计算机组装与维护教学全套课件第3版 王保成 教学课件 教学课件5 配置外存储系统

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1、项目五配置外存储系统 计算机系统的外存与内存不同 它主要用来存放操作系统 应用程序 用户数据等需要长期保存的内容 它的速度虽然慢于内存 但因存储量大 存储时间长等优点而成了计算机系统存储器中的一种必不可少的存储设备 外存的种类有很多 大体可分为3类 硬盘 软驱及软盘 光驱及光盘 其中软盘与软驱因其自身的缺陷已经逐渐被市场淘汰 5 1项目内容及实施计划5 2知识阅读 外存储系统5 3动手做 配置外存储系统5 4网上学 配置外存储系统5 5拓展训练 认识其他外存储器5 6配置外存储系统学习评价 5 1项目内容及分析 5 1项目内容及实施计划 配置外存储系统项目包括硬盘和光驱市场采购 安装硬盘和光驱

2、以及测试硬盘和光驱性能等几个方面的内容 如图5 1所示 5 1 1项目描述 市场上的外存储产品报价单 挑选 合适的硬盘与光驱性能满足自己需要价格可以接受能与主板上的接口相匹配 图5 1挑选内存的项目描述 5 1 2项目实施计划 如图5 2所示的是配置外存储系统的实施计划 其中左栏是分析 右栏是给读者的建议 读者也可以根据自己实际完成的顺序 将顺序号填入右上角的圆圈内 5 2知识阅读 外存储系统 为了完成 配置外存储系统 项目 我们需要了解外存储系统的相关知识 包括硬盘的分类 硬盘的结构与工作原理 硬盘的接口方式 硬盘的性能指标 硬盘新技术 CD ROM光驱的结构 CD ROM光驱的性能指标 C

3、D R RW光驱的结构与工作原理 CD R RW光驱的性能指标 DVD光驱的分类 DVD光驱的性能指标以及各类光存储磁盘的比较等内容 本节主要是介绍这几个方面的知识 通过对本节的学习 可以让读者在进行项目操作时有充足的知识准备 对本节的学习可以放在5 3节以后 也可以先行学习后再去完成5 3节的操作 5 2 1硬盘的分类 硬盘的分类方法很多 就品牌而言 主要有昆腾 Quantum 希捷 Seagate 迈拓 Maxtor IBM和西部数据 WesternDigital 几大产商 另外还有三星 Samsung 富士通 Fujitsu 日立 Hitachi 等几家厂商的产品 而且每个硬盘品牌下都还

4、设有多个家族 系列 产品 每个系列下还有许多款硬盘 硬盘市场近几年的发展风云变幻 先是昆腾硬盘被迈拓公司收购 市场中便少了昆腾的品牌 然后迈拓公司被希捷公司收购 市场又少了迈拓的品牌 IBM公司也宣布退出硬盘市场 并将其硬盘部门转给了日立公司 目前硬盘市场上主流品牌就只剩下希捷 西部数据 三星 日立 东芝 易拓等几家了 5 2 1硬盘的分类 从尺寸上分 可将硬盘分为5 25英寸 3 5英寸 2 5英寸和1 8英寸四种 其中前两种主要用于台式机上 后两种尺寸的硬盘主要用于笔记本电脑或袖珍型精密设备上 目前5 25英寸的硬盘已被淘汰掉 台式机使用的硬盘的主流尺寸是3 5英寸 其外观大小与普通软驱相

5、似 如图5 1所示为四种尺寸的硬盘 图5 1四种尺寸的硬盘 5 2 1硬盘的分类 从接口类型上分 可将硬盘分为IDE接口硬盘 SCSI接口硬盘 USB接口硬盘 IEEE1394接口硬盘和串行ATA SerialATA 接口硬盘等几类 其中IDE接口硬盘是目前市场上的主流硬盘 串行ATA接口硬盘是未来的发展趋势 如图5 2所示为这五种接口的硬盘 图5 2五种不同接口的硬盘 5 2 2硬盘的结构与工作原理 硬盘是计算机系统中最主要的外存设备 可以说 计算机中的大量数据都必须存储在硬盘中 包括操作系统本身 CPU要做运算 必须要把硬盘上存储的数据取出来调入内存才能运行 所以有人把硬盘称作是计算机数据

