用户从硬盘上选择要刻录到CD上的文件和目录，并在软件里建立一个虚拟的CD-ROM目录结构。这意味着用户可以从不同硬盘上的不同目录里选择文件，甚至可以从网络上或其他的CD-ROM驱动器上选择，并把它们用想在CD-R上保存的任何方式组合起来。如果驱动器的速度足够快，而且CD-R驱动器有一个大缓冲区，或者具有缓冲区过低保护功能，则这种方式可以工作得很好c如果遇到了问题，可以按照前面给出的建议来克服数据源速度慢的问题。
软件负责组合目录信息，并将其刻录到CD上，然后在CD上打开每个文件，直接从原始的数据源复制数据。这一般会工作得很好，但用户必须注意用作数据源的介质的访问时间。例如，如果从一个较慢的硬盘上或繁忙的网络上选择目录，软件可能无法足够快地读取数据以维持到刻录机的稳定的数据流、这会导致刻录过程失败，从而浪费了一张光盘。
不要忘记软件
如果在制作CD时一直存在问题，则可能是刻录软件的原因。可以查看开发商的网站以获得提示和软件升级信息，要保证刻录软件与驱动器和驱动器的固件修正版是兼容的。一些驱动器提供了软件可更新的固件，类似于主板的闪存BIOS；如果是这样的话，要保证驱动器安装了最新版本的固件。
主要的CD-R/CD-RW驱动器开发商都提供了大量的技术注释帮助用户进行可靠地刻录。用户也可以在SCSI适配器和CD-R介质开发商的网站上找到有用的信息。
7.24 CD/DVD软件和驱动程序
在物理安装驱动器之后，就开始了最后一步一安装驱动程序和其他CD-ROM/DVD-ROM软件。同平常一样，这个过程对于一个PnP操作系统如Windows 9x非常简单。光驱需要以下三个软件部分才能在PC上工作：
· SCSI适配器驱动程序（对于ATAPI IDE CD-ROM驱动器不需要）。大多数流行的SCSI适配
器驱动程序是适用于Windows 9x的。
· 所安装的特定CD-ROM驱动器的SCSI驱动程序。在Windows 9x里含有ASPI驱动程序，以及ATAPIIDECD-ROM驱动程序。
· MSCDEX DOS的Microsoft CD扩展（Microsoft CD Extensions for DOS），它包含在 Windows 9x里，作为CDFSVxD。
· 如果用户仍然使用DOS，可以把前面的两个驱动程序——SCSI适配器驱动程序和CD-ROM驱动程序——通过在CONFIG. SYS文件里加入命令行在启动时加载到系统里（对于IDE的CD-ROM，不需要SCSI类的适配器驱动程序）。MSCDEX，或 DOS扩展，是一个通过文件加入到系统里的可执行文件。Windows 9x不需要这样，它会在启动时自动检测驱动器，如果在标准的设备驱动程序库里找不到，则提示用户安装正确的驱动程序。
在Windows 9x下使用遵循ATAPI（AT Attachment Packet Interface）规范的IDE CD-ROM和DVD—ROM不需要用户进行任何操作。这些驱动器的所有驱动程序支持都是内置在Windows 9x里的，包括ATAPI驱动程序和CDFS VxD驱动程序。
如果用户在Windows 9x里运行SCSI CD-ROM驱动器，还需要该驱动器自己的ASPI （Advanced SCSI
Programming Interface）驱动程序。用户驱动器的ASPI驱动程序通常来自驱动器的制造商，在大多数情况下是驱动器自带的。但是，通过与硬件制造商的协定，Windows 9x通常包括大多数SCSI主机适配器的ASPI驱动程序，也自动运行CDFS VxD虚拟设备驱动程序。在很少的情况下，用户可能需要安装从制造商处获得的升级驱动程序版本。
在Windows 9x系统里安装PnP SCSI主机适配器时，只需启动计算机就可以使操作系统检测、标识和安装新设备的驱动程序。如果主机适配器的驱动程序是激活的，系统应该检测连到适配器上的SCSI设备，自动加载合适的驱动程序。
惟一可能遇到的问题是是否在Windows的老版本上安装一个新的设备，比如DVD-ROM驱动器。Windows 98包含市场上大多数DVD-ROM驱动器的驱动程序，但Windows 95是在这些设备出现之前发布
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的。这时在安装过程里用户可能需要在软盘上提供设备驱动程序，以响应OS的请求。
7.24.1 DOS SCSI适配器驱动程序
对于DOS用户，安装过程当然不是这么容易。每个SCSI适配器型号都有一个特定的驱动程序来允许PC和SCSI接口之间的通信。通常，这些驱动程序遵循ASPI。驱动器的ASPI驱动程序与 SCSI主机适配器的ASPI驱动程序连起来。这就是适配器和驱动器之间的通信机制。对SCSI驱动器和主机适配器都应该提供一个ASPI驱动程序。帮助用户安装软件的文档也应该被提供。
大多数SCSI适配器带有一个安装程序，可自动化为适配器和连到SCSI总线上的设备安装合适的ASPI驱动程序的过程。但是，用户也可以手工将SCSI设备驱动程序加入文件里。在文件里，使用DEVICE=命令加入适当地驱动程序的名字和路径（用文件的实际位置替换C:DRIVERS，用SCSI驱动程序的实际名字替代）：
DEVICE=C:
C:DRIVERS是用户将SCSI ASPI设备驱动程序复制到的子目录。一些驱动程序有选项开关或额外的命令，例如，允许用户查看驱动程序被加载的进程。
7.24.2 DOS ATAPI CD-ROM设备驱动程序
这个驱动程序应该是用户的基本安装包的一部分。如果不是，则可以与驱动器的制造商联系获得SCSI卡的正确的设备驱动程序。
设备驱动程序应该带有一个安装程序，它给用户提示与CD-ROM驱动器相连的SCSI适配器的内存I/O地址。这个设备驱动程序使得适配器通过SCSI总线与驱动器通信。安装程序在 文件里增加类似于下面的一行（用CD-ROM驱动器文件的实际名字替代 ，用文件的实际位置替代C:DRVIERS）：
DEVICE:C:/D:mscd001
C:DRIVERS是包含驱动程序，即用户特定的CD-ROM驱动器的驱动程序的子目录。
注意后面的/D:mscd001选项。这个标记，称为设备签名，标识这个CD-ROM驱动程序为只控制系统上的第一个（001）CD-ROM驱动器。设备驱动程序的这部分说明是用于Microson DOS扩展驱动程序，它通过这种方式代表CD-ROM驱动器。实际上，用户可以在这里使用任何标记，只要MSCDEX命令行使用同一个即可。
7.24.3 MSCDEX：向DOS/Win 3.x系统添加CD
DOS的Microsoft CD扩展允许DOS操作系统（可扩充到Windows 3.x）标识并使用连到系统上的
CD-ROM的数据。原始的DOS操作系统没有提供这种技术，所以处理这种介质不是基本的操作环境的一部分。但使用这些扩展对于所有的情况都是方便的。随着CD-ROM技术的发展，MSCDEX可以独立于DOS而改变。例如，大多数PhotoCD，多会话CD-ROM驱动器要求 2.21或更高的版本，这些版本已经从较早的版本被修改来适应更新的CD-ROM格式。
应该包含在驱动器的软件包里。如果没有，则可以直接从Microsoft获得最新的副本。对于DOS或Windows 3.1的注册用户，是免费的。要阅读在盘上或手册里关于MSCDEX文件的正确注册的许可协议。
安装软件应该在文件里增加类似于下面的一行：
C: /D:mscd001
C:WINDOWSCOMMAND是Windows 9x及后续版本里包含文件的缺省目录。在MS-DOS和Windows 3.1里，它可能位于DOS目录，或包含CD-ROM驱动程序的目录里。命令行中的/D:mscd001部分为MSCDEX扩展提供了在文件的CD-ROM设备驱动程序里定义的设备签名。
注意 MSCDEX和CD-ROM设备签名必须匹配。这个例子给出了大多数安装提供的缺省情况。只要这两个名字相同，驱动程序就可以互相发现。只要用户有这三个驱动程序——SCSI适配器驱动程序、CD-ROM驱动程序和DOS CD扩展——正确地加载到系统里，CD-ROM驱动器就可以和系统里的所有其他驱动器一样透明地工作。
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表7-14列出了用户可以加入到命令行上的选项。
表7-14 MSCDEX命令行选项
开关
/V
/L:<盘符>
功能
详细方式；若该选项出现在命令行上，系统启动时屏幕上显示关于内存分配、缓冲区、驱动器盘符分配和设备驱动程序名称等信息
表示要分配给该驱动器的DOS驱动器盘符。例如，/L:G给CD-ROM驱动器分配驱动器盘符G:。
有两个条件：第一，决不能为另一个驱动器分配该盘符；第二，在文件里的“lastdrive＝”命令必须等于或大于用户正在分配的驱动器盘符。LASTDRIVE＝G是可以的，但如果试图用/L：开关为CD-ROM分配G：驱动器则LASTDRIVE＝F会引起错误
/M：<缓冲区>
/E
/K
/S
允许用户缓冲CD-ROM驱动器的数据。如果用户希望对驱动器目录的最初访问更快，则这个开关是有用的。10到15个缓冲在大多数情况下是足够的。再多就会过度。每个缓冲等于2KB存储器。因此/M：10的缓冲区参数需要20KB存储容量。注意这不会对驱动器的整体性能有很大的提高，改善的只是DOS对驱动器的初始访问，以及驱动器读取活动视频文件时对大数据块的访问。用户无法仅通过增加了200KB的缓冲区将一个400ms的驱动器转变成领先速度。若没有/M：参数, MSCDEX将缺省增加6个缓冲区。这对大多数PC和CD-ROM驱动器都工作很好
将前述的缓冲区加载到DOS的高端内存，释放传统的640KB里的空间。MSCDEX的早期版本——2.1版本以下——都不加载到扩展内存里。用户必须有DOS5.0才能载入这个选项
提供日语支持
允许用户在一个对等网络上共享CD-ROM驱动器，如Windows for Workgroup
注意Windows 9x使用内置的CDFS（CD文件系统）驱动程序取代MSCDEX。它是通过 Windows 9x的注册表（Registry）配置的，不需要命令。基于USB的CD- ROM/CD-R/CD-W也通过Windows 9x的注册表配置，不使用或命令。
7.24.4 Windows 9x和Windows NT4.0里的CD-ROM支持
前面说过，Windows 9x/Me和Windows NT/2000实际上包括用户运行光驱所需的所有驱动程序，从而使软件安装自动进行。Windows自动识别大多数ATAPI/IDE驱动器，Windows 9x/Me和 Windows NT/2000几乎包含了运行光驱所需要的所有的驱动程序，从而使软件的自动安装成为可能。Windows可以自动识别大多数ATAPI驱动器；由于它也带有相应的与驱动器有关的ASPI驱动程序，Windows也能识别多数SCSI驱动器。
在Windows 9x/NT里，CD和DVD有几个新的能力。最突出的是自动播放（Autoplay）特性，它在Windows 95/98和Windows NT4.0的一些版本里可提供。
自动播放是一个集成到Windows 9x里的特性，用户只需把盘插入驱动器，Windows会自动运行它而不需用户的干预。它也会检测一张特定盘是否已被装到系统上，如果没有，则它会自动启动安装程序。如果已经被安装，则它会启动盘上的应用程序。
自动播放特性很简单。当用户插入一张盘后，Windows 9x自动使它旋转并寻找一个 文件。如果这个文件存在，Windows 9x打开它并执行里面包含的指令。用户可看到，自动播放特性只能工作在含有该文件的盘上。大多数软件公司现在都出售含有自动播放特征的CD-ROM和DVD-ROM主题。
技巧 用户可以禁止所有CD-ROM的自动播放特性。打开Windows 9x系统的控制面板，进入设备管理器（Device Manager），选中CD-ROM驱动器，点击属性（Properties）按钮。驱动器的属性对话框有一个
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设置（Settings）页，里面包含了一项“自动插入通告（Auto lnsert Notification）”复选框。不选这个框就可以使操作系统不对文件进行处理。
如果对一些CD想使用自动播放功能，但对其他CD却不使用，则在插入不想使用该功能的 CD时可按住Shift键。
Windows9x/NT包含Windows 3.1里的媒体播放器的一个新版本，叫做CD唱机（CD PIayer）。这个应用程序允许用户使用计算机工作的同时在驱动器里播放音乐CD。CD唱机有看起来像标准音频CD-ROM驱动器的图形控制界面，甚至包含音频驱动器里的高级特征，比如随机播放、可编制的播放顺序，以及保存播放曲目列表的功能。
7.24.5 MS-DOS驱动程序和Windows 9x
许多用户发现在一个很不走运的时刻他们的CD-ROM驱动器没有MS-DOS驱动程序：当他们的Windows 9x系统不能启动时。“治疗”“死了的”Windows 9x系统非常有用的一个方法是从 Windows 9x CD盘上完全重新安装，以用新的副本替换毁坏的文件和设置。当然，如果 Windows不工作，它的32位的CD-ROM设备驱动程序也无法工作。而且，如果用户没有 和文件或者前面列出的文件，用户就无法重加载Windows。用户需要有一个可引导盘，上面包含适当的驱动程序以使得用户在紧急的情况下可以重新进行 Windows9x的安装。
如果用户使用Windows 98，则用户在安装时或后来创建的紧急启动（Emergency Startup）盘已经包含了合适的驱动程序、和来运行大多数流行的SCSI和 ATAPI/IDE的CD-ROM。但是Windows 95的引导盘就没有、或驱动程序，用户需要自己添加这些文件（参见下一节）。
注意 如果用户在Windows 9x计算机上找不到CD-ROM驱动器需要的任何MS-DOS驱动程序的信息，那么检查随驱动器带来的安装盘。要安装用户需要的CD-ROM设备驱动程序文件，使用这张盘执行MS－DOS/Windows 3.1安装过程，该过程会在和 文件里加入适当的命令行并把驱动程序复制到系统里。
7.24.6 创建支持CD－ROM的可引导盘
如果系统的BIOS是1998年以后的版本，多数情况下都有“E1 Torito”支持，即支持用一张可引导CD启动系统。E1 Torito的名字来源于Phoenix Sofeware/IBM标准，该标准是在Phoenix Software公司附近的一家名为E1 Torito的饭馆里讨论的。E1 Torito的意思就是可以使用CD引导系统，这就为许多应用打开了方便之门，如创建紧急引导光盘、安装新系统时从新系统的光盘启动、创建可引导的诊断和测试CD等等。
要创建可引导CD，需要一张包含支持DOS模式下CD光驱的驱动程序（有时称为实模式驱动程序）的软盘。
技巧 可选情况下可以使 Windows 98/Me启动盘，因为这些启动盘中包含有已配置好的 .和已安装的DOS级的CD-ROM支持。甚至可以使用Windows 98/Me启动盘来引导Windows 95，因此有一张98/Me的启动盘可以为做后面的事情提供很多方梗。如果这不是可选的，可以在Windows95或任何DOS启动盘中添了CD-ROM支持。
首先使用软盘（带有CD-ROM驱动程序）引导系统，检查该软盘启动是杏正常；然后，将包含有文件的光盘放到驱动器中并切换到CD-ROM目录，查看是否能读取某目录下的文件（使用DIR命令）。CD的盘符通常是最后一个逻辑硬盘盘符的下一个字母；例如，如果最后的硬盘盘符为C:，则CD-ROM盘符为D:。
如果使用软盘启动后，可以显示光驱目录中的文件，则我们可以确信正确加载了CD-ROM的驱动程序。
7.25 硬盘安装过程
本节描述了硬盘驱动器的安装过程，特别是硬盘驱动器的配置、物理安装和格式化操作。要在PC上安装硬盘驱动器，用户必须执行下面的某些或全部过程：
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· 配置驱动器。
· 配置主机适配器（若使用的话）。
· 物理安装驱动器。
· 配置系统。
· 驱动器分区。
· 驱动器高级格式化。
用户在执行安装过程中，可能需要知道硬盘驱动器、主机适配器（若使用）、系统ROM BIOS，以及系统里的其他许多设备的各种细节。这就需要掌握前面各章介绍过的相应内容。
7.25.1 驱动器的配置
用户在将硬盘驱动器物理安装到计算机上之前，必须先确信它已被正确地配置。对于 ATA/IDE驱动器，这通常意味着要将驱动器指定为主（master）或者从（slave），或者使用线缆选择（Cable Select，CS）特性和一根特殊的线缆来确定这种关系；对于SCSI驱动器，用户必须设置设备的SCSI ID，可能还要设置它的SCSI总线终止状态。关于SCSI设备的相关内容在本课程中未过多涉及，有兴趣的读者可参阅其它书，或查阅LCSE相关的中级课程。
7.25.2主机适配器的配置
对于IDE驱动器，I/O接口几乎总是集成到系统的主板里，用户通过系统BIOS来配置接口，不存在单独的主机适配器。因此，如果用户使用的是IDE驱动器，则可以跳至本章后面的“物理安装”一节。某些系统可能使用具有内置接口的ATA/IDE适配器，这是因为有些集成在主板上的ATA接口不支持一些较新型的驱动器（如 Ultra-ATA/33和Ultra-ATA/100）所具有的更快速（faster）模式。我的建议是在大多数情况下更新主板，而不是使用IDE主机适配器。因为新主板还有其他的优点，而且其价格并不高很多。
SCSI驱动器通常则需要用户在总线插槽里安装一个类似于其他插卡的主机适配卡。有的主板带有集成的SCSI适配器，但这样的主板非常少见。SCSI主机适配卡需要的配置包括对适配卡需要的各种系统资源进行设置。同大多数扩展卡一样，SCSI主机适配器需要以下系统资源的某些组合：
· 启动ROM的地址。
· 中断请求（IRQ）。
· DMA（直接内存访问，Direct Memory Access）通道。
· I/O端口的地址。
并不是每一种适配器都使用上面的所有资源，但有的适配器则可能需要全部这些资源。在现在的大多数即插即用适配器和系统里，这些资源会由BIOS和操作系统自动配置。计算机将所需的硬件资源的值设置为与机器里的其他设备不会冲突的值。
若用户的硬件或操作系统不支持即插即用，则需要手工配置适配器使用适当的资源。有的适配器提供软件允许用户重新配置或改变硬件资源，还有一些适配器则使用跳线或DIP开关。
IDE接口驱动程序是标准PC BIOS的一部分，它使得从IDE驱动器上启动机器成为可能。BIOS提供了系统在从磁盘上加载任何文件之前访问驱动器所需的设备驱动程序的功能；SCSI接口驱动程序并不是标准PC BIOS的组成部分，因此大多数SCSI主机适配器在自己的板卡上都有 ROM BIOS，使得SCSI驱动器可以作为启动设备。
注意 尽管Windows提供了标准的IDE/ATA驱动程序，但由于这种接口通常内嵌于主板芯片组的South Bridge或I/O控制器Hub（ICH）部件中，因而需要加载特殊的芯片组驱动程序。如果正在使用的主板比操作系统的版本要新，必须要在安装了Windows之后立即安装主板随带的芯片组驱动程序。
SCSI BIOS的使用通常是可选的。如果不是从SCSI驱动器上启动机器，则可以将SCSI BIOS禁止掉，然后加载一个标准的设备驱动程序来访问SCSI设备。大多数主机适配器都有开关、跳线或配置软件，用户可以利用它们来使能或禁止对SCSI BIOS的支持。
SCSI BIOS除了提供启动功能外，还可提供其他许多功能，包括以下内容之一或全部：
· 低级格式化。
· 驱动器类型（参数）控制。
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· 主机适配器配置。
· SCSI诊断。
· 非标准I/O端口地址和中断的支持。
如果适配器的板上BIOS被使能，它将使用上端内存区域（upper memory area，UMA）里专门的内存地址空间。UMA是系统内存里第一个兆字节的上端384KB，它分成3个区，每个区有2个64KB的段，第一个区和最后一个区分别被视频适配器电路和主板BIOS占用。段C000h和段 D000h保留给适配器ROM使用，比如在磁盘控制器或SCSI主机适配器上的ROM。
注意 用户必须保证使用UMA（高端内存区域）各段空间的任何适配器之间不互相覆盖，适配器不能共享该内存空间。大多数适配器都有软件、跳线或开关来调整板卡的配置以及改变它所使用的地址，以防止冲突。
7.25.3 物理安装
物理安装硬盘驱动器的过程同安装任何其他类型的驱动器很相似，用户在安装驱动器之前必须拥有针对特定驱动器和系统的合适的螺丝、支架和面板。
有的计算机机箱需要塑料的或金属的槽轨固定在硬盘驱动器的侧面，使得硬盘可以推入到系统里的正确位置（见图7-27）；其他的机箱则用螺丝在侧面把驱动器固定在驱动器托架里，不需要其他硬件；还有些计算机则是盒式安装，首先把驱动器装到一个盒里，然后把盒子滑入机箱（见图7-28）。如果用户的机箱使用的是槽轨或盒子，则它们是包含在机箱里的。通过机箱提供的正确安装机制，用户需要做的只是安装裸驱动器。
由于IDE和SCSI接口的线缆不同，用户一定要确保使用的驱动器和控制器线缆是正确的。例如，在较新的Ultra－ATA/66或Ultra-ATA/100模式下运行需要一种专门的支持线缆选择（Cable Select，CS）特性的80针线缆。在Ultra-ATA/33模式下运行也推荐使用该线缆，它对于所有更慢的模式也可以工作。要辨别40针和80针连接器。只要数一下电缆上的凸起即可，每一个凸起包含一根线缆。另一种识别方法是80针连接器电缆一般将主板连接器染为蓝色，主、从驱动器连接器分别被染成黑色和灰色。
