补充存储设备

1、1补充： 存储设备1 外存贮器（磁表面存贮器）主存（半导体）：速度快、容量小、价高辅存（磁性）：容量大、速度低、价低 外存（磁鼓、磁带、磁盘）都是将薄层的磁性材料涂在载体上（金属合金、特制塑料），并以相对于磁头运动的方式来存贮信息的，故统称为磁表面存贮器。1.1 磁表面存贮器的读写原理 写入:靠电流形成定向磁场，电磁 读出:靠剩磁状态产生感生电动势，磁电2补充： 存储设备1.2 数字磁记录方式（P337） 记录方式是指将数字信息转化成磁化单元的方式，或者说是线圈内写入电流波形的组成方式。归零制：写“1”或写“0”时，线圈内电流极性相反，写完后 线圈内电流为0。不归零制：写“1”或写“0”时，线

2、圈内有电流，写完后， 线圈内仍有电流。磁盘：改进的调频制 3补充： 存储设备1.3 硬盘 第一台磁盘存贮器于1956年由IBM公司研制成功。一、概述1、基本结构4补充： 存储设备2. 记录方式调频制或改进的调频制3. 存取方式直接存取 用读写臂把磁头移到规定的磁道上（随机）。 对指定的磁道顺序存取信息（顺序）。 寻址方式 扇区磁盘与主机交换信息的最小单位 簇DOS、Windows对磁盘进行管理、分配的基本单位 台号（哪台盘组）、柱面号（哪个磁道）、盘面号、扇区号 原则：磁头移动次数最少减少寻址时间5. 读写方式 悬浮式读写、接触式启停5补充： 存储设备6. 与主机的连接磁盘的工作一般不受主机直

3、接控制，而受磁盘控制器的直接控制。磁盘控制器：主机与磁盘间的接口的部件，一是用来接受主机的各种命令；二是实现主机与磁盘间的数据交换。磁盘驱动器： 读写磁头与磁头定位的伺服系统 写入电路和读出电路 寻址部分（找道、柱面地址寄存器、磁头选择电路等） 主机磁盘控制器磁盘磁盘驱动器6补充： 存储设备二、硬盘存储器的技术参数1.硬盘的主要性能指标 记录密度（存贮密度） 单位长度或单位面积所存贮的二进制信息量 道密度：单位长度，磁层表面上的磁道数 位密度：单位长度，磁道所能记录二进制信息的位数 存贮容量 整个磁表面存贮器所能存贮二进制信息量 C=n.k.s (n：面数，k：道数/面，s：位数/道)7补充：

4、 存储设备 转速 硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速，单位是RPM（Round Per Minute）即每分钟圈数。7200RPM15000RPM 转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。 平均存取时间 从接到读/写命令始,到完成读/写操作所需的时间。 （找道时间、等待时间、传送时间之和）8补充： 存储设备 缓存容量（Cache Size） 指硬盘内部数据的高速缓冲存储器的大小，是硬盘与外部总线交换数据的场所，缓存的大小与速度直接关系到硬盘的传输速度。 目前常规配置：2MB8MB。 数据传输率 指缓存至

5、主机的数据传送速度。根据数据交接方的不同又分外部与内部数据传输率。 内部传输率：指磁头与缓冲区之间的数据传输率。 外部传输率： 指缓冲区与主机（内存）之间的数据传输率。注：外部传输率上限取决于硬盘的接口，目前流行的Ultra ATA-100接口即代表外部传输率最高理论值可达100MB/s。 9补充： 存储设备2. 硬盘的物理类型参数 柱面数（Cylinder） 指每个盘面上的磁道数。由于硬盘盘片是上下叠放的，所以每一个盘面上的同号磁道便组成一个圆柱面。这个参数为CMOS Setup中设置硬盘类型（HDD Type）的关键参数。 磁头数（Head） 硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上下两面各有

6、一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数也是CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。10补充： 存储设备 扇区数（Sector） 指每个磁道上划分的记录数据的基本小区域的数目，对DOS系统而言，每个扇区包含512个字节。这个参数也是CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。 存储容量（Size） 指硬盘可以存储的数据字节数，单位为MB，GB 容量（B）=柱面数磁头数扇区数512 格式化容量：容量（B） /1024 出厂容量：容量（B） /100011补充： 存储设备 写预补偿（ p） 磁盘上扇区的大小将随着磁道直径的减小，然而每个扇区仍必须容纳512个字节的数据。为了在较小直径的磁

