第八章第八章 辅助存储器辅助存储器 8.1 外存储器概述外存储器概述•主存的后备和扩充，也称外存主存的后备和扩充，也称外存•特点特点:容量大容量大,可靠性高可靠性高,单位存储容量价格低单位存储容量价格低,在在掉电情况下能长期保存信息掉电情况下能长期保存信息•辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、寻辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、寻址时间等址时间等 1.存储密度存储密度–道密度道密度(TPI)：：磁盘半径方向单位长度包含的磁道数磁盘半径方向单位长度包含的磁道数–位密度位密度(BPI)：：在每一个磁道内单位长度内所能记录在每一个磁道内单位长度内所能记录的二进制信息数的二进制信息数磁表面存储器磁表面存储器光存储器光存储器磁芯磁芯磁盘磁盘磁带磁带 • 2.存储容量存储容量– 存储容量指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量、一般存储容量指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量、一般用字节为单位用字节为单位 3. 寻址时间寻址时间– 磁盘存储器采取直接存取方式，寻址时间包括两部分一是磁磁盘存储器采取直接存取方式，寻址时间包括两部分一是磁头寻找目标磁道所需的找道时间头寻找目标磁道所需的找道时间ts。
二是找到磁道以后，磁头等二是找到磁道以后，磁头等待所需要读写的区段旋转到它的下方所需要的等待时间待所需要读写的区段旋转到它的下方所需要的等待时间tw由由于寻找相邻磁道和从最外面磁道找到最里面碰道所需的时间不于寻找相邻磁道和从最外面磁道找到最里面碰道所需的时间不同，磁头等待不同区段所花的时间也不同因此取它们的平均同，磁头等待不同区段所花的时间也不同因此取它们的平均值，称作平均寻址时间值，称作平均寻址时间Ta它由平均找道时间它由平均找道时间tsa和平均等待时和平均等待时间间twa组成组成: Ta=Tsa+Twa =(tsmax+tsmin)/2+(twmax+twmin)/2 – 磁带存储器采取顺序存取方式，不需要寻找磁道但需要考虑磁带存储器采取顺序存取方式，不需要寻找磁道但需要考虑磁头寻找记录区的等待时间磁头寻找记录区的等待时间 4. 数据传输率数据传输率 磁表面存储器在单位时间内与主机之间传送数据的位数或字磁表面存储器在单位时间内与主机之间传送数据的位数或字节数，叫数据传输率节数，叫数据传输率Dr 。
从设备方面考虑，传输率等于记录密从设备方面考虑，传输率等于记录密度度D和记录介质的运动速度和记录介质的运动速度V的乘积 5. 误码率误码率• 误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数、它等于从辅存读误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数、它等于从辅存读出时，出错信息位数和读出的总信息位数之比出时，出错信息位数和读出的总信息位数之比 6. 价格价格• 通常用位价格来比较各种存储器位价格是设备价格除以容量，通常用位价格来比较各种存储器位价格是设备价格除以容量，在所有存储设备中，磁表面存储器和光盘存储器的位价格是很低在所有存储设备中，磁表面存储器和光盘存储器的位价格是很低的例如，的例如，IBM PC机机 3.5 英寸高密度软磁盘存储器共有英寸高密度软磁盘存储器共有 2个记录个记录面、每面面、每面 80个磁道、每个磁道个磁道、每个磁道18个记录扇区、每个扇区可记录信个记录扇区、每个扇区可记录信息息512个字节因此其格式化容量为：个字节因此其格式化容量为：• 512*18*80*2≈1.44MB• 该软磁盘机的转速为每分钟该软磁盘机的转速为每分钟360转（转（360rPm），），旋转一圈的时旋转一圈的时间为：间为：60／／360=0.167s；；平均等待时间为旋转半圈的时间平均等待时间为旋转半圈的时间83ms、、平均找道时间取决于不同驱动器的机电性能（直接给出）。