如果想要在5.25；英寸的机架上安装3.5英寸驱动器，则需要另一种类型的安装托架（如图7-29所示）。许多3.5英寸驱动器本身都带有这种托架，也可能由机箱或底座提供。
图7-27安装在3.5英寸机架上的带安装槽轨的典型3.5英寸硬盘
注意 用户在添加硬盘驱动器时还要注意驱动器线缆的长度。当用户把安装驱动器所需的一切部件连接起来后，却发现驱动器线缆由于太短而够不到新驱动器的位置，哪会是非常恼人的。可以将驱动器重新放在离主机适配器或主板上的接口连接器更近的位置，或者换一根更长的线缆。ATA/IDE线缆的总长度限于18英寸，越短则越好。如果驱动器运行于更快的（faster）ATA/33和ATA/100模式下，这一点是很重要的。线缆过长会引起延时错误和信号衰减，从而可能破坏驱动器上的数据。现在有许多24英寸长的线缆被出售或使用，但如果违反了18英寸的最大长度规范，则可能会引起麻烦。
切记 用户应该只用新驱动器自带的螺丝。许多驱动器都带有专门的短螺丝，其螺纹的尺寸可能和系统里使用的其他螺丝一样，但是它们不能互换使用。如果用户使用的螺丝太长，它们可能凸进驱动器盒里，
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引起问题。
图7-28 一个安装在可拆式驱动器盒里的典型硬盘
图7-29 一个用来在5.25英寸驱动器机架上安装3.5英寸驱动器的典型托架。托架通过螺丝固定在驱动器上，然后根据不同的机箱分别使用螺丝或槽轨安装在机架上
7.26 硬盘物理安装方法
安装硬盘驱动器要遵循以下步骤：
1）检查计算机里是否有未用的ATA/IDE连接器。典型的Pentium级或更新型的PC都有两个 ATA/IDE连接器，允许有最多4个ATA/IDE设备。
技巧 通常，把硬盘连在IDE主线缆上而其他类型的驱动器（CD-ROM/DVD/磁带/SuperDisk等）连在辅线缆上会取得最好的性能。
如果主线缆上的主从连接器都已被使用而用户又要再添加一个设备，则可能需要一根新线缆。
2）检查引脚配置和线缆类型。线缆一边的彩色（通常是红色或红点）条纹与硬盘的数据连接器的引脚1相匹配。大多数线缆和驱动器连接器都被标记以防止错误的（反向的）安装，但还有许多未编号。标记的形式可以是缺针和阻塞针，在连接器一边有凸起，或这两种方式的组合。在驱动器连接器上，引脚1
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几乎总是离电源连接器最近。
技巧 运行在Ultra-DMA模式下的较新的ATA驱动器需要特殊的80线线缆，而较少的驱动器可以使用40线线缆。注意高级的80线线缆总是可以用于更慢的驱动器，因此我通常推荐购买这一种。SCSI驱动器使用50针或68针宽的线缆。
3）配置驱动器跳线。若驱动器是ATA/IDE的，而且用户使用的线缆支持线缆选择（Cable Select，CS），则必须在与该线缆相连的所有驱动器上设置CS跳线，否则必须将该线缆上的驱动器设置为主或从。注意对于一些较老的驱动器，若它们被配置成主驱动器，而在同一线缆上还有一个从驱动器，则它们也需要设置一个从存在（slave-present）跳线。你在本章的后面部分会看到关于驱动器配置过程的更多细节。
4）将驱动器小心地滑入大小适当的驱动器机架里。除了用于服务器的几种容量极大的SCSI驱动器和昆腾（Quantum）大脚（Bigfoot）系列硬盘之外，大多数硬盘的尺寸为宽3.5英寸，高1英寸。如果已没有3.5英寸的驱动器架留给硬盘使用，则可以在驱动器的侧面挂一个驱动器适配器部件，使得它足够宽，可放入5.25英寸的驱动器架里（参见图7-24）。一些机箱的设计要求在硬盘驱动器的侧面挂上槽轨，在这种情况下应该使用机箱或驱动器自带的螺丝把它们挂在驱动器上。螺丝不能太长。如果螺丝挤压驱动器，会对它造成损害。然后将驱动器滑入机箱的机架里，直到槽轨卡入正确的位置。
5）如果同时添加驱动器和线缆，在把驱动器推入驱动器架子里固定到位之前，就将线缆接上驱动器；否则将数据线连接器接到驱动器的后部。
6）将合适的电源连接器接到驱动器上。大多数硬盘都使用较大的或“Molex”四线电源连接器。如果需要的话，可以买一个Y型分离器线缆（参见图7-30），它可以将一个电源连接器当作两个使用（许多计算机的电源连接器要比驱动器架的数目少）。
7）启动计算机，监听新硬盘的转动声。尽管现在的硬盘与早期硬盘相比要安静的多，还是应该可以听到新硬盘在开始旋转时有微弱的格格声或卡嗒声。如果没有听见驱动器发出任何声音，则重新检查数据和电源线。
8）重启动计算机，进入BIOS设置界面，配置新装的硬盘。具体过程参见7.26.1所述内容。
图7-30电源分离器和连接器
9）重启动计算机，准备运行FDISK，为格式化和使用硬盘作准备；或者使用驱动器分区软件，如PowerQuest的PartitionMagic，来自动创建和管理磁盘分区。通常FDISK包含在操作系统启动盘上如Windows启动盘，只需把启动盘插入软盘驱动器，从软驱启动机器，并在A:命令符上输入FDISK命令即可。
7.26.1 系统配置
驱动器物理安装完毕后，用户需要给计算机提供驱动器的基本信息，以便系统可以访问它并从它上面启动。用户如何设置和存储这些信息与驱动器的类型和用户的系统有关。标准IDE/的设置过程适用于除SCSI驱动器之外大多数硬盘；SCSI驱动器通常有一个特定的设置过程，随用户使用的主机适配器而变化。如果用户使用SCSI驱动器，则要按照主机适配器中的指示来配置驱动器。
1.自动检测驱动器
对于IDE驱动器，实际上现在PC里所有新的BIOS版本都有自动测定类型功能。在系统启动序列里，
2023年12月21日发(作者：理志行)
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第7章 磁盘驱动器
7.1 IDE接口概述
在PC中用于连接磁盘驱动器的主要接口中，一类典型的接口是IDE（Integrated Drive Electronics，集成驱动器电路）接口。这个接口所反映的是接口电路或控制器内置于驱动器自身这一事实。在IDE接口出现之前，驱动器和控制器的接口是分离的，因而可以说IDE是以前接口的革命化变革。IDE的原名叫ATA（AT Attachment，AT嵌入式接口）， IDE和ATA实际上描述的是同一种接口，因此可以互换使用。尽管IDE的使用更加流行和广泛，但从技术上来看，ATA才是真正的称呼。如果吹毛求疵一点儿，可以这样认为：IDE通常指任何一种将控制器嵌入到驱动器的驱动器接口；而ATA则是PC机中IDE接口所遵循的标准或具体的实现。如今，ATA不仅被用于硬盘驱动器，还用于CD-ROM驱动器，DVD驱动器，高容量超级软盘驱动器以及磁带驱动器。
ATA是一个16位并行接口，即可以通过接口电缆同时传输16位数据。2000年底，一种称为串行ATA（Serial ATA）的新接口由官方正式发布，从2002年起将被各种系统陆陆续续地采纳。串行ATA（SATA）一次向电缆上发送一位数据，这样就可以使用更短更细的电缆；同时由于速率增加，性能也有很大的提高。SATA是一种全新的物理接口，但在软件级则与并行ATA保持兼容。在本书中，术语ATA指的是并行接口，而SATA指的是串行接口。
许多系统主板上的ATA连接器实际上就是一条ISA（或AT）总线槽。在ATA的安装中，一般只使用了98针中的40针，标准的16位ISA总线槽都会提供这些针。应该注意的是，较小的2.5英寸ATA驱动器使用一种44针的连接，包含了电源和配置所需的针。使用的针仅仅是那些标准型的XT或AT硬盘控制器所必需的信号针。举例而言，由于基本的AT型磁盘控制器仅使用中断行14，那么基本的主板ATA IDE连接器也就仅提供该中断行，其他中断行是不必要的。已经过时的8位 XT IDE主板连接器提供中断行5，那是因为XT控制器需要用到它。注意，即使所用的ATA接口连接于主板芯片组上的South Bridge芯片或I／O控制器Hub芯片（它可能出现在较新的系统中）并且以较快的总线速度运行，所用针的输出针和功能也没有什么不同。
这里要澄清一个问题，就是许多人在使用主板上装有ATA连接器的系统时，都认为硬盘控制器也安装在主板上，而实际上控制器是在驱动器中，还没有哪个PC系统将硬盘控制器安装到主板上。尽管集成于主板上的ATA端口常被称为“控制器”，他们实际上应被叫做“主机适配器”（诚然，该术语并不常见）。主机适配器可以看作是连接控制器与总线的设备。
7.2 IDE接口类型
曾经存在四种基于三种不同总线标准的主要的IDE接口类型：
· 串行ATA（SATA）。
· AT嵌入式接口（ATA）IDE（16位ISA）。
· XT IDE（8位ISA）。
· MCA IDE（16位微通道）。
其中，只有ATA现在还在使用，它与串行ATA一起，已发展成为更新、更快、更强大的版本。这些发展了的ATA并行版本指的是ATA-2及其更高版本，它们也被称为EIDE（增强型IDE）、快速ATA、ultra-ATA或Ultra-DMA，尽管ATA最终可能只能发展到ATA-6版本，但串行ATA弥补了 ATA的不足，其性能更加优越，便于以后版本的升级。
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注意 许多人对于16位与32位总线连接以及16位与32位硬盘驱动器连接感到混淆。PCI连接允许总线与IDE主机接口的带宽为32位（将来可能允许64位），IDE主机接口一般位于主板芯片组中。但是，实际主板上的主机连接器与驱动器本身之间的ATA-IDE接口只是一个 16位接口。因此，在配置并行ATA驱动器时，可得到的驱动器与基于主板上的主机接口之间的带宽只有16位。这并不会产生瓶颈，因为即使是16位通道，一两个硬盘驱动器也不可能使控制器数据饱和。串行ATA也是如此，尽管它一次只传输一位数据，但其传输速率很高。
由于今天使用的IDE主要是ATA类型的，所以简单介绍一下目前主流的几种ATA标准。
7.3 ATA标准
现在我们称为ATA的接口是由来自主要的PC、驱动器和部件制造商的代表组成的独立组织所制订的。该组织的名称是技术委员会T13，主要负责所有有关AT嵌入式接口（ATA）的接口标准。T13是信息技术标准国际委员会（NCITS）的一部分，NCITS在美国国家标准协会（ANSI）所制定的规章下运转，而ANSI是专门订立控制计算机工业及许多其他工业中非专利标准的政府机构。在ANSI下还成立了一个称为串行ATA工作组（Serial ATA Workgroup）的组织，主要负责制定串行ATA的有关标准。尽管这些都是不同的组织，但有许多人同时在这些组织中工作。目前，最新的并行ATA标准的版本是ATA 7（ATA／133），再向前发展可能就是串行 ATA（后面会介绍）了。
并行ATA接口已开发出的几个标准版本按如下顺序：
· ATA-1（1986-1994）。
· ATA-2（1996；也称为快速ATA，快速ATA-2或EIDE）。
· ATA-3（1997）。
· ATA-4（1998；也称为ultra-ATA/33）。
· ATA-5（1999至今；也称为ultra-ATA/66）。
· ATA-6（2000至今；也称为Ultra-ATA/100）。
ATA的每个版本都对以前版本向后兼容。换而言之，也即老式的ATA-1或ATA-2设备在ATA-4、 ATA-5或ATA-6接口上可正常工作。当设备的版本与接口版本不匹配时，它们将按两者中能力最低的版本工作。较新的ATA版本是在稍旧版本上建立的，并且只有少量可认为是对老版本的扩展，也就是说，比如从ATA-6，它等于附加了嵌入式特性的ATA-5。
表7-1分解了不同的ATA标准。下列各节描述了所有ATA版本的细节。
表7-1 ATA标准
标准 寿命 PIO模式 DMA模式 UDMA模式
0
0-2
0-2
—
—
—
速率①
8.33
16.67
16.67
功能
支持136.9GB驱动器
快速PIO模式，在高速8.4GB驱动器上用CHS／LBA转换；PC卡
ATA-3 1997 0-4
②，提高了信号完整性LBA手工支持；不再使用单字DMA（Single-word DMA）模式
ATA-4 1998 0-4 0-2
0-2
0-2
0-4
33.33
Ultra-DMA模式，BIOS可支持的容量高达136.9GB
ATA-5 1999-00 0-4 66.67
快速UDMA模式带自检的80针电缆
ATA-1 1986-94 0-2
ATA-2 1995-96 0-4
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ATA-6
2001至今
0-4 0-2 0-5 100.00
100MB／sec UDMA模式；扩展驱动器和BIOS支持容量达144PB③
① 速率单位为MB／sec
② SMART=Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology（自检、分析和报告技术）
③ PB=Petabyte（1 Petabyte是1015字节）
MB=Millions of bytes（106字节）
GB=Billions of bytes（109字节）
CHS=Cylinder head sector（柱面-磁头-扇区）
LBA=Logical block address（逻辑块地址）
UDMA=Ultra DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）
7.4 ATA操作
ATA标准花了很长的时间才消除了不兼容性和IDE驱动器与ISA／PCI总线系统对接时出现的问题。ATA规范定义了基于40针连接器的信号、该信号的功能和同步以及电缆规范等等。下列小节列出了ATA规范中定义的某些元素和功能。
7.4.1 ATA I／O连接器
ATA接口连接器是一种40芯集管类型连接器，通常有键控以防止安装时颠倒方向（参见图7-1和7-2）。为了生产有键控的连接器，制造商一般会将第20针从凸出的连接器上移去并阻塞内孔电缆连接器的第20针，以防止用户安装电缆时插反。有些电缆还在上部装了一个凸起，以匹配设备连接器上的凹槽。推荐用户使用带键控的连接器和电缆，插反了IDE电缆一般不会造成永久性的毁坏，但会锁定系统，使系统运行不起来。
最简单的判别方法是，连接器上靠近电源插座处的针脚即是1针。
图7-1 标准ATA（IDE）硬盘驱动器连接器
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图7-2 ATA（IDE）40针接口连接器详情
笔记本使用2.5英寸驱动器，它一般使用一种小的50针头部连接器，该连接器的40个主要引脚与标准ATA连接器的引脚相同（除了物理引脚间距不同），另外还有一些电源和跳线引脚。一般来说，能插到该连接器的电缆有44个引脚，能携带电源以及标准ATA的信号。跳线引脚上通常有一个跳线块（跳线的位置可以设置线缆选择、主还是从）。图7-3显示了用于2.5英寸ATA驱动器的44针连接器。
注意，位置A-D的跳线引脚布局以及位置E和F的引脚被移去的情况。跳线块一般插到位置 B和D上设置线缆选择模式。该连接器的41引脚一般为驱动逻辑（电路板）提供+5V电压，42引脚为电动机提供+5V电压（2.5英寸驱动器使用+5V电动机，而大的驱动器一般使用12V电动机）， 43引脚为地线，最后的44引脚保留。
图7-3 44针ATA连接器详述（2.5英寸ATA驱动器）
7.4.2 ATA I/O 电缆
40线带状电缆专门用于承载主板ATA适配器电路和驱动器（连接器）之间的信号。为了尽量确保信号完整并消除部分同步和噪声问题，电缆的长度不能超过0.46米（18英寸）。
注意，支持高速传输模式（如PIO模式4或任何Ultra-DMA[UDMA]模式）的ATA驱动器特别容易受到电缆故障和过长电缆的影响。如果电缆过长，用户就会遇到数据中断和其他令人恼火的错误，这些错误在读写驱动器时都会遇到。另外，任何使用UDMA模式4（66MB／sec的传输速率）或模式5（100MB／sec的传输速率）的驱动器必须使用一种特殊的高质量80线电缆（多余的引线用于接地以减少噪音）。如果你的驱动器处于UDMA模式2（33MB／sec）或更低模式，我也建议使用这种电缆，因为这只会有好处而绝对没有坏处。图7-4显示了典型ATA电缆的尺寸和外观。
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图7-4 带有40针连接器和40或80线电缆的
ATA（IDE）电缆（80线电缆中附加导线接地）
注意 多数40线电缆上并没有颜色标识，而所有的80线电缆上则都有颜色标识。
现在使用的IDE电缆有两种主要类型，一种是40线电缆，另一种是80线电缆。两者都使用40针连接器，80线电缆中附加的导线全部接地。附加的导线主要用于降低噪声和干扰，并且在设置接口以66MHz运行时也需要它们（ATA／66）。如果系统没有侦测到80线电缆，根据设计驱动器和主机适配器将禁用高速ATA／66或ATA／100模式。80线电缆也可用于低速运行，尽管并不需要80线，但它会提高信号完整度，因此无论用户使用哪种驱动器，都推荐用户使用80线电缆。
请注意电缆上的控键具有防止安装时插反的功能。
7.4.3 双驱动器配置
根据ATA标准，在一个IDE通道上（也可说是在一条电缆上）可以连接两个IDE设备。双驱动器安装会出现问题是因为每个驱动器都有其自己的控制器，而这两个控制器在连入同一总线时都必须能够工作。必须有一种方法能够确保每次两个控制器中只有一个响应命令。
ATA标准提供了一种在AT总线上使用两个菊花链配置的控制器的选项。第一个驱动器（驱动器0）被称为主驱动器，而第二个驱动器（驱动器1）被称为从驱动器。用户设置某一驱动器为主驱动器或从驱动器时，可以通过设置驱动器上的跳线或开关，或者在接口上被称为电缆选择（CSEL）引脚上使用一种特殊导线，或者可以设置驱动器上的CS跳线。
如果只安装了一个驱动器，其控制器将响应来自系统的所有命令。如果安装了两个驱动器（因此有两个控制器），那么两个控制器都接收到来自系统的所有命令，因此每个控制器必须设置为只响应针对自己的命令。这种情况下，一个控制器必须指定为主控制器，而另外一个为从控制器。当系统对某驱动器发出一个命令时，被选中的控制器和驱动器工作而另外一个驱动器必须保持不动。设置跳线为主或从时，可通过设置命令块的Drive／Head寄存器中的一个特殊位置（DRV位）就可区分两个控制器。
配置IDE驱动器可能很简单，就如同大多数单驱动器安装一样，或者也可能很麻烦，特别是涉及到在同一电缆上安装来自不同制造商的两个驱动器混用的情况时。
大多数IDE驱动器配置有4种可能的设置：
· 主驱动器（单驱动器）。
· 主驱动器（双驱动器）。
· 从驱动器（双驱动器）。
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· 电缆选择。
有些驱动器则简化为三项设置：主、从和电缆选择。
完全遵循ATA规范的现代大部分的驱动器只需要一个用于配置的跳线（“主／从”跳线）。少部分还需要一个“从存在”跳线。表7-2所示为大部分ATA IDE驱动器的跳线设置。其中的“开”表示用跳线短接；“关”表示不接跳线。
表7-2 用于标准（无“电缆选择”）电缆上的大部分ATA IDE兼容驱动器的跳线设置
跳线名
主（M／S）
从存在（SP）
电缆选择（CS）
单驱动器
开
关
关
双驱动器主
开
开
关
双驱动器从
关
关
关
注意 如果使用了“电缆选择”，那么CS跳线就要设置为开而其他为关。然后由电缆连接器决定哪个驱动器为主驱动器，哪个驱动器为从驱动器。
图7-5所示为标准ATA驱动器上的跳线。
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“主驱动器”跳线指明该驱动器是主驱动器还是从驱动器。有些驱动器还需要一根“从存在”跳线，仅用于双驱动器设置并安装在主驱动器上，它指示有一个从驱动器存在，该跳线有时会引起混淆。对许多ATA IDE驱动器而言，“从驱动器”跳线是可选的，而且可能是不用的，但安装该跳线在这种情况下不但不会造成损害而且可以消除混淆，因此推荐用户安装这里列出的该跳线。
图7-5 用于大多数驱动器的ATA（IDE）驱动器跳线（注意本图将驱动器上下弄颠倒了，而本章前面的图显示了其正确的放法。）
7.5 串行ATA（Serial ATA）
随着ATA-6的发布，并行ATA标准已经使用了10年，并且已经到了油尽灯枯的时候了。并行 ATA使用带状的并行电缆，虽然数据传输速率可达100MB／sec，但也产生了信号定时、电磁接口（Electromagnetic Interface，EMI）以及电缆完整性等各种问题。这些问题在一种称为串行ATA（Serial ATA）的新ATA接口得到了很好的解决；这种新接口标准对于并行ATA物理接口保持向后兼容，之所以这样说，是因为它与现有的软件保持兼容，这些软件可以不加修改地运行在这种新的体系结构上。换句话说，现有的BIOS、操作系统以及在并行ATA上运行的各种工具都可以在串行ATA上很好地运行；这意味着串行ATA支持所有ATA和ATAPI设备，包括CD-ROM、 CD-RW驱动器、DVD驱动器、磁带设备、超磁盘（SuperDisk）设备以及任何并行ATA支持的存储设备。
当然，两者在物理上是全然不同的，即不可能将并行ATA设备插入到串行ATA宿主适配器中，反之亦然。串行ATA的物理改进有很大好处，这是因为串行ATA使用的电缆非常细，而且只有7针，这样，PC系统中路由变得很容易，而且可以很容易地插入到更小的电缆连接器中。接口芯片的针脚数也减少了，使用的电压也降低了。这些改进都是针对在设计并行ATA时遇到的问题而进行的。