6、的仓库 目前主流硬盘的尺寸为3 5英寸 一般硬盘的正面都贴有标签 标注硬盘的一些参数 硬盘的背面是一块控制电路板 上面还贴有一些芯片 硬盘的一端是接口及跳线 有硬盘电源接口 数据线接口 主从状态跳线三部分 我们讲硬盘的结构 主要讲硬盘的外部结构 内部结构和它的逻辑结构 5 2 2硬盘的结构 1 硬盘的外部结构硬盘的外部尺寸有5 25英寸 3 5英寸 2 5英寸和1 8英寸等几种 其中前面两种主要用于台式机 后两种主要用于笔记本电脑 5 25英寸的硬盘已被淘汰 目前台式机的主流硬盘尺寸为3 5英寸 图5 3所示为一款常见的3 5英寸的硬盘外部结构图 5 2 2硬盘的结构 2 硬盘的内部结构打开硬

7、盘的外壳 可以一目了然地看清硬盘的内部组成 它主要由浮动磁头组件 磁头驱动机构 盘片 盘片主轴驱动机构和前置读写控制电子线路等几部分组成 图所示为一块掀开外壳的硬盘内部结构图 图5 33 5英寸硬盘的正面图及外部结构图 5 2 2硬盘的结构 3 硬盘的逻辑结构硬盘从逻辑上划分 包括这样几个部分 磁面 Side 磁道 Track 柱面 Cylinder 扇区 Sector 弄清这几个概念后 就可以计算出硬盘的容量 硬盘容量 柱面数 扇区数 每扇区字节数 磁头数存储在硬盘上的某个信息就可以表示为 XX磁道 柱面 XX磁头 XX扇区 图所示为硬盘的逻辑结构图 图5 4硬盘内部结构图 5 2 2硬盘的

8、工作原理 硬盘作为一种磁表面存储器 是在非磁性的合金材料 多为铝片 表面涂上一层很薄的磁性材料 再通过磁层的磁化来存储信息的 即硬盘是利用特定的磁粒子的极性来记录数据 磁头在读取数据时 将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号 再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据 写操作正好相反 硬盘Cache主要负责协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异 硬盘驱动器加电正常工作后 首先是利用控制电路完成初始化工作 将磁头置于盘片中心位置 初始化完成后主轴电机将开始工作 高速旋转 装载磁头的驱动小车机构移动 将磁头置于盘片表面的00道 处于等待指令状态 当接收到系统指令后 通过前置放大控制电路处

9、理 并由驱动音圈电机发出磁信号 此时根据感应阻值变化的磁头对盘片数据进行正确定位并将接收后的数据信息解码 再通过放大控制电路传输到接口电路 由接口电路传送给主机 完成一次指令操作 5 2 2硬盘的工作原理 当硬盘断电停止工作时 硬盘不旋转 各个浮动磁头依靠反力矩弹簧的作用与对应的盘片表面相接触 每个盘片的中心位置都留有一部分空间不存放任何信息 专用来停靠磁头的 这个位置叫启停区 一旦硬盘开始工作 磁头便会离开启停区 不再与盘片接触 而是悬浮在盘片上方进行数据的读写 硬盘从停止状态进入工作状态 会发出正常明显的 咔咔 声响 这是由于硬盘在通电后 音圈马达会带动硬盘磁头从启停区上拉开并移动到盘片上

10、方而形成的 当硬盘磁头离开启停区悬浮在盘片上方后 这一声响会减弱或消失 实际上所有的硬盘在开机时都会发出声响 只不过根据各自的马达种类不同 这一噪音的大小指标并不尽相同 有些容易被人察觉 有些人耳不易察觉 5 2 3硬盘的接口方式 硬盘接口是硬盘与主机系统之间的连接部件 作用是在硬盘缓存与主机内存之间传输数据 不同的硬盘接口决定着硬盘与主机之间的连接速度 目前硬盘的接口类型主要有IDE接口 SATA接口 SCSI接口 IEEE1394接口 USB接口和光纤通道等几种 1 IDE接口IDE本意是指把 硬盘控制器 与 盘体 集成在一起的硬盘驱动器 也称之为电子集成驱动器 把盘体与控制器集成在一起的

