《n计算机硬件技术基础第4章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《n计算机硬件技术基础第4章（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上课公用信息邮箱：上面有讲课PPT,Email: Password: tju101tju101,第四章 外部存储器,4.1节 磁盘存储器,一、磁盘存储原理 1. 电磁原理 记录介质：（磁性涂层） a. 塑料软片，磁头接触读写。 b. 铝合金片，磁头悬浮读写。,磁头： a.环形磁头。（软盘） b.薄膜磁头。（硬盘）,2. 在磁盘上读写数据,写入过程 电信号生磁的过程。 读出过程 磁生电信号的过程。,.磁介质存储器的主要技术指标,a.记录密度 单位长度磁介质存储器能存储的二进制信息量。其可以分为道密度，位密度和面密度。（详细见书上P118） b.存储容量 磁介质存储器所能存储的信息以字节为单位的
2、总数。存储容量有格式化与否之差别。,c. 平均存取时间 指磁盘操作命令发出，到数据在磁介质上完成信息读写所需的时间。 注1： 磁盘是个机械电子混合系统。所以相对于机械系统，电子系统所费的时间几乎可以忽略。所以访问时间主要由机械系统运行时间决定。,注2：机械运动时间，主要有径向步进电机移动寻道，和主轴电机旋转寻找扇区组成。 外圈磁道和内圈磁道的寻道、寻扇区时间差异较大。所以用平均访问时间描述。 d. 数据传输率 指磁介质存储器通过接口向CPU的传输带宽。,二、软盘驱动器,1.软盘存储器概述 软盘片：1.44MB/3.5英寸 a. 面： 两个磁头，双面。80磁道/面 b. 磁道：18扇区/磁道，都
3、是同心圆。 c. 扇区：512字节/扇区 软盘信息分布和寻址,2.磁道记录格式,每个扇区由地址标志场（addr. filed)和数据场(data field)组成。 地址场用来标记扇区的地址信息。 数据场用来存放数据。 每个场都有CRC校验项。,三、硬盘驱动器,硬盘的基本结构和分类 盘片：铝合金涂磁性材料。 磁头：薄膜磁头。 主轴电机及磁头定位系统。 控制及接口电路,注：主要类型是采用密封盘体的温盘。,采用温切斯特（winchester)技术而被称之为“温切斯特硬盘”，或简称“温盘”。 所谓温切斯特技术是由IBM公司位于美国加州坎贝尔市温切斯特大街的研究所研制的，它于1973年首先应用于IBM
4、3340硬磁盘存储器中，因此将这种技术称为：温切斯特技术。 其特点详见书上P122描述。,2.硬盘信息分布,磁头：可以是一个或多个盘片，每片上下两面各带一个磁头。从上到下从0开始编号。 磁道（柱面）：每个盘片，由很多同心圆的磁道组成。磁道从外圈从0开始编号。不同盘片的相同号的磁道构成了一个柱面，数据读写是按柱面进行的，这样便于最少的机械移动磁头去寻道。（柱面是对磁头的电子切换）,扇区：磁道上存放数据的区域。每个磁道上有前置区，来标记磁道上的第一个扇区。扇区从1开始编号。 每个磁道的扇区数相同。现在硬盘一般常见是每个磁道63个扇区。,3.磁头定位系统（书上P123),4. 寻址过程 磁盘地址：
5、驱动器号、柱面号、磁头号、扇区号。 寻道(寻找柱面）：通过移动磁头位置。 (voice coil motor) 寻找扇区：通过主轴电机和扇区定位系统。,补充：,扇区可以分为物理扇区和逻辑扇区两种编号方法。 程序员通过BIOS层的功能调用访问物理扇区。通过操作系统的功能调用访问逻辑扇区。 . 但是大部分用户是通过文件系统来访问硬盘的。文件通过文件目录表（FDT）和文件分配表（FAT）最后找到磁盘上对应该文件的扇区,四、提高磁盘速度和存储量的主要技术,磁盘压缩 这个磁盘容量不够的情况下，用软件方法来重组保存到扇区上信息。以达到增加容量的目的。 注：那是硬盘价格昂贵时代，用时间换空间的技术，现在硬盘
6、白菜价，早已淘汰了。,2. 文件压缩,利用文件信息的容易，用软件算法来实现的提高扇区存储效率的放过，也是以时间换空间的技术。 3. 磁盘碎片整理 强烈不建议使用磁盘碎片整理功能。原因是现在硬盘容量巨大，完成一次碎片整理时间很长。大部分硬盘损坏都是发生在冲击情况下。,4.2节 光盘,一、概述 1. 定义 用光学方法读写信息的圆盘称为光盘。 2. 数据分布格式 一条从外到里的连续的螺旋线。,3. 光盘的分类,只读型光盘 CD-ROM (Compact Disk) 由制造商采用母盘压制的方式完成。母盘上凸出的部分在光盘片上形成凹点（pits）。 信息以盘片的数据轨道上的平面（Lands) 和凹点（P