串行ATA（SATA）不会在一夜之间完全集成到PC机中去，但它最终会取代并行ATA作为PC机内部存储设备接口的事实上的工业标准。从ATA到SATA的转变是一个逐步的过程，在这个转变过程中，并行ATA仍然可以使用。估计在未来的10年内，并行ATA仍然可以继续使用，而越来越多的PC系统也开始使用SATA（最新的Intel 865/875芯片组已开始支持SATA，且市面上已有串行ATA驱动器销售）。
串行ATA标准的开发始于2000年2月，当时Intel开发者论坛（Intel Developer Forum）宣布成立一个串行ATA工作组，最初的会员有APT Technologies、Dell、IBM、Intel、Maxtor、 Quantum以及Seagate。第一个串行ATA规范1.0版本于2000年11月发布，可以从串行ATA工作组网站下载。自建立以来，该工作组已吸收了60多个业界会员。有望在 2002年初，许多新的系统都会使用串行ATA。
SATA的性能非常优越。到目前为止，它有三个版本，它们都使用同样的电缆和连接器，只是传输速率不同。最初只能实现第一个版本，很快后来的版本就将第一个版本的性能加倍，然后又翻了一番。表7-3列出了SATA标准的三个版本。
表7-3 SATA标准规范
串行ATA类型 总线宽度（Bits） 总线速率（MHz）数据周期／时钟周期 带宽（MB／sec）
SATA-150 1 1500 1 150
SATA-300 1 3000 1 300
SATA-600 1 6000 1 600
从上表中可以看出，串行ATA一次只传输一位数据。数据线缆只有7线，而且非常细，两端的键控式连接器只有14mm（0.55英寸）宽，这大大减少了并行ATA电缆中的空气流动问题。每一根电缆只在两端有连接器，可以直接将设备连接到宿主适配器（通常在主板上）上。因为每条电缆只支持一个单独的设备，所以也没有主／从设置。电缆两端是可以互换的，即主板上的连接器与设备的连接器是相同的，电缆的两
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端也是完全相同的。SATA电缆的最大长度是1米（39.37英寸），比并行ATA的最大长度（18英寸）要长很多。尽管这种电缆又细又长又便宜，但其传输速率却很高，最初有150MB／sec（是并行ATA／100的1.5倍多），以后将会达到300MB／sec甚至600MB／sec。
除了可以通过工业标准的4针设备电源连接器支持5V和12V电压以外，SATA还提供了一种能够支持3.3V的15针电源电缆和连接器。尽管这种新的电源连接器有15针，但其宽度只有24mm（0.945英寸）；其中3针分别是3.3V、5V和12V电源引脚，每一级电压都可以提供4.5安培的电流，这对于最耗电的驱动器来说都是足够的。为了与现有电源设备兼容，SATA驱动器既可以做成最初标准的4针设备电源连接器，也可以做成新的15针SATA电源连接器或者两者都做。
图7-6显示了新的SATA信号和电源连接器的外观。
表7-4和表7-5分别列出了串行ATA的数据连接器引脚和可选电源连接器引脚。
图7-6 SATA（串行ATA）信号和电源连接器示意
表7-4 串行ATA（SATA）的数据连接器引脚
信号引脚 信号 说明
S1 信号地 FirstMate
S2 A+ 宿主发送+
S3 A- 宿主发送，
S4 信号地 FirstMate
S5 B- 宿主接收-
S6 B+ 宿主接收+
S7 信号地 FirstMate
所有引脚行距都为1.27mm（.050英寸）。
所有地线引脚都长一些，以便在热插拔之前它们先起作用。
表7-5 串行ATA（SATA）可选的电源连接器引脚
电源引脚 信号 说明
P1 +3.3V 3.3V电源
P2 +3.3V 3.3V电源
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P3 +3.3V 3.3V电源
P4 信号地 FirstMate
P5 信号地 FirstMate
P6 信号地 FirstMate
P7 +5V 5V电源
P8 +5V 5V电源
P9 +5V 5V电源
P10 信号地 FirstMate
P11 信号地 FirstMatc
P12 信号地 FirstMate
P13 +12V 12V电源
P14 +12V 12V电源
P15 +12V 12V电源
所有引脚间距都是1.27mm（.050英寸）。
所有地线引脚都长一些，以便在热插拔之前它们先起作用。
有三种电源引脚，每种最大电流达4.5安培。
另外，由于再也不用像并行ATA那样配置主／从驱动器或电缆选择跳线等设置，串行ATA的配置也很简单。图7-7是SATA的电缆线实物，图7-8显示了主板上的STAT插座。
图7-7 STAT电缆和电源线
图7-8 主板及硬盘上的SATA插座
与并行ATA相比，串行ATA在PC系统中是作为主存储接口而不是作为外围设备接口而设计；因此，SATA不是与诸如SCSI、USB 2.0或IEEE-1394（FireWire）等高速外部设备接口进行竞争。所以，我希望在未来的几年中，它会取代并行ATA。
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7.6 ATA RAID
RAID是独立（或廉价）磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent／Inexpensive Disks）的简写，用于提高计算机存储系统的容错和性能。RAID最初由加州大学Berkeley分校于1987年开发，通过使用专用的硬件和软件将一些小的廉价的磁盘互联起来，使系统看来它们像是一块单独的大容量硬盘。通过将多个磁盘看作一个磁盘，增加容错能力和提高性能是可以实现的。
最初，RAID只是被简单地构想成为将几块单独的硬盘以阵列形式组合在一起，形成容量为各硬盘容量之和的大硬盘。然而，这样做实际上降低了可靠性，对性能也没有多少提高。例如，如果将4个磁盘以阵列形式组合成一个大磁盘，其磁盘访问失败的机会将是单个磁盘访问失败机会的4倍。为了增加可靠性，提高性能，Berkeley的科学家们将RAID分为6级（按照不同的方法）。这些不同的级别是根据容错（可靠性）、存储能力、性能或者三者的结合等角度来划分的。
1992年7月，一个称为RAID咨询委员会（RAID Advisory Board, RAB）的机构成立了，该机构旨在标准化、分类以及培训有关RAID的内容，这些内容可以在网站上获取。RAB已经发布了有关RAID的规范，还有一个各种RAID级别的鉴别程序以及RAID硬件的分类程序。
到目前为止，RAB定义了7种标准的RAID级别，分别是RAID0到RAID6；RAID一般由 RAID控制器协会（RAID Controller Board）实现，尽管完全只用软件实现是可能的（但不推荐）。这些级别如下：
· RAID级别0——分流（striping）。文件数据按照顺序同时写入多个驱动器中，就好像写入一个单独的驱动器一样。能够提供高性能的读写操作，但可靠性较低，最少需2个驱动器实现。
· RAID级别1——镜像（mirroring）。写入到一个驱动器的数据是另一个驱动器的副本，提供了很好的容错功能（如果一个驱动器读写失败，可以使用另一个驱动器，不会发生数据的丢失），但与一个驱动器相比，实际上没有任何性能提高。最少需要2个驱动器实现（容量上相当于1个驱动器）。
· RAID级别2——比特级ECC（纠错码）。数据一次分为一个比特存储到多个驱动器中，而纠错码则同时写入到其他的一些驱动器中，其目的是做到在存储设备内部不包含ECC（所有的SCSI和ATA驱动器都有内部的ECC）。该级别可以提供较高的数据速率和较好的容错性能，但需要大量的驱动器。据我所知，现在市场上还没有这种RAID 2控制器，也没有不带ECC的驱动器。
· RAID级别3——带奇偶校验的分流。该级别在级别0的基础上使用另外一个驱动器保存奇偶校验信息。该级别实际上是对级别0的继承，只不过相对于同样的驱动器来说牺牲了一些容量。但是，它却具有很高的数据完整性和容错性能，因为一个驱动器发生故障可以重建数据。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。
· RAID级别4——带奇偶校验的块状数据。与级别3类似，只不过数据是以块形式写入到不同的驱动器中，对大文件具有快速读性能。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。
· RAID级别5——带分布式奇偶校验的块状数据。与级别4类似，但可以通过将奇偶校验数据分布于各个硬盘上而提高性能。最少需要3个驱动器实现（2个以上用于存放数据，1个用于存放奇偶校验数据）。
· RAID级别6——带双倍分布式奇偶校验的块状数据。与RAID5类似，但使用两套不同的校验体系保存两种奇偶校验信息，这就在有多个驱动器发生故障的情况下提供了更好的容错性能。最少需要4个驱动器实现（2个以上用于存放数据，2个用于存放奇偶校验数据）。
还有一些其他的RAID级别，不过它们不被RAB支持，但也有公司实现了它们。注意，级别号越高，并不意味着性能和容错功能更好，RAID级别的序号是很武断地定义的。
目前最常用的RAID级别是：RAID 0、RAID 1和RAID 5。
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实际上，直到现在，所有的RAID控制器都是基于SCSI的，即它们都使用SCSI驱动器。从专业的角度来讲，SCSI与RAID是注定要结合到一起的，因为它结合了RAID和SCSI（SCSI正是为支持多驱动器而设计的）两者的优点。不过现在也有ATA RAID控制器问世，这种实现方式成本更低。ATA RAID控制器一般用于单用户系统中，主要目的是提高性能，而不是为了获得很高的可靠性。
多数ATA RAID实现起来比用作网络文件服务器的专用SCSI RAID适配器要简单得多。ATA RAID主要为那些追求性能或想做驱动器映像的个人而设计。为了提高性能，ATA RAID使用 RAID 0级别引进了数据分流，不过，RAID 0也牺牲了可靠性（比如，一个驱动器发生故障，所有的数据将全部丢失）。对于RAID 0来说，性能随着阵列中驱动器的数目的增多而增大，但并不是说如果使用了4个驱动器，就会得到单个驱动器4倍的性能。不过如果数据传输平稳的话，实际性能还是很接近这个值的。在控制器进行数据分流时还要有一定的开销，而且还存在一些延时问题（要多长时间找到数据），但不管怎么说，性能肯定会比单个驱动器的性能要高。
为了提高可靠性，ATA RAID适配器通常使用RAID级别1，即进行简单的驱动器镜像。所有写到一个驱动器的数据同时也要写到另一个驱动器，如果一个驱动器发生故障，另一个驱动器会保证系统继续运行。不过，这种方式丝毫没有提高性能，并且只能使用磁盘容量的一半。也就是说，必须安装两个驱动器，但实际上只使用一个（另一个是镜像）。
为了要同时获得性能和可靠性，可以使用其他的几种RAID级别，如级别3或级别5。例如，现在所有的网络文件服务器专用RAID控制器都是使用级别5。实现了级别5的控制器通常价格较昂贵，并且至少要连接3个驱动器。为了提高可靠性，同时又降低成本，许多ATA RAID控制器将几个RAID级别结合起来，如将级别0和级别1结合在一起。这通常需要4个驱动器，其中两个使用级别0进行数据分流，然后再以级别1的方式冗余备份到另外两个驱动器中。这样性能大约是单个驱动器的2倍，如果基本数据驱动器发生故障，备份数据驱动器会保证系统继续运作。
目前，Arco Computer Products、Iwill、Promise Technology等公司都生产IDE RAID控制器。其中Promise公司生产的FastTrak 100／TX4是一种典型的ATA RAID控制器，它最多允许连接4个驱动器，可以运行在RAID 0、RAID 1以及RAID 0+1模式下；该卡为每个驱动器都使用单独的 ATA数据通道（电缆），可以得到最大的性能。Promise Technology公司也有一种称为FastTrak 100／TX2的较便宜的ATA RAID卡，该卡只有两个数据通道，也可以连接最多4个驱动器，但由于它们共享两根ATA电缆，性能并不像各自使用单独的电缆那样好。这是因为电缆一次只能由一个驱动器使用，因而将性能降低了一半。
选择ATA RAID控制器，需要考虑以下几个因素：
· 支持的RAID级别（多数支持0、1以及0+1）。
· 2个还是4个数据通道。
· 是否支持ATA／100的总线速率。
· 是否支持33MHz或66MHz的PCI总线插槽。
如果想将RAID用作试验用途，而手头上使用的是高端操作系统（通常是服务器级的），这时可以不使用RAID控制器。例如，Windows NT／2000和XP服务器操作系统就提供了RAID的软件实现，可以进行数据分流和镜像。这些操作系统使用磁盘管理工具（Disk Administrator tool）来建立和控制RAID功能，如果发生故障还可以重建卷标。不过如果想要建立一台高性能、高可靠性的服务器，则最好购买支持RAID级别3或级别5的ATA／SCSI RAID控制器。
7.7 SCSI（小型计算机系统接口）
SCSI是小型计算机系统接口的缩写，是一种用来将各种类型的设备接入PC的通用接口。该接口的根部位于SASI（Shugart关联系统接口）上。SCSI是一种最通用的将高速磁盘驱动器接入高性能PC，如工
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作站或网络服务器的接口。SCSI还相当灵活，它不仅是磁盘接口，而且还是系统级接口，允许接入许多不同类型的设备，是可支持多达7个或15个设备的总线。使用多通道适配器可令每个通道支持多达7个或15个设备。
SCSI控制器称为主机适配器，是SCSI总线与PC系统总线之间的连接器。每个总线上的设备都有一个内置的控制器。SCSI总线不能与设备（如硬盘）直接通话，而是与设备内置的控制器通话。
SCSI是一种快速接口，通常安装于高性能的工作站、服务器或者任何需要高性能存储系统接口的系统中，最新的Ultra 4（Ultra 320）SCSI版本支持的传输速率可达320MB／sec。
7.8 SCSI电缆和连接器
7.8.1 SCSI连接器
提到电缆和连接器，SCSI标准非常特殊。该标准中规定的最通用的连接器是用于内部SCSI连接的50位非屏蔽针头连接器和用于外部连接的50位屏蔽中央闩锁式连接器。屏蔽中央闩锁式连接器在官方规范中也称为Alternative2。无源终端或主动终端（主动终端是优先选用的）是为单端总线和差分总线而规定的。50线总线配置在SCSI-2中定义为A类电缆。
老式的窄带（8位）SCSI适配器和外部设备使用的是全尺寸中央式连接器，一般用金属丝连接两端以保护电缆连接器。图7-9所示为低密度50针SCSI连接器的外观。
图7-9 用于外部连接的低密度50针SCSI连接器
SCSI-2版本针对A类电缆新添了一种高密度50位D型外壳连接器选项。该连接器现在称为
Alternative1。图7-10所示为50针高密度SCSI连接器。
Alternative2中央闩锁式连接器保持了SCSI-1中的不带电性。68线B类电缆规范被加入SCSI-2标准中以提供16位和32位数据传输，但连接器必须使用A类电缆并联、由于工业界没有广泛地接受B类电缆选项，因而SCSI-3标准中已将其去掉。
图7-10 用于外部连接的高密度50针SCSI连接器
为了替代不走运的B类电缆，SCSI-3规范中开发了一种新型的68线P类电缆。屏蔽和非屏蔽高密度D形外壳连接器皆可适用于A类和P类电缆。屏蔽高密度连接器使用压放式闩锁而不是中央式连接器使用的金属丝闩锁。用于单端总线的主动终端提供了一种高级信号的集成。图7-11所示为68针高密度SCSI连接口。
驱动器阵列一般使用带有称为80针Alternative 4连接器的特殊SCSI设备，该连接器具有宽带 SCSI能力，而且包含功率信号。带80针连接器的驱动器在驱动器阵列中通常是可热插拔的——即可以在电源打开时移出或插入。80针Alt-4连接器如图7-12所示。
图7-11 用于外部连接的高密度68针SCSI连接器（用于内部时不需要两端的固定锁）
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图7-12 80针Alt-4 SCSI连接器 常用在热插拔SCSI硬盘上
7.8.2 SCSI电缆和连接器引线
在电气上看有两种不同的SCSI版本：单端和差分。这两种版本在电气上是不兼容的而且不能互连，否则会导致毁坏硬件。幸运的是， PC业界只有很少的差分SCSI应用系统，因而很少遇到。在每种电气类型（单端或差分）中，有两种基本的SCSI电缆类型：
· A类电缆（标准8位SCSI）。
· P类电缆（16位宽带SCSI）。
大部分SCSI-1和SCSI-2设备所使用的并且一般见到的最通用的电缆是50针A类电缆。而 SCSI-2宽带（16位）应用则使用68针P类电缆。用特殊的适配器互连A类和P类电缆可以实现标准设备与宽带SCSI设备在一根SCSI总线上的混用。32位宽的SCSI-3应用使用的是新增的Q类电缆，但由于它从未在实际产品中实现，因而最后被从SCSI-3标准中删除。
7.9 硬盘驱动器
7.9.1 什么是硬盘
对许多用户来讲，硬盘驱动器是计算机系统最重要，也是最神秘的一部分。它是一个密封的部件，用于PC的非挥发性数据存储。因为硬盘驱动器在用户有意擦除数据前能够一直保留所存储的数据，PC机一般用它来存储最关键的程序和数据。因此当硬盘发生故障时，产生的后果一般都是非常严重的。为了正确地维护、服务以及扩展PC系统，用户必须清楚硬盘是如何工作的。
硬盘驱动器包括一组刚性的、圆盘状的盘片，它们通常由铝或玻璃制成（如图7-13）。与软盘不同的是，这些盘片不能弯曲或折叠——因此被称为硬盘。在大多数硬盘驱动器里，用户是无法拆卸盘片的，因此有时也把它们叫做固定磁盘存储器。现在可拆装的硬盘驱动器也已出现，但这个“可拆装的硬盘”有时代指整个驱动部件（即磁盘和驱动器）都可拆装的设备，但更多是指存储介质可换的盒式驱动器。
图7-13 硬盘的磁头和盘片
注意 硬盘驱动器曾经被称做温彻斯特（Wincheseer）驱动器。这个名词起源于1973年，IBM研制出了一种高速硬盘驱动器Model 3340，它有30MB的固定盘片容量和30MB的可换盘片容量。该驱动器不久就被昵称为温彻斯特，以著名的温彻斯特30-30来福枪命名。在那以后的一段时间里，所有的使用带浮动头的高速旋转盘片的驱动器在一般说法中都被叫做温彻斯特驱动器。
7.9.2 硬盘驱动器的变迁
硬盘在PC系统里得以普及使用的近20年时间内，它们自身也发生了很大的变化。为了有助于你更清晰地了解从那时起至今硬盘已发展到什么情况，以下概括了PC硬盘存储器的一些主要变化：
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· 最大存储容量从1982年的5MB和10MB 5.25英寸全高驱动器发展到180GB小型3.5英寸半高驱动器（Seagate Barracuda 180）和32GB以上用于笔记本电脑的2.5英寸驱动器（IBM Travel Star 32GH），该驱动器只有12.5mm高（或更低）。今天的PC中很少有小于10GB的硬盘。
· 介质的数据传输速率（持续传输率）从1983年最初IBM XT机的每秒85至102KB提高到今天一些最快的驱动器的每秒51.15MB/sec以上（Seagate Cheetah 73LP）。
· 平均寻道时间（将磁头移到特定磁道所需的时间）从1983年10MB XT硬盘的大于85毫秒减小到今天一些最快的驱动器的小于4.2（Seagate Cheetah Xl5）毫秒。
· 1982年，一个10MB的硬盘是1 500美元以上（每兆字节花150美元），今天硬盘的价格已下降到每兆字节0.5美分或更少。
7.10 硬盘驱动器基本概念
硬盘驱动器基本的物理构成包括许多旋转磁盘，磁头在这些盘上移动，在磁道和扇区里存储数据。磁头读写一组称为磁道的同心环里的数据，这些磁道又分成许多段，叫做扇区。每个扇区通常存储512个字节（见图7-14）。
图7-14 硬盘上的磁道和扇区
硬盘驱动器通常有多个磁盘，又叫做盘片，它们互相堆叠，一致地旋转，每个盘片的两面都可供驱动器存储数据。驱动器中的盘片少则1 片，多则2或3个盘片，因此有2面或4面或6面。这些盘片的每一面上位置相同的磁道共同构成一个柱面（cylinder）（见图7-15）。硬盘驱动器通常在每个盘面上都有一个磁头，所有的磁头都安装在一个公共的支架或承载设备上。因为磁头装在同一个架子上，所以它们在磁盘上作一致地径向移进或移出，而不能单独地移动。
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图7-15 柱面
最初，大多数硬盘的旋转速度为3 600rpm——大约比软盘驱动器快10倍。这个速率在硬盘中保持了多年。然而现在则有很多硬盘达到更高的旋转速率。多数现代的硬盘速率可变，转速可以是4 200、5 400、7 200、10 000甚至是15 000rpm。高的旋转速度与快速的磁头定位机制，以及每磁道更多的扇区结合起来，使得硬盘的速度更快，容量更大。
