第四章微型计算机的存储设备

第四章微型计算机的存储设备4.1内存内存是计算机中数据存储和交换的设备。在整个计算机中内存起着调节CPU和外部存储器之间速度差异过大的作用。内存包括Cache（高速缓冲存储器）、ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器)，通常把RAM称为内存，它是由各类半导体集成芯片组成的条状物，所以也叫“内存条”4.1.1内存的分类1.SDRAMSDRAM，即SynchronousDRAM（同步动态随机存储器），同步动态随机存储器，将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，是RAM和CPU能共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间。存取速度比EDO内存提高50％.2.DDRRAM双速率内存，可在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据。DDR2与DDR的区别

与DDR相比，DDR2最主要的改进是在内存模块速度相同的情况下，可以提供相当于DDR内存两倍的带宽。这主要是通过在每个设备上高效率使用两个DRAM核心来实现的。作为对比，在每个设备上DDR内存只能够使用一个DRAM核心。技术上讲，DDR2内存上仍然只有一个DRAM核心，但是它可以并行存取，在每次存取中处理4个数据而不是两个数据。

3.SLDRAM同步链接内存是一种增强和扩展的SDRAM结构，将当前的4体结构扩展到16体，并增加了新接口和控制逻辑电路。多用于高速显卡中,已经淘汰4.RDRAM内存RDRAM是RambusDynamicRandomAccessMemory（存储器总线式动态随机存储器）的简称，理论上可以提供更大的带宽，单根RDRAM数据传输速率可以达到1.6GB/s。sdram4.1.2内存的主要性能指标1.内存容量主流内存一般是64MB、128MB、256MB、512MB、1GB等系列，内存容量是多多益善，但要受到主板支持最大容量的限制2.数据宽度数据宽度指内存一次输入/输出的数据量，其大小与主板上的内存插槽（Bank）有关，一个Bank的数据带宽由CPU与内存之间所需的数据通道宽度决定。3.存取时间指从CPU读取到内存送出的时间，目前SDRAM芯片的存取时间为6～8ns或10ns。存取时间越短，CPU等待的时间越短。4.符合CPU外频CPU在单位时间内处理指令的频率称为”主频“，由于CPU运行必须配合内存读取数据，因此速度上必须与内存匹配。4.1.3双通道内存技术优点：双通道内存系统，带来内存带宽提升。双通道内存技术是双通道内存控制技术，是在当前内存技术的基础上开发的一种内存管理和控制技术。它的重点在于对内存的控制而不是内存本身，整合在芯片组北桥中的内存控制器承担了这个功能，因此说它是芯片组技术似乎更合适。内存报价：1G的在200多左右。4.2硬盘驱动器4.2.1硬盘驱动器简称硬盘，是PC机配置的大容量外部存储器，由于采用了温彻斯特（Winchester）技术，因此又称为温盘驱动器或温盘。硬盘都是采用全密封结构。1.盘盘片片硬盘盘盘盘片片是是将将磁磁粉粉附附着着在在铝铝合合金金圆圆盘盘片片的的表表面面上上。。这这些些磁磁粉粉被被划划分分成成称称为为磁磁道道的的若若干干个个同同心心圆圆，，。。每每个个粉粉末末微微粒粒代代表表状状态态0和和1，，当当这这些些小小磁磁铁铁收收到到来来自自磁磁头头的的磁磁力力影影响响的的时时候候，，其其排排列列的的方方向向会会随随之之改改变变。。