11、做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度 提高了数据传输的可靠性 而且硬盘制造起来也变得很容易 我们常说的IDE接口 也叫ATA AdrancedTechnologyAttachment 高级技术附加装置 接口 这种接口是1986年由CDC 康柏和西部数据三家公司联合开发的 发展到今天 已先后经历了ATA 1 ATA 2 ATA 3和UltraATA33 66 100 133等几种标准 它们的技术指标见表5 4 2 SATA接口SATA接口即串行ATA接口 SerialATA 它是Intel公司联合APT Dell IBM 希捷等几家公司于2001年推出的一种新型接口技术 它一改以往IDE接口并行传

12、输数据的方式 而采用连续串行的方式传送数据 这样在同一时间点上就会只有1位数据传输 减少了接口针脚数目 只有四针就可以完成所有工作 第一针发送 第二针接收 第三针供电 第四针接地线 相对于IDE接口标准的80芯数据排线来说大大地简化了 数据线趋于标准化 同时 针脚数的减少也全面解决了IDE接口标准中存在的数据串连扰问题 降低了电力消耗 减少了发热量 也就更加有利于数据的正确传输和增加系统的稳定性 SATA接口相对于IDE接口起点更高 发展潜力更大 从推出SATA至今 SATA发展已经历了两个版本 SATA1 0和SATA2 0 其中SATA1 0定义的数据传输率可达150MB s 这比目前最新

13、的IDE所能达到的133MB s的数据传输率还要高 而SATA2 0所达到数据传输率还高至300MB s 所以SATA接口取代IDE接口而成为当前硬盘的主流接口是必然的发展趋势 2009年初 SATA国际组织 SerialATAInternationalOrganization 宣布 第三代SATA存储接口标准已经接近开发尾声 预计2009年第二季度该组织就会正式颁布新标准的最终规范 首批实际产品也将届时出炉 新一代SATA标准的最大改进就是数据传输率提升100 从上代标准的3Gbps 300MB s 提升到6 0Gbps 600MB s 新一代标准的正式名称应该叫 SerialATAInte

14、rnationalOrganization SerialATARevision3 0 可简称为 SATA3 0 或 SATA6Gbps 3 SCSI接口即SmallComputerSystemInterface 小型计算机系统接口 它最早研制于1979年 原是为小型计算机研制的接口技术 但随电脑技术的发展 现今它也被完全应用于PC机上 SCSI接口技术发展到今天 先后经历了SCSI 1 SCSI 2 UltraSCSI Ultra2SCSI Ultra160SCSI Ultra320SCSI等几个阶段 3 SCSI接口SCSI接口即SmallComputerSystemInterface 小型

15、计算机系统接口 它最早研制于1979年 原是为小型计算机研制的接口技术 但随电脑技术的发展 现今它也被完全应用于PC机上 SCSI接口技术并不是专门为硬盘设计的接口 是广泛地应用于硬盘 光驱 ZIP MO 扫描仪 打印机 光刻机等设备上的一种接口技术 它具有应用范围广 多任务 宽带宽 CPU占用率低以及支持热插拔等优点 但因价格较高 所以不能象IDE接口那样普及 目前SCSI接口的硬盘主要应用于中高档服务器和高档工作站中 4 IEEE1394接口IEEE1394的前身称之为了FireWire 火线 规范 1986年由Apple公司推出 1995年由IEEE电工委员会确认为IEEE1394 19

16、95接口标准 IEEE1394接口也并不是专用硬盘开发的接口 它是为了增强外部多媒体设备 如数码摄像机 高速硬盘 音响设备等 与计算机连接性能而设计的一种高速串行总线 它有两种版本 IEEE1394a和IEEE1394b 其中IEEE1394a是目前的主流版本 最大数据传输速率可达到400MB s IEEE1394b是为下一代PC机开发的接口标准 最大数据传输率可达到800MB s 若使用光纤则可高达1600MB s的传输速率 IEEE1394接口标准具有即时数据传输 Real TimeDataFransfer 支持热插拔 驱动程序安装简易 数据传输速度快 具备通用I 0连接头 点对点的通讯架构等特点 同时IEEE1394接口也具有使用费用昂贵的致命缺点 故目前支持IEEE1394接口硬盘的适配器很少见 5 USB接口USB接口也叫通用串行总线接口 它是1994年年底由Compag IBM Microsoft等多家公司联合推出的 也是目前应用最为普遍的设备接口 不仅仅用于硬盘接口 其他设备如Modem 打印机 鼠标 键盘 扫描仪 数码照相机等也几乎都采用了USB接口 从1994年11月