平均找道时间取决于不同驱动器的机电性能（直接给出） 8.2 磁记录原理与记录方式磁记录原理与记录方式• 本节将讨论磁表面存储技术的基础本节将讨论磁表面存储技术的基础——信息的存取原信息的存取原理、磁记录介质、磁头以及磁记录的编码方式在此只理、磁记录介质、磁头以及磁记录的编码方式在此只作一般原理性的介绍作一般原理性的介绍• 磁盘存储是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料磁盘存储是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息表面作载磁体来存储信息 8.2.1 磁记录原理磁记录原理– 写入：将计算机并行数据进行并写入：将计算机并行数据进行并-串变换，然后一位一位的串变换，然后一位一位的由写电流驱动器将交变信号电流通过磁头线圈，使磁体内的由写电流驱动器将交变信号电流通过磁头线圈，使磁体内的磁通量发生变化，交变磁场从缝隙中漏出，使匀速转动的磁磁通量发生变化，交变磁场从缝隙中漏出，使匀速转动的磁盘表面磁化根据写入电流的方向决定是写盘表面磁化根据写入电流的方向决定是写“1”还是写还是写“0”当载磁体相对于磁头运动时，就可以连续写入一连串当载磁体相对于磁头运动时，就可以连续写入一连串的二进制信息。
的二进制信息– 读出：磁盘匀速转动，磁化点顺序经过磁头，在磁头线圈中读出：磁盘匀速转动，磁化点顺序经过磁头，在磁头线圈中感应出相应的电动势，经过放大检测等一定的处理后，还原感应出相应的电动势，经过放大检测等一定的处理后，还原成原来存入的数据信号由于数据是一位一位串行读出的，成原来存入的数据信号由于数据是一位一位串行读出的，故要经串故要经串-并变换后，在将并行信号送至计算机并变换后，在将并行信号送至计算机 8.2.2 磁记录介质与磁头磁记录介质与磁头 1、磁记录介质、磁记录介质• 磁记录介质指的是涂有薄层磁性材料的信息载体可以脱机保磁记录介质指的是涂有薄层磁性材料的信息载体可以脱机保存信息，并目可以作为不同系统之间信息交换的手段、因此又称存信息，并目可以作为不同系统之间信息交换的手段、因此又称为磁记录媒体为磁记录媒体 2、、 感应式磁头感应式磁头• 磁头是实现电一磁转换的装置，用电脉冲表示的二进制代码，磁头是实现电一磁转换的装置，用电脉冲表示的二进制代码，通过磁头转换成磁记录介质上的磁化格式；而介质上的磁化信息通过磁头转换成磁记录介质上的磁化格式；而介质上的磁化信息又要通过磁头转换成电脉冲。
介质上信息的清除，则是通过磁头又要通过磁头转换成电脉冲介质上信息的清除，则是通过磁头将介质上磁层向某一方向饱和磁化或去磁而得到因此磁头的性将介质上磁层向某一方向饱和磁化或去磁而得到因此磁头的性能对读写、清除、记录密度和读出速度等均有影响能对读写、清除、记录密度和读出速度等均有影响 3、、 MR磁头磁头• 随着计算机对大容量硬盘驱动器的需求，促进高密度磁以录技随着计算机对大容量硬盘驱动器的需求，促进高密度磁以录技术的发展术的发展MR磁头是专用于读出的磁头，即它不能完成写人工磁头是专用于读出的磁头，即它不能完成写人工作，但它具有高的输出灵敏度和与磁盘转速无关的输出特性，所作，但它具有高的输出灵敏度和与磁盘转速无关的输出特性，所以需要与专用的写人磁头配合使用以需要与专用的写人磁头配合使用MR磁头以应用在大容量的磁头以应用在大容量的硬盘驱动器中，但其价格较贵硬盘驱动器中，但其价格较贵 运动方向运动方向磁层磁层载磁体载磁体N S S N读线圈读线圈写线圈写线圈铁芯铁芯·存储元的大小和缝隙宽度、磁头与磁表面距离、电流强度有关存储元的大小和缝隙宽度、磁头与磁表面距离、电流强度有关·目前软盘常用目前软盘常用MFM编码方式编码方式,能达到较高的能达到较高的 记录密度和较高的记录密度和较高的自同步能力自同步能力. 8.2.3 磁记录方式磁记录方式• 磁记录方式是按照某种规律，将一连串二进制磁记录方式是按照某种规律，将一连串二进制数字信息，变换成磁层的相应磁化翻转形式，并数字信息，变换成磁层的相应磁化翻转形式，并经读写控制电路实现这种转换规律。
