第九章外部设备

1第九章外部设备作业6，12，13，142第九章外部设备存储设备---外存（重点）输入设备输出设备3第九章外部设备外围设备的分类输入设备输出设备存储设备数据通信设备过程控制设备4第九章外部设备9.1

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。9.1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5第九章外部设备9.2数字磁记录方式（P323）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，线圈内有电流，写完后，线圈内仍有电流。磁盘：改进的调频制

6第九章外部设备9.3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7第九章外部设备硬盘的磁道、扇区、柱面柱面扇区磁道8第九章外部设备磁片被固定在马达的转轴上，由马达带动它们一起转动。每个磁片的上下两面各有一个磁头，它们与磁片并不接触。磁盘系统的转速一般在每分钟3600转到12000转之间。9第九章外部设备磁道（每一个盘片有500~2500条磁道）。扇区，所有磁道具有相同数目的扇区。10第九章外部设备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11第九章外部设备6.与主机的连接磁盘的工作一般不受主机直接控制，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12第九章外部设备二、硬盘存储器的技术参数1.硬盘的主要性能指标⑴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⑵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)13第九章外部设备⑶

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（RoundPerMinute）即每分钟圈数。7200RPM~15000RPM

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。

⑷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）14第九章外部设备⑸

缓存容量（CacheSize）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。常规配置：2MB~8MB，也有64MB。⑹数据传输率

指缓存至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UltraATA-100接口即代表外部传输率最高理论值可达100MB/s。15第九章外部设备2.硬盘的物理类型参数⑴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CMOSSetup中设置硬盘类型（HDDType）的关键参数。⑵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一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数也是CMOSSetup中设置硬盘类型的关键参数。16第九章外部设备⑶

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CMOSSetup中设置硬盘类型的关键参数。⑷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）/100017第九章外部设备⑸写预补偿（Pre-Comp）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道上改善数据写性能，写预补偿将被用于发送写电流。⑹着陆区（LandingZone）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。18第九章外部设备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；SerialATA（SATA）：是一种新的接口类型，用来代替原来的IDE接口；IEEE1394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。19第九章外部设备4.硬盘的参数计算20第九章外部设备5.硬盘优化⑴打开硬盘的DMA传输模式⑵在WINDOWS系统中关闭硬盘的自动挂起功能⑶定期清理硬盘垃圾⑷定期整理硬盘碎片⑸合理设置虚拟内存⑹启用磁盘高速缓存21第九章外部设备9.4软盘

接触式读写22第九章外部设备9.5磁盘阵列（RAID）

磁盘阵列（DiskArray）是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，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－RedundantArrayofInexpensiveDisk）技术1988年由美国加州大学Berkeley分校的DavidPatterson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。23第九章外部设备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：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RAID0～RAID7等数个规范。24第九章外部设备9.6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⑴CD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。⑵DVD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。25第九章外部设备2.按照读写限制分类⑴只读式只读式光盘以CD－ROM为代表，CD－DA、V－CD、DVD-ROM等也都是只读式光盘。⑵一次性写入，多次读出式以CD－R（Recordable）为主。⑶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。26第九章外部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70～100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。27第九章外部设备二、光盘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10～100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(60～100年)。平均存取(读写)时间慢，为100~500ms，写入要0.2秒。单倍速(基本速率)=150KB/S误码率低：<10-10-10-1728第九章外部设备三、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650MB数据。计算方法：

74（分）×60（秒）×150（KB）＝666000KB＝650MB注：也有一种700MB/80分钟的光盘片。29第九章外部设备四、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）。30第九章外部设备

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。31第九章外部设备五、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。

32第九章外部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盘的最里面部分通常只有12X，总的来说，平均速度是远小于标称的速度。如：40XMAX的光驱，光驱转动CD盘传输的最大速度可达6000KB/S。“TRUEX”：这种光驱的特点是有一个独特的激光拾取系统，可以做到不管信息放在CD盘的哪个地方，传输速率都一样。因此，同样倍速的光驱，“TRUEX”要比“MAX”快得多。当然，“TRUEX”的售价也更贵。33第九章外部设备六、CD-ROM的标准1.光盘的ISO标准——红皮书

定义CD-DA(DigitalAudio)规格，CD-DA简称为数字音乐光盘。是PHILIPS与SONY公司在1980年制定的，后来所有其它规格的光盘片均以此为基础而发展。2.光盘的ISO标准——黄