计算机硬件技术基础ppt电子课件教案第七章外部存储器

《计算机硬件技术基础ppt电子课件教案第七章外部存储器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机硬件技术基础ppt电子课件教案第七章外部存储器（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第七章 外部存储器,硬盘软盘系统 大容量可更换磁盘光盘储存系统Flash电子盘,计算机硬件技术基础,计算机存储器系统,外存的特点：容量大、单位容量成本低、非易失性、寻址和访问速度慢、存储体可更换等。,外部存储器概述,计算机硬件技术基础,磁盘系统 磁性材料的记忆原理,磁性存储原理： 磁盘存储信息是利用具有矩形磁滞回线的磁性材料，这种磁性材料在外加磁场的作用下，其磁感应强度B与外加磁场H的关系，可用矩形磁滞回线来描述。,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统,7.1.1 硬盘的发展1956年，IBM发明世界上第一台硬盘(IBM350)，1973年，又发明了Winchester(温氏)硬盘(IMB33

2、40)。80年代硬盘随微机的普及而广泛使用。 体积： 5.25英寸/全高 3.5英寸/半高(用于台式PC)2.5/1.8英寸(用于笔记本PC)0.85/1英寸微型(用于数码产品),3.5英寸硬盘,1.8英寸硬盘,0.85英寸硬盘,计算机硬件技术基础,容量：1040MB(8086/286) 1500GB(目前) 接口类型：目前一般为ATA和新型的SATA，可靠性较高的SCSI，微型硬盘采用CF接口。 突发传输速率，和接口类型有关：如ATA-100为100MB/s，SATA为150MB/s， 平均寻道时间：计算机在发出一个寻址命令，到相应目标数据被找到所需时间，目前使用的硬盘为5ms左右。 转速：

3、3600转/s 10000转/s目前使用的硬盘多为5400、7200转/s 缓冲存储器容量：512KB8MB。 最大内部数据传输速率：磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度 ，一般低于突发传输速率。,7.1 硬盘系统 技术指标,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统 硬盘结构,7.1.2 硬盘的结构 1. 内部结构硬盘内部包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘体及主轴驱动机构、前置读写控制电路和接口电路等。封装在硬盘的净化腔体内。,1英寸CF接口微型硬盘,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统 关于磁道、扇区和柱面,2. 磁道、扇区和柱面 盘体：盘体由多个同轴盘片组成，

4、每个盘片都是双面存储，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，以此类推。 磁道(Track)：磁面上均匀分布的同心圆存储轨迹。最外层为0磁道。 扇区(Sector)：磁道上等弧度划分的扇段。一般一个扇区的存储容量为512字节。 柱面(Cylinder)：各个盘面上同一编号磁道的组合。,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统,硬盘上的一个物理记录块要用三个参数来定位：柱面号、扇区号、磁头号。 标准记录格式硬盘容量=柱面数磁头数扇区数512字节,计算机硬件技术基础,位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（bPI）。 道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（TPI）。 面

5、密度=位密度*道密度目前硬盘盘片的单片容量最大为167GB。,7.1 硬盘系统,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统,3. 记录格式每一扇区除存放512字节的用户数据外，还存放着用于同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据一般只作用于硬盘内部。,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统 硬盘的记录格式,标准记录： 分区记录： 位密度外低内高; 位密度相等; 浪费存储能力； 充分利用存储能力； 数据传输速率相等。 数据传输速率外高内低。,早期使用的标准记录 目前常使用的分区域记录Zoned-bit recording(ZBR),计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统,7.1.3 硬盘的使用硬

6、盘在使用之前必须经过低级格式化、分区和高级格式化三个步骤。 1. 低级格式化(DOS中使用LFORMAT等软件)一般硬盘在出厂之前都做过低级格式化。 低级格式化的作用：创建磁道和扇区，写入每个扇区的头、尾信息。低级格式化和操作系统无关。,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统 硬盘的分区,2. 分区(DOS中使用FDISK) 硬盘分区将硬盘分成多个逻辑区域(逻辑盘)，每个分区可支持不同的操作系统。DOS分区可分为一个主分区和一个扩展分区，扩展分区又可分成多个逻辑分区，每个分区对应一个逻辑磁盘。 簇硬盘的最小分配单位是“簇”(一般包括多个扇区)，并将全部簇编号。每个簇包含的扇区数因逻辑盘容量而异。

