N計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第4章課件

上課公用信息郵箱：上面有講課PPTEmail:Password:tju101tju101第四章外部存儲(chǔ)器4.1節(jié)磁盤存儲(chǔ)器一、磁盤存儲(chǔ)原理1.電磁原理①記錄介質(zhì)：（磁性涂層）

a.塑料軟片，磁頭接觸讀寫。

b.鋁合金片，磁頭懸浮讀寫。

2.在磁盤上讀寫數(shù)據(jù)①寫入過程電信號(hào)生磁的過程。②讀出過程

磁生電信號(hào)的過程。③.磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)

a.記錄密度單位長(zhǎng)度磁介質(zhì)存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量。其可以分為道密度，位密度和面密度。（詳細(xì)見書上P118）

b.存儲(chǔ)容量磁介質(zhì)存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的信息以字節(jié)為單位的總數(shù)。存儲(chǔ)容量有格式化與否之差別。c.平均存取時(shí)間指磁盤操作命令發(fā)出，到數(shù)據(jù)在磁介質(zhì)上完成信息讀寫所需的時(shí)間。注1：磁盤是個(gè)機(jī)械電子混合系統(tǒng)。所以相對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)，電子系統(tǒng)所費(fèi)的時(shí)間幾乎可以忽略。所以訪問時(shí)間主要由機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間決定。二、軟盤驅(qū)動(dòng)器1.軟盤存儲(chǔ)器概述①軟盤片：1.44MB/3.5英寸

a.面：兩個(gè)磁頭，雙面。80磁道/面

b.磁道：18扇區(qū)/磁道，都是同心圓。

c.扇區(qū)：512字節(jié)/扇區(qū)②軟盤信息分布和尋址2.磁道記錄格式①每個(gè)扇區(qū)由地址標(biāo)志場(chǎng)（addr.

filed)和數(shù)據(jù)場(chǎng)(datafield)組成。②地址場(chǎng)用來標(biāo)記扇區(qū)的地址信息。③數(shù)據(jù)場(chǎng)用來存放數(shù)據(jù)。④每個(gè)場(chǎng)都有CRC校驗(yàn)項(xiàng)。三、硬盤驅(qū)動(dòng)器硬盤的基本結(jié)構(gòu)和分類①盤片：鋁合金涂磁性材料。②磁頭：薄膜磁頭。③主軸電機(jī)及磁頭定位系統(tǒng)。④控制及接口電路2.硬盤信息分布①磁頭：可以是一個(gè)或多個(gè)盤片，每片上下兩面各帶一個(gè)磁頭。從上到下從0開始編號(hào)。②磁道（柱面）：每個(gè)盤片，由很多同心圓的磁道組成。磁道從外圈從0開始編號(hào)。不同盤片的相同號(hào)的磁道構(gòu)成了一個(gè)柱面，數(shù)據(jù)讀寫是按柱面進(jìn)行的，這樣便于最少的機(jī)械移動(dòng)磁頭去尋道。（柱面是對(duì)磁頭的電子切換）③扇區(qū)：磁道上存放數(shù)據(jù)的區(qū)域。每個(gè)磁道上有前置區(qū)，來標(biāo)記磁道上的第一個(gè)扇區(qū)。扇區(qū)從1開始編號(hào)。每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)相同?，F(xiàn)在硬盤一般常見是每個(gè)磁道63個(gè)扇區(qū)。3.磁頭定位系統(tǒng)（書上P123)4.尋址過程①磁盤地址：

驅(qū)動(dòng)器號(hào)、柱面號(hào)、磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)。②尋道(尋找柱面）：通過移動(dòng)磁頭位置。

(voicecoilmotor)③尋找扇區(qū)：通過主軸電機(jī)和扇區(qū)定位系統(tǒng)。四、提高磁盤速度和存儲(chǔ)量的主要技術(shù)磁盤壓縮這個(gè)磁盤容量不夠的情況下，用軟件方法來重組保存到扇區(qū)上信息。以達(dá)到增加容量的目的。注：那是硬盤價(jià)格昂貴時(shí)代，用時(shí)間換空間的技術(shù)，現(xiàn)在硬盤白菜價(jià)，早已淘汰了。2.文件壓縮

利用文件信息的容易，用軟件算法來實(shí)現(xiàn)的提高扇區(qū)存儲(chǔ)效率的放過，也是以時(shí)間換空間的技術(shù)。3.磁盤碎片整理強(qiáng)烈不建議使用磁盤碎片整理功能。原因是現(xiàn)在硬盤容量巨大，完成一次碎片整理時(shí)間很長(zhǎng)。大部分硬盤損壞都是發(fā)生在沖擊情況下。4.2節(jié)光盤一、概述1.定義用光學(xué)方法讀寫信息的圓盤稱為光盤。2.數(shù)據(jù)分布格式