利利用用磁磁头头的的磁磁力力控控制制指指定定的的一一些些小小磁磁铁铁方方向向，，使使每每个个小小磁磁铁铁都都可可以以用用来来存存储储信信息息2.盘盘体磁盘的盘盘体由多多个盘片片组成，，转速可可达5400或或者7200rpm甚甚至更高高。3.磁头头磁盘的磁磁头用来来读取或或者修改改磁盘上上磁性物物质的状状态。磁磁头在停停止工作作时，与与磁盘是是接触的的，但是是在工作作时呈飞飞行状态态。4.电电机磁盘内的的电机都都为无刷刷电机，，在高速速轴承支支撑下机机械磨损损很小，，可以长长时间连连续工作作。磁盘盘磁头的的寻道伺伺服电机机多采用用音圈式式旋转或或者直线线运动步步进电机机，在伺伺服跟踪踪的调节节下精确确的跟踪踪盘片的的磁道。。5.控制制电路板板硬盘的的控制制电路路板大大多采采用帖帖片式式元件件焊接接，包包括主主轴调调用电电路、、磁头头驱动动与伺伺服定定位电电路、、读写写电路路、控控制与与接口口电路路等6.固固定盖盖板固定盖盖板就就是外外壳7.硬硬盘盘的接接口硬盘的的接口口包括括电源源接口口和数数据接接口两两部分分。其其中电电源插插口与与主机机电源源相连连，数数据接接口则则是硬硬盘数数据和和主板板控制制器之之间进进行传传输交交换的的纽带带。4.2.2硬硬盘盘的常常用技技术指指标1.容容量最主要要的参参数，，硬盘盘的容容量以以兆字字节（（MB）或或吉字字节（（GB）为为单位位，1GB=1024MB，，2.转速硬盘的转速速越快，需需要等待的的时间越短短，转速在在很大程度度上决定了了硬盘的速速度。IDE硬盘在在5400、7200、1000rpm等。3.缓存起数据缓冲冲作用，提提高硬盘和和外部数据据的传输速速度，速度度越大越好好。一般为为2MB4MB8MB。。缓存容量量的加大可可以使得更更多的预读读数据被容容纳4.平均寻寻道时间是指在磁盘盘面上移动动磁头到所所指定磁道道所需的时时间。一般般都在9～～10ms5.单碟容容量仅次于硬盘盘转速的重重要因素。。越大代表表扇区间的的密度越大大。在硬盘盘转速相同同的情况下下，单碟容容量越大在在相同的时时间内可以以读取更多多的文件，，传输速率率也会加快快。容量是是60GB80GB6.传输模模式主要有UltraDMA/33、UltraDMA/66、UltraDMA/100、、UltraDMA/133。UltraDMA/100也就是是ATA/100, 它是在在原有的ATA/66基础上上推出的新新一代接口口类型，得得到了Intel和和其他一些些第一流芯芯片制造商商的支持。。特点及好好处就是将将硬盘的最最大外部数数据传输速速率提高到到了100MB/s。7.发热量硬盘发热量的的大小对硬盘盘使用寿命有有一定影响。。4.2.3硬硬盘的选用用1.硬盘接口口IDE接口具具有速度快、、兼容性好、、价格低廉的的优点。2.主轴转速速尽量选用7200或者是是10000rpm的硬硬盘3.缓存容量量尽量选用缓存存容量在1MB以上的硬硬盘4.稳定性稳定性要高。。5.发热问题题在发热量和转转速之间寻求求一个平衡。。6.品牌QUANTUM（昆腾））、SEAGATE、IBM、MAXTOR4.2.4SATA硬硬盘UltraDMA/100UltraDMA/133和SATA接口最根根本的不同在在于，前者硬硬盘所有的ATA接口类类型都是采用用并行方式进进行数据处理理，因此统称称为并行ATA,而SerialATA是采采用串行方式式进行数据传传输。目前它它的传输速度度已经达到150MB/s，以后会会增长到300MB/s，第三代会会发展到600MB/s。