7、 PC机常用的三种文件系统： FAT(File Allocation Table)：16位文件分配表(又称为FAT16，软盘为12位)，PC机DOS、Windows系统均支持。 FAT16文件系统中簇的编号为16位二进制，簇的最大容量为32KB，逻辑盘最大容量=64K X 32K=2048M=2G。,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统,FAT32：32位文件分配表，用于Windows9x/2000的文件系统，用32位二进制对簇进行编号。和FAT16相比，FAT32文件系统的簇所包含的扇区数少，如2GB的一个逻辑盘，FAT16的簇容量为32KB，而FAT32的簇容量为4KB。FAT32的磁盘利

8、用效率比FAT16高(一个文件平均浪费半个簇FAT16平均浪费16KB、而FAT32平均浪费2KB)。DOS、Windows3.x和Windows95第一版不支持FAT32。 NTFS：WindowsNT文件系统，是基于安全性的文件系统。目前用于Windows2000/XP系统，DOS和Windows9x不支持。WindowsNT使用NTFS 4.0，Windows2000/XP使用NTFS 5.0。,计算机硬件技术基础,3. 高级格式化(DOS中使用FORMAT)将全部扇区分成引导区、文件分配表(FAT)、文件根目录表和数据区四个区域。 引导区：磁盘参数和引导程序等。,文件分配表(FAT)：

9、数据区的每一个簇对应文件分配表中的两个字节，表示该簇被某文件占用并指明该文件下一簇。 文件根目录：一个文件的目录称为一个目录项，FAT16 中占32个字节。存放文件名、修改日期时间、文件长度及起始簇。,7.1 硬盘系统,计算机硬件技术基础,计算机硬件技术基础,7.1 硬盘系统 硬盘接口,接口：40针的IDE接口，而50针的是SCSI接口。,跳线：设置是作为主盘(Master)还是副盘(Slave),电源插座：+5V，+12V,3.5英寸IDE接口硬盘,7.2 软磁盘系统,和硬盘系统相比，软盘的容量和读写速度都低的多，但盘片可更换。 7.2.1 软盘系统构成 软盘系统由软盘控制器、软盘驱动器、软

10、盘盘体和接口电缆组成。,完成总线与软驱接口的电路,由读写磁头及磁头移动机构、主轴电机、编解码电路和接口电路等组成,计算机硬件技术基础,软盘驱动器的工作过程：马达带动软盘的盘片转动（每分钟300转），磁头定位器的步进马达负责把磁头（磁头小车）作径向移动到正确的磁道，由磁头完成读写操作。,7.2 软磁盘系统,计算机硬件技术基础,7.2 软磁盘系统,7.2.2 软盘接口 软盘控制器到软盘驱动器的接口为34线专用接口(一般在主板上标有FLOPPY)。通过扁平电缆连接。可同时安装两个软盘驱动器，盘符分别为A和B。,计算机硬件技术基础,7.2 软磁盘系统,7.2.3 软盘PC机软盘最早为8英寸，IBM-P

11、C机中使用的为5.25英寸和3.5英寸，目前5.25英寸已基本淘汰。5.25英寸软盘有360KB和1.2MB两种格式，3.5英寸软盘有720KB、1.44MB和2.88MB三种，2.88MB软盘没有推广使用。,磁盘容量 = 面数 X 每面磁道数 X 每磁道扇区数 X 每扇区字节数,计算机硬件技术基础,7.3 大容量可更换磁盘,7.3.1 简介大容量可更换介质磁盘系统是软磁盘的更新换代产品，其容量、传输速度、盘片转速、寻道时间等指标介于硬盘和软盘系统之间，多数指标接近硬盘系统。主要应用于大量数据的移动复制。,计算机硬件技术基础,7.3 大容量可更换磁盘,关键技术：一般大容量可更换磁盘系统使用了激