一條從外到里的連續(xù)的螺旋線。②.可記錄式CD，又稱CD-R(CD-Recordable)

可以提供用戶一次性寫入數(shù)據(jù)（OTP），多次讀出。③.可讀寫式CD，又稱CD-RW(CD-ReWritable)

可以提供用戶，多次（次數(shù)有限）的寫入數(shù)據(jù)。二、光盤的工作原理和性能指標(biāo)1.光盤存儲(chǔ)器的組成①光盤驅(qū)動(dòng)器：（通用的光盤機(jī)）

a.激光頭組件:一組透鏡和半導(dǎo)體激光器組成.

b.走盤機(jī)構(gòu)：主軸電機(jī)、光頭伺服電機(jī)，光盤托架等。c.控制電路與接口電路。

其中控制電路與硬盤有點(diǎn)類似的，但是完成的是對(duì)光電介質(zhì)信號(hào)的讀（寫）控制。并且扇區(qū)定位方式也稍有不同，因?yàn)槭巧葏^(qū)是從外到里的連續(xù)螺旋軌跡存放的。接口電路也是和硬盤非常類似，內(nèi)置使用和硬盤類似的IDE或SATA接口。外置一般使用USB接口。

2.光盤機(jī)的工作原理①盤片的數(shù)據(jù)軌道由平面（Lands)和凹點(diǎn)（Pits)組成，平面反射，凹點(diǎn)不反射。這樣就組成了“0”和“1”。②CLV:恒定線速度讀出③CAV:恒定角速度讀出3.光盤的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)①存儲(chǔ)容量:格式化前后，有差別700MB/670MB②平均讀取時(shí)間（速度）:

CPU的讀命令發(fā)出，到數(shù)據(jù)完成從光盤上讀出。單倍速CD的讀出速度，150KB/s注:光盤寫入（刻入）時(shí)間比讀出要慢很多。③數(shù)據(jù)傳輸率：見書上P129

光盤上的信息讀出到光盤機(jī)緩存區(qū)Cache時(shí)間。就是前面描述的單倍速150KB/S.b.光盤上的信息讀到主機(jī)CPU的速度。這個(gè)還和光盤機(jī)的接口標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。IDE上有DMA的模式控制。USB有低速和高速版本。四、可寫入CD-ROM

原理簡(jiǎn)述，見書上P1291.刻錄機(jī)的接口電路。

a.IDE/EIDE接口。b.USB1.1/USB2.0c.SATA接口。注：沒有看見過并口和SCSI接口的刻錄機(jī)。2.刻錄機(jī)的速度CD刻錄機(jī)上標(biāo)有32X12X4032和12分別代表刻錄CD-R和CD-RW速度，

40代表讀出速度。3.刻錄機(jī)的緩存。BURN-proof技術(shù)。五、DVD驅(qū)動(dòng)器DVD光盤（DigitalVideoDisk)①用于存放MPEG-2格式的數(shù)字視盤而誕生。②DVD盤格式（書上P131）DVD-Videob.DVD-Audioc.DVD-ROMd.DVD-RWe.DVD-RAM2.DVD特點(diǎn)(書上P131)①高密度

a.厚度：0.6mm/CD1.2mm

b.點(diǎn)坑距離更小，密度更高。4.7GB/4.3GB②高兼容性③高可靠性注：后面兩個(gè)其實(shí)和存放數(shù)據(jù)格式有關(guān)、3.DVD驅(qū)動(dòng)器①采用波長(zhǎng)更短的激光頭。650nm②DVD-ROM一個(gè)倍速(單倍速）相當(dāng)于CD-ROM的9倍，150KB/sX9=1350KB/s。六、可重寫式DVD-RAM書上P133七.藍(lán)光光盤BlurRayDisk采用波長(zhǎng)更短的藍(lán)光激光頭。405nm2.單層容量25GB或27GB4.3節(jié)磁帶一、這是一種早期的海量存儲(chǔ)器Massmemery二、很少用在PC機(jī)上。4.4移動(dòng)式存儲(chǔ)器一、可移動(dòng)硬盤1.采用計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口的硬盤。2.標(biāo)準(zhǔn)接口①USB：價(jià)格便宜。②IEEE1394：可達(dá)100MB/s,性能好，價(jià)格貴。③eSATA:速度快3000Mb/s

補(bǔ)充：接口速率(Mbitps)速率(MByteps)USB1.1121.5USB2.0480601394(Firewire)400501394b800100eSATA1.5Gb/s-1200150eSATA23Gb/s-2400300二、閃存U盤（USBFlashDisk)1.U盤的結(jié)構(gòu)①.USB接口②.控制芯片

③.閃存FlashMemo