7、道上改善数据写性能，写预补偿将被用于发送写电流。 着陆区（Landing Zone） 指关机时驱动器读写头应该优先停放的柱面。着陆区柱面并不用作数据存储，这样就可避免在加电时磁头划伤盘片而造成意外的数据破坏。 现在购买的驱动器在关机时会自动地将读写头定位于着陆区，不需要通过软件进行人工定位，一般在关机时会听到“咯噔”一声。12补充： 存储设备3. 硬盘的接口标准IDE：最常见的接口类型，因为它价格比较便宜，而且性能也不差，所以在电脑中得到了广泛的应用；SCSI：在服务器上最常看到它的踪迹，它有很好的并行处理能力，非常适合服务器的需要；Serial ATA（SATA）：是一种新的接口类型，用来代

8、替原来的IDE接口；IEEE 1394与USB：是两种外接硬盘的接口，平常所用的活动硬盘就属于这两种类型之一。13补充： 存储设备 IDE /ATA接口 IDE（Intelligent Device Electronics）即电子集成驱动器 ，本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。电脑中主要采用的接口方式为EIDE接口（Enhanced），是在IDE接口基础上升级而来的。 IDE接口也常被称为ATA（Advanced Technology Attachment）接口。由于IDE口属于并行接口，因此为了和SATA口硬盘相区别，IDE口硬盘也叫PATA口硬盘。 IDE可分为：ATA 1、A

9、TA 2、ATA 3、Ultra ATA、Ultra ATA 33、Ultra ATA 66、Ultra ATA 100、Ultra ATA 133。 14补充： 存储设备 Ultra ATA 100、 Ultra ATA 133与Ultra ATA 66相比在技术上并没有太大的区别，它只是将数据传输率提高到了100MB/s、133MB/s。IDE /ATA接口 优点：价格低廉；兼容性非常好。 缺点：速度慢；只能做内置使用，对接口电缆的长度有很严格的限制。15补充： 存储设备 SCSI接口 SCSI（Small Computer System Interface）是一种用于高速外设的外部接口适

10、配器卡，也称之为硬盘协处理器卡（Disk Coprocessor Board）。在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面，SCSI接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技术性能，也是由于它的高价位。 SCSI开发于70年代末，至今已有SCSI-1、SCSI-2以及SCSI-3等多种，SCSI连接器分为内置和外置两种 。16补充： 存储设备SCSI-1： 异步数据传输率为3MB/S，同步数据传输率为5MB/S。 SCSI-2： 8位并行数据传输，数据传输率提高到10MB/S，可连接7个外设。 Wide SCSI，16位并行数据传输，数据传输率提高到20MB/S，可连接16个外设。SCSI-

11、3： SCSI-3也称为Ultra SCSI，数据传输率达到20MB/S，若使用16位传输模式，则数据传输率可高达40MB/S。17补充： 存储设备最新型Ultra SCSI： Ultra 2 SCSI发表于97年，数据传输率达到80MB/S。Ultra 160/m SCSI发表于98年，数据传输率达到160MB/S。目前的主流SCSI硬盘都采用了Ultra 320 SCSI接口，能提供320MB/s的接口传输速度。SCSI接口的特点 优点：适应面广，在一块SCSI控制卡上就可以同时挂接15个设备；高性能；具有外置和内置两种。 缺点：价格昂贵；安装复杂。 应用：SCSI硬盘主要应用于中、高端服

12、务器和高档工作站中。18补充： 存储设备146GB/10K/68针(ST31468307LW)技术参数 硬盘容量：146.8GB 接口类型：Ultra 320 SCSI 接口针脚数：68pin 转速(转/分)：10000 数据传输率(Mbit/s)：841 缓存(MB)：8 19补充： 存储设备 Serial ATA（SATA）接口 是一种新的接口类型，用来代替原来的ATA接口。并行ATA的缺陷： 数据传输率低，抗干扰能力差（高速传输时尤其明显，也是它成为再难以突破133MB/s的罪魁祸首）。Serial ATA（简称SATA）： 采用串行连接方式，与以往的连接方式相比，其最大的区别在于能对传

13、输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。20补充： 存储设备SATA的优点：结构简单、支持热插拔、传输速率高、可靠性强 第一代产品的传输速率就达到了150MB/s 而Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s 最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。SATA的缺点：价格稍高，兼容性差。21补充： 存储设备 USB （Universal Serial Bus） 在1994年底由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司联合提出。USB支持热插拔，即插即用的优点，所以USB接口已经成为目前外设的最主要接口方式。

14、 USB的两个规范USB 1.1和USB 2.0 USB 1.1：传输速率为12Mbps，1.5MBps USB 2.0：由USB 1.1演变而来，传输速率为480Mbps，60MB/s USB的特点 优点：价格低廉；连接简单快捷，具有很好的扩展性；可以热插拔；标准统一；速度快。 缺点：设备之间的通信效率低；连接电缆的长度比较短。22补充： 存储设备 IEEE1394 1995年由IEEE将APPLE公司高速串行总线“FIRE WIRE”标准化而成，目前还在发展中。其特点如下： IEEE1394规格支持100 Mbps，200 Mbps和400Mbps的数据传输率，将来会提升到800Mbps，