12、光定位等更精确的磁头定位技术，使磁头的定位精度接近硬盘，从而大大提高磁道密度。 接口：大容量可更换磁盘系统的结构有内置和外置两种，其接口有IDE(内置)、SCSI(外置)、USB(外置)、并行口(外置)和PCMCIA(用于笔记本电脑，外置)几种。 兼容性：部分可更换系统的驱动器兼容3.5寸软盘，它们可已读写3.5寸720KB和1.44MB软盘。 前景：目前大容量可更换磁盘的使用并不普及，主要原因是英特网和光盘的迅速发展。 7.3.2 常用的磁光盘驱动器,计算机硬件技术基础,计算机硬件技术基础,7.4 光盘存储系统,最早的光盘存储系统是CD(Compact Disc:数字激光唱片)和LD(Las

13、er Disc:激光视盘，模拟方式)。将CD进行纠错方面的改进后用于计算机数据存储。,光盘储存系统的特点 容量大：CD:650MB DVD:17GB。 成本低：位成本远低于磁性储存。 可靠性好：抗磁，无磨损。 速率：高于软盘，低于硬盘。 可写性差：有只读和可擦写型。,计算机硬件技术基础,7.4 光盘存储系统,光盘的种类,1. 按存储容量标准可分为： CD：存储容量约650MB。 DVD：可双面存储信息，而且每面可存储两层信息。单面单层4.7GB 单面双层8.5GB双面单层9.4GB 双面双层17 GB 2. 按光盘介质特性和写入特性可分为： 只读：包括CD-ROM，DVD-ROM。 一次可写：

14、包括CD-R，DVD-R / DVD+R。 可擦写：包括CD-RW，DVD-RW / DVD+RW。-R/-RW和+R/+RW是两种不同的写入标准，一般写入设备和盘片不兼容。,-R: Recordable -RW: ReWritable,计算机硬件技术基础,7.4 光盘存储系统,3. CD类光盘按应用和介质分类 CD-DA(Digital Audio)：激光唱盘。 CD-ROM(Read Only Memory)：只读光盘，作为电子出版物载体。 PhotoCD：Kodak公司制定的，用压缩方式存储数字照片的CD格式标准。 CD-I(Interactive)：一种支持交互的CD技术规范。 VCD

15、(Video CD)：CD的视频存储标准，使用MPEG-1视频压缩标准(MPEG=Motion Picture Experts Group)。MPEG-1标准：视频分辨率约为240X352；伴音为双声道立体声；播放时间约74分钟。,计算机硬件技术基础,7.4 光盘存储系统,4. DVD类光盘 DVD(Digital Video Disk)：用MPEG-2压缩方式存储数字化视频和音频高密度光盘标准。MPEG-2标准：视频分辨率最低为 720X480(NTSC)720X576(PAL)； 伴音为5.1声道环绕立体声；包含有4通道的字幕；单面单层DVD盘(4.7GB)可存储135分钟节目。,计算机硬

16、件技术基础,7.4 光盘存储系统 光盘驱动器构成和原理,7.4.3 光盘驱动器光驱的构成和原理光盘驱动器内部由：旋转及其伺服控制机构；激光发送、接收及其平行移动反光和聚焦系统；信号编译码、驱动检测电路；接口控制和缓冲存储器电路。 2. 读数据的过程控制旋转和平移机构使光束对准数据光道，在旋转的过程中从激光检测器拾取信号，经译码获得数据。,计算机硬件技术基础,光驱类型按使用介质分类有CD和DVD两大类，DVD光驱可以兼容CD光驱。按光盘写入能力分类有只读和读写两大类。但实际的产品可能有比较灵活的功能组合。 常见的光驱产品：,7.4 光盘存储系统 光盘驱动器的类型,CD-ROM驱动器,CD-RW驱动器,读所有CD类光盘,读所有CD类光盘，写CD-R、CD-RW,DVD-ROM驱动器,读所有CD类、DVD类光盘,DVD-RW驱动器,读所有CD类、DVD类光盘，写DVD-R、DVD-RW,Combo驱动器,