经读写控制电路实现这种转换规律 图图8.5 给给出几种常见的磁记录方式的写人电流波形出几种常见的磁记录方式的写人电流波形•（（1）归零制（）归零制（RZ）） 写入线圈的正脉冲电流表写入线圈的正脉冲电流表示写如示写如“1”，负脉冲表示记录，负脉冲表示记录“0”在两位信在两位信息之间要保持线圈中的电流为零息之间要保持线圈中的电流为零•（（2））不归零制（不归零制（NRZ）） 磁头线圈中始终有电磁头线圈中始终有电流，不是正向电流（代表流，不是正向电流（代表1）就是反向电流（代）就是反向电流（代表表“0”），其抗干扰能力强其抗干扰能力强• (3) 见见1就翻的不归零制（就翻的不归零制（NRZ1) 记录记录“0”时电流方向不变，只有遇到时电流方向不变，只有遇到“1”时才改变方向时才改变方向 （（4）调相制（）调相制（PM）） 也就是说，假定记录数据也就是说，假定记录数据“0’时规时规定磁化翻转的方向由负变为正，则记录数据定磁化翻转的方向由负变为正，则记录数据‘l’时从正变为负、时从正变为负、当连续出现两个或两个以上当连续出现两个或两个以上‘1’或或‘0”时，为了维持上述原则，时，为了维持上述原则，在位周期起始处也要翻转一次。
在位周期起始处也要翻转一次5）） 调频制（调频制（FM）） 记录记录‘1’时不仅在位同期的中心时不仅在位同期的中心产生磁化翻转，而已在位与位之间也必须翻转记录产生磁化翻转，而已在位与位之间也必须翻转记录“0’时，时，位周期中心不产生磁化翻转，但位与位之间的边界处要翻转一次位周期中心不产生磁化翻转，但位与位之间的边界处要翻转一次由于记录数据由于记录数据‘l’时磁化翻转的频率为记录数据时磁化翻转的频率为记录数据“0’时的两倍，时的两倍，因此又称因此又称‘倍频制倍频制”• （（6）改进调频制（）改进调频制（MFM））• 这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据‘1’时在位时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据周期中心磁化翻转一次，记录数据‘0’时不翻转区别在于只时不翻转区别在于只有连续记录两个或两个以上有连续记录两个或两个以上‘0’时，才在位周期的起始位置翻时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位同期的起始处都翻转转一次，而不是在每个位同期的起始处都翻转• 除上述几种记录方式外，成组编码（除上述几种记录方式外，成组编码（GCR））以及游程长度受限以及游程长度受限码（码（RLLC））等。
等 • 游程长度受限码游程长度受限码RLLC的编码实质是将原始数据序的编码实质是将原始数据序列变成列变成“0”、、“1”受限制的记录序列，其编码受限制的记录序列，其编码规则是将原始数据变换成规则是将原始数据变换成“0”游程长度受限码，游程长度受限码，即任何两位相邻的即任何两位相邻的“1”之间的之间的“0”的最大位数的最大位数和最小位数均受到限制的新编码然后再用和最小位数均受到限制的新编码然后再用NRZ1制方式进行调制和写入该码具有自同步制方式进行调制和写入该码具有自同步能力，因而在高密磁盘中得到广泛应用能力，因而在高密磁盘中得到广泛应用• 自同步能力是指从读出数据（脉冲序列）中自自同步能力是指从读出数据（脉冲序列）中自动提取同步信号（时间基准信号）的能力例如动提取同步信号（时间基准信号）的能力例如NRZ1没有自同步能力，而没有自同步能力，而PM、、FM、、MFM记记录方式具有自同步能力其中录方式具有自同步能力其中FM方式的最大磁方式的最大磁化翻转间隔是位周期化翻转间隔是位周期T,而最小磁化翻转间隔是而最小磁化翻转间隔是 T/2,因此自同步能力因此自同步能力R=T/2/T=0.5。