15、1Gbps，1.6Gbps。 IEEE1394适用于声音、图像和视频多媒体产品、高速打印机和扫描仪产品、硬盘等存储设备、数码摄影机、显示器和影音录放设备等。优点：速度快；支持热插拔。缺点：价格昂贵。23补充： 存储设备4. 硬盘的参数计算（P352）24补充： 存储设备5. 硬盘优化 打开硬盘的DMA传输模式 在WINDOWS系统中关闭硬盘的自动挂起功能 定期清理硬盘垃圾 定期整理硬盘碎片 合理设置虚拟内存 启用磁盘高速缓存25补充： 存储设备1.4 软盘 接触式读写26补充： 存储设备1.5 磁盘阵列（RAID） 磁盘阵列（Disk Array）是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整

16、体，由一个硬盘控制器控制，使多个硬盘的读写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。 冗余磁盘阵列（RAID Redundant Array of Inexpensive Disk）技术1988年由美国加州大学Berkeley分校的David Patterson教授等人提出，最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术。27补充： 存储设备 RAID的基本结构特征就是组合(Striping)，捆绑2个或多个物理磁盘成组，形成一个单独的逻辑盘。磁盘阵列的优点

17、： 提高了存储容量 多台磁盘驱动器可并行工作，提高了数据传输率 RAID技术主要包含RAID 0RAID 7等数个规范。28补充： 存储设备1.6 光盘存储器 一、光盘的分类1. 按照物理格式（记录数据的格式）分类 CD系列 CD-ROM是这种系列中最基本的保持数据的格式。CD-ROM包括可记录的多种变种类型如CD-R、CD-MO等。 DVD系列 DVD-ROM是这种系列中最基本的保持数据的格式。DVD-ROM包括可记录的多种变种类型如DVD-R、DVD-RAM、DVD-RW等。29补充： 存储设备2. 按照读写限制分类 只读式 只读式光盘以CDROM为代表，CDDA、VCD、DVD-ROM等

18、也都是只读式光盘。 一次性写入，多次读出式 以CDR（Recordable）为主。 可读写式 可读写式光盘由于其具有硬盘的大容量、软盘的的抽取方便的特点，如果性能稳定、读取速度提高，未来的远景十分看好。 30补充： 存储设备金质光盘和银质光盘的差异 金质光盘 也称为CD-R光盘，是在一空白光盘上包上一薄反射性的金质层；可用作可记录媒体，可以使用一个CD记录器写数据和音乐信号到金质光盘；寿命是70100年；适于数据存档。 银质光盘 也称为商用复制CD，具有一铝制薄层；不能作为可记录的媒体使用，因为数据已经被压缩进聚碳酸酯；寿命大约25年；适用于数据传递和大量商用复制。31补充： 存储设备二、光盘

19、存储的技术特点记录密度高：面密度可达645Mb/英寸2(108b/cm2)，是磁记录的10100倍，容量大于650MB。非接触式读写，无磨损，可靠（光学头与盘面的距离几乎比磁盘与盘面的间隙大1万倍）。可长期保存信息(60100年)。平均存取(读写)时间慢，为100500ms，写入要0.2秒。单倍速(基本速率)=150KB/S误码率低：10-10-10-1732补充： 存储设备三、光盘的容量：650MB 光盘的容量是用单倍速（150KB秒）计算的。一张光盘可以存储74分钟音乐或650 MB数据。计算方法： 74（分） 60（秒）150（KB）666000KB650MB注：也有一种700MB/80

20、分钟的光盘片。33补充： 存储设备四、一次性写光盘的读写原理组成：光盘由基板、铝质反射层和薄金属膜三层结构组成 基板用甲基丙烯酸甲脂，耐热有机玻璃 反射层用来反射接受到的信号 金属膜则是记录信息的介质，即在较强的激光照射下，它被融化出小洞（有洞1，无洞0）。34补充： 存储设备 写光束被聚焦为很细的光束打到指定的光盘位置，从而在那里融出一个小于1um的一个小坑，表示完成1个1信号的写入操作。读出时，读光束也会照射到指定的光盘位置，但它的能量很弱，不会改变金属膜的反射特性，只会把所照到之处有无小坑通过反射光的强弱表现出来，反射回来的光被送到光敏二极管，从而确定读出的是“1”信号还是“0”信号。35补充： 存储设备五、CD-ROM驱动器 第一家CD记录器制造商是Yamaha和Sony。生产的第一代CD记录器是单一速度（150KBps）驱动器，也称为1X驱动器。从那时起，不同厂家制造的大量CD记录器出现在市场上。后几代记录器速度已经提高到2X，双倍速度和4X，40X倍速等。 36补充： 存储设备有两种类型的光驱以不同方式来标称速度：“MAX”光驱： “最大”仅是指CD盘的最外面部分，而CD盘的最里面