大多数硬盘驱动器里的磁头在正常工作时并不（也应该不）与盘片接触。然而，当磁头被关闭电源后，它们停止旋转时则靠在盘片上。在驱动器工作的时候，有一层非常薄的气垫使得每个磁头悬停在盘片上方或下方的很小距离上。若气垫被灰尘颗粒或震动中断，则磁头在作全速旋转时可能会与盘片碰撞。当与旋转盘片的碰撞强烈到产生了损坏时，这个事件称为头撞坏（head crash）。磁头撞坏的后果可能是丢失一些字节数据，也可能是驱动器彻底毁坏。大多数硬盘的盘片上有特殊的润滑剂和加固的表面，可以承受每天的“起飞和着陆”，并尽可能减低磁头对盘片的冲击。
因为盘片组是密封、不可更换的，且硬盘上的磁道密度可以非常高，因此，包含盘片的磁头盘片组（Head
Disk Assemblies，HAD——盘头组件）在绝对纯净的条件下组装和密封在净室里。因为修理HDA的公司很少，所以修理或替换密封HDA里的部件费用很高。每个造出来的硬盘最终都会损坏，惟一的问题是什么时候会损坏，以及用户是否已备份自己的数据。
切记 强烈建议用户不要试图打开一个硬盘驱动器的HDA，除非用户自己拥有修理其内部部件的设备和技能。大多数制造商有意地使HDA很难打开，以阻止鲁莽的人想要自己动手这么做。打开HAD几乎一定会违反硬盘的担保书。
7.11 磁盘格式化
用户将数据写入磁盘之前需要进行两个格式化过程：
· 物理的，或低级格式化。
· 逻辑的，或高级格式化。
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当用户格式化一张空白软盘时，Windows 9x/Me/2000 Explorer或DOS FORMAT命令同时执行这两种格式化；若软盘已经被格式化，DOS和Windows缺省只进行高级格式化。
然而，硬盘则需要两个独立的格式化操作，而且硬盘在这两个格式化过程之间还需要另一个步骤，即将分区信息写到磁盘上。硬盘被设计为用于多个操作系统，所以分区是必需的。分区使一个硬盘驱动器可运行多种操作系统，或者允许一个操作系统将磁盘用作多个卷标或逻辑驱动器。一个卷标或逻辑驱动器是磁盘上操作系统分配一个驱动器盘符或名字的所有部分。
因此，硬盘驱动器存储数据之前包括三个步骤：
1）低级格式化（LLF）。
2）分区。
3）高级格式化（HLF）。
1.低级格式化
在低级格式化过程里，格式化程序将磁盘的磁道划分成特定数目的扇区，创建扇区之间和磁道之间的间隔，并记录扇区头部和尾部信息。它还用一个空字节值或一个测试值的模式来填充每个扇区的数据域。对于软盘，每条磁道上记录的扇区数与磁盘的类型和驱动器有关；对于硬盘，每条磁道的扇区数与驱动器和控制器接口有关。
2.分区
在硬盘上创建分区可以允许硬盘支持多个独立的文件系统，每个系统都位于自己的分区里。
从而每个系统可以使用自己的方式在称为簇（cluster）或分配单元的逻辑空间里分配文件空间。每个硬盘驱动器必须至少有1个分区，最多有4个分区.每个分区可以支持相同的或不同类型的文件系统。今天，PC操作系统通常使用三种文件系统：
· FAT（文件分配表，File Allocation Table）。DOS、Windows 9x和Windows NT支持的标准文件系统。FAT分区在DOS下支持最长11个字符的文件名（8+3字符扩展），在Windows 9x或Windows NT（或以后的版本）下最长为255个字符。标准FAT文件系统使用12或16位数字来标识簇，因此最大容量为2GB。
通过FDISK程序，用户只能创建2个物理FAT分区——主分区和扩展分区——但可将扩展分区进一步划分为最多25个逻辑分区。其他的分区程序如Partition Magic可以创建最多4个主分区或3个主分区加1个扩展分区。
· FAT32（32位文件分配表，File Allocation Table,32-bit）。—种可选的文件系统。被 Windows 95 OSR2（OEM Service Release 2）、Windows 98、Windows Me和Windows 2000支持。
FAT32使用32位数来标识簇，这样最大单卷尺寸会达到2TB或2 048GB。
· NTFS（Windows NT文件系统，Windows NT File System）。Windows NT特有的文件系统支持最多256个字符长度的文件名利最大（理论上）16 exabytes的分区。NTFS还提供了 FAT文件系统没有的扩展属性和安全特征。在这三种文件系统里，FAT文件系统仍然是最流行的，可以被几乎所有操作系统访问，这也使得它兼容性最好；FAT32和NTFS提供了其他特性，但不能被所有的操作系统所访问。
分区是通过用户操作系统里的分区程序完成的，在DOS和Windows 9x中分区程序是FDISK。FDISK允许用户规定驱动器每个分区的空间大小，从1M字节或驱动器容量的百分之一直到驱动器的整个容量，或特定文件系统所允许的最大值。一般建议分区数尽可能地少。许多人（包括我本人）只使用1个或最多2个分区。在 FAT32出现之前这很难做到，因为FAT16的最大分区大小只有2GB，而FAT32的最大分区大小是2048GB。
切记 FDISK不能用于改变分区的大小，而只能进行分区的删除和创建。删除分区会删除分区上的数据，创建分区会删除部分位于该分区的数据；如果不想破坏数据，可以使用第三方工具程序，如PowerQuest公司的Partition Magic或V Communications公司的Partition Commander。
驱动器一旦被分区之后，每个分区必须被将要使用它的操作系统执行高级格式化。
3.高级格式化
在高级格式化过程中，操作系统（如Windows 9x/Me/2000、Windows NT或DOS）创建管理磁盘上文件和数据所必需的结构。FAT分区有一个磁盘卷引导扇区（Volume Boot Sector, VBS）和文件分区表FAT
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的两个副本，在每个格式化后的逻辑驱动器上还有一个根（root）目录。这些数据结构使操作系统能够管理磁盘上的空间，记录文件踪迹，甚至管理有缺陷的区域，使得它们不引起故障。
高级格式化不是驱动器的实际物理格式化，它是为磁盘创建一张内容目录；而在低级格式化里，即实际的物理格式化过程中，磁道和扇区被写到磁盘上。如前所述，DOS的FORMAT命令可以执行软盘的低级和高级格式化操作，但对硬盘只执行高级格式化操作。IDE和SCSI硬盘驱动器的低级格式化由制造商执行，不应被端用户操作。用户惟一低级格式化IDE或SCSI驱动器的时候是在试图修补已经损坏（磁盘有些部分不可读）的格式化时，或在试图擦除驱动器上所有数据的某些时候。
7.12 硬盘驱动器基本部件
市场上有许多硬盘驱动器，但几乎所有产品都包含同样的基本物理部件。这些部件的实现上（以及用于制造它们的材料的质量上）可能存在着差别，但大多数驱动器的操作特征是相似的。一个典型硬盘驱动器（见图7-16）的基本部件包括以下部分：
· 磁盘片（Disk platter）。
· 逻辑板（Logic board），控制器或印制电路板。
· 读/写磁头（Read/write head）。
· 电缆和连接器（Cable and connector）。
· 磁头驱动机构（Head actuator mechanism）。
· 配置项目（如跳线或开关）。
· 转轴电机（Spindle motor），在盘片Hub内。
盘片、转轴电机、磁头和磁头驱动装置通常包含在一个称为磁头盘片组（Head Disk Assembly, HDA）的密封腔里。HDA一般被当作一个部件，它很少被打开。驱动器的HDA之外的部分，如逻辑板、挡板以及其他配置或装配硬件，都可以从驱动器上卸下来。
7.12.1 硬盘盘片
一个典型的硬盘驱动器有一个或多个盘片，或磁盘。PC系统的硬盘形式这些年来各种各样。通常，驱动器的物理大小用盘片大小表示。以下是PC硬盘驱动器的盘片大小：
· 5.25英寸（实际为130mm，或5.12英寸）。
· 3.5英寸（实际为95mm，或3.74英寸）。
· 2.5英寸（实际为65mm，或2.56英寸）。
· 1英寸（实际为34mm，或1.33英寸）。
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图7-16 硬盘驱动器的部件
7.12.2 记录介质
不管使用哪一种基片，盘片都要覆盖一薄层磁性滞留物质，称为介质，其上存储磁性信息。在硬盘上有两种流行的磁性介质：
· 氧化介质（Oxide medium）。
· 薄膜介质（Thin-film medium）。
7.12.3 读写磁头
硬盘驱动器通常在每个盘片表面都有一个读写磁头（即每个盘片有两组读写磁头——一个用于盘片上方，另一个用于盘片下方）。这些磁头连接或排列到一个活动机械装置上。因此所有的磁头是一致地在盘面上移动。
从机械上来说，读写磁头很简单。每个磁头都固定在一个驱动臂上，驱动臂通过弹簧使磁头与盘片接触。很少有人发觉到每个盘片实际被它的上下磁头所挤住。如果安全地打开一个驱动器，用手指抬起盘片上方的磁头，放手时会发现磁头迅速落回到盘片上；如果将盘片下方的磁头往下拉，松手时弹簧的弹力会把磁头提起靠到盘片上。
图7-17中是一个音圈驱动器里典型的硬盘磁头-驱动装置组合部件。
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图7-17 读/写磁头和旋转音圈驱动装置组合部件
驱动器不工作时，磁头由于弹力与盘片直接接触；当驱动器全速旋转时，磁头下面产生的空气压力将头托离盘面，在现代的驱动器里，磁头和盘面的距离从0.5微英寸到5微英寸不等或更大。
切记 盘片和磁头之间的距离如此之小是用户在非净室的环境里绝不能打开磁盘驱动器的 HDA的原因。任何灰尘微粒或污点如果进入这个装置里，就会使磁头不能正确地读数据，甚至可能在驱动器全速运行的时候刹住盘片，后面这种情况会划坏盘片或磁头。
7.12.4 磁头驱动机构
可能比磁头本身更重要的是移动它们的机械系统：磁头驱动装置。这个装置在盘面上移动磁头，并把它们精确地定位在所期望的柱面上。有许多种磁头驱动机构在使用，但它们都属于以下两种基本类型之一：
· 步进电机驱动机构。
· 语音线圈驱动机构。
不同的驱动机构对驱动器的性能和可靠性有重要的影响。这个影响不仅限于速度，还包括精度、对温度的敏感性、定位、振动，以及整体的可靠性。
7.12.5 空气过滤器
几乎所有的硬盘驱动器都有两个空气过滤器。一个过滤器称为重循环净化器，另一个称为气压或通气过滤器。这些过滤器被永久地密封在驱动器内部，在驱动器的整个使用期内不会改变。
PC系统上的硬盘并不从HDA里面向外面或外面向里面循环空气。永久安装在HDA里面的重循环过滤器只过滤磁头起落时在盘面上擦下来的微小颗粒（以及驱动器里产生的其他小颗粒）。因为PC硬盘驱动器是永久密封的，不循环外部的空气，所以它们可以运行于非常肮脏的环境里（参见图7-18）。
硬盘里的HDA是封闭的，但不是气密的。HDA通过一个气压或通气过滤器部件通气，这个部件使得驱动器的内外气压相等（通风）。由于这个原因，大多数硬驱会被厂家标记为工作于特定的海拔范围之内，通常从海平面1 000英尺以上到10 000英尺以下。实际上，一些硬盘标记为不能工作于7 000英尺以上，因为驱动器里气压太低而无法正确地悬浮磁头。随着环境气压的变化，空气吹入和吹出驱动器，因此内外气压是一样的。尽管空气是通过排气装置流通的，但污染通常不会引起问题，因为排气装置上的气压过滤器可过滤掉所有大于0.3微米（大约12微英寸）的颗粒，以满足驱动器内部的洁净度要求。用户可看到大多数驱动器上的排气孔，它们在里面被通气过滤器盖住。一些驱动器甚至使用更细粒度的过滤装置来去除更小的颗粒。
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图7-18 硬盘里的空气循环
7.12.6 硬盘温度调节
硬驱有一个过滤口将空气吹入或吹出HDA，因此湿气也会进入驱动器，经过一段时间后，必须认为任何硬盘的内部湿度都近似于外部湿度。湿气如果冷凝的话就成为严重的问题——特别当存在着冷凝现象给驱动器加电时。大多数硬盘厂家都规定了使硬盘驱动器适应一个温度和湿度范围都不同的新环境的过程，尤其是把驱动器带入一个更温暖的环境里，这时会形成冷凝。漆上型或便携式系统的用户更应注意这种情况。例如，如果冬天用户将一台便携系统放在汽车行李箱里，那么再把机器拿到室内后，若没等它适应室内的温度之前就打开电源，会造成严重的后果。
下面的文字和表7-6摘自Control Data Corporation（后来的Imprimis公司以及最终为Seagate公司）的硬驱的出厂包装上：
如果从50°F（10℃）或以下温度的环境里刚刚收到或移动本驱动器，则在以下条件满足时才能打开本容器，否则会发生冷凝现象，可能对设备或（和）介质带来损坏。将本包装在工作环境里放置一段时间，其长度为根据温度表确定的等待时间。
表7-6 硬盘驱动器环境调节表
从前的温度 适应时间
+40°F（+4℃） 13小时
+30°F（-1℃） 15小时
+20°F（-7℃） 16小时
+10°F（-12℃） 17小时
0°F（-18℃） 18小时
-10°F（-23℃） 20小时
-20°F（-29℃） 22小时
-30°F（-34℃）或更低 27小时
从这张表可看出，用户把一个位于寒冷环境下的硬盘驱动器转移到正常操作环境中之后，在加电之前必须放置一段特定的时间长度以使它适应变化。
7.12.7 转轴电机
驱动盘片旋转的电机被称为转轴电机（Spindle motor），因为它连到一个转轴上，盘片都围绕着该轴旋转。硬盘驱动器里的电机总是直接连接的，没有螺丝或齿轮。电机必须没有噪声和振动，否则它会影响盘片，破坏读写操作。
转轴电机的速度必须是精确控制的。硬驱中的盘片旋转速度从3 600到15 000rpm（每秒60～250转）或更高，电机有一个带反馈循环的控制电路来精确地监测和控制速度。因为速度控制必须是自动进行的，
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硬驱并没有电机速度调整机制。一些诊断程序声称可以测出驱动器旋转速度，但这些程序所做的全部工作是根据扇区通过磁头的定时来估计旋转速度。
实际上程序没有办法来测量硬盘驱动器的旋转速度，这种测量只能通过复杂的测试设备完成。如果某个诊断程序发现驱动器的旋转速度不正确也不要惊恐，这很可能是程序而不是驱动器的错误。
注意 转轴电机，尤其是在更大驱动器上的电机，会消耗大量的12V电量。大多数驱动器在电机刚开始旋转盘片时要求2到3倍的正常操作电压，这个重负载只持续几秒钟或直到驱动器盘片达到工作速度。如果有多个驱动器，用户应该对转轴电机的启动进行排序，以便电源不必在同一时刻对所有驱动器提供如此大的负荷。大多数SCSI和ATA驱动器都有延迟的转轴电机启动特性。
7.12.8 逻辑板
所有的硬盘驱动器上都装有一个或多个逻辑板，它包括控制驱动器转轴和磁头驱动系统的电路，并以某种约定的形式把数据送给控制器。在IDE驱动器里，逻辑板包括控制器本身；SCSI驱动器则包括控制器和SCSI总线适配器电路。
许多磁盘驱动器故障都发生在逻辑板，而不是机械装置（这个说法看起来不符合逻辑，但却是事实）。因此，有时用户可以通过替换逻辑板而不是整个驱动器来修理出故障的驱动器。而且，替换逻辑板使得用户可以重新访问驱动器上的数据——而替换整个驱动器却无法做到。
7.12.9 电缆和连接器
硬盘驱动器一般会有多个连接器，用于与计算机接口，接收电源，有时还连到系统机壳上接地。大多数驱动器至少有以下三种连接器：
· 接口连接器。
· 电源连接器。
· 可选的接地连接器（标签）。
其中，接口连接器最重要，因为它们在系统和驱动器之间传递数据和命令信号。在大多数情况里，驱动器接口线缆可以连成菊花链或总线型的配置。大多数接口支持至少2个设备，SCSI（小型计算机系统接口）在链中最多可支持7个（宽带SCSI-2最多可支持15个）设备，再加上主机适配器。
大多数硬盘驱动器使用5V和12V电源，而一些用于便携式系统的小型驱动器只使用5V电源。大多数情况下，12V电源用来运行转轴电机和磁头驱动机构，5V电源运行电路。要保证电源供应能为安装在系统上的硬盘驱动器提供充足的电源。
7.12.10 配置项目
要配置硬盘驱动器安装在系统里，通常必须正确地设置几个跳线（可能还有中止电阻），这些部件随接口不同而变化，经常也随驱动器而变化。
7.13 硬盘特性
要想在为系统购买硬盘时作出最好的决定或者要理解不同品牌硬盘之间的区别，必须要考虑许多特性。本节描述了用户在评估驱动器时应该考虑的几个问题：
· 可靠性。
· 性能。
· 价格。
7.13.1 可靠性
用户在选购驱动器时，可能会注意到驱动器说明里有一项统计参数叫做故障平均间隔时间（Mean Time
Between Failures, MTBF）。MTBF的值通常从300 000到800 000小时或更高。
为了理解MTBF参数，弄清厂商如何得到这些值以及它们的含义是很重要的。大多数厂家都有较长的驱动器制造历史，它们的驱动器已经累积使用了数百万个小时。它们可以检查以前的具有相同部件的驱动器型号的失败率，并基于用来制造驱动器的部件计算新驱动器的故障率。对于电子电路板，它们也可以使用工业标准技术来预测集成电路的故障率。这样它们就能对整个驱动器计算预测的故障率。
要理解这些数值的含义，需要明白MTBF是针对一类驱动器，而不是单个驱动器。这意味着如果驱动
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器声称自己的MTBF是500 000小时，用户可以认为这类驱动器在500 000小时的总运行时间里会出现一次故障。如果这种型号驱动器有1 000 000个在工作之中，而且所有的1 000 000个驱动器都同时运行，则用户可认为每隔半小时所有的这些驱动器中就发生一次故障。MTBF参数对于预测任何单个驱动器或少数驱动器的故障是没有用的。
7.13.2 性能
用户在选择硬盘驱动器时，应该考虑的重要特性之一就是驱动器的性能（速度）。硬盘性能的变化范围很大。和很多东西一样，驱动器相对性能的最好指示器之一是它的价格。汽车工业的一个古老说法在这里也合适：“速度就是金钱，你希望跑得有多快?”
测量磁盘驱动器的速度有两种方式：
· 平均寻道时间（Average seek time）。
· 传输速率（Transfer rate）。
平均寻道时间通常以毫秒为单位测量，是指将磁头从一个柱面移到另一个随机距离远的柱面所需的平均时间。测量这个参数的一种方法是运行很多次随机寻道操作，然后将花费的时间除以执行的寻找次数。这种方法提供了单次寻找的平均时间。
许多驱动器厂商测量平均寻道时间的标准方法是测量磁头移过全部柱面的三分之一所需的时间。平均寻道时间只与驱动器本身有关，接口或控制器的类型对这个参数没有什么影响。它是对磁头驱动机构能力的一个评判。
注意 要谨慎对待声称可以测量驱动器寻道性能的基准程序（benchmark）。大多数IDE和 SCSI驱动器使用称做扇区翻译（Sector translation）的一种机制，因为驱动器收到的将磁头移到特定柱面的任何命令可能实际不会产生预想的物理运动，这种情况使得一些基准测试程序对于这些类型的驱动器毫无意义。SCSI驱动器也需要一个额外的步骤，因为命令首先必须通过SCSI总线发送给驱动器。这些驱动器看起来可能有最快的访问时间，因为大多数基准程序没有考虑命令开销。但是如果考虑这个开销，这些驱动器的性能数值就会很差。
传输速率可能比任何其他参数对整个系统的性能都更重要，但它也是一个容易让人误解的概念，问题源于目前的驱动器可以指定几个传输速率。
现在，多数驱动器生产商都可以报告最多5个传输速率。一个是接口传输速率，多数新ATA设备为100MB/sec；其他的传输速率（更重要一些）概念是指内部传输速率，可以分为原始最大内部传输速率、原始最小内部传输速率、格式化最大内部传输速率、格式化最小内部传输速率。很少有厂商报告平均传输速率，但平均传输速率很容易计算。
内部传输速率远比接口传输速率重要，这是因为内部传输速率是真正的从磁盘上读取数据的速率，它反映的是从磁盘盘片（媒体）上读取数据的快慢程度，是任何持续的传输希望达到的最大速率。
7.13.3 价格
硬盘存储器的价格持续地下降，现在达到每兆字节0.5美分或更少。用户可以以低于150美元的价格购买一个30GB的ATA驱动器。
当然，驱动器的价格还在不断下跌，最终即使每兆字节0.5分钱都会显得昂贵。由于今天磁盘存储器的低价，小于10GB的3.5英寸驱动器甚至都生产得不多了。
7.13.4 容量
在标称驱动器容量时有四个通常使用的数值：
· 未格式化容量，以百万字节为单位。
·
格式化容量，以百万字节为单位。
· 未格式化容量，以兆字节为单位。
· 格式化容量，以兆字节为单位。
术语“格式化（formatted）”是指驱动器的低级（或物理）格式化。大多数IDE和SCSI驱动器厂商现在只给出格式化容量，因为这些驱动器是预格式化后才发售的。通常，广告和说明是指以百万字节计算的未格式化或格式化容量，因为这些值比用兆字节表示的同样容量的值更大。这种情况使得用户在运行
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FDISK（以兆字节报告磁盘总容量）时产生许多困惑，想知道丢失的空间跑哪里去了。这个问题似乎很麻烦。幸运的是，答案很简单，只需要一点数学知识就可解决。
我们遇到的最常见问题也许就是“丢失的”驱动器容量。考虑下面例子：用户刚在系统上安装了一个新的Seagate（希捷）ST330630A驱动器，它声称容量为30.6GB。在BIOS设置（Setup）里输入驱动器参数后，当使用FDISK分区驱动器时，FDISK报告的容量只有28.5GB！“其他的2.1GB跑哪儿去了?”