8.3 硬盘存储器（硬盘机）硬盘存储器（硬盘机）8.3.1 硬盘存储器的组成硬盘存储器的组成–硬盘盘片和硬盘驱动器硬盘盘片和硬盘驱动器电机电机直直流流电电机机磁头磁头 •温氏技术特点温氏技术特点–全封闭结构，杜绝灰尘危害全封闭结构，杜绝灰尘危害–磁头采用接触式启停磁头采用接触式启停–一体化主轴和电机一体化主轴和电机•硬盘存储器的基本组成硬盘存储器的基本组成–磁盘控制器磁盘控制器–头盘组件头盘组件•磁头组件、磁头驱动机构、驱动机构及盘片、读磁头组件、磁头驱动机构、驱动机构及盘片、读写放大电路、循环过滤器、底座和上盖、其他附写放大电路、循环过滤器、底座和上盖、其他附件–印刷电路印刷电路板 8.3.2 硬盘的管理结构硬盘的管理结构1.名词解释名词解释•盘面盘面•磁道磁道•柱面柱面：硬盘每个盘面的同一编号的磁道构：硬盘每个盘面的同一编号的磁道构成柱面成柱面•扇区扇区•容量容量 格式化容量格式化容量=磁头数磁头数*柱面数柱面数*每柱面扇区数每柱面扇区数*每扇每扇区字节数区字节数•转数现在已达到转数现在已达到7200r/min或或9600r/min•按盘径分：按盘径分：5.25英寸、英寸、3.5 英寸、英寸、2.5 英寸、英寸、1.8 英寸英寸 •例题例题 磁盘组有磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两面不用。
存储区域内直径最上最下两面不用存储区域内直径22cm，，外外直径直径33cm,道密度为道密度为40道道/cm,内层位密度内层位密度400位位/cm,转速转速2400转转/分，问：分，问：•1、共有多少柱面？、共有多少柱面？•2、盘组总存储容量是多少？、盘组总存储容量是多少？•3、数据传输率多少？、数据传输率多少？•4、采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小、采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址？寻址命令中如何表示磁盘地址？•5、如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将、如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上？面上？ •解：解：1、有效存储区域、有效存储区域= 33/2-22/2 = 16.5-11 = 5.5cm 柱面数柱面数=道密度道密度*有效区域有效区域=40道道/cm*5.5cm=220道，即道，即220个圆柱面个圆柱面2、内道周长、内道周长=3.14*22=69.08cm 道信息量道信息量N=400位位/cm*69.08cm=27632位位=3454B 面信息量面信息量=3454B*220=759880B 盘组容量盘组容量=759880B*10=7598800B≈7.25MB3、、磁盘数据传输率磁盘数据传输率=转数转数r*道容量道容量N =（（2400转转/60秒）秒）*3454B=40*3454=13816B/S=13.492K/S4、、最小单位是一个记录块（一个扇区），其编址方式可最小单位是一个记录块（一个扇区），其编址方式可为如下格式：为如下格式： 5、记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读、记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读写速度快。
写速度快台号台号 柱面号柱面号 盘面号盘面号扇区号扇区号 2、硬盘的区域划分和引导记录、硬盘的区域划分和引导记录•主引导记录主引导记录MBR–硬盘主引导程序和硬盘分区表硬盘主引导程序和硬盘分区表.•DOS引导记录引导记录DBR–DOS引导程序和磁盘参数块引导程序和磁盘参数块•文件分配表文件分配表FAT–记录磁盘空间的使用情况记录磁盘空间的使用情况•文件目录文件目录–DOS文件组成的重要组成文件组成的重要组成,也是也是文件文件.包含文件名、扩展名、属包含文件名、扩展名、属性、生成日期、最后修改时间、性、生成日期、最后修改时间、开始簇号、大小开始簇号、大小等等•数据区数据区 •8.3.4 常用硬盘接口类型常用硬盘接口类型•IDE（（Intergrate drive Election)接口：接口：–40条通信线，属于条通信线，属于设备级接口设备级接口（主机命令控制设备的操作）主机命令控制设备的操作）–将控制器集成到驱动器内部，使传输可靠将控制器集成到驱动器内部，使传输可靠–传输速率在传输速率在1.5MB/s左右；最多可连接左右；最多可连接2台台IDE设备，内部接口设备，内部接口连在主连在主板的板的IS A总线上总线上•EIDE（（Enhanced IDE））接口：接口：–目前微机主板大部分提供此接口，支持大容量硬盘。