7、its) 组成，平面反射，凹点不反射 。这样就组成了“0”和“1”。 b. 用户无法修改数据。,. 可记录式CD，又称CD-R (CD-Recordable) 可以提供用户一次性写入数据（OTP），多次读出。 .可读写式CD，又称CD-RW (CD-ReWritable) 可以提供用户，多次（次数有限）的写入数据。,二、光盘的工作原理和性能指标,1.光盘存储器的组成 光盘驱动器： （通用的光盘机） a.激光头组件: 一组透镜和半导体激光器组成. b.走盘机构： 主轴电机、光头伺服电机，光盘托架等。,c. 控制电路与接口电路。 其中控制电路与硬盘有点类似的，但是完成的是对光电介质信号的读（写）控
8、制。并且扇区定位方式也稍有不同，因为是扇区是从外到里的连续螺旋轨迹存放的。 接口电路也是和硬盘非常类似，内置使用和硬盘类似的IDE或SATA接口。外置一般使用USB接口。, 光盘片 （通用的光盘片） 光盘机适配卡和光盘机驱动程序（PC专用） 内置式光盘存储器借用了硬盘的适配接口（集成在主板的IDE接口)，和光盘机驱动程序（集成在Windows）。 外置式的接口适配和驱动公用了USB接口部分。,2. 光盘机的工作原理,盘片的数据轨道由平面（Lands) 和凹点（Pits) 组成，平面反射，凹点不反射 。这样就组成了“0”和“1”。 CLV:恒定线速度读出 CAV:恒定角速度读出,3. 光盘的有关
9、技术指标,存储容量: 格式化前后，有差别 700MB/670MB 平均读取时间（速度）: CPU的读命令发出，到数据完成从光盘上读出。 单倍速CD的读出速度， 150KB/s 注:光盘写入（刻入）时间比读出要慢很多。, 数据传输率：见书上P129 光盘上的信息读出到光盘机缓存区Cache 时间。就是前面描述的 单倍速 150KB/S. b. 光盘上的信息读到主机CPU的速度。这个还和光盘机的接口标准有关。IDE上有DMA的模式控制。USB有低速和高速版本。,三、CD-ROM驱动器,见书上P129 注：市场上可得到CD-ROM驱动器最高的是52X，62X还未推向市场，就被淘汰了。 所以我没有看见
10、过书上写的100X的CDROM。,四、可写入CD-ROM,原理简述，见书上 P129 1. 刻录机的接口电路。 a.IDE/EIDE接口。 b.USB1.1/USB2.0 c.SATA接口。 注：没有看见过并口和SCSI接口的刻录机。,2. 刻录机的速度 CD刻录机上标有32X12X40 32和12 分别代表刻录CD-R和CD-RW速度， 40 代表读出速度。 3.刻录机的缓存。 BURN-proof技术。,五、DVD驱动器,DVD光盘（ Digital Video Disk) 用于存放MPEG-2格式的数字视盘而诞生。 DVD盘格式 （书上P131） DVD-Video b. DVD-Aud
11、io,c. DVD-ROM d. DVD-RW e. DVD-RAM,2. DVD特点 (书上P131),高密度 a. 厚度：0.6mm/ CD 1.2mm b.点坑距离更小，密度更高。4.7GB/4.3GB 高兼容性 高可靠性 注：后面两个其实和存放数据格式有关、,3. DVD驱动器, 采用波长更短的激光头。650nm DVD-ROM一个倍速(单倍速）相当于CD-ROM的 9倍，150KB/s X 9=1350KB/s。,六、可重写式 DVD-RAM,书上 P133 七.蓝光光盘 Blur Ray Disk 采用波长更短的蓝光激光头。405nm 2.单层容量 25GB 或 27GB,4.3节
12、 磁带,一、这是一种早期的海量存储器 Mass memery 二、很少用在PC机上。,4.4 移动式存储器,一、可移动硬盘 1.采用计算机标准接口的硬盘。 2.标准接口 USB：价格便宜。 IEEE1394：可达100MB/s,性能好，价格贵。 eSATA: 速度快 3000Mb/s,补充：,接口 速率(Mbitps) 速率(MByteps) USB1.1 12 1.5 USB2.0 480 60 1394(Firewire)400 50 1394b 800 100 eSATA 1.5Gb/s-1200 150 eSATA2 3Gb/s-2400 300,二、闪存U盘（ USB Flash Disk),1. U盘的结构 .USB接口 .控制芯片 .闪存 Flash Memory,三、盒式磁带机,1.这也是早期的一种便携式的海量存储器。 速度慢价格低。 2.现在其无论容量、价格、体积、功耗都没有优势，已被移动硬盘和U盘完全取代。,4.5 硬盘性能测试,一、 书上 P141介绍了专门的软件对硬盘 进行性能测试。 二、各个硬盘制造商也提供一定的硬盘工程软件，提供对硬盘测试和软故障修复的支持。,