答案只需要几步的计算。通过乘上驱动器规范参数，可得到如下结果：
总扇区数：59 777 640
每扇区字节数：512
总字节数（十进制兆字节）：30 606
总字节数（十进制吉字节）：30.6
总字节数（二进制兆字节）：29 188
总字节数（二进制吉字节）：28.5
FDISK报告：29 188
上表中所有的数都是正确的。驱动器厂商通常以十进制兆字节（百万字节）报告驱动器的容量，因为它们产生更大的数值，听起来更令人难忘，而BIOS和FDISK驱动器分区软件以二进制兆字节报告容量。一个十进制兆字节等于100万个字节，而一个二进制兆字节等于1 048 576个字节（或1 024KB，每个KB为1 024字节）。因此，由于百万字节和兆字节经常使用相同的缩写，这个30.6GB驱动器也被叫做28.5GB驱动器，这与用户观看的角度有关。
7.14 软盘驱动器
虽然现在已经不用软盘作为主要存储介质了，但在绝大多数系统中，把它作为系统安装和配置的设备还是必须的，尤其是在故障处理时。当要在新的硬盘上安装或建立一个系统时，我们要用软盘来载入分区和格式化硬盘的软件：系统出了问题时还可以用软盘来运行一些诊断程序。
软盘的另一个有用的用处就是它可以用作从一些数码相机上转移数据的工具。一个叫做FlashPath适配器的工具使PC机可以通过软盘驱动器读取SmartMedia闪存条。
虽然现在已经有大容量的存储设备可用，许多系统也支持从光盘启动，但是现在用得很广泛的软盘在今后的若干年中将继续是系统的一个不可缺少的组成部分。
7.15 软盘驱动器部件
不管是哪一种类型的软盘驱动器，它都是由几个基本部分组成的。要想能够正确地安装、维护一个软盘驱动器，必须能够区分这些组成部件，理解它们各自的功能（见图7-19）。
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图7-19 一种典型的软盘驱动器
7.15.1 读写磁头
一个软盘驱动器一般有两个读写头，一面一个。读写数据时，两个头在它们各自的面上一起工作（见图7-20）。在PC系统中曾经使用过单面软盘驱动器（原来的PC机就是使用这种类型），但是，现在这种单面软盘差不多已经从人们的记忆中消失了。
图7-20 双面软盘驱动器磁头的结构
注意 很多人都不知道软盘驱动器中的0读写头，也就是第一个头，是下面的头。实际上，单面软盘驱动器只使用下面的头，上面用一个压力贴粘住了。另一点就是：软盘驱动器上面的头（头1）并不是正
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对着下面的头（头0）的，而是向内偏4到8个磁道。具体偏多少是由软盘驱动器的类型确定的。
为了能够正确地读写磁盘，磁头必须直接和磁介质接触。任何一个极小的微粒如松动的氧化铁、灰尘、污垢、烟尘、指纹、毛发都能导致读写磁盘时出现问题。软盘和软盘驱动器生产商们经过测试发现：磁头和磁盘面之间0.000032英寸（1英寸的100万分之32）的空隙就能导致读写错误。现在大家一定能明白对待软盘为什么要小心，必须在3.5英寸软盘的磁头访问处做一个遮挡盖以避免它受到玷污了。
7.15.2 磁头驱动器
软盘驱动器的磁头驱动器使用一种特殊的电机，叫做步进电机。它一次旋转一或多个步矩角（见图7-21）。这种类型的电机不是连续旋转的，而是转过一个精确计算的距离后又停下来。步进电机在定位方面不是无穷可变的，而是移动一个固定的增量，或者叫定位槽，然后又在某个定位槽位置停下来。对于磁盘驱动器来说，这种做法是理想的，要到达磁盘上某一磁道，电机移动一步或多步就可以了。磁盘控制器可以告诉电机要到达目的位置应该移动多少步，但是要在它的控制范围之内。比如说，要磁头到达第25柱面。控制器通知电机移动到第25定位槽，或者移动到离0柱面25步的地方。
图7-21 步进电机和磁头驱动器的放大图
步进电机可以以两种方式连接到磁头小车上。第一种连接是一个用线圈缠绕的带子。该带子缠绕在步进电机的轴上，将螺旋转动转换成直线运动。另外一些驱动器不使用这种带子，而是使用螺杆传动装置。在螺杆传动中，磁头全部装在螺杆上，它是由步进电机的轴直接驱动的。由于这种装配方式比较紧凑，所以一般的3.5软盘驱动器的磁头驱动器都是螺杆传动的。
7.15.3 转轴电机
转轴电机就是使磁盘旋转的电机。通常，它的转速是300或360转每分（rpm），具体是多少取决于驱动器的类型。5.25高密度软盘驱动器（HD）是惟一转速为360rpm的软盘驱动器。别的包括5.25双密度（DD）软盘，3.5DD、3.5HD、3.5特高密度（ED）软盘驱动器的转速都是 300rpm。相对于硬盘来说，这种转速是很慢的，这也是软盘数据传输率为什么低的原因之一。
但是，也正是因为这种低速度，才使得软盘磁头和盘面可以直接接触，在旋转时不至于因为相互摩擦而破坏盘片。
7.15.4 电路板
一个磁盘驱动器通常是由若干个逻辑块组成的，这些逻辑块就是一些控制磁头驱动器、旋转电机、磁盘传感器以及其他一些组件的电路板。这些逻辑模块就构成了驱动器到系统控制电路板的接口。
所有PC上软盘驱动器使用的标准接口就是Shugart Associates SA-400接口，它是在70年代出现的基于NEC 765控制器芯片的接口。现在所有的软盘控制器都包括与当初的NEC 765片兼容的电路。它是一种标准接口，所以我们可以从几乎任何一家厂商那里购买软驱，但它们之间却能很好地兼容。
7. 15.5 控制器
曾经有一段时间，计算机的软盘驱动控制器是一块扩展卡，插在ISA总线插槽上。后来又改成使用提
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供除了软盘驱动控制器之外还提供IDE/ATA接口、串并口的多功能卡。现在的软盘驱动控制器都集成到主板上了，一般是一个也提供串、并口的超级I/O块。虽然在主板上有这样一个东西，软盘驱动控制器和系统的接口依然是通过ISA（工业标准体系结构）总线，它的功能还是和插在ISA插槽内的卡一样。可以在系统BIOS Setup中配置这些内嵌控制器，如果在机器上安装了一个软盘驱动器控制卡，还可以在BIOS
Setup内将内嵌的控制器置为不可用的。
不管是内嵌的，还是别的软盘驱动控制器都使用下列一些标准资源：
· IRQ 6（中断请求）。
· DMA2（直接存储地址）。
· I/O端口3F0-3F5,3F7（输入/输出）。
这些系统资源是标准的，而且一般不可改变。这不是问题，因为其他设备不会使用这些资源（否则将导致冲突）。
技巧 检查机器上软盘驱动控制器速度的最好办法就是检查系统BIOS内的有关软盘驱动器的选项。
7.15.6 连接器
几乎所有的软盘驱动器都有两个插头——一个是电源线，另一个是控制和数据线。在计算机工业中，这些插头都是有很严格的标准的。一个是4腿一线的电源线（AMP叫mate-N-Lock），分大小两种（图7-22）；另一个就是两边都是34脚的数据控制线。一般5.25英寸的软盘驱动器使用大电源线和边框式34腿的数据控制线；而3.5英寸的软盘驱动器就使用小电源线和针式34腿的数据控制线。
图7-22大（5.25″）和小（3.5″）软盘驱动器电源线连接器母接头
从电源来的电源线的插头，不管其大小，一律都是母插头，它们插到连接在软盘驱动器上的公插头中。
7.15.7软盘驱动器电缆
软盘驱动器上的34脚连接线有两种形式，一种是边框式的（在5.25英寸软盘驱动器上），另一种是针式的（在3.5英寸软盘驱动器上）。
将软盘驱动器连接到主板上的软盘驱动控制器的电缆是很特殊的。为了支持不同的驱动器配置，这个电缆上有5个插头，上面有2个连接到软盘驱动器的边框插头，有2个连接到软盘驱动器的针式插头，还有1个连到控制器的针式插头。该电缆到两个驱动器（A和B）都有冗余的插头，而且标准软盘驱动控制器也支持这种冗余，所以用户可以在他的机器上安装5.25英寸软盘驱动器和3.5英寸软盘驱动器的任何组合（见图7-23），但目前由于5.25英寸软盘驱动器已经被淘汰，因此现在的软驱电缆上已不再安装边框式插头。
除插头之外，大部分系统上的该电缆将信号线的10到16号扭转了一下，这几根线是给两个软盘驱动器传输驱动器选择和启动（Drive Select and Motor）信号的。软盘驱动器有DS（驱动器选择）跳线，根据
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它可以确定一个软盘驱动器是A盘还是B盘。
图7-23 标准的有5个插头的软盘驱动器接口电缆
7.16 软盘的物理规格和操作
现在卖的机器的软盘驱动器都是3.5英寸、1.44MB的。在一些老的系统上可能只有5.25英寸、1.2MB的软盘驱动器，或者两者都有。还有一些机器，它们的软盘驱动器是3.5英寸、2.88MB的，但是它们也能读写1.44MB的软盘。更老的几种驱动器——5.25英寸、360KB的和3.5英寸、720KB现在真的是非常稀有了。
磁盘驱动器的物理操作讲起来是非常简单的。磁盘以300rpm和360rpm的速度旋转，大部分的转速为300rpm，只有5.25英寸、1.2MB的软盘驱动器的转速是360rpm。当磁盘旋转时，磁头可以内外移动大概1英寸。读写80磁道。磁盘的写是双面的，有时候一条磁道的双面也叫一个柱面，一个柱面包括一个磁道的上下两个面。磁头通过一种“隧道清洗”的方法写一定宽度的磁道，同时还将磁道的边缘擦洗干净，以免它对相邻磁道产生干扰。
不同的驱动器写磁道的宽度是不一样的。表7-7分别以毫米和英寸给出了现在常用的PC机中不同软盘驱动器的磁道宽度。
表7-7 软盘驱动器磁道宽度列表
驱动器类型 磁道数 磁道宽度
5.25英寸360KB 40道海面 0.300mm 0.0118英寸
5.25英寸1.2MB 80道海面 0.155mm 0.0061英寸
3.5英寸720KB 80道海面 0.115mm 0.0045英寸
3.5英寸1.44MB 80道海面 0.115mm 0.0045英寸
3.5英寸2.88MB 80道每面 0.115mm 0.0045英寸
对操作系统来说，软盘上的用户数据是按磁道和扇区组织在盘上的，这和硬盘没有两样。磁道是很窄的，是一个磁盘上的一系列同心圆。扇区就像是把相互独立的磁道分割成了一块块馅饼。
表7-8简略地给出了PC机的软盘的标准格式。
表7-8 3.5英寸和5.25英寸磁盘的格式
5.25英寸软盘 双密360KB（DD） 高密1.2MB（HD）
512
15
每扇区字节数 512
每磁道扇区数 9
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每面磁道数 40
面数 2
容量（千字节） 360
容量（兆字节） 0.352
容量（百万字节） 0.369
3.5英寸软盘 双密720KB（DD）
每扇区字节数 512
每磁道扇区数 9
每面磁道数 80
面数 2
容量（千字节） 720
容量（兆字节） 0.703
容量（百万字节） 0.737
80
2
1 200
1.172
1.229
特高密2.88MB（ED）
512
36
80
2
2 880
2.813
2.949
高密1.44MB（HD）
512
18
80
2
1 440
1.406
1.475
用户自己可以计算不同格式软盘的容量。用每磁道的扇区数×两面的磁道总数× 512字节每扇区。
注意 软盘的容量有不同的表示方式。传统方式是用千（K）字节来衡量（1 024字节等于 1KB）软盘的容量，这种方式用来度量一些老盘如360KB和720KB的软盘还比较合适，但是用它来度量1.44MB和2.88MB的软盘就显得有点不合适了。大家知道，1.44MB是1 440KB，而不是 1.44兆字节，因为一兆字节等于1
024KB，所以我们常说的1.44MB的磁盘的实际容量是 1.406MB。
另外一个衡量磁盘容量的单位是百万字节，在这种度量方式下，1.44MB的磁盘的实际容量是1.475百万字节。
注意 再次提醒大家，在磁盘中，兆字节和百万字节的缩写都是MB或M，常常引起混淆。
就像白纸一样，新磁盘中没有任何信息。格式化一个磁盘就像往白纸上划格子一样，那样人们就可以向上面写东西了。格式化时，操作系统向盘上写目录和文件表内容。对于软盘，低级格式化和高级格式化没有区别，用户也无需对它分区。如果用Windows 9x或DOS 程序格式化软盘，高级格式化和低级格式化是同时进行的。
格式化一个软盘，操作系统将最靠近软盘外侧的一个磁道（0磁道）基本上全部留给自己用。在0面、0道、1扇区包含了DOS根记录（DBR），也叫做根扇区，从那儿系统才知道如何操作。接下来的一些扇区包含FAT，FAT中保存了磁盘上分配给空文件的簇或分配单元信息；再接下来的扇区中就是根目录了，操作系统将文件的有关名字和启动位置信息储存在其中。
注意 现在的多数软盘都以预格式化过的形式出售。这种做法可以节省用户的时间，因为格式化一张盘可能会花费1分钟或更多的时间。即使买到的磁盘已被格式化，还是可以在以后再次进行格式化。
7.17 软盘驱动器的类型
我们在表7-9中列出了与PC机兼容、并有可能在它上面使用的软盘驱动器的一些特征。大家可以看到，不同磁盘的容量是由一些参数决定的，而且有些参数在所有的驱动器上都一样；另一些参数则不一样。例如，所有的盘每物理扇区都是512字节，硬盘也如此。
表7-9 软盘逻辑格式化参数
当前格式
磁盘大小（英寸） 2.5 3.5 3.5 5.25 5.25
磁盘容量（KB） 2 880 1 440 720 1 200 360
介质描述符字节 F0h F0h F9h F9h FDh
面数（头数） 2 2 2 2 1
每面磁道数 00 80 80 80 40
每磁道扇区数 36 18 9 15 9
每扇区字节数 512 512 512 512 512
5.25
320
FFh
2
40
8
512
过时格式
5.25
180
FCh
1
40
9
512
5.25
160
FEh
1
40
8
512
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每簇扇区数 2 1 2 1 2
FAT长度（扇区） 9 9 2 7 2
FAT数目 2 1 2 2 2
根日录长度（扇区） 15 14 7 14 7
最大根项数 140 224 112 224 112
每磁盘总扇区数 5 760 1 880 1 440 2 400 720
总可用扇区数 5 726 1 847 1 426 1 371 708
总簇数 2 863 2 847 713 2 371 354
在软盘驱动器家族中，包括以下几种软盘驱动器：
720KB的3.5英寸软盘驱动器
1.44MB的3.5英寸软盘驱动器
2.88MB的3.5英寸软盘驱动器
1.2MB的5.25英寸软盘驱动器
360KB的5.25英寸软盘驱动器
180KB的5.25英寸单面软盘驱动器
2
1
2
7
112
640
630
315
1
2
2
4
64
360
351
351
l
1
2
4
64
320
313
313
7.18 光存储器
计算机有两种基本的存储类型：磁存储器和光存储器。磁存储器的代表是大多数PC系统里安装的标准软盘和硬盘，其中数据记录在旋转的磁盘上；光存储器的基本操作类似于磁存储器，但是读和写是通过光能（光学的）实现的，而不是磁性。绝大多数磁存储器都可以多次地重复读写，但许多光存储介质只能写一次却可多次读。这里注意一下术语的使用：disk通常指磁存储器，而 disc通常指光存储器；这不是一条定律或规则，但业界多数人都接受这种方法。
有一些介质结合了磁和光的技术，或者使用一个光向导系统（称为激光伺服）来定位读写磁头，如LS-120或SuperDisk软驱，或者使用激光器来加热数据盘，使得它可以磁写入，从而使数据区域发生偏振，这些区域可以被较低能量的激光读出，如磁光驱动器。
光存储领域最有前景的发展是在不久的将来CD-RW（Compact Disc-ReWritable）或某种形式的可重写DVD驱动器将作为PC机可互换可携带的驱动器和介质，取代显赫一时的软盘。事实上，这种情况已经发生了：目前多数新系统都有一个CD-RW光驱，尽管多数系统也都有一个软驱，但除了进行一些测试、诊断、基本系统维护、磁盘格式化、操作系统的安装准备和配置等工作以外，软驱已经很少用到了。
7.18.1 什么是CD-ROM
CD-ROM，又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是基于原本用于音频 CD的CD-DA（Digital Audio）格式发展起来的。其他的格式，如CD-R（CD-Recordable）和 CD-RW（CD-ReWritable）则通过使得光盘可以写入来扩展它的能力，新的技术比如DVD （Digital Versatile Disc）能够在同样大小的盘上存储更多的数据。
CD-ROM只读光存储介质由聚碳酸脂晶片制成，能在120mm（4.72英寸）直径、1.2mm（0.047英寸）厚的单面盘上保存最多74-80分钟的高保真音频，或者达682MB（74分钟盘）/737MB（80分钟盘）的数据信息，或者是两种信息的混合。CD-ROM与大家熟悉的CD-DA音频光盘具有相同的外形规格（物理外形和布局），事实上，它能放到一般的音频播放器中去。不过它不能播放，因为播放器读取的子码信息会指明盘中存储的数据而非音频。即使能够播放，除非在CD-ROM上的数据中伴随有音频信息，否则播放出来的也是噪音。从CD-ROM上访问数据要比软盘快的多，但比现代的硬盘则要慢许多。术语CD-ROM指光盘本身和读盘的驱动器。
尽管看起来与音频CD一样，但CD-ROM存储数据而不是（或额外带有）音频。PC里的 CD-ROM驱动器读取数据和音频CD播放器非常相似。主要区别在于电路中引进了检错纠错机制。这是为了保证读数据时不发生错误，因为歌曲中的一点小错误在文件看来将认为是丢失了一部分数据，因而是不可接受的。
注意 操作CD-ROM介质应该和处理照相底片一样细心。CD-ROM是一种光设备，当它的光学表面变脏
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或划坏时会降低性能。另外还需要注意，尽管光盘是从下方读取的，包含磁道的层实际上离光盘的上表面很近。如果使用圆珠笔在光盘的上表面写字，很容易就会划伤下面的记录数据；即使使用水笔也要很仔细，水笔中的墨水和溶剂也可能会破坏光盘上表面的印漆层，从而直接影响到紧挨着的信息层，所以最好使用能在CDi写字的专用水笔。总之，最重要的是要仔细保护好光盘的两面，特别是有标签的上表面。
7.18.2 驱动器运作机制
CD-ROM驱动器以下面的方式操作（见图7-24）：
1）激光二极管发射低能的红外线激光束到反射镜上。
2）伺服引擎，根据微处理器的命令，通过移动反射镜将激光束定位到CD-ROM的正确轨道上。
3）当激光束打到光盘上时，它的散射光通过盘面下面的第一组透镜被聚集并聚焦，从镜子弹回，并发送到光束分离器。
4）光束分离器将返回的激光导向另一组聚焦透镜。
5）这组透镜将光束导向一个照片监测器，它将光转换成电子脉冲。
6）这些输入脉冲由微处理器解码，并作为数据发送到计算机。
图7-24 CD-ROM驱动器里的典型部件
7.18.3 磁道和扇区
所有的凹陷平地（这是CD-ROM记录数据的方式）被压制到一个单一的螺旋形磁道中，磁道各圈间隔为1.6微米，每毫米的磁道密度为625圈，或每英寸15 875圈。这样，一般的74分钟（650MiB）的光盘总共有22 188圈，整个光盘被分为6个主要的区域：
· 集中控制区（Hub Clamping Area，HCA）。集中控制区是指驱动器中能够控制光盘的集中机制的那一部分，该区域中不存放任何数据或信息。
· 电源校准区（Power Calibration Area，PCA）。该区域只存在于可写光盘（CD-R/RW）中，被可写式驱动器用于决定必要的激光能量以执行最优化的操作。一张CD-R或CD-RW盘能以这种方式测试最多为99次。
· 程序内存区（Programm Memory Area，PMA）。该区域只存在于可写光盘（CD-R/RW）中。在记录会话关闭之前，TOC（table of contents，内容表）暂存于该区域中；会话关闭以后，TOC信息将写入到一个称为引导区（Lead-in）的区域。
· 引导区。引导区的子Q通道包含了TOC信息，而TOC的内容包括所有磁道（歌曲或数据）的起始地址和长度、程序（数据）区的总长度以及单个的记录会话信息。单个的引导区通常存在于立即刻录式光盘中（Disc At Once或DAO模式），或者在多会话的光盘上，一个引导区引导每个会话的开始。引导区占有光盘上4 500个扇区（若按时间计算，大概是1分钟；或9.2MB数据）。引导区也可以指出光盘是否是多会话类型，以及下一个可写地址在哪里（假设光盘没有关闭）。
· 程序（数据）区。该区域从半径为25mm的地方开始。
· 导出区（Lead-out）。导出区标志着程序（数据）区的结束；对于多会话光盘，则标志着录制会话的结束。导出区不会写入任何数据，它只是一个标记。光盘上的第一个导出区（如果只有一个会话，或该光盘为DAO模式，则只有这一个导出区）有6 750个扇区（若按时间计算为1.5分钟，或13.8MB数据），
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如果光盘为多会话光盘，任何非第一个导出区的长度为2 250个扇区（0.5分钟长度或者4.6MB的数据）。
所有的CD都有集中控制区、引导区、程序区以及导出区，可写光盘（如CD-R和CD-RW）还具有电源校准区和程序内存区。
7.19 光盘格式与驱动器格式
Philips和Sony制定了红皮书CD-DA标准，并在此之后就开始着手开发能够存储计算机文件、数据甚至视频和图像的其他光盘格式标准。这些标准包括如何格式化数据以便光驱读取它们，还有一些文件格式标准用来设计PC机上的软件和驱动程序以便正确地读取和解释这些数据。注意，所有后续的CD标准都继承了红皮书中定义的物理格式和数据存储格式，这主要是指CD-DA光盘提供的编码和纠错基本级别等内容。而其他各种标准所定义的则主要是每个扇区的2 352字节如何处理，可以存储什么数据以及这些数据如何格式化等等。
可以从Philips公司买到所有官方的CD标准及相关文档，每套售价100到150美元，详细信息参见Philips网站：。
表7-10描述了不同的CD格式。
表7-10 CD格式
格式 名称 推出时间/公司
1980年，Philips和Sony
1983年，Philips和Sony
注释
最初的CD音频标准，是所有后续CD标准的基础
规定了附加的ECC和EDC的几种扇区格式，包括模式1和模式2
规定了一种交互式音频/视频标准，用于非计算机的播放器硬件（目前多数是过时的）和交互式表示的光盘中
