《外存儲(chǔ)器》課件

外存儲(chǔ)器什么是外存儲(chǔ)器長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用于保存計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和程序，即使在電源關(guān)閉后也能保留?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)可以方便地從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，通過互聯(lián)網(wǎng)訪問。外存儲(chǔ)器的特點(diǎn)非易失性斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失容量大可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，成本相對(duì)較低速度慢訪問速度比內(nèi)存慢，但比內(nèi)存便宜外存儲(chǔ)器與內(nèi)存的區(qū)別1存儲(chǔ)介質(zhì)外存儲(chǔ)器使用磁性、光學(xué)或閃存等介質(zhì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而內(nèi)存使用半導(dǎo)體芯片。2訪問速度內(nèi)存的訪問速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于外存儲(chǔ)器，因?yàn)閮?nèi)存中的數(shù)據(jù)可以直接被CPU訪問，而外存儲(chǔ)器需要先將數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中。3存儲(chǔ)容量外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量通常遠(yuǎn)大于內(nèi)存，可以存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，而內(nèi)存的容量相對(duì)較小。4數(shù)據(jù)持久性外存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以永久保存，即使斷電也不會(huì)丟失，而內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是易失性的，斷電后就會(huì)丟失。磁性存儲(chǔ)器磁性存儲(chǔ)器利用磁性材料的磁化特性來記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。常見的磁性存儲(chǔ)器包括硬盤、軟盤和磁帶。磁性存儲(chǔ)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：成本低廉、容量較大、存儲(chǔ)速度較快、存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)，但其缺點(diǎn)包括：易受磁場(chǎng)干擾、數(shù)據(jù)易丟失、容量有限、存儲(chǔ)密度相對(duì)較低。磁盤的分類和結(jié)構(gòu)1硬盤機(jī)械硬盤(HDD)是最常見的一種，使用磁性介質(zhì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)2固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤(SSD)使用閃存芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，速度更快，體積更小3磁帶磁帶存儲(chǔ)器是一種順序存儲(chǔ)器，用于備份和歸檔數(shù)據(jù)磁盤的讀寫過程定位磁頭移動(dòng)到目標(biāo)磁道和扇區(qū)位置讀寫磁頭執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫操作校驗(yàn)校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性磁盤的工作原理1磁頭定位通過機(jī)械臂移動(dòng)磁頭到指定磁道。2磁頭旋轉(zhuǎn)磁頭圍繞磁盤中心旋轉(zhuǎn)，尋找目標(biāo)扇區(qū)。3讀寫操作磁頭在磁盤表面進(jìn)行讀寫操作，將數(shù)據(jù)寫入或讀取。磁盤的性能指標(biāo)5,400轉(zhuǎn)速每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，轉(zhuǎn)速越高，數(shù)據(jù)讀取速度越快100緩存磁盤內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)空間，可以提高數(shù)據(jù)讀取速度1尋道時(shí)間磁頭從一個(gè)磁道移動(dòng)到另一個(gè)磁道的平均時(shí)間2傳輸時(shí)間數(shù)據(jù)從磁盤讀到內(nèi)存或從內(nèi)存寫到磁盤的時(shí)間光存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器是一種利用激光束在光盤介質(zhì)上寫入和讀取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備。它使用激光束的聚焦特性在光盤表面刻錄或讀取數(shù)據(jù)，并利用光的反射和折射原理來識(shí)別數(shù)據(jù)。光存儲(chǔ)器具有容量大、可靠性高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)備份、軟件分發(fā)、音樂和視頻存儲(chǔ)等領(lǐng)域。光盤的分類CDCD（CompactDisc，光盤）是最早出現(xiàn)的一種光存儲(chǔ)介質(zhì)，容量通常為700MB，主要用于存儲(chǔ)音樂、數(shù)據(jù)、軟件等。DVDDVD（DigitalVersatileDisc，數(shù)字多功能光盤）的容量更大，通常為4.7GB，可存儲(chǔ)更多數(shù)據(jù)，包括電影、游戲等。藍(lán)光光盤藍(lán)光光盤（Blu-rayDisc，藍(lán)光光盤）是目前容量最大的光存儲(chǔ)介質(zhì)，容量可達(dá)50GB，可存儲(chǔ)高清電影、游戲等。光盤的結(jié)構(gòu)和工作原理1光盤結(jié)構(gòu)2讀寫原理3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光盤的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)容量大，價(jià)格低廉，便于攜帶，信息保存時(shí)間長(zhǎng)。缺點(diǎn)讀寫速度慢，易受外界環(huán)境影響，易磨損，抗沖擊能力弱。光存儲(chǔ)器的應(yīng)用音樂存儲(chǔ)光盤可以存儲(chǔ)大量的音樂數(shù)據(jù)，便于攜帶和分享。數(shù)據(jù)備份光盤可以用于備份電腦中的重要數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失。游戲娛樂光盤可以存儲(chǔ)大型的游戲軟件，提供豐富的游戲體驗(yàn)。閃存儲(chǔ)器閃存是一種非易失性存儲(chǔ)器，它可以保存數(shù)據(jù)，即使在斷電后也能保留數(shù)據(jù)。閃存技術(shù)在過去幾年中取得了巨大的進(jìn)步，使其成為各種應(yīng)用中越來越受歡迎的存儲(chǔ)解決方案。閃存儲(chǔ)器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)速度快閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快得多，可以顯著提高電腦的啟動(dòng)速度、應(yīng)用程序加載速度和文件傳輸速度。