目前微机主板大部分提供此接口，支持大容量硬盘–传输速率达到传输速率达到18MB/s；；最多可连接最多可连接4台台IDE设备，内部接口可设备，内部接口可直接连在局部总线上，数据传输宽度直接连在局部总线上，数据传输宽度32位•SCSI(Small Computer System Interface)接口接口:–将原来磁盘控制器的功能转移到设备驱动器上，以标准的电将原来磁盘控制器的功能转移到设备驱动器上，以标准的电缆（缆（50条，后扩充位条，后扩充位68条）和协议与多台主机设备进行数据条）和协议与多台主机设备进行数据交换可连接多达交换可连接多达32个个SCSI设备，传输速率达到设备，传输速率达到160MB/s它属于它属于系统级接口系统级接口（控制外存与总线之间交换信息）控制外存与总线之间交换信息） Ultra33/66标准标准•Ultra33标准标准-------97年推出年推出–改善驱动程序，充分利用硬盘控制器，数据传输过程改善驱动程序，充分利用硬盘控制器，数据传输过程中避免中避免CPU的过多干预的过多干预–在时序信号的上下沿都进行数据传输在时序信号的上下沿都进行数据传输–由硬盘产生选通信号，避免主机送选通信号造成延时由硬盘产生选通信号，避免主机送选通信号造成延时•Ultra66标准标准-------98年推出年推出–突发数据传输速率提高近一倍，理论上可达突发数据传输速率提高近一倍，理论上可达66MB/S–采用新的采用新的CRC冗余校验，提高数据传输可靠性冗余校验，提高数据传输可靠性–改用改用80Pin排线（与排线（与40Pin兼容），插入兼容），插入40根地线，降根地线，降低向邻线间的干扰。
低向邻线间的干扰 8．．3．．3 磁盘磁盘cache• 随着微电子技术的飞速发展，随着微电子技术的飞速发展，CPU的速度每的速度每年增长年增长1倍左右，主存储器芯片的容量和磁盘驱倍左右，主存储器芯片的容量和磁盘驱动器的容量每动器的容量每1.5年增长年增长1倍左右，但磁盘驱动器倍左右，但磁盘驱动器的存取时间没有出现相应程度的下降，仍停留在的存取时间没有出现相应程度的下降，仍停留在毫秒（毫秒（ms））级级,而主存的存取时间为纳秒（而主存的存取时间为纳秒（ns)级，级，两者速度差别十分突出，因此两者速度差别十分突出，因此I／／O系统成为整个系统成为整个系统的瓶颈为了减少存取时间，磁盘驱动器厂系统的瓶颈为了减少存取时间，磁盘驱动器厂家采取了增加磁盘主轴转速、提高家采取了增加磁盘主轴转速、提高1／／O总线速总线速度、改进读／写算法和采用磁盘度、改进读／写算法和采用磁盘cache等措施•目前的磁盘驱动器一般都带有高速缓存，容量在目前的磁盘驱动器一般都带有高速缓存，容量在1MB～～几几MB之间，可由之间，可由SRAM或或DRAM组成 硬盘的安装、操作与维护硬盘的安装、操作与维护•安装：安装：–物理安装：用螺丝安装到硬盘托架，电源线，信号物理安装：用螺丝安装到硬盘托架，电源线，信号线。
注意防震，身体放静电，设备跳线注意防震，身体放静电，设备跳线–软件安装：低、高级各式化，逻辑分区，软件安装软件安装：低、高级各式化，逻辑分区，软件安装•操作：操作：–机器工作是不要搬动硬盘机器工作是不要搬动硬盘–防止突然断电防止突然断电–防止病毒破坏硬盘信息防止病毒破坏硬盘信息•维护：维护：–定期运行磁盘扫描程序定期运行磁盘扫描程序–定期运行磁盘碎片整理程序定期运行磁盘碎片整理程序–计算机病毒防治计算机病毒防治 8.3.4 磁盘阵列存储器磁盘阵列存储器• 