定义了模式2、形式1和模式2、形式2的扇区格式以及交叉存取的MPEG-I视频和ADPCM音频
综合了黄皮书和CD-i，将CD-i的音频和视频性能引进到PC中
定义了可刻录光盘的单一会话、多会话以及数据包刻写
第一部——CD-MO（磁光式，已撤销）
第二部——CD-R（可刻录）
第三部——CD-RW（可写）
综合了CD-ROM XA与CD-R的多会话功能，用于在CD-R光盘上存储图片
基于CD-i和CD-ROMXA，可以存储74分钟的MPEG-1视频和ADPCM数字音频数据
红皮书 CD-DA（数字音频CD）
黄皮书 CD-ROM（只读内存CD）
绿皮书 CD-i（交互式CD） 1986年，Phil中s和Sony
CD-ROM XA 扩展体系结构的CD-ROM XA
1989年，Philips、Sony和微软
1989年，Philips、Sony（第一、二部分）；1996年，Philips、Sony（第三部分）
1990年，Philips和Kodak
桔皮书 CD-R（可刻录）和CD-W（可写）
Photo-CD CD-P
白皮书 视频CD 1993年，Philips、JVC、Matsushita和Sony
1995年，Phil中s和Sony
蓝皮书 CDEXTRA（以前名称是CD-Plus或增强光盘的多会话格式；用于在音频CD中嵌入视频、注释以及其他信息
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音乐）
7.20 CD-ROM文件系统
早期的CD-ROM光盘需要使用制造商自己的软件来读取其中的数据，这是因为CD-ROM的黄皮书规范只涉及到数据扇区（不是音频扇区）如何在光盘上存储，并没有涉及文件系统，也没有提及这些数据如何在文件中存放以及不同的PC机操作系统如何格式化这些数据。很显然，这种非交换的数据格式阻碍了业界CD-ROM应用程序的兼容和发展。
1985年到1986年，几家公司合作发布了High Sierra文件格式规范，最终使CD-ROM文件在 PC机上可读，这是第一个使CD-ROM在PC机中可读的工业标准。目前有以下几种CD文件系统：
· High Sierra
· ISO 9660（基于High Sierra）
· Joliet
· UDF（Universal Disk Format，统一磁盘格式）
· Mac HFS（Hierarchical File Format，层次文件格式）
· Rock Ridge
并不是所有的CD文件系统格式都能被所有的操作系统识别。表7-11显示了主要的文件系统以及支持它们的操作系统。
表7-11 CD文件系统格式
CD文件系统
High Sierra
ISO 9660
Joliet
UDF
DOS/Win3.1
是
是
①是
否
Win9x/Me
是
是
是
②是
Win NT/2000
是
是
是
是
Mac OS
是
是
①是
②是
①显示短名字（如SHORTN～）。
②仅当安装了UDF驱动程序时才支持。
7.21 DVD
DVD代表数字通用光盘（Digital Versatile Disc），简称高容量CD。事实上，任何DVD-ROM光驱都是CD-ROM光驱，即这类光驱既能读取CD光盘，也能读取DVD盘。DVD除了密度较高以外，其他技术与CD完全相同。DVD标准极大地提高了CD-ROM尺寸光盘的存储容量，因而为一些应用程序提供了足够的空间。CD-ROM最多可以容纳737MB（80分钟盘）数据，这个容量听起来虽然比较大，但对于许多即将出现的应用程序来说根本不够，特别是有些视频应用更是如此；而DVD的单面盘就可以存储4.7GB（单层）到8.5GB（双层）容量的数据，这是CD容量的 11.5倍，双面DVD容量是上述值的两倍，不过目前要读取另一面盘，还得手工将其翻转过来。
DVD光盘最多可以存储两层信息，单面单层盘的初始容量为4.7GB，这种盘与目前的CD- ROM直径、厚度完全相同。利用MPEG-2格式进行压缩后，它足以存储133分钟的视频信息，这对于全长度、全屏幕、全动作的电影来说也是足够的，可以包括3个CD质量的音频通道和4个字幕通道。单面双层DVD可以很容易地存储240分钟以上的视频数据，各种盘的初始容量不太一致。DVD的生产是影视业长期寻求一种比录影带更便宜、更耐用的存储媒体的结果。
注意 正确区分DVD-Video标准和DVD-ROM标准很重要。DVD-Video光盘只能存储视频程序，并使用DVD播放器连接到电视机或某种专用音频系统播放；DVD-ROM是一种数据存储媒体，可以通过PC机或其他类型的计算机访问。两者的差别类似于音频CD和CD-ROM之间的差别。计算机可以读取音频CD和CD-ROM，但专用的音频CD播放器却不能访问CD-ROM的数据磁道。同样的，计算机DVD光驱可以播放DVD-Video盘
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（以MPEG-2款/硬件编码），但DVD视频播放器却不能访问DVD-ROM上的数据。
DVD最初是CD的升级形式并用来取代已经录制好的录影带，DVD可以像预先录制好的VCR磁带一样租借或购买，但其分辨率更高，质量更好，存储的内容更多。与CD最初用于存储音乐后来发展为存储数据一样，DVD也已经有了广泛的用途，包括可以用作计算机数据存储介质。
DVD采用与CD类似的技术，两种盘都是同样的尺寸（直径为120mm，厚度为1.2mm，中心孔洞直径15mm），盘上都有以聚碳酸脂基印制的凹陷（pit）和平地（land）。不过与CD不同的是，DVD除了可有双面结构外，每面还可以有两层用来刻录数据；每一层单独压制，然后结合到一起最终形成1.2mm厚的光盘。制作过程也很相似，不过DVD每一面的每一层是由一块单独的聚碳酸脂塑料压制而成的，然后合并到一起形成完整的光盘。CD和DVD的主要不同在于DVD的密度更高，激光波长更短，从而可以存储更多数据。而且，CD是单面单层盘，只有一层压制的凹陷和平地；而DVD每面最多有两层，并且两面都可以存储数据。
与CD一样，DVD每一层都是以一个单一的螺旋形物理磁道的形式印制，磁道从光盘的最里端开始向外环绕；光盘以逆时针方向旋转（从下端看），每个螺旋磁道都包含CD中相同的凹陷 （突起部分）和平地（平坦部分）。每一层都覆盖一层反射激光的金属膜；外层的金属膜较薄，以便激光穿过它读取里层的数据。如果是单面盘，上面部分会有一个标签；如果是双面盘；靠近中心处有一个小环用以做标签。
DVD使用与CD相同的激光，其大规模的容量可以由几个因素来实现，包括：
· 更短的凹陷长度（约是CD的1/2.25，0.9→0.4微米）。
· 更小的轨道间距（约是CD的1/2.16，1.6→0.74微米）。
· 光盘上更大的数据区域（8 605→8 759平方毫米）。
· 更高效的信道位调制（是CD的1.06倍）。
· 更高效的纠错码（是CD的1.32倍）。
· 更小的扇区开销（是CD的1/1.06，2 048/2 352→2 048/2 064字节）。
DVD光盘上的凹陷和平地比CD上的更小更紧密，使得同样物理大小的盘片能存储更多的信息。图7-25显示了与CD相比较，DVD上的带有凹陷和平地的磁道密度如何大4倍以上。
图7-25 DVD数据标记（凹陷和平地）与标准CD数据标记
与CD标准一样，DVD标准主要以DVD论坛发布的指导书为主，也包含其他公司发布的一些标准。
DVD-视频和DVD-ROM标准发布得很顺利，但刻录式DVD技术仍在完善之中。刻录式DVD的标准化过程比较复杂，主要是因为至少有四种不同（还存在某种程度上的不兼容）的刻录格式。要根据哪一种具有更好的支持并最受欢迎来确定的话，目前看来，DVD+RW格式最有前途。
当前的标准DVD格式如表7-12所示：
表7-12 标准DVD格式和容量
格式 盘大小 面数 层数 数据容量 视频容量
DVD-ROM格式和容量
DVD-5 120mm 单面
DVD-9 120mm 单面
DVD-10 120mm 双面
单层 4.7GB 2.2小时
双层 8.5GB 4小时
单层 9.4GB 4.4小时
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DVD-14 120mm 双面
DVD-18 120mm 双而
DVD-1 80mm 单面
DVD-2 80mm 单面
DVD-3 80mm 双面
DVD-4 80mm 双面
可记录DVD格式和容量
DVD-R 1.0 120mm 单面
DVD-R 2.0 120mm 单面
DVD-RAM 1.0 120mm 单面
DVD-RAM 1.0 120mm 双面
DVD-RAM 2.0 120mm 单面
DVD-RAM 2.0 120mm 双面
DVD-RAM 2.0 80mm 单面
DVD-RAM 2.0 80mm 双面
DVD-RW 2.0 120mm 单面
DVD+RW 2.0 120mm 单面
DVD+RW 2.0 120mm 双面
CD-ROM格式和容量（用于比较）
CD-ROM/R/RW 120mm 单面
CD-ROM/R/RW 80mm 单面
两种 13.2GB 6.3小时
双层 17.1GB 8.1小时
单层 1.5GB 0.7小时
双层 2.7GB 1.3小时
单层 2.96B 1.4小时
双层 5.3GB 2.5小时
单层 3.95GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 2.58GB N/A
单层 5.16GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 9.4GB N/A
单层 1.46GB N/A
单层 2.65GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 4.7GB N/A
单层 9.4GB N/A
单层 0.737GB N/A
单层 0.194GB N/A
随着蓝色激光的出现，上述容量可能会因为HD-DVD格式的出现而翻上好几倍；HD-DVD格式每层可以存储多达20GB数据。尽管HD-DVD投放到市场上还需要几年时间，但许多主要厂商已经展出了其播放器的原型机。
DVD驱动器完全向后兼容，因此可以播放现在的CD-ROM和音乐CD。在播放现在的CD光盘时，当前型号的DVD性能相当于100x或更快的CD-ROM驱动器。这样，现在拥有较慢的CD-ROM驱动器的用户可能要考虑购买一个DVD驱动器，而不是升级到一个更快的CD-ROM驱动器。几个制造商已经宣布了放弃它们的CD-ROM生产而转向DVD的计划。DVD正在迅速地淘钛CD-ROM，就像20世纪80年代音乐CD取代vinyl磁带一样。惟一使CD-ROM格式存在下去的原因是互相竞争的可写式DVD标准之间的争斗，以及CD-R和CD-RW正成为软驱实际的替代的事实。
DVD驱动器的兼容性
当DVD驱动器最初出现在市场上时，它们被声称为完全与CD-ROM驱动器兼容，这可能是针对读取商业发行的CD-ROM盘的情况，但在读CD-R或CD-RW介质时并不是完全如此。幸运的是，工业界已经推出了一些标准，能够使用户可以预先知道自己的DVD驱动器的兼容性。这些标准对于基于计算机的设备称为MultiRead，对于消费品设备（如DVD视频或CD-DA播放器）则称为MultiPlay。
DVD版权保护
DVD视频盘具有多级版权保护，这些版权保护主要受DVD版权控制协会（DVD Copy Control
Association，DVD CCA）以及一个称为Macrovision的第三方公司控制。这里所说的版权保护主要是针对DVD视频盘，而不是DVD-ROM软件。例如，这些版权保护可能会影响用户是否可以拷贝电影The Matrix（又名骇客帝国），但不会影响DVD百科全书或其他应用软件通过 DVD-ROM光盘的发布。
值得注意的是，这些版权保护都已经被破解了，只要花点钱或者通过一些小软件，就可以欺骗这些保护措施，从而可以将DVD复制到数字媒体（如硬盘、DVD+RW、CD-R/RW等）或模拟媒体（如VHS或其他磁带格式）上。
尽管这些保护体系花费了大量的金钱和时间，但这并不能阻止专业走私者破解它们；不过，至少对于一般人来说复制这些DVD不是一件很容易的事情。
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DVD视频盘采用三种主要的保护系统，分别是：
· 区域重放控制（Regional Playback Control, RPC）
· 内容抓取系统（Content Scrambling System, CSS）
· 类比保护系统（Analog Protection System, APS）
以下只就区域重放控制（RPC）进行简单的介绍
区域重放是指对于那些在指定地区销售的光盘，只能由同一个地区的用户播放，其目的是将电影在不同的时间、不同的地区进行发布，并防止人们从尚未发布的地区定购光盘。
在RPC中定义了八个地区。光盘（或播放器）通常有小的图标或标签来标识，并显示一个地区号；也有一些多地区以及没有地区限制的光盘。如果一张光盘可以在多个地区播放，上面会有多个数字标识。这八个地区是：
· 美国、加拿大、美国领土。
· 日本、欧洲、南非以及中东。
· 东南亚和东亚。
· 澳大利亚、新西兰、太平洋诸岛、中美洲、墨西哥、南美洲以及加勒比地区：
· 东欧、印度半岛、非洲、朝鲜和蒙古。
· 中国。
· 保留。
· 特殊的国际或移动地点，如飞机、军舰等，
地区代码内嵌于DVD视频播放器的硬件之中，特定地区的多数播放器都预先设置好相应的代码，并且不能更改。销售播放器的公司可以修改这些代码，以便播放多地区光盘，这种播放器称为地区无关（Regin-Free）或代码无关（Code-Free）的播放器。一些较新的光盘有一种增强的地区代码功能（Region Code
Enhancement, RCE）。可以检查播放器是否支持多地区播放，如果支持则拒绝播放；多数新的地区无关的播放器能自动处理这种光盘的检查。
最初，DVD-ROM驱动器在硬件上并不支持RPC，而是将该功能放在了计算机播放DVD视频盘的软件中。播放器软件一般在播放第一张光盘时锁定对应的地区代码，以后就只能播放该地区的光盘。重装这些播放器软件就可以重置地区代码，甚至在Web站点上也发布了许多补丁程序，即使不重装软件也可以重置地区代码。由于这种方法很容易欺骗DVD-ROM光驱的地区代码限制，因而，从2000年1月1日起，所有DVD-ROM驱动器都必须遵守RPC-Ⅱ，该规范将地区代码直接嵌入到驱动器硬件中。
RPC-Ⅱ（RPC-2）地区代码锁定到驱动器中，而非播放或MPEG-2解码软件中。总共可以对 RPC-Ⅱ驱动器进行5次设置，即在初始设定了地区代码以后还可以修改4次。通常，这种修改可以使用播放器软件或者从驱动器生产厂商处下载修改软件来进行。在修改了第4次以后（即第5次设定），驱动器就会将地区代码锁定在最后一次的设定上，以后不能再改变了。
以下是在安装DVD驱动器时要注意的一些基本原则：
· 大多数DVD驱动器是IDE/ATAPI设备，这意味着用户存在着在双连接器40针的IDE线缆上设置主/从（master/slave）的问题。如果是替换一个旧的CD-ROM驱动器，只需在把它从系统上拆下来时注意它的主/从配置，对新的DVD驱动器进行同样的配置，再把它接到数据线上，连好电源，安装就结束了。
· 现在的许多DVD驱动器需要用户把它们连到总线控制的IDE接口。如果驱动器需要一个总线控制接口，可以参见本章前面给出的提示。
· 如果要使用光驱播放DVD影片，还需要一个MPEG—2解码器。解码器可以是一个解码卡 （硬件解码器），也可以是一个程序（软件解码器）。如果使用硬件解码器，还需要一个开放的PCI扩展插槽以及一个IRQ（中断请求）资源；另外，要在PC上显示图像，还必须将该解码卡连接到显卡上。这可以通过内部连接线连接到显卡上，或者使用通过显卡后端显示端口的连接回路来完成。有些显卡内嵌了MPEG-2解码器（播放器）。
注意 随着处理器性能日益强大，许多DVD驱动器现在都带有MPEG-2软件解码器。这就取消了MPEG-2解码卡。如果处理器足够快，在播放DVD影碟时会有足够的性能。多数解码器需要至少400MHz的处理器，
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当然，越快越好。尽管软件解码器可以工作得很好，在大多数情况下，如果用户真的要使用PC观看DVD电影，则使用MPEG-2解码卡的额外费用还是值得的。
另一个性能问题与数据传输有关。大多数ATAPI/IDE DVD驱动器支持DMA传输。确定在 BIOS设置里和操作系统的DVD驱动程序里使能了DMA传输。大多数安装程序自动地使能驱动程序里的DMA支持，但检查一下总是好的。使能DMA使得在播放或读DVD时极大地减少了处理器的负载，极大地增强了系统性能。
7.22 CD/DVD驱动器及规范
在使用CD或DVD光驱时，需要考虑以下三个条件：
· 驱动器的性能规范。
· 驱动器连接到PC机的接口。
· 光驱使用的物理磁盘处理系统。
7.22.1 性能规范
制造商发布的典型的性能指标包括数据传输速率、访问时间、内部高速缓存（如果有的话）以及驱动器使用的接口。
1.数据传输速率
数据传输速率告诉用户在给定的时间里驱动器可以从光盘读取并传输到主机的数据量。通常，传输速率表明了驱动器读取大量、顺序数据流的能力。
传输速率有两种度量方式。CD/DVD光驱标注的最常见的形式是“x”倍速，定义为一个特殊的标准基准速率的倍数。例如，根据最初的标准，CD-ROM驱动器的传输速率为153.6KB/sec，传输速率为该值2倍的驱动器就标注为2x，传输速率为该值40倍的标注为40x，依此类推。DVD驱动器的基准速率为1
385KB/sec，速率为该值20倍的驱动器标注为20x。注意，由于多数较快的DVD光驱都是CAV类型的，因而x倍速通常指的是读取光盘最外边数据（最末端）时所达到的最大值。光盘开始部分的传输速率可能只有该值的一半，当然，平均传输速率会在二者之间。
对于可刻录CD驱动器，该速度以不同的方式来标注。CD-R驱动器一般列出两个速度（一个写速度，一个读速度）；CD-RW驱动器则列出三个速度。对于CD-RW驱动器，传输速率一般以 A/B/C的形式标注，其中A表示写CD-R盘的速度，B表示写CD-RW盘的速度，C表示读盘的速度。市场上首先问世的第一个CD-RW驱动器标注为2/2/6，目前已经有20/10/40的版本出现了。
2.访问时间
对CD或DVD驱动器访问时间的度量同PC机的硬盘一样，换句话说，访问时间是驱动器接收到读命令和它实际开始读一位数据之间的间隔时间。这个时间以毫秒为单位计算，制造商的典型值是95ms。该访问时间通常是一个平均访问时间，实际的访问时间则完全依赖于数据在光盘上的位置。表7-13列出了不同速度下的访问时间。
表7-13典型的CD-ROM驱动器访问时间
驱动器速度 访问时间（ms）
1x 400
2x 300
3x 200
4x 150
6x 150
8x-12x 100
16x-24x 90
32x-52x或更高 85以下
上面列出的时间是性能优良的驱动器的典型值，在各种速度条件下，有的驱动器更快，而有的则慢一
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些。另外由于具有定位准确性以及第二条长螺旋磁道等特性，DVD驱动器通常标注两个访问时间——一个是读DVD盘的访问时间，另一个是读CD盘的访问时间。读DVD盘的访问时间通常比读CD盘的访问时间长10ms到20ms。
/Cache（缓冲区）
大多数驱动器都带有内部缓冲器或高速缓存存储器。这些缓冲器是实际的存储芯片，安装在驱动器的电路板上，使它在发送数据给PC之前可以准备或存储更大的数据段。CD/DVD典型的缓冲器大小为128KB，不过具体的驱动器可大可小（通常越多越好）。可刻录CD或DVD驱动器一般具有2MB-4MB以上的大容量缓冲器，用于防止缓冲过量（buffer underrun）问题，同时可以平滑写操作。一般来说，驱动器越快，就有更多的缓冲存储器，以处理更高的传输速率。
CD/DVD驱动器带有缓冲或高速缓存具有很多好处。缓冲可以保证PC以固定速度接收数据。当一个应用程序从驱动器请求数据时，数据可能位于分散在光盘上不同段里的文件之中。因为驱动器的访问速度相对较慢，在数据读之间停顿会使得驱动器偶发地向PC发送数据。在一般的文本应用程序中用户可能没有注意到这一点，但在一个访问速率较低又没有数据缓冲的驱动器上，这种现象就很明显了——更恼人的是在显示视频或音频数据时更是如此。另外，驱动器的缓冲在复杂软件的控制下可以读取并准备光盘的内容目录，从而加速第一次数据请求。建议的最小缓冲或高速缓存容量为128KB，这也是24x以上驱动器的标准配置。为了获取更好的性能，可以使用具有256KB以上缓存的驱动器。
利用率
在计算计算机性能时一个曾经被忽视但实际存在的问题是任何一种硬件或软件对CPU（中央处理单元）的影响。这个“CPU利用率”参数指CPU（如Pentium Ⅲ/4、Athlon等）必须给硬件或软件提供多少处理能力以使它工作。较低的CPU利用率是人们所希望的，因为CPU在一个特定硬件或软件过程上花费的时间越少，就为其他任务提供了更多的时间，从而使得系统的性能更高。对于CD-ROM光驱，有三个因素影响CPU利用率：驱动器速度、驱动器缓冲大小以及接口类型。
驱动器缓冲大小会影响CPU利用率。对于性能相似的CD-ROM驱动器，缓冲更大的驱动器要比缓冲小的驱动器可能使用更少的CPU时间（更低的CPU利用率百分比）。
驱动器速度和缓冲一般都是固定不变的，因此影响CPU利用率的最重要参数是接口类型。传统上，SCSI接口的CD-ROM驱动器的CPU利用率远低于速度相似的ATAPI驱动器。几年前对 12x驱动器进行的一次测试里，ATAPICD-ROM驱动器的CPU利用率为65％～80％，而SCSI CD- ROM驱动器则少于11％。ATA接口的驱动器使用DMA或Ultra-DMA模式，可以实现接近于SCSI级别的低CPU利用率。使用DMA或Ultra-DMA模式可以将CPU利用率减少到10％以下，从而 CPU有更多的时间去运行应用程序和完成别的功能。
（Direct Memory Access，直接内存访问和Ultra-DMA）
总线控制的ATA控制器使用直接内存访问（DMA）或Ultra-DMA传输来提高性能，降低 CPU利用率；目前几乎所有的ATA驱动器都支持Ultra-DMA。总线控制的ATA/ATAPI和SCSI CD-ROM驱动器的CPU利用率大约为11％，因此，如果系统允许DMA的话，则使用DMA模式访问CD-ROM驱动器（以及ATA硬盘）将是很有好处的。
