信息存儲材料

信息存儲材料第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六本節(jié)主要內(nèi)容4.1.1信息存儲技術(shù)的發(fā)展

4.1.2計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)4.1.3衡量存儲器的共同目標(biāo)4.1.4存儲器的分類第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六§4.1.1

信息存儲技術(shù)的發(fā)展

信息存儲技術(shù)伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。微電子技術(shù)發(fā)展之前→信息的形式主要是文字、圖畫等人的眼睛可以感知的直觀符號。微電子技術(shù)發(fā)展之后→信息形式轉(zhuǎn)化為各種載體，例如光的波長和強(qiáng)度、聲音的頻率和強(qiáng)度、電磁信號等等第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

1．信息是怎樣實(shí)現(xiàn)記錄與傳播的呢？通過各種與材料相關(guān)的物理效應(yīng)的變化，將信息從一種形式的載體變換到另一種形式的載體上，從而實(shí)現(xiàn)信息的記錄與傳播。例子、醫(yī)學(xué)上使用的X光拍片、CT等等

第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六舉例：醫(yī)學(xué)X光成像模型1.X射線人體成像使用X射線對人體進(jìn)行照射，并對透過人體的X射線信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，并使之成為可見的影像，即為X射線人體成像。1.1X射線影像的形成

當(dāng)一束強(qiáng)度大致均勻的X射線投照到人體上時，X射線一部分被吸收和散射，另一部分透過人體沿原方向傳播。由于人體各種組織、器官在密度、厚度等方面存在差異，對投照在其上的X射線的吸收量各不相同，從而使透過人體的X射線強(qiáng)度分布發(fā)生變化并攜帶人體信息，最終形成X射線信息影像。X射線信息影像不能為人眼識別，須通過一定的采集、轉(zhuǎn)換、顯示系統(tǒng)將X射線強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成可見光的強(qiáng)度分布，形成人眼可見的X射線影像。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六2．信息的載體信息本身不是物質(zhì),也不具有能量任何信息的存在和傳遞都離不開一定的物質(zhì)載體和能量信息與信息載體是密不可分的

沒有載體，信息就無法存在信息與載體的關(guān)系

信息總是以一定類型或形式的載體作為其存在和傳遞的物質(zhì)基礎(chǔ)第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六2.1信息載體分類

第一載體：信息載體

指信息內(nèi)容賴以存在的語言、文字、圖形、圖像、聲波、光波、電波等用以表現(xiàn)信息的載體；稱為第一載體或軟載體

第二載體：載體的載體

指承載信息的物質(zhì)載體，指信息載體賴以存在和傳遞的紙張、膠片、磁帶、光盤等物質(zhì)材料；稱為第二載體或硬載體只有第一載體和第二載體有機(jī)地結(jié)合，才能保證信息內(nèi)容得到完整的保存和有效的傳遞使用。第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六2.2載體材料及其特點(diǎn)載體材料

載體材料是信息內(nèi)容存儲的依附體，又是信息內(nèi)容傳播的媒介體載體材料作為信息媒體的物質(zhì)外殼，其發(fā)展決定了信息媒體存儲與傳播技術(shù)的發(fā)展載體材料的發(fā)展趨勢

生產(chǎn)簡便、存儲量大、結(jié)實(shí)耐用、傳遞方便、價格低廉為滿足不同的需要，多種載體材料將會長期共存典型的載體材料磁記錄材料

它是以物質(zhì)在外磁場中產(chǎn)生的物質(zhì)變化來實(shí)現(xiàn)信息記錄。特點(diǎn)：信息密度高，可以重復(fù)使用，讀寫速度快，可以記錄聲頻和視頻信息光記錄材料實(shí)際上使用激光引起物質(zhì)的物理或化學(xué)的變化，或者形態(tài)的變化來實(shí)現(xiàn)信息記錄。特點(diǎn)：理論存儲密度極高，讀寫速度更快。半導(dǎo)體存儲材料可以存儲信息的大規(guī)模集成電路使用的材料。

第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六§4.1.2

計(jì)算機(jī)存儲體系一、馮·諾依曼計(jì)算機(jī)1946年，第一臺計(jì)算機(jī)ENIAC，在賓夕法尼亞大學(xué)誕生，稱為馮·諾依曼機(jī)馮·諾依曼機(jī)是存儲程序式計(jì)算機(jī)二、分層存儲系統(tǒng)存儲器的容量越大、速度越慢、成本越低存儲器的容量越小、速度越快、成本越高第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六一、馮·諾依曼計(jì)算機(jī)