将多个独立的的磁盘组成一个独立的逻辑盘，通过将多个独立的的磁盘组成一个独立的逻辑盘，通过数据在多个物理盘上的分割交叉存储，并行访问得到数据在多个物理盘上的分割交叉存储，并行访问得到高逻辑性能高逻辑性能–CPU速度的增长大大超过磁盘驱动器数据传输速率速度的增长大大超过磁盘驱动器数据传输速率的增长的增长–小盘径磁盘驱动器组成的阵列与大型驱动器相比：小盘径磁盘驱动器组成的阵列与大型驱动器相比：成本低、功耗低、性能好等优点成本低、功耗低、性能好等优点–低代价的编码容错方案低代价的编码容错方案•特性特性–并行数据处理，高传输速率并行数据处理，高传输速率和和I/O吞吐率吞吐率–访问负载均匀分布在所有磁盘访问负载均匀分布在所有磁盘–阵列的控制、数据的分块和拼接、磁盘阵列的并行阵列的控制、数据的分块和拼接、磁盘阵列的并行调度等阵列控制功能。
调度等阵列控制功能 •磁盘阵列的致命缺点：磁盘阵列的致命缺点：–整个盘的可靠性降低整个盘的可靠性降低•解决方法：冗余码进行纠错解决方法：冗余码进行纠错•廉价磁盘冗余阵列廉价磁盘冗余阵列（（Redundant Array of Inexpensive Disk——RAID））–RAID0 无冗余和无校验的数据分块无冗余和无校验的数据分块–RAID1 镜像磁盘阵列镜像磁盘阵列–RAID2 采用纠错的海明码的磁盘阵列采用纠错的海明码的磁盘阵列–RAID3，，4 采用奇偶校验码的磁盘阵列采用奇偶校验码的磁盘阵列–RAID5 无独立校验盘的磁盘阵列无独立校验盘的磁盘阵列–RAID 6级（采用分块交叉技术和双磁盘容错的磁盘阵列）级（采用分块交叉技术和双磁盘容错的磁盘阵列）–RAID 7级（独立接口的磁盘阵列）级（独立接口的磁盘阵列）– RAID 10级（级（RAID 0级十级十RAIDI级）级）– 由分块和镜像组成是所有由分块和镜像组成是所有RAID中性能最好的磁盘阵列，但中性能最好的磁盘阵列，但每次写人时要写两个互为每次写人时要写两个互为–镜像的盘，价格高镜像的盘，价格高。
软盘存储器是计算机常用外部设备由盘片和驱动软盘存储器是计算机常用外部设备由盘片和驱动器两部分组成器两部分组成1、软盘盘片、软盘盘片——信息的存储介质信息的存储介质有有5.25英寸和英寸和3.5英寸两种（英寸两种（3寸盘和寸盘和5寸盘）寸盘）依靠磁性记录数据依靠磁性记录数据磁盘有磁头读写孔磁盘有磁头读写孔和写保护口和写保护口盘内记录格式为：盘内记录格式为：1扇区2扇区0道n道8.4 软盘存储器软盘存储器 2. 软盘驱动器软盘驱动器•对软盘盘片进行读写操作的设备对软盘盘片进行读写操作的设备•组成：组成：–磁头及读写电路磁头及读写电路–盘片驱动机构盘片驱动机构–磁头定位机构磁头定位机构–控制逻辑电路控制逻辑电路–软盘的磁头河畔面世接触式读写，寻址时不但软盘的磁头河畔面世接触式读写，寻址时不但有径向，而且有圆周方向的摩擦一个盘片旋有径向，而且有圆周方向的摩擦一个盘片旋转转106次以上应考虑报废，以免超过规定的误次以上应考虑报废，以免超过规定的误码率 3. 软盘的磁记录方式软盘的磁记录方式(1) 磁记录过程磁记录过程–写入：交变信号电流通过磁头线圈，使磁体内的磁通量发生写入：交变信号电流通过磁头线圈，使磁体内的磁通量发生变化，交变磁场从缝隙中漏出，使匀速转动的磁盘表面磁化。
变化，交变磁场从缝隙中漏出，使匀速转动的磁盘表面磁化–读出：磁盘匀速转动，磁化电序列经过磁头，在磁头线圈中读出：磁盘匀速转动，磁化电序列经过磁头，在磁头线圈中感应出相应的电动势，经过一定的处理后，还原成数据信号感应出相应的电动势，经过一定的处理后，还原成数据信号–目前目前3.5英寸软盘均是采用高密度形式（英寸软盘均是采用高密度形式（4倍密度倍密度).(2) 信息的纪录格式信息的纪录格式–数据或程序在盘面上的排布形式数据或程序在盘面上的排布形式 •以上序标中应包括同步信号、地址标志和扇区地以上序标中应包括同步信号、地址标志和扇区地址•校验码部分采用的是校验码部分采用的是CRC校验形式校验形式•扇区地址格式如下：扇区地址格式如下：字节数字节数：： 1 1 1 1 2 IBM3740的的8吋软盘的记录格式如上，现在使用吋软盘的记录格式如上，现在使用的软盘只不过是缩短了索引孔前后的距离和使每的软盘只不过是缩短了索引孔前后的距离和使每区段的字节数为区段的字节数为512字节磁道号磁道号磁头号磁头号扇区号扇区号记录长度记录长度 CRC 4. 安装、操作及维护安装、操作及维护–安装安装:•固定、连接电源线和信号线固定、连接电源线和信号线–维护维护：：•不要将软盘在阳光下暴晒；远离磁场、防潮、防不要将软盘在阳光下暴晒；远离磁场、防潮、防尘、保持清洁。