目前多数ATA/ATAPI CD-ROM驱动器（12倍速以上）都支持DMA或Ultra-DMA传输，Windows 95B以后版本以及多数最近的Pentium级主板也支持DMA。要检查Win9x或Win Me系统是否具有该特性，可以查看“系统属性”（System Properties）的“设备管理器”（Device Manager）标签页，点击“硬盘控制器”（Hard Disk Controller）旁的“+”号，能够处理DMA传输的驱动器接口会列出“总线控制器”（Bus Master）的名字，然后就可以检查系统的硬盘和 CD-ROM信息。在Windows 9x/Me和Windows 2000/XP中，可以使用系统的CD-ROM驱动器属性页来查看有关信息，也可以确定硬盘的品牌和型号。支持MultiWord DMA
Mode2（16.6MB/sec）、Ultra-DMA Mode 2（33MB/sec）或Ultra-DMA Mode 4（66MB/sec）以及更快的硬盘驱动器和 CD-ROM光驱可以使用DMA传输。用户可以查看产品资料或制造商的网站获得详细信息。
如果主板和驱动器支持DMA，可以通过以下步骤来激活它：打开Windows 9x或以后版本的“系统属性”（System Properties），点击“设备管理器”（Device Manager）标签页，然后打开硬盘的“属性”栏
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（Propertles）；点击“设置”（Setting），在标有DMA的框里设置一个检查记号。
重复上述步骤，可以激活系统中其他硬盘驱动器和ATAPI CD-ROM驱动器的DMA方式。完成这些修改之后，需要重新启动计算机。
注意 强烈建议用户在激活DMA支持之前，或安装激活驱动程序以添加该支持之前，备份驱动器和Windows 9x的注册表。如果用户激活了该模式之后系统当机，则必须以安全模式重启机器并取消DMA模式；如果不能进入安全模式，则需要使用激活前备份的副本替换系统注册表。否则，用户就会被迫手工编辑注册表键值，然后再次启动计算机。由于DMA传输是旁路CPU而获得高速度的，DMA产生问题会导致数据的丢失。因此有必要首先进行备份，免得以后后悔。
另外，如果驱动器支持任何Ultra-DMA（也称为Ultra-ATA）模式，则应该将ATA电缆升级成80针线缆，这种线缆会避免在Ultra-DMA模式下使用标准40针线缆所产生的噪声和信号扭曲。如果没有使用80针线缆，多数驱动器和主板会拒绝激活速率超过33MB/sec的 Ultra-DMA模式。
不支持总线控制的驱动器接口无法执行这种加速，需要安装正确的驱动程序才能支持。有时根据Windows版本以及主板的新旧，必须重新安装芯片组驱动程序，从而使Windows能正确的识别芯片组，从而激活DMA模式。有一个网站支持Intel和非Intel公司的关于该特性的芯片组，网址是。由该站点的链接可以获得主板芯片组开发商、他们的技术说明（以确定芯片组是否支持总线控制器）以及需要下载的驱动程序。实际上，从1995年以来生产的所有主板芯片组都提供了总线控制ATA支持；多数1997年以后生产的芯片组则支持UltraDMA模式，速率可达33MHz（Ultra-ATA/33）或66MHz（Ultra-ATA/66）。用户还需要判断DMA是否处于激活状态，以保证可从它所提供的性能中受益。比如，激活DMA可以极大地改善DVD的性能。
7.22.2 接口
驱动器的接口是驱动器与PC扩展总线的物理连接。它是从驱动器到计算机的数据传输途径，其重要性不可小觑。目前有5种连接CD-ROM、CD-R或CD-RW驱动器与系统的接口类型：
· SCSI/ASPI（Small Computer System Interface/Advanced SCSI Programming Interface，小型计算机系统接口/高级SCSI编程接口）。
· ATA/ATAPI（AT Attachment/ATAttachment Packet Interface, AT嵌入式接口/AT附加分组接口）。
· 并行端口。
· USB端口。
· FireWire（IEEE-1394）。
7.22.3 加载机制
将光盘加载到CD/DVD驱动器中有三种截然不同的机制：托架（tray）、盒式（caddy）和插槽（slot），各种机制都有其优点和特性。用户选择哪种机制对驱动器的使用起着主要作用，因为用户在每次加载光盘时都要与选择的这种机制打交道。
1.托架（tray）
当前的多数SCSI和ATAPICD/DVD驱动器都使用与录音机系统类似的机制。用户不需要将每张盘都放入一个单独的盒子里，因此这种机制总的来说很便宜。但是，这意味着用户每次在插入或取出光盘时都要麻烦地进行手工干预。
托架加载器本身也容易受到损坏。托架在伸出时如果被碰撞或有重物落在上面，使它很容易断裂。另外，在托架或光盘上存在的任何污物在托架缩进时都会被带进驱动器里。托架加载的驱动器不应该用于恶劣的环境，比如商业或工业应用。在使用托架加载CD时，要保证托架和CD的数据表面一直是干净的。
托架机制操作光盘也没有盒式机制安全。如果在托架缩回时光盘没有正确地放入，则托架或光盘可能会被破坏。即使微小的偏差也会使驱动器无法正确读盘，用户必须打开托架重新放置光盘。
有的托架不能在垂直（侧面）的位置上操作，因为重力妨碍了正确地加载和操作。检查驱动器托架是否有固定夹卡住光盘的中心；如果有，则可以在水平或垂直位置上操作。
一些带有固定夹的驱动器在垂直位置上仍不能可靠地运行。如果这对于用户而言是个重要的特性，那么在安装之前一定要测试一下，或者确定可以在无法正确工作时把它退回去。
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除了方便之外，托架机制优于盒式机制的另外一个优点是价格，这是个很重要的因素。
2.盒式（Caddy）
曾几何时，盒式系统用于大多数高端CD-ROM驱动器以及老式的CD-R和DVD-RAM驱动器中。由于托架的方便性，盒式系统已经不再流行。盒式系统要求将光盘放入一个特殊的盒子里，该盒子是一个带金属门的密封容器。用户可以打开它的链式盖子，将光盘放进去，然后关闭盖子。当用户把装有光盘的盒子放入驱动器后，驱动器会打开盒子底部的金属门，让激光访问光盘。
因为盒子是密封的，光盘避免了由于接触而造成的损坏。用户惟一实际接触光盘的机会是在最初把它放入盒子的一刹那。盒子加载系统也保证了光盘正确地放到了驱动器中，这有利于更加准确的激光头定位，同时也可以减少盒式系统的访问时间。
3.插槽式（Slot）
现在，有些驱动器使用插槽式加载机制，这类似于多数汽车CD播放器里的加载机制。这种方式非常方便，用户只需把光盘放入插槽中，机械装置就可以抓住盘片并将其拉入到驱动器里面。这种方式的驱动器一次可以加载多张光盘，在驱动器内部处理它们，并可以在需要时切换光盘。
这种驱动器主要的缺点是，如果发生了堵塞，则很难修理，因为可能需要卸下驱动器将光盘取出来。另一个缺点是插槽式驱动器一般不能处理80mm光盘、卡型（card-shaped）光盘或者其他物理格式光盘以及形状经过改装的光盘。
7.23 可写CD
尽管CD最初被认为是一种只读设备，而现在用户可以很容易地创建自己的数据和音频CD；只要有CD-R或CD-RW的光盘和光驱，就可以录制（烧制）自己的CD。这样。用户就可以存储大量的数据.而其成本则远低于其他可移动的随机访问介质。
与磁带和其他可移动介质相比，CD是一种进行大容量文件传输和档案备份的很经济和很方便的方式。使用CD备份数据的另一个好处在于，CD的保存时间比磁带和其他可移动介质都要长。
目前有两种主要的刻录光驱和光盘，分别称为CD-R（Recordable，可刻录）和CD-RW （Rewritable，可重写）。由于所有的CD-RW驱动器也具有CD-R驱动器的功能，而且CD-R和CD- RW驱动器的价格相差无几，今天几乎所有的驱动器都是CD-RW型，这些驱动器既可以读写CD- R光盘，也可以读写CD-RW光盘。另外，由于CD-RW光盘比CD-R光盘要贵1.5-4倍，而速度只有CD-R光盘的一半，并且不能在所有的CD音频或CD-ROM中播放，因此人们通常在其CD-RW光驱中使用CD-R光盘。
注意 由于介质的反射能力不同，老式的CD和DVD驱动器不能读取CD-RW介质。多数新的CD或DVD-ROM驱动器符合MultiRead规范，因而可以读取CD-RW光盘；但许多老式的驱动器却不符合该规范。因此，如果要刻录的内容是要给许多人或系统读的，CD-R光盘是满足各种要求的最佳选择。
7.23.1 Mount Rainier
Mount Rainier是由Philips、Sony、Microsoft和Compaq公司联合提出的一条新标准，它使本地操作系统能在CD-RW上进行数据存储。这就使得该技术非常容易使用（不再需要特别的驱动程序和数据包写软件），CD-RW驱动器也因此而成为集成到系统中的存储方案。Mount Rainier的主要特性有：
· 完整的错误管理。
· 以2KB扇区级别直接寻址。
· 背景格式化。
· 标准化了的命令集。
· 标准化了的物理布局。
该标准需要操作系统、BIOS的直接支持，并且驱动器也需要改善过了的固件和设计。如果继续发展的话，它有望在2002年以后改变CD-RW的使用方式。
为了判断驱动器是否满足这些标准，只要查找驱动器上有无MultiRead或MultiRead2的标签，这些标签见图7-26所示。
如果这些标签存在，则保证了特定的兼容级别。如果用户要购买一个CD-ROM或DVD驱动器，而且
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想要能读可写的或可重写的盘，一定要寻找驱动器上的MultiRead标签。特别是在DVD驱动器里，MultiRead版本由于双模式激光的额外开销一般会贵些。实际上.所有用于计算机的 DVD-ROM驱动器都使用双激光机制，从而保证了能够正确读取CD-R或CD-RW光盘。不过，多数用于娱乐系统的DVD视频播放器不使用双激光机制。
图7-26 MultiRead和MultiRead2标签
7.23.2 可靠地制作CD
烧制整个CD-R的时间一般从4分钟（20倍速）到80分钟（1倍速），因此，一旦发生了缓冲区过低或其他的问题，就必须要重写CD-RW光盘，或者更糟的是，将CD-R介质变成了咖啡垫——这张光盘再也不能使用了。
有5个因素会影响用户创建CD-R的能力：接口类型、驱动器缓冲大小、要刻录在CD-R上的数据的位置和状态、刻录速度以及计算机在创建CD-R时是否在执行其他任务。
为了增加用IDE/ATAPI驱动器可靠地创建CD-R/RW的机会，应该寻找具有下面特性的驱动器：
· 大的数据缓冲区（2MB以上），或有缓冲区过低保护机制的形式。驱动器里的数据缓冲区存储从原始的数据源读取的信息，使得即使在数据读的过程中有停顿，也不会出现缓冲区过低的问题，除非驱动器上的缓冲区变空；更大的缓冲区也减小了“数据用光”的机会。其实，具有缓冲区过低保护的新驱动器都防止了这类问题的发生，而不管驱动器中的缓冲区大小如何。
· 支持UDMA操作模式。如前所述，UDMA模式传输数据要比ATA早期版本更快，对CPU的干涉更少。为了使用这种特性，用户需要一块带总线控制的UDMA接口的主板，并且还要安装上合适的驱动程序。
技巧 如果以驱动器的最大速度可靠地创建CD-R的过程中遇到了问题，也可尝试使用较低的速度（如使用4倍速代替8倍速）。用户的控制时间需要花费2倍的时间，但较慢地创建一张可用的CD-R盘比很快地毁坏一张空白盘要合算得多。
另一种方法是使用数据包写软件来创建CD-R。许多新型的CD-R/CD-RW驱动器都支持数据包写，它允许单个文件拖曳复制到CD-R上，而不是像通常的控制软件一样一次传输所有文件。这种“一次一点儿”的方法意味着每次写只处理更少的数据，从而很容易成功。如果用户的驱动器支持这个特性，一般会附带数据包写软件。需要注意的是，尽管数据包写入的CD可以在 Windows 9x、Me、NT、2000里读出来，但它们不能在Windows 3.1和MS-DOS下读取，因为这些操作系统不支持数据包写入的CD。
如果用户的CD-R/CD-RW驱动器是基于SCSI的，要保证有正确的SCSI接口卡和电缆类型。虽然许多驱动器开发商提供合适的卡和电缆避免了这个问题，但还有一些厂商并没有提供。
如果用户必须为刻录机购买自己的SCSI卡，可以参照以下的提示：
· 不要用ISA卡。许多新主板不再有ISA插槽了，即使有ISA插槽，ISA总线的性能也会成为瓶颈，从而严重影响驱动器的性能。
· PCI总线或Cardbus SCSI总线更好一些。正如第17章所讲的那样，PCI的32位数据总线和 33MHz的性能远远高于ISA的16位数据总线和8.33MHz的性能。Cardbus是笔记本电脑的 PCI,总线版本，因而也具有同样的优点。
技巧 许多CD-R制造商都提供了高性能的PCI SCSI卡，包括Adaptec、Amedia、Promise Tech、SIIG、Tekram、DTCvX]tAdvansys等公司。
进行无差错刻录的注意事项
如果驱动器型号较老而不支持缓冲区过低保护，遵循以下建议有助于保证无差错刻录，并防止缓冲区
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过低情况的发生：
· 在可能的时候将所有要放到CD-R上的数据存在一个快速的本地硬盘上。如果做不到这一点，则避免使用以下的数据来源：软驱、连接到并行口上的存储驱动器、低速CD-ROM驱动器（特别是低于8倍速的）。这些数据源通常无法足够快地供给数据以保持到CD-R驱动器的数据流。
· 在控制CD-R之前，检查硬盘或数据源的错误（此时通常使用磁盘扫描程序），同时整理磁盘的碎片。这保证了会减慢磁盘访问的磁盘错误或文件碎片在程序或数据搜索和读取时不会产生影响。
· 避免刻录正在使用的文件和零字节文件（经常是临时存储文件）。如果必须刻录这些文件以对当前的系统配置进行存档复制，则使用诸如Norton Ghost或PowerQuest Drive Image之类的程序，它们能把驱动器的内容创建成一个压缩文件，然后将创建的压缩文件刻录到光盘上。
· 关闭硬盘和其他外部设备的电源管理。这通常可以通过点击Windows 9x上的电源图标来完成。
· 保证临时驱动器至少有两倍于制作完成后CD-R上已用空间的空闲空间。CD-R预计的空间需求在操作过程中可以通过RoxioEasyCD-Creator或NeRO Burning ROM等程序显示出来。因此，如果要创建的CD-R有500MB的数据，则临时驱动器必须有1GB的空闲空间。
· 对于Windows 9x，应在“系统属性”（SystemProperties）对话框的“性能”（Performance）标签里把计算机从一般的工作站调整为服务器来改善磁盘缓存。注意，这种更改对于 Windows 95B和95C（OSR
2.x）以及Windows 98/Me都可以正常工作，但在Windows 95最初零售版和OSRl（95A）的注册表中的键值则不正确。查看Microsoft的网站以获得正确的 Windows 95/95A的键值设置，备份并编辑注册表，然后重启计算机。这样，这些变化才能正常工作于这些操作系统版本。
· 如果原始数据来自于许多来源，则考虑使用许多CD控制器软件中都有的Create Disk Image选项。该特性在硬盘上创建一个映像文件，其中包含了用户想要刻录到CD k的所有文件；然后使用Disk Image中的Create CD来刻录CD-R。
· 如果不确定能成功，何必要浪费一张CD-R空白盘呢?不如使用CD-RW盘，尽管用这种盘刻录时速度比较慢；或者使用多数刻录软件都提供的“先测试后创建”（test-then-create）选项，在实际创建之前模拟刻录CD-R。模拟完成以后，用户在开始实际刻录之前会被通知所有可能发生的问题。这种方法并不是十分保险，但很有用处。
· 在烧制CD-R时小文件比大文件更难于使用，因为需要更多的驱动器寻道以发现并加载它们。因此，如果驱动器和刻录软件支持的话，最好采用数据包写模式进行刻录。
· 保持驱动器的清洁，不要有任何灰尘。必要时使用清洁CD；不干净的驱动器会产生数据的读写错误。
· 不要运行多个任务。如果在制作过程中运行了另一个程序，计算机会被迫进行分时；这样，它会启动另一个进程，再切换回第一个进程，如此往复。这种切换过程会导致CD-R驱动器用完数据，因为它不能收到稳定的数据流。因此在没有缓冲区过低保护的情况下要想获得可靠的制作，最好不要在网上冲浪、玩纸牌游戏或者为新的CD-R制作标签。
如果在刻录过程中采纳了上述各个建议而仍然发生了缓冲区过低的问题，试一下减缓刻录速度是否可行；速度降低一个等级，然后看有没有问题发生。使用比驱动器本身更低的速度是令人沮丧的，但这总比制作一张无法使用的光盘要好得多。
7.23.3 刻录软件
CD-R/RW设备面临的另一个难题是它们需要特殊的软件进行刻录。尽管大多数盒式驱动器及其他可移动介质已经作为标准设备安装在系统中，并可以像硬盘一样完全地被访问，但CD- R/RW驱动器必须使用特殊的刻录软件来刻写光盘。不同于数据如何存储在硬盘上，这种软件是专门用来处理数据如何存储到CD上的。如前所述，目前有多种存储信息的CD-ROM标准；CD- ROM刻录软件将数据安排成这些标准中的一种，以便日后可以被CD-ROM驱动器读出。
曾几何时，CD刻录技术要求用户在本地硬盘上有CD的一个副本；事实上，一些软件包甚至需要一个单独的专用的磁盘分区，用户要把所有文件复制到硬盘上的合适位置，创建CD的目录结构，然后软件会为CD-ROM创建每个扇区的精确副本——包括每个文件、所有的目录信息和卷信息——并把它复制到
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CD-R驱动器上。因此用户需要大约1.5GB的存储空间来刻录一张光盘 （650MB/CD×2＝1.3GB+开销＝1.5GB）。现在因为大多数软件支持虚映像，上述要求已不必要了。用户从硬盘上选择要刻录到CD上的文件和目录，并在软件里建立一个虚拟的CD-ROM目录结构。这意味着用户可以从不同硬盘上的不同目录里选择文件，甚至可以从网络上或其他的CD-ROM驱动器上选择，并把它们用想在CD-R上保存的任何方式组合起来。如果驱动器的速度足够快，而且CD-R驱动器有一个大缓冲区，或者具有缓冲区过低保护功能，则这种方式可以工作得很好c如果遇到了问题，可以按照前面给出的建议来克服数据源速度慢的问题。
软件负责组合目录信息，并将其刻录到CD上，然后在CD上打开每个文件，直接从原始的数据源复制数据。这一般会工作得很好，但用户必须注意用作数据源的介质的访问时间。例如，如果从一个较慢的硬盘上或繁忙的网络上选择目录，软件可能无法足够快地读取数据以维持到刻录机的稳定的数据流、这会导致刻录过程失败，从而浪费了一张光盘。
不要忘记软件
如果在制作CD时一直存在问题，则可能是刻录软件的原因。可以查看开发商的网站以获得提示和软件升级信息，要保证刻录软件与驱动器和驱动器的固件修正版是兼容的。一些驱动器提供了软件可更新的固件，类似于主板的闪存BIOS；如果是这样的话，要保证驱动器安装了最新版本的固件。
主要的CD-R/CD-RW驱动器开发商都提供了大量的技术注释帮助用户进行可靠地刻录。用户也可以在SCSI适配器和CD-R介质开发商的网站上找到有用的信息。
7.24 CD/DVD软件和驱动程序
在物理安装驱动器之后，就开始了最后一步一安装驱动程序和其他CD-ROM/DVD-ROM软件。同平常一样，这个过程对于一个PnP操作系统如Windows 9x非常简单。光驱需要以下三个软件部分才能在PC上工作：
· SCSI适配器驱动程序（对于ATAPI IDE CD-ROM驱动器不需要）。大多数流行的SCSI适配
器驱动程序是适用于Windows 9x的。
· 所安装的特定CD-ROM驱动器的SCSI驱动程序。在Windows 9x里含有ASPI驱动程序，以及ATAPIIDECD-ROM驱动程序。
· MSCDEX DOS的Microsoft CD扩展（Microsoft CD Extensions for DOS），它包含在 Windows 9x里，作为CDFSVxD。
· 如果用户仍然使用DOS，可以把前面的两个驱动程序——SCSI适配器驱动程序和CD-ROM驱动程序——通过在CONFIG. SYS文件里加入命令行在启动时加载到系统里（对于IDE的CD-ROM，不需要SCSI类的适配器驱动程序）。MSCDEX，或 DOS扩展，是一个通过文件加入到系统里的可执行文件。Windows 9x不需要这样，它会在启动时自动检测驱动器，如果在标准的设备驱动程序库里找不到，则提示用户安装正确的驱动程序。
在Windows 9x下使用遵循ATAPI（AT Attachment Packet Interface）规范的IDE CD-ROM和DVD—ROM不需要用户进行任何操作。这些驱动器的所有驱动程序支持都是内置在Windows 9x里的，包括ATAPI驱动程序和CDFS VxD驱动程序。
如果用户在Windows 9x里运行SCSI CD-ROM驱动器，还需要该驱动器自己的ASPI （Advanced SCSI
Programming Interface）驱动程序。用户驱动器的ASPI驱动程序通常来自驱动器的制造商，在大多数情况下是驱动器自带的。但是，通过与硬件制造商的协定，Windows 9x通常包括大多数SCSI主机适配器的ASPI驱动程序，也自动运行CDFS VxD虚拟设备驱动程序。在很少的情况下，用户可能需要安装从制造商处获得的升级驱动程序版本。
在Windows 9x系统里安装PnP SCSI主机适配器时，只需启动计算机就可以使操作系统检测、标识和安装新设备的驱动程序。如果主机适配器的驱动程序是激活的，系统应该检测连到适配器上的SCSI设备，自动加载合适的驱动程序。
惟一可能遇到的问题是是否在Windows的老版本上安装一个新的设备，比如DVD-ROM驱动器。Windows 98包含市场上大多数DVD-ROM驱动器的驱动程序，但Windows 95是在这些设备出现之前发布
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的。这时在安装过程里用户可能需要在软盘上提供设备驱动程序，以响应OS的请求。
7.24.1 DOS SCSI适配器驱动程序
对于DOS用户，安装过程当然不是这么容易。每个SCSI适配器型号都有一个特定的驱动程序来允许PC和SCSI接口之间的通信。通常，这些驱动程序遵循ASPI。驱动器的ASPI驱动程序与 SCSI主机适配器的ASPI驱动程序连起来。这就是适配器和驱动器之间的通信机制。对SCSI驱动器和主机适配器都应该提供一个ASPI驱动程序。帮助用户安装软件的文档也应该被提供。