馮·諾依曼所描述的存儲程序式計(jì)算機(jī)中：CPU直接連接存儲器和I/O接口第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六二、分層存儲系統(tǒng)從馮·諾依曼的模式出發(fā)，開發(fā)出一種分層存儲器系統(tǒng)：

→

它從與處理器靠得最近、容量小、但存取速度非常快的存儲器開始

→

到遠(yuǎn)離處理器的大容量存儲器結(jié)束這種分層的存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，幾乎為現(xiàn)代所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所采用第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六二、分層存儲系統(tǒng)分層0-寄存器1-cache2-主存3-硬盤4-光盤等第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六二、分層存儲系統(tǒng)第0層―CPU內(nèi)部寄存器

位于CPU芯片內(nèi)存取速度非常快寄存器的數(shù)量和容量受到芯片面積的限制第1層―高速緩沖存儲器（Cache）

位于CPU和內(nèi)存之間，容量小、但存取速度很快主要存儲CPU最需要的數(shù)據(jù)塊大多由SRAM組成

SRAM（StaticRandom-AccessMemory

）靜態(tài)隨機(jī)存儲器第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六二、分層存儲系統(tǒng)第2層―主存儲器（內(nèi)存）

用來存儲正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，速度快，容量比Cache大得多；目前微機(jī)內(nèi)存容量一般為64-256MB-1GB……

內(nèi)存由DRAM組成，它比SRAM速度慢，但價格低

DRAM（DynamicRandom-AccessMemory）動態(tài)隨機(jī)存儲器第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六二、分層存儲系統(tǒng)第3層―大容量存儲器（硬盤）

用來實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器技術(shù)，使內(nèi)存容量變大在需要的時候，頁面就被調(diào)到內(nèi)存，不需要時就送回磁盤普遍采用硬磁盤存儲器，容量高達(dá)200GB以上比內(nèi)存存取速度慢，價格低第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六硬盤的發(fā)展

以下是近年來關(guān)于硬盤價格的趣味數(shù)字

1995年200MB～400MB●大于4000元/GB1996年1.2GB～2.1GB●1500元～2000/GB1998年1.2GB～2.1GB●200元～250元/GB2000年4.3GB～6.4GB●40元/GB2002年10GB～20GB●20元/GB2004年40GB～80GB●6.9元/GB2005年80GB～160GB●4.5元/GB2006年80GB～250GB●3.8元/GB2008年160GB～1TB●1.6元/GB第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六硬盤的發(fā)展新發(fā)展趨勢

希捷公司：2009年出2500G硬盤日立公司：2010年出5000G硬盤

2011年9月8日-全球領(lǐng)先的硬盤及存儲解決方案提供商希捷科技公司（NASDAQ：STX）日前宣布正式出貨行業(yè)容量最高硬盤--全新4TBGoFlexDesk外置硬盤第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六單位換算小常識1Byte=8bit;1KB=1024B1MB=1024KB;1GB=1024MB;1TB=1024GB;1PB=1024TB1EB=1024PB1ZB=1024EB1YB=1024ZB1BB=1024YB第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六§4.1.3

衡量存儲器的共同指標(biāo)四大衡量指標(biāo)

容量-指可以存儲信息的總量。

速度-用存儲時間或存儲周期來描述

可靠性-用平均故障間隔時間來衡量，該時間越長，可靠性越高。性/價比-是個綜合性指標(biāo)，決定存儲器的成本和存儲器的各項(xiàng)性能。（舉例題外話的例子熒光粉）第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六4.14存儲器的分類

根據(jù)存儲材料的性能及使用方法不同，存儲器有各種不同的分類方法以下，將按照如下三種分類方式進(jìn)行討論

1.按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所處的地位和存儲速度分

2．按照存儲介質(zhì)與作用分

3．按存取方式分第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六1．按尋址方式分

隨機(jī)存儲器--（速度最快）任何存儲單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取，且存取時間和存儲單元的物理位置無關(guān)；例如緩存、內(nèi)存

直接存儲器--（速度較快）例如：軟磁盤、硬磁盤、光盤

順序存儲器--（速度慢，有尋址機(jī)構(gòu)）只能按某種順序來存取，存取時間和存儲單元的物理位置有關(guān)；例如：磁帶第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六2．按存儲介質(zhì)與作用分半導(dǎo)體存儲器例如：緩存、內(nèi)存（主存）、U盤磁（表面）存儲器例如：軟磁盤、硬磁盤、磁帶光（表面）存儲器例如：光盤第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六3．按存取方式分類外存內(nèi)存其中，外存通常又分為：直接存取存儲器（DAM）特點(diǎn)略