尘、保持清洁•不要挤压；不要用手触摸读写孔处的盘片部分不要挤压；不要用手触摸读写孔处的盘片部分•新的软盘（白盘）在使用前要进行格式化处理新的软盘（白盘）在使用前要进行格式化处理•不要使用劣质软盘，以免对磁头造成损坏不要使用劣质软盘，以免对磁头造成损坏•读写完毕需等指示灯灭，方可取软盘读写完毕需等指示灯灭，方可取软盘•对存储重要数据的软盘要关闭写保护对存储重要数据的软盘要关闭写保护 8.5 磁带存储器磁带存储器•磁带的种类和记录格式磁带的种类和记录格式–宽度：宽度：1/4，，1/2，，1，，3英寸英寸–长度：长度：2400，，1200，，600英尺英尺–记录密度：记录密度：800，，1600，，6250dpi–表面道数：表面道数：4，，7，，9，，16道道–顺序读写方式顺序读写方式 8.6 光盘存储器光盘存储器1. 概述概述•起源：激光数字影响技术起源：激光数字影响技术•特点：容量大、可靠性高、使用方便、成本低特点：容量大、可靠性高、使用方便、成本低•组成：光盘盘片和光盘驱动器组成：光盘盘片和光盘驱动器 •光盘的基片材料一般采用聚碳酸脂的耐热有机玻光盘的基片材料一般采用聚碳酸脂的耐热有机玻璃加工成盘片，然后涂上一层记录介质，然后加璃加工成盘片，然后涂上一层记录介质，然后加一层保护膜。
一层保护膜–只读只读——CD-ROM–只写一次只写一次——WORM(write once ,read many)或则或则CD-R–可重写型可重写型------CD-RW 2. 光盘的存储格式光盘的存储格式•光到呈平面螺旋状，光道从中心开始旋向外边，只有光到呈平面螺旋状，光道从中心开始旋向外边，只有一条大的螺旋道，共分一条大的螺旋道，共分27~33万个扇区万个扇区•每个扇区除数据信息外，另外每个扇区首端还有同步每个扇区除数据信息外，另外每个扇区首端还有同步信号和扇区地址，在最后位置上还有作校验、纠错信信号和扇区地址，在最后位置上还有作校验、纠错信息•Mode1方式方式–60min:270000 2048 /1024 /1024=527.34MB–74min:330000 2048 /1024 /1024=650.39MB•Mode2方式方式-----适合音频、视频、图像等误码率要求不高适合音频、视频、图像等误码率要求不高的数据的数据–60min:270000 2336 /1024 /1024=601.50MB–74min:330000 2336 /1024 /1024=741.85MB 3. 激光读取原理激光读取原理•坑和点在螺旋光道上交替排列为不同数据。
坑和点在螺旋光道上交替排列为不同数据•坑深为激光波长的近似坑深为激光波长的近似1/4–照在无坑处，反射光为同相位照在无坑处，反射光为同相位–照在凹坑处，坑内外反射光差照在凹坑处，坑内外反射光差1/2个相位，反射个相位，反射光弱•具体：凹坑和盘面交界代表具体：凹坑和盘面交界代表1，凹痕和凸痕代，凹痕和凸痕代表表0，凹痕和凸痕的长度代表，凹痕和凸痕的长度代表0的个数的个数–避免连续出现避免连续出现1而频繁作凹凸切换，增加系统稳而频繁作凹凸切换，增加系统稳定性 4. 光盘驱动器的基本结构光盘驱动器的基本结构光学拾取头光学拾取头---构成光读取的光学回路并进行信号的光电转换构成光读取的光学回路并进行信号的光电转换主轴电机主轴电机---驱动光盘转动非匀速驱动光盘转动非匀速数字控制电路板数字控制电路板---伺服控制模块伺服控制模块完成控制盘片的转速、聚焦、完成控制盘片的转速、聚焦、循迹；循迹；信号解码模块信号解码模块完成光学信号的解调和解码；完成光学信号的解调和解码；数字滤波及纠数字滤波及纠错模块错模块完成数据的处理和纠错；完成数据的处理和纠错；音频输出模块音频输出模块用于音频的合成和用于音频的合成和输出；输出；接口模块接口模块实现驱动器与计算机的接口管理；实现驱动器与计算机的接口管理；微处理模块微处理模块为为驱动器的控制中心，完成从检测、控制、处理到数据输出各个阶驱动器的控制中心，完成从检测、控制、处理到数据输出各个阶段的控制操作。