SATA硬盘盘与ATA硬硬盘相比优势势和区别（1）采用SATA的存存储设备配置置起来要比采采用并行ATA简便的多多。（2）SATA还采用低低电压差分信信号技术，数数据传输速率率更高更远，，而且信号电电压从并行ATA的5V降到了SATA的0.7V，不仅仅降低了磁盘盘驱动器的功功耗，还缩小小了开关控制制器的尺寸。。（3）SATA采用了点点对点拓扑结结构，而不是是普遍应用于于并行ATA或SCSI技术的基于于总线的架构构，所以SATA可以为为每个连接设设备提供全部部带宽，从而而提高了总体体性能。（4）SATA最重要的的特性就是热热插拔。给普普通用户带来来的好处就是是不需要再买买昂贵的移动动硬盘，配合合外置的SATA接口，，完全可以用用SATA硬硬盘作为外置置存储设备。。（5）目前使使用的SATA标准为2.0，用于于数据传输的的有效速率峰峰值达到了150MB/s。（6）价格略略高于传统PATA硬盘盘，还有一个个缺点就是：：再WindowsXP中SATA硬盘需要要安装附加的的驱动程序。。因为WindowsXP本身不直直接支持串行行ATA控制制器，安装WindowsXP的的时候必须从从软驱中搜索索第三方的SATA驱动动，若没有主主板附带的软软盘驱动时，，必须将光盘盘中的驱动拷拷贝到软盘中中。所以，首首先须要有软软驱才行。如如果你安装Windows98系系统的话，只只需要在BIOS中把启启动选择为SCSI/SATA就可可以像普通IDE硬盘一一样正常安装装了4.3移动动硬盘与优盘盘4.3.1移移动硬盘外观轻便，便便于携带。它它拥有安全、、稳定、便捷捷、大容量、、存储高速的的特性，多采采用USB接接口，支持热热插拔技术。。容量大约在在20GB～～100GB，传输速率率12MB/s，平均寻寻道时间为12ms，优优的移动存储储设备还内置置数据加密，，确保数据不不外泄。4.3.2优优盘盘与与MP3播播放放器器1.优优盘盘优盘盘由由硬硬件件部部分分和和软软件件部部分分组组成成，，其其中中硬硬件件部部分分包包括括Flash存存储储芯芯片片、、控控制制芯芯片片、、USB接接口口、、PCB板板、、外外壳壳、、电电容容、、电电阻阻等等。。软软件件部部分分由由嵌嵌入入式式程程序序与与应应用用软软件件组组成成，，嵌嵌入入式式程程序序嵌嵌入入在在控控制制芯芯片片中中，，是是闪闪存存的的核核心心技技术术，，它它决决定定了了该该优优盘盘是是否否支支持持双双启启动动和和是是否否支支持持USB2.0协协议议等等。。优盘按功功能可以以分为：：1.加密密型一种是专专门制作作的加密密产品，，另一种种是在无无驱动型型优盘的的基础上上附加了了加密软软件。2.启动动型在计算机机启动后后，优盘盘被认做做一个硬硬盘以实实现启动动3.无驱驱动型在任何系系统中不不需要驱驱动，真真正实现现“即插插即用””2.MP3播播放器MP3是是MPEGAudioLayer3的简称称，MP3播播放器由由液晶显显示屏、、微处理理器、数数码信号号处理器器芯片、、输入输输出控制制器、放放大器和和一些按按钮组成成。价格：4.4光光盘驱驱动器光盘驱动动器又称称为CD-ROM驱动动器－－－只读光光盘驱动动器。具具有容量量大、速速度快、、兼容性性强、盘盘体成本本低等优优点。4.4.1光光驱的结结构和工工作原理理1.光驱驱的工作作原理：：在无盘盘状态下下，光驱驱加电后后，激光光头组件件启动，，此时光光驱面板板指示灯灯将闪亮亮，同时时激光头头组件移移动到主主轴马达达附近，，并由内内向外顺顺着轨道道步进移移动，最最后又回回到主轴轴马达附附近，激激光头聚聚焦透镜镜将向上上移动三三次搜索索光盘，，同时主主轴马马达也顺顺时针启启动三次次，然后后激光头头组件复复位，主主轴马达达停止运运行。