大多数SCSI适配器带有一个安装程序，可自动化为适配器和连到SCSI总线上的设备安装合适的ASPI驱动程序的过程。但是，用户也可以手工将SCSI设备驱动程序加入文件里。在文件里，使用DEVICE=命令加入适当地驱动程序的名字和路径（用文件的实际位置替换C:DRIVERS，用SCSI驱动程序的实际名字替代）：
DEVICE=C:
C:DRIVERS是用户将SCSI ASPI设备驱动程序复制到的子目录。一些驱动程序有选项开关或额外的命令，例如，允许用户查看驱动程序被加载的进程。
7.24.2 DOS ATAPI CD-ROM设备驱动程序
这个驱动程序应该是用户的基本安装包的一部分。如果不是，则可以与驱动器的制造商联系获得SCSI卡的正确的设备驱动程序。
设备驱动程序应该带有一个安装程序，它给用户提示与CD-ROM驱动器相连的SCSI适配器的内存I/O地址。这个设备驱动程序使得适配器通过SCSI总线与驱动器通信。安装程序在 文件里增加类似于下面的一行（用CD-ROM驱动器文件的实际名字替代 ，用文件的实际位置替代C:DRVIERS）：
DEVICE:C:/D:mscd001
C:DRIVERS是包含驱动程序，即用户特定的CD-ROM驱动器的驱动程序的子目录。
注意后面的/D:mscd001选项。这个标记，称为设备签名，标识这个CD-ROM驱动程序为只控制系统上的第一个（001）CD-ROM驱动器。设备驱动程序的这部分说明是用于Microson DOS扩展驱动程序，它通过这种方式代表CD-ROM驱动器。实际上，用户可以在这里使用任何标记，只要MSCDEX命令行使用同一个即可。
7.24.3 MSCDEX：向DOS/Win 3.x系统添加CD
DOS的Microsoft CD扩展允许DOS操作系统（可扩充到Windows 3.x）标识并使用连到系统上的
CD-ROM的数据。原始的DOS操作系统没有提供这种技术，所以处理这种介质不是基本的操作环境的一部分。但使用这些扩展对于所有的情况都是方便的。随着CD-ROM技术的发展，MSCDEX可以独立于DOS而改变。例如，大多数PhotoCD，多会话CD-ROM驱动器要求 2.21或更高的版本，这些版本已经从较早的版本被修改来适应更新的CD-ROM格式。
应该包含在驱动器的软件包里。如果没有，则可以直接从Microsoft获得最新的副本。对于DOS或Windows 3.1的注册用户，是免费的。要阅读在盘上或手册里关于MSCDEX文件的正确注册的许可协议。
安装软件应该在文件里增加类似于下面的一行：
C: /D:mscd001
C:WINDOWSCOMMAND是Windows 9x及后续版本里包含文件的缺省目录。在MS-DOS和Windows 3.1里，它可能位于DOS目录，或包含CD-ROM驱动程序的目录里。命令行中的/D:mscd001部分为MSCDEX扩展提供了在文件的CD-ROM设备驱动程序里定义的设备签名。
注意 MSCDEX和CD-ROM设备签名必须匹配。这个例子给出了大多数安装提供的缺省情况。只要这两个名字相同，驱动程序就可以互相发现。只要用户有这三个驱动程序——SCSI适配器驱动程序、CD-ROM驱动程序和DOS CD扩展——正确地加载到系统里，CD-ROM驱动器就可以和系统里的所有其他驱动器一样透明地工作。
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表7-14列出了用户可以加入到命令行上的选项。
表7-14 MSCDEX命令行选项
开关
/V
/L:<盘符>
功能
详细方式；若该选项出现在命令行上，系统启动时屏幕上显示关于内存分配、缓冲区、驱动器盘符分配和设备驱动程序名称等信息
表示要分配给该驱动器的DOS驱动器盘符。例如，/L:G给CD-ROM驱动器分配驱动器盘符G:。
有两个条件：第一，决不能为另一个驱动器分配该盘符；第二，在文件里的“lastdrive＝”命令必须等于或大于用户正在分配的驱动器盘符。LASTDRIVE＝G是可以的，但如果试图用/L：开关为CD-ROM分配G：驱动器则LASTDRIVE＝F会引起错误
/M：<缓冲区>
/E
/K
/S
允许用户缓冲CD-ROM驱动器的数据。如果用户希望对驱动器目录的最初访问更快，则这个开关是有用的。10到15个缓冲在大多数情况下是足够的。再多就会过度。每个缓冲等于2KB存储器。因此/M：10的缓冲区参数需要20KB存储容量。注意这不会对驱动器的整体性能有很大的提高，改善的只是DOS对驱动器的初始访问，以及驱动器读取活动视频文件时对大数据块的访问。用户无法仅通过增加了200KB的缓冲区将一个400ms的驱动器转变成领先速度。若没有/M：参数, MSCDEX将缺省增加6个缓冲区。这对大多数PC和CD-ROM驱动器都工作很好
将前述的缓冲区加载到DOS的高端内存，释放传统的640KB里的空间。MSCDEX的早期版本——2.1版本以下——都不加载到扩展内存里。用户必须有DOS5.0才能载入这个选项
提供日语支持
允许用户在一个对等网络上共享CD-ROM驱动器，如Windows for Workgroup
注意Windows 9x使用内置的CDFS（CD文件系统）驱动程序取代MSCDEX。它是通过 Windows 9x的注册表（Registry）配置的，不需要命令。基于USB的CD- ROM/CD-R/CD-W也通过Windows 9x的注册表配置，不使用或命令。
7.24.4 Windows 9x和Windows NT4.0里的CD-ROM支持
前面说过，Windows 9x/Me和Windows NT/2000实际上包括用户运行光驱所需的所有驱动程序，从而使软件安装自动进行。Windows自动识别大多数ATAPI/IDE驱动器，Windows 9x/Me和 Windows NT/2000几乎包含了运行光驱所需要的所有的驱动程序，从而使软件的自动安装成为可能。Windows可以自动识别大多数ATAPI驱动器；由于它也带有相应的与驱动器有关的ASPI驱动程序，Windows也能识别多数SCSI驱动器。
在Windows 9x/NT里，CD和DVD有几个新的能力。最突出的是自动播放（Autoplay）特性，它在Windows 95/98和Windows NT4.0的一些版本里可提供。
自动播放是一个集成到Windows 9x里的特性，用户只需把盘插入驱动器，Windows会自动运行它而不需用户的干预。它也会检测一张特定盘是否已被装到系统上，如果没有，则它会自动启动安装程序。如果已经被安装，则它会启动盘上的应用程序。
自动播放特性很简单。当用户插入一张盘后，Windows 9x自动使它旋转并寻找一个 文件。如果这个文件存在，Windows 9x打开它并执行里面包含的指令。用户可看到，自动播放特性只能工作在含有该文件的盘上。大多数软件公司现在都出售含有自动播放特征的CD-ROM和DVD-ROM主题。
技巧 用户可以禁止所有CD-ROM的自动播放特性。打开Windows 9x系统的控制面板，进入设备管理器（Device Manager），选中CD-ROM驱动器，点击属性（Properties）按钮。驱动器的属性对话框有一个
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设置（Settings）页，里面包含了一项“自动插入通告（Auto lnsert Notification）”复选框。不选这个框就可以使操作系统不对文件进行处理。
如果对一些CD想使用自动播放功能，但对其他CD却不使用，则在插入不想使用该功能的 CD时可按住Shift键。
Windows9x/NT包含Windows 3.1里的媒体播放器的一个新版本，叫做CD唱机（CD PIayer）。这个应用程序允许用户使用计算机工作的同时在驱动器里播放音乐CD。CD唱机有看起来像标准音频CD-ROM驱动器的图形控制界面，甚至包含音频驱动器里的高级特征，比如随机播放、可编制的播放顺序，以及保存播放曲目列表的功能。
7.24.5 MS-DOS驱动程序和Windows 9x
许多用户发现在一个很不走运的时刻他们的CD-ROM驱动器没有MS-DOS驱动程序：当他们的Windows 9x系统不能启动时。“治疗”“死了的”Windows 9x系统非常有用的一个方法是从 Windows 9x CD盘上完全重新安装，以用新的副本替换毁坏的文件和设置。当然，如果 Windows不工作，它的32位的CD-ROM设备驱动程序也无法工作。而且，如果用户没有 和文件或者前面列出的文件，用户就无法重加载Windows。用户需要有一个可引导盘，上面包含适当的驱动程序以使得用户在紧急的情况下可以重新进行 Windows9x的安装。
如果用户使用Windows 98，则用户在安装时或后来创建的紧急启动（Emergency Startup）盘已经包含了合适的驱动程序、和来运行大多数流行的SCSI和 ATAPI/IDE的CD-ROM。但是Windows 95的引导盘就没有、或驱动程序，用户需要自己添加这些文件（参见下一节）。
注意 如果用户在Windows 9x计算机上找不到CD-ROM驱动器需要的任何MS-DOS驱动程序的信息，那么检查随驱动器带来的安装盘。要安装用户需要的CD-ROM设备驱动程序文件，使用这张盘执行MS－DOS/Windows 3.1安装过程，该过程会在和 文件里加入适当的命令行并把驱动程序复制到系统里。
7.24.6 创建支持CD－ROM的可引导盘
如果系统的BIOS是1998年以后的版本，多数情况下都有“E1 Torito”支持，即支持用一张可引导CD启动系统。E1 Torito的名字来源于Phoenix Sofeware/IBM标准，该标准是在Phoenix Software公司附近的一家名为E1 Torito的饭馆里讨论的。E1 Torito的意思就是可以使用CD引导系统，这就为许多应用打开了方便之门，如创建紧急引导光盘、安装新系统时从新系统的光盘启动、创建可引导的诊断和测试CD等等。
要创建可引导CD，需要一张包含支持DOS模式下CD光驱的驱动程序（有时称为实模式驱动程序）的软盘。
技巧 可选情况下可以使 Windows 98/Me启动盘，因为这些启动盘中包含有已配置好的 .和已安装的DOS级的CD-ROM支持。甚至可以使用Windows 98/Me启动盘来引导Windows 95，因此有一张98/Me的启动盘可以为做后面的事情提供很多方梗。如果这不是可选的，可以在Windows95或任何DOS启动盘中添了CD-ROM支持。
首先使用软盘（带有CD-ROM驱动程序）引导系统，检查该软盘启动是杏正常；然后，将包含有文件的光盘放到驱动器中并切换到CD-ROM目录，查看是否能读取某目录下的文件（使用DIR命令）。CD的盘符通常是最后一个逻辑硬盘盘符的下一个字母；例如，如果最后的硬盘盘符为C:，则CD-ROM盘符为D:。
如果使用软盘启动后，可以显示光驱目录中的文件，则我们可以确信正确加载了CD-ROM的驱动程序。
7.25 硬盘安装过程
本节描述了硬盘驱动器的安装过程，特别是硬盘驱动器的配置、物理安装和格式化操作。要在PC上安装硬盘驱动器，用户必须执行下面的某些或全部过程：
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· 配置驱动器。
· 配置主机适配器（若使用的话）。
· 物理安装驱动器。
· 配置系统。
· 驱动器分区。
· 驱动器高级格式化。
用户在执行安装过程中，可能需要知道硬盘驱动器、主机适配器（若使用）、系统ROM BIOS，以及系统里的其他许多设备的各种细节。这就需要掌握前面各章介绍过的相应内容。
7.25.1 驱动器的配置
用户在将硬盘驱动器物理安装到计算机上之前，必须先确信它已被正确地配置。对于 ATA/IDE驱动器，这通常意味着要将驱动器指定为主（master）或者从（slave），或者使用线缆选择（Cable Select，CS）特性和一根特殊的线缆来确定这种关系；对于SCSI驱动器，用户必须设置设备的SCSI ID，可能还要设置它的SCSI总线终止状态。关于SCSI设备的相关内容在本课程中未过多涉及，有兴趣的读者可参阅其它书，或查阅LCSE相关的中级课程。
7.25.2主机适配器的配置
对于IDE驱动器，I/O接口几乎总是集成到系统的主板里，用户通过系统BIOS来配置接口，不存在单独的主机适配器。因此，如果用户使用的是IDE驱动器，则可以跳至本章后面的“物理安装”一节。某些系统可能使用具有内置接口的ATA/IDE适配器，这是因为有些集成在主板上的ATA接口不支持一些较新型的驱动器（如 Ultra-ATA/33和Ultra-ATA/100）所具有的更快速（faster）模式。我的建议是在大多数情况下更新主板，而不是使用IDE主机适配器。因为新主板还有其他的优点，而且其价格并不高很多。
SCSI驱动器通常则需要用户在总线插槽里安装一个类似于其他插卡的主机适配卡。有的主板带有集成的SCSI适配器，但这样的主板非常少见。SCSI主机适配卡需要的配置包括对适配卡需要的各种系统资源进行设置。同大多数扩展卡一样，SCSI主机适配器需要以下系统资源的某些组合：
· 启动ROM的地址。
· 中断请求（IRQ）。
· DMA（直接内存访问，Direct Memory Access）通道。
· I/O端口的地址。
并不是每一种适配器都使用上面的所有资源，但有的适配器则可能需要全部这些资源。在现在的大多数即插即用适配器和系统里，这些资源会由BIOS和操作系统自动配置。计算机将所需的硬件资源的值设置为与机器里的其他设备不会冲突的值。
若用户的硬件或操作系统不支持即插即用，则需要手工配置适配器使用适当的资源。有的适配器提供软件允许用户重新配置或改变硬件资源，还有一些适配器则使用跳线或DIP开关。
IDE接口驱动程序是标准PC BIOS的一部分，它使得从IDE驱动器上启动机器成为可能。BIOS提供了系统在从磁盘上加载任何文件之前访问驱动器所需的设备驱动程序的功能；SCSI接口驱动程序并不是标准PC BIOS的组成部分，因此大多数SCSI主机适配器在自己的板卡上都有 ROM BIOS，使得SCSI驱动器可以作为启动设备。
注意 尽管Windows提供了标准的IDE/ATA驱动程序，但由于这种接口通常内嵌于主板芯片组的South Bridge或I/O控制器Hub（ICH）部件中，因而需要加载特殊的芯片组驱动程序。如果正在使用的主板比操作系统的版本要新，必须要在安装了Windows之后立即安装主板随带的芯片组驱动程序。
SCSI BIOS的使用通常是可选的。如果不是从SCSI驱动器上启动机器，则可以将SCSI BIOS禁止掉，然后加载一个标准的设备驱动程序来访问SCSI设备。大多数主机适配器都有开关、跳线或配置软件，用户可以利用它们来使能或禁止对SCSI BIOS的支持。
SCSI BIOS除了提供启动功能外，还可提供其他许多功能，包括以下内容之一或全部：
· 低级格式化。
· 驱动器类型（参数）控制。
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· 主机适配器配置。
· SCSI诊断。
· 非标准I/O端口地址和中断的支持。
如果适配器的板上BIOS被使能，它将使用上端内存区域（upper memory area，UMA）里专门的内存地址空间。UMA是系统内存里第一个兆字节的上端384KB，它分成3个区，每个区有2个64KB的段，第一个区和最后一个区分别被视频适配器电路和主板BIOS占用。段C000h和段 D000h保留给适配器ROM使用，比如在磁盘控制器或SCSI主机适配器上的ROM。
注意 用户必须保证使用UMA（高端内存区域）各段空间的任何适配器之间不互相覆盖，适配器不能共享该内存空间。大多数适配器都有软件、跳线或开关来调整板卡的配置以及改变它所使用的地址，以防止冲突。
7.25.3 物理安装
物理安装硬盘驱动器的过程同安装任何其他类型的驱动器很相似，用户在安装驱动器之前必须拥有针对特定驱动器和系统的合适的螺丝、支架和面板。
有的计算机机箱需要塑料的或金属的槽轨固定在硬盘驱动器的侧面，使得硬盘可以推入到系统里的正确位置（见图7-27）；其他的机箱则用螺丝在侧面把驱动器固定在驱动器托架里，不需要其他硬件；还有些计算机则是盒式安装，首先把驱动器装到一个盒里，然后把盒子滑入机箱（见图7-28）。如果用户的机箱使用的是槽轨或盒子，则它们是包含在机箱里的。通过机箱提供的正确安装机制，用户需要做的只是安装裸驱动器。
由于IDE和SCSI接口的线缆不同，用户一定要确保使用的驱动器和控制器线缆是正确的。例如，在较新的Ultra－ATA/66或Ultra-ATA/100模式下运行需要一种专门的支持线缆选择（Cable Select，CS）特性的80针线缆。在Ultra-ATA/33模式下运行也推荐使用该线缆，它对于所有更慢的模式也可以工作。要辨别40针和80针连接器。只要数一下电缆上的凸起即可，每一个凸起包含一根线缆。另一种识别方法是80针连接器电缆一般将主板连接器染为蓝色，主、从驱动器连接器分别被染成黑色和灰色。
如果想要在5.25；英寸的机架上安装3.5英寸驱动器，则需要另一种类型的安装托架（如图7-29所示）。许多3.5英寸驱动器本身都带有这种托架，也可能由机箱或底座提供。
图7-27安装在3.5英寸机架上的带安装槽轨的典型3.5英寸硬盘
注意 用户在添加硬盘驱动器时还要注意驱动器线缆的长度。当用户把安装驱动器所需的一切部件连接起来后，却发现驱动器线缆由于太短而够不到新驱动器的位置，哪会是非常恼人的。可以将驱动器重新放在离主机适配器或主板上的接口连接器更近的位置，或者换一根更长的线缆。ATA/IDE线缆的总长度限于18英寸，越短则越好。如果驱动器运行于更快的（faster）ATA/33和ATA/100模式下，这一点是很重要的。线缆过长会引起延时错误和信号衰减，从而可能破坏驱动器上的数据。现在有许多24英寸长的线缆被出售或使用，但如果违反了18英寸的最大长度规范，则可能会引起麻烦。
切记 用户应该只用新驱动器自带的螺丝。许多驱动器都带有专门的短螺丝，其螺纹的尺寸可能和系统里使用的其他螺丝一样，但是它们不能互换使用。如果用户使用的螺丝太长，它们可能凸进驱动器盒里，
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引起问题。
图7-28 一个安装在可拆式驱动器盒里的典型硬盘
图7-29 一个用来在5.25英寸驱动器机架上安装3.5英寸驱动器的典型托架。托架通过螺丝固定在驱动器上，然后根据不同的机箱分别使用螺丝或槽轨安装在机架上
7.26 硬盘物理安装方法
安装硬盘驱动器要遵循以下步骤：
1）检查计算机里是否有未用的ATA/IDE连接器。典型的Pentium级或更新型的PC都有两个 ATA/IDE连接器，允许有最多4个ATA/IDE设备。
技巧 通常，把硬盘连在IDE主线缆上而其他类型的驱动器（CD-ROM/DVD/磁带/SuperDisk等）连在辅线缆上会取得最好的性能。
如果主线缆上的主从连接器都已被使用而用户又要再添加一个设备，则可能需要一根新线缆。
2）检查引脚配置和线缆类型。线缆一边的彩色（通常是红色或红点）条纹与硬盘的数据连接器的引脚1相匹配。大多数线缆和驱动器连接器都被标记以防止错误的（反向的）安装，但还有许多未编号。标记的形式可以是缺针和阻塞针，在连接器一边有凸起，或这两种方式的组合。在驱动器连接器上，引脚1
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几乎总是离电源连接器最近。
技巧 运行在Ultra-DMA模式下的较新的ATA驱动器需要特殊的80线线缆，而较少的驱动器可以使用40线线缆。注意高级的80线线缆总是可以用于更慢的驱动器，因此我通常推荐购买这一种。SCSI驱动器使用50针或68针宽的线缆。
3）配置驱动器跳线。若驱动器是ATA/IDE的，而且用户使用的线缆支持线缆选择（Cable Select，CS），则必须在与该线缆相连的所有驱动器上设置CS跳线，否则必须将该线缆上的驱动器设置为主或从。注意对于一些较老的驱动器，若它们被配置成主驱动器，而在同一线缆上还有一个从驱动器，则它们也需要设置一个从存在（slave-present）跳线。你在本章的后面部分会看到关于驱动器配置过程的更多细节。
4）将驱动器小心地滑入大小适当的驱动器机架里。除了用于服务器的几种容量极大的SCSI驱动器和昆腾（Quantum）大脚（Bigfoot）系列硬盘之外，大多数硬盘的尺寸为宽3.5英寸，高1英寸。如果已没有3.5英寸的驱动器架留给硬盘使用，则可以在驱动器的侧面挂一个驱动器适配器部件，使得它足够宽，可放入5.25英寸的驱动器架里（参见图7-24）。一些机箱的设计要求在硬盘驱动器的侧面挂上槽轨，在这种情况下应该使用机箱或驱动器自带的螺丝把它们挂在驱动器上。螺丝不能太长。如果螺丝挤压驱动器，会对它造成损害。然后将驱动器滑入机箱的机架里，直到槽轨卡入正确的位置。
5）如果同时添加驱动器和线缆，在把驱动器推入驱动器架子里固定到位之前，就将线缆接上驱动器；否则将数据线连接器接到驱动器的后部。
6）将合适的电源连接器接到驱动器上。大多数硬盘都使用较大的或“Molex”四线电源连接器。如果需要的话，可以买一个Y型分离器线缆（参见图7-30），它可以将一个电源连接器当作两个使用（许多计算机的电源连接器要比驱动器架的数目少）。
7）启动计算机，监听新硬盘的转动声。尽管现在的硬盘与早期硬盘相比要安静的多，还是应该可以听到新硬盘在开始旋转时有微弱的格格声或卡嗒声。如果没有听见驱动器发出任何声音，则重新检查数据和电源线。
8）重启动计算机，进入BIOS设置界面，配置新装的硬盘。具体过程参见7.26.1所述内容。
图7-30电源分离器和连接器
9）重启动计算机，准备运行FDISK，为格式化和使用硬盘作准备；或者使用驱动器分区软件，如PowerQuest的PartitionMagic，来自动创建和管理磁盘分区。通常FDISK包含在操作系统启动盘上如Windows启动盘，只需把启动盘插入软盘驱动器，从软驱启动机器，并在A:命令符上输入FDISK命令即可。
7.26.1 系统配置
驱动器物理安装完毕后，用户需要给计算机提供驱动器的基本信息，以便系统可以访问它并从它上面启动。用户如何设置和存储这些信息与驱动器的类型和用户的系统有关。标准IDE/的设置过程适用于除SCSI驱动器之外大多数硬盘；SCSI驱动器通常有一个特定的设置过程，随用户使用的主机适配器而变化。如果用户使用SCSI驱动器，则要按照主机适配器中的指示来配置驱动器。
1.自动检测驱动器
对于IDE驱动器，实际上现在PC里所有新的BIOS版本都有自动测定类型功能。在系统启动序列里，