段的控制操作装载机构装载机构---装载电机、传动齿轮、支架、托盘架、盘片压架组装载电机、传动齿轮、支架、托盘架、盘片压架组成用于盘片的装入取出，并将盘片准确套在主轴电机的转盘上成用于盘片的装入取出，并将盘片准确套在主轴电机的转盘上机座机座---驱动器的各部件安装在机座上，除减震措施外，对材料和驱动器的各部件安装在机座上，除减震措施外，对材料和安装精度要求也很高安装精度要求也很高前后面板前后面板----提供用户的控制操作提供用户的控制操作 5. 主要技术指标及接口类型主要技术指标及接口类型•1.技术指标：存储容量、平均读取时间、数据传输速率技术指标：存储容量、平均读取时间、数据传输速率等•平均读取时间平均读取时间:CD-ROM驱动器在光盘上找到需要数据驱动器在光盘上找到需要数据的起始位置所花费的时间的起始位置所花费的时间.–平均寻到时间平均寻到时间:光头移动到要读取得光道，并稳定在此光道上光头移动到要读取得光道，并稳定在此光道上–平均等待时间平均等待时间:光头稳定在目的光道上后光头稳定在目的光道上后,等到所要读取得扇区到达光头位等到所要读取得扇区到达光头位置所需要的时间置所需要的时间•数据传输速率数据传输速率：与驱动器的寻道时间、光盘转速、缓冲：与驱动器的寻道时间、光盘转速、缓冲区大小以及接口规范等诸多因素有关。
区大小以及接口规范等诸多因素有关 早期的早期的CD-ROM数据传输率只有数据传输率只有150KB/S(1倍速）目倍速）目前已达前已达50倍速（倍速（50*150KB)•2.接口类型：接口类型：IDE和和SCSI •例题例题 CD-ROM光盘的外沿有光盘的外沿有5mm宽的范围因记宽的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60分钟光盘的恒定线速度是分钟光盘的恒定线速度是75扇区扇区/每秒，计每秒，计算模式算模式1和模式和模式2情况下光盘存储容量是多少？情况下光盘存储容量是多少？•解：扇区总数解：扇区总数=60*60*75=270000（扇区）（扇区） 模式模式1存放计算机程序和数据，其存储容量为存放计算机程序和数据，其存储容量为 270000*2048/1024/1024=527MB 模式模式2存放计算机程序和数据，其存储容量为存放计算机程序和数据，其存储容量为 270000*2336/1024/1024=601MB 6. 安装、操作与维护安装、操作与维护•安装安装–跳线设置、驱动器固定、电源、音频线跳线设置、驱动器固定、电源、音频线连接、连接、EIDE或或SCSI接口插座的连接、驱接口插座的连接、驱动程序的安装动程序的安装•操作注意操作注意–不要推入托盘，防止托盘顶偏和传输机不要推入托盘，防止托盘顶偏和传输机构受损。
构受损–光区读盘期间，不宜安光区读盘期间，不宜安eject键推出托盘键推出托盘 7. 维护维护•1、光盘的维护、光盘的维护–避免高温、日晒和寒冷避免高温、日晒和寒冷–防止盘片受压折防止盘片受压折–保持信息读取免得清洁保持信息读取免得清洁–防止标记面的划伤防止标记面的划伤–掌握正确的清洁方法掌握正确的清洁方法•2、、CD-ROM的维护的维护–防震、防尘防震、防尘–用后及时将盘片取出用后及时将盘片取出–不要使用劣质盘片不要使用劣质盘片–注意散热注意散热 8. 光盘的类型及发展光盘的类型及发展•CD唱片唱片•CD-ROM光盘以扇区代替帧光盘以扇区代替帧•VCD MPEG-1压缩标准和压缩标准和CD-1格式编码格式编码•DVD MPEG-2压缩标准、压缩标准、EFM+调制方式、双面调制方式、双面•CD-R•CD-RW•8.7 硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较 作业题：作业题：8.1 8.2 8.5 8.6 8.8 8.11 。