面面板指示示灯熄灭灭。光驱驱中若放放人光盘盘，激光光头聚焦焦透镜重重复搜索索，找到到光盘后后主轴马马达将加加速旋转转，此时时若读取取光盘，，面板指指示灯不不停闪动动，步进进电机带带动激光光头组件件移动到到光盘数数据处，，聚焦透透镜将数数据发射射到接收收光电管管，再由由数据带带传送到到系统，，计算机机就可读读取光盘盘数据。。若停止止读取光光盘，激激光头组组件和马马达仍将将处于加加载状态态中，面面板指示示灯熄灭灭。2.光驱驱读取数数据的原原理光驱数据据能否被被准确的的读出由由三个主主要因素素：（1）磁磁道聚焦焦，即聚聚焦于适适当磁道道的能力力（2）径径向聚焦焦，光束束停留于于某以磁磁道的能能力（3）恒恒定的数数据速率率－从螺螺旋状磁磁道得到到的恒定定读出速速率。3.光驱驱运作的的几种方方式（1）CLV恒恒定线速速度（2）CAV恒定角角速度4.光光驱的结结构（1）耳耳机插孔孔、音量量控制、、指示灯灯、紧急急出盒孔孔、打开开/关闭闭/停止止按钮、、播放/跳道按按钮（2）后后面有电电源线接接口、主主从跳线线、数据据线接口口、音频频线接口口（3）内内部结构构激光头组组件、旋旋转马达达、控制制电路板板、光盘盘托架4.4.2光光驱的性性能指标标1.数数据传输输速率2.平均均寻道时时间3.光驱驱的接口口类型4.CPU的占占用率5.防震震、静噪噪等性能能6.数据据缓冲区区大小4.4.3DVD光光驱数字通用用光盘，，同CD相比，，具有更更高的存存储数据据量，单单面单层层的存储储量可达达到4.7GB。DVD区区域代码码：在DVD光光驱、影影碟机盒盒其碟片片上编入入6个不不同的区区域代码码，使它它们之间间不能相相互读取取。DVD光光驱的选选用（1）倍倍速，即即数据的的传输速速率。其其标称的的4倍速速、5倍倍速指的的是读取取DVD盘片时时的数据据传输速速率，而而在读取取CD盘盘片时，，其倍速速可达到到24倍倍速以上上。（2）多多格式支支持，是是指该DVD光光驱能支支持和兼兼容读取取多少种种碟片的的问题。。（3）接接口方式式，主要要有IDE和SCSI两种。。（4）数数据缓存存，缓存存容量越越大，它它的Cache的命中中率就越越高。光驱保养养：1、防止止灰尘进进入光驱驱2、光光驱用用单独独的数数据线线连接接IDE23、不不要对对IDE接接口的的光驱驱进行行热插插拔4、不不要使使用有有裂痕痕的光光盘，，以免免出现现炸盘盘情况况5、不不要用用光驱驱来播播放““DVCD”影影碟6、不不要让让光驱驱使用用严重重“擦擦花””的光光盘7、正正确使使用光光盘来来保证证光驱驱读盘盘顺利利8、不不要频频繁地地进行行进、、出仓仓操作作4.5光光盘刻刻录机机4.5.1工工作原原理它的内内部由由激光光器、、感光光器、、反射射光束束、光光电装装置、、瞄准准镜、、目标标镜及及光栅栅等部部件组组成。。它在在读盘盘时，，激光光器发发出的的激光光射向向旋转转中的的光盘盘，然然后反反射光光通过过一片片透镜镜并射射向接接收数数据的的光电电装置置，光光电装装置的的电路路能辨辨识出出激光光所反反射回回来的的数据据。在在光盘盘上，，数据据是以以凹槽槽及平平面的的形式式编码码，而而光电电装置置的电电路能能辨识识出激激光射射中的的平面面及凹凹槽所所走的的距离离差（（距离离差称称为相相位提提升，，时光光盘中中存储储与读读取数数据的的基础础）。。经光光电读读取装装置反反射到到感光光器的的光（（经过过平面面有凹凹槽反反射回回的光光）将将转换换成1与0的形形式存存在。。在发发射激激光时时，数数据为为1，，则发发射光光。