功耗低閃存的功耗比傳統(tǒng)硬盤低，可以延長(zhǎng)筆記本電腦和移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。耐用性高閃存的耐用性比傳統(tǒng)硬盤高，可以承受更多的沖擊和振動(dòng)，更適合移動(dòng)設(shè)備使用。體積小閃存的體積比傳統(tǒng)硬盤小，可以方便地安裝在各種電子設(shè)備上。閃存儲(chǔ)器的分類1NAND閃存NAND閃存是最常見的閃存類型，用于大多數(shù)消費(fèi)類存儲(chǔ)設(shè)備，如U盤和固態(tài)硬盤。2NOR閃存NOR閃存用于嵌入式系統(tǒng)和需要快速讀取的應(yīng)用，例如引導(dǎo)加載程序和代碼存儲(chǔ)。3MRAM閃存MRAM閃存是一種新興的閃存類型，具有高速、高耐用性和低功耗的特點(diǎn)。U盤的工作原理1數(shù)據(jù)寫入將數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)盤的閃存芯片中。2控制器控制閃存芯片的讀寫操作。3USB接口連接到計(jì)算機(jī)的USB端口。固態(tài)硬盤的工作原理1閃存芯片固態(tài)硬盤的核心是閃存芯片，它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并通過控制器的指令進(jìn)行讀寫操作。2控制器控制器負(fù)責(zé)管理閃存芯片，處理數(shù)據(jù)傳輸，以及執(zhí)行錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正等操作。3數(shù)據(jù)讀寫當(dāng)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，控制器會(huì)將其寫入到閃存芯片中，而讀取數(shù)據(jù)時(shí)，控制器會(huì)從閃存芯片中讀取數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器的接口IDE接口舊的接口標(biāo)準(zhǔn)，速度較慢，已逐漸被淘汰。SATA接口目前主流的接口標(biāo)準(zhǔn)，速度快，傳輸穩(wěn)定。USB接口通用接口，連接方便，支持多種外設(shè)。IDE接口定義IDE(IntegratedDeviceElectronics)接口是一種古老的接口標(biāo)準(zhǔn)，主要用于連接硬盤、光驅(qū)等存儲(chǔ)設(shè)備。特點(diǎn)IDE接口采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，傳輸速率相對(duì)較低，但成本低廉，曾被廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦。類型IDE接口分為40針和80針兩種類型，其中80針接口支持更高的傳輸速度和數(shù)據(jù)容量。SATA接口高速傳輸SATA接口支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，比IDE接口快得多。更可靠連接SATA接口采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，減少了信號(hào)干擾，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。熱插拔SATA接口支持熱插拔，即在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可以連接或斷開外存儲(chǔ)設(shè)備。USB接口高速傳輸U(kuò)SB3.0支持更快的傳輸速度，可以快速傳輸大量數(shù)據(jù)，例如視頻和大型文件。通用性USBType-C接口設(shè)計(jì)為雙面插拔，方便使用，并已成為許多電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口。廣泛應(yīng)用USB接口廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備，包括電腦、手機(jī)、平板電腦、打印機(jī)、掃描儀等，方便連接和數(shù)據(jù)傳輸。外存儲(chǔ)設(shè)備的管理文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)用于管理存儲(chǔ)設(shè)備上的文件和目錄的組織結(jié)構(gòu)。它提供了一種層次化的結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)能夠以一種有條理的方式進(jìn)行存儲(chǔ)和訪問。文件存儲(chǔ)管理文件存儲(chǔ)管理負(fù)責(zé)將文件存儲(chǔ)在磁盤上的具體位置。它需要處理文件的分配、回收和組織，確保文件能夠被高效地訪問和管理。文件讀寫操作文件讀寫操作是指將數(shù)據(jù)寫入或讀取到文件中的過程。文件系統(tǒng)提供了相應(yīng)的接口，以便應(yīng)用程序能夠方便地進(jìn)行文件讀寫操作。磁盤空間管理磁盤空間管理負(fù)責(zé)對(duì)磁盤上的存儲(chǔ)空間進(jìn)行分配和回收。它需要根據(jù)不同的存儲(chǔ)需求進(jìn)行靈活的分配，并及時(shí)回收不再使用的空間。文件系統(tǒng)1文件組織方式文件系統(tǒng)定義了文件在磁盤上的組織方式，方便用戶存儲(chǔ)和訪問文件。2文件訪問方式文件系統(tǒng)提供各種方式訪問文件，例如按名稱、路徑或時(shí)間等。3數(shù)據(jù)安全保障文件系統(tǒng)通過目錄結(jié)構(gòu)、權(quán)限控制等機(jī)制保護(hù)文件安全。文件存儲(chǔ)管理目錄結(jié)構(gòu)將文件組織成層次結(jié)構(gòu)，方便查找和管理。文件屬性記錄文件名稱、大小、類型、創(chuàng)建時(shí)間等信息。文件訪問控制限制對(duì)文件的訪問權(quán)限，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。文件讀寫操作1讀操作從外存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存2寫操作將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入外存儲(chǔ)器3尋址通過文件系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)位置磁盤空間管理文件分配為文件分配連續(xù)或非連續(xù)的磁盤塊，確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的完整性和有效性。空閑空間管理跟蹤磁盤上的可用空間，以便為新文件分配空間，并根據(jù)需要回收已刪除文件的空間。磁盤碎片整理將分散的磁盤空間整理成連續(xù)的區(qū)域，以提高文件訪問速度，減少磁盤碎片。外存儲(chǔ)器的容錯(cuò)技術(shù)RAID冗余磁盤陣列，通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像或數(shù)據(jù)條帶化提高數(shù)據(jù)可靠性。數(shù)據(jù)備份定期備份數(shù)據(jù)到其他存儲(chǔ)介質(zhì)，以防數(shù)據(jù)丟失或損壞。數(shù)據(jù)恢復(fù)使用專業(yè)工具和技術(shù)從損壞或丟失的存儲(chǔ)設(shè)備中恢復(fù)數(shù)據(jù)。備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)安全備