当当开始始刻录录时，，光盘盘刻录录机的的激光光束通通过塑塑胶基基片（（刻录录机上上）加加热有有机涂涂料，，受热热后变变形上上升而而凸出出至金金属层层。这这样来来回反反复，，将数数据写写道光光盘上上。4.5.2性性能能参参数数1.读读写写速速度度刻录录机机有有三三个个速速度度的的指指标标：：刻刻录录速速度度、、复复写写速速度度、、读读取取速速度度。。读读写写速速度度是是光光盘盘刻刻录录机机的的重重要要指指标标。。16××10××32××2.接接口口方方式式因SCSI接接口在CPU资源占用和和数据传输的的稳定性方面面要好于其他他接口，系统统和软件对该该接口刻录机机刻录过程的的影响也较小小，刻录质量量最好，但需需要另外购置置SCSI接接口卡。IDE接口的刻刻录质量低于于SCSI接接口，但价格格低，兼容性性好，对系统统和软件依赖赖性较强。并并口有SPP、EPP和和ECP模式式，其中EPP和ECP为告诉模式式，这两种接接口模式刻录录机能达到6倍速读、2倍速写的要要求，而SPP只能达到到2倍速读、、1倍速写3.内置或或者外置内置式的节省省空间，价格格便宜，一般般用SCSI或者IDE接口。外置式的特点点是散热好，，便于携带，，一般使用SCSI接口口、USB接接口或者并口口。内置或外置只只是接口不同同。4.缓存缓存大小是衡衡量光盘刻录录机性能的重重要指标之一一。缓存的容容量越大，刻刻录的成功性性越高。5.兼兼容性性刻录机机的兼兼容性性主要要表现现在刻刻录盘盘片与与刻录录方式式方面面。4.5.3光光盘刻刻录机机的选选用性能指指标方方面最最好选选用缓缓存2MB或更更大的的刻录录机。。选择择接口口卡时时应考考虑经经济条条件，，防尘尘散热热的设设计，，品牌牌，配配件是是否齐齐全。。4.6软软盘驱驱动器器1.盘盘片驱驱动机机构它具有有一个个＋12v的直直流伺伺服电电机由由它带带动盘盘片以以300转转／分分的恒恒速旋旋转。。当驱驱动器器关门门以后后，磁磁头加加载电电路使使磁头头与盘盘面接接触，，等待待读写写命令令的到到来。。2.磁磁头定定位机机构采用四四相双双拍步步进电电机，，由步步进电电机带带动磁磁头小小车沿沿磁盘盘半径径方向向作径径向直直线运运动。。从适适配器器接口口送来来的““方向向”和和“步步进””控制制脉冲冲，驱驱动步步进电电机使使磁头头定位位到需需寻址址的磁磁道和和扇区区。3.数数据读读写抹抹电路路系统统读写抹抹磁头头作为为一个个整体体安装装在一一起，，下两两个磁磁头共共用一一套读读写电电路，，完成成数据据的读读入和和写出出。4.状状态检检测系系统包括四四个检检测装装置：：00磁道道检测测装置置、索索引孔孔检测测装置置、写写保护护检测测装置置与盘盘片更更换检检测装装置。。它们们各自自向适适配器器输送送相应应的接接口信信号。。00磁磁道检检测装装置用用于检检测碰碰头起起始道道00的位位置，，有微微动开开关和和光电电传感感器两两种，，当磁磁头小小车回回到00道道位置置时，，应检检测到到“00道道”信信号索引孔孔检测测装置置由发发光二二极管管和光光敏元元件组组成，，用于于对索索引孔孔进行行检测测。当当主轴轴电机机转速速为300转／／分时时，测测得索索引孔孔脉冲冲信号号INDEX的的周期期为200ms，脉脉冲宽宽度约约4ms。。写保保护检检测装装置亦亦有微微动开开关和和光电电传感感器两两种，，用于于对盘盘片的的写保保护状状态进进行检检测，，当盘盘片处处于写写保护护状态态，输输出写写保护护信号号“WriteProtect”。。软盘驱动动器工作作时，磁磁头与磁磁盘接触触，磁头头是否清清洁对被被操作的的磁