第8章--移动存储设备.ppt

1、第8章移动存储设备,USB闪存盘、移动硬盘、可擦写光盘等存储设备，不需打开机箱，通过外部接口或相应的设备，可方便地对其进行读写操作，这类设备统称为移动存储设备或移动存储器。,8.1移动存储设备的分类,1按是否需要驱动器分类按是否需要驱动器分为有驱动器型和无驱动器型。2按存储介质分类按存储介质分为磁介质、光介质和半导体介质。3按接口分类按接口分为专用接口型和通用接口型。,8.2USB接口简介,USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。USB是1994年底由Compaq、Digital、IBM、Intel、Microsoft、N

2、EC等多家公司联合提出的接口标准，现在的最新标准为2.0版本，它已成为目前PC中的标准扩展接口。目前主板中主要采用USB1.1和USB2.0，USB各版本间能很好的兼容。USB1.1标准规定的最大传输率是12Mbit/s（121024/8KB/s=1536KB/s），而且可以连接多个设备。USB2.0标准规定的最大传输速率是480Mbit/s，是USB1.1接口的40倍。USB2.0标准兼容USB1.1标准。受各种因素影响，实际上USB2.0接口的传输速度是USB1.1接口的916倍。需要说明的一点是，在最新的USB标准中，USB1.1标准已经更名为“USB2.0Full-speed（全速版）

3、”，USB2.0则更名为“USB2.0High-speed（高速版）”，因此在选购时一定要留意USB标志，分清真正的“USB2.0”。,USB接口外观上，计算机一侧为4针插孔，设备一侧为4针插头。USB接口有3种类型，如图8-1所示。A型一般用于PC；B型一般用于USB设备；Mini-USB一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等。,USB电缆有4条线，2条信号线，2条电源线，可提供5V电源。允许的电压范围是4.755.25V，可提供的最大电流为500mA，线缆最大长度为5m。USB接口的引脚定义为：1：+5VDC（电源正极），2：Data-（负电压数据线），3：Data+（正电压

4、数据线），4：GND（接地）。线缆的颜色分别为红白绿黑。如图8-2所示为USB插头的线序。,8.3USB闪存盘,目前的闪存盘多数采用USB2.0串行总线接口，由USB接口直接供电，不用驱动器，不需外接电源，可热插拔，即插即用，使用非常方便，而且存储容量较大（512MB4GB），读写速度快，保存时间长（达10年之久），可重复擦写100万次以上，耐高、低温，不怕潮，不怕摔，体积只有大拇指大小，重量约20g，便于携带，特别适用于微机间较大容量文件的转移存储，是一种理想的移动存储器。常见的USB闪存盘的外观如图8-3所示。,8.3.1USB闪存盘的结构闪存盘主要由I/O控制芯片、闪存芯片、电路板和其他

5、电子元器件组成，如图8-4所示。,1I/O控制芯片通常使用的I/O控制芯片按接口标准分为USB1.1和USB2.0两种。生产USB1.1接口标准控制芯片的厂家主要有SSS、Prolific、CYPRESS、OTi、ALi、PointChip等。生产USB2.0接口标准控制芯片的厂家主要有ALi、Phison、u-Pen、Animeta、OTi、Prolific、VIA等。USB控制芯片又分为主机端和设备端两部分。主机端部分通常集成在主板南桥芯片中，与主机端相连的设备使用的就是设备端，如闪存盘上的I/O控制芯片。,2闪存闪存是一种半导体电刷新只读存储器，因此掉电后仍可以长时间保留数据，而且其读写

6、速度比EEPROM更快而成本却更低，这使其得以高速地发展。现在，USB闪存盘所标称的可擦写100万次以上、数据保存10年以上等性能的表现主要就取决于其采用的闪存芯片，因此一个闪存盘的优劣很大程度上也取决于闪存芯片。目前，生产闪存芯片的厂家主要有三星（Samsung）、东芝（Toshiba）、SanDisk、Fugitsu、Infineon、Hynix等少数几家公司，其中三星和东芝产品的价格适中、性能较好，在闪存盘中多使用它们的闪存芯片。,8.3.2USB闪存盘的主要参数1USB接口标准2数据传输率3即插即用（无驱动程序型）4启动型5加密型6认证,8.4移动硬盘,8.4.1移动硬盘和移动硬盘盒的

7、结构,1硬盘硬盘是移动硬盘的存储介质。目前移动硬盘所采用的硬盘类型主要有3种：3.5in台式机硬盘、2.5in笔记本硬盘和1.8in微型硬盘。其中2.5in笔记本电脑专用硬盘的抗震性能较好，尺寸、重量都较小，最适合用在移动硬盘中。,2接口转换电路接口转换电路的作用就是实现硬盘的IDE或SATA接口到USB、1394接口的转换。在接口转换电路中，主控芯片的型号决定移动硬盘的接口规格标准。目前市场上支持USB2.0接口的控制芯片主要有：Cypress的ISD300A1、CY7C68300A、CY7C6830310，扬智科技的ALiM5642，NEC的mPD720130、mPD720133，世纪民生

8、的CS8818G，创惟科技的GL811E。低端主要以GL811（与上面的811E有区别）、PL250X系列最为常见。另外，安国科技的AU6390也是最近采用较多的一款低价格芯片。通常正规品牌的移动硬盘都会采用Ali-M5621芯片或者更高档的ISD300芯片，如图8-7所示。,3连接面板连接面板中的接口包括电源开关、4针电源接口、USB、IEEE1394、E-SATA接口。接口连线包括数据线和电源线，数据线用于硬盘与USB接口之间的连接。如图8-8所示是移动硬盘盒上的接口。,4外壳（硬盘盒）移动硬盘外壳的作用主要是固定硬盘，减少外部震动对硬盘的直接影响，保护硬盘。移动硬盘盒的质量主要取决于用料

9、。价格低廉的杂牌产品一般采用塑料材料拉伸成形，用螺丝直接将硬盘固定其中，不仅散热性较差，而且容易变形破裂，难以保证硬盘和数据的安全性。正规品牌厂商，不仅在硬盘盒材料上采用散热性好、轻巧坚固的铝质或铝美合金，知名品牌还采用了自动滚轴平衡系统、防护网等技术，提高了产品的抗震安全性能。,8.4.2移动硬盘盒的主要参数1移动硬盘盒的尺寸由于硬盘的尺寸有3.5in、2.5in和1.8in，移动硬盘盒的大小也分为3.5in、2.5in（还分为薄盘和厚盘两种）和1.8in3种标准，分别安装对应尺寸的硬盘。另外还有一种多功能的5.25in移动硬盘盒，可以安装硬盘、光驱或刻录机，从而变成一台外置的光驱或刻录机。

10、容量、体积和价格是选购的重点。对多数用户，2040GB的容量已经足够使用了，选用2.5in硬盘及硬盘盒更符合便携性的要求。而对于部分追求大容量的用户，3.5in硬盘盒配一块160GB以上的台式硬盘显然最划算。如图8-9a、b所示，分别是3.5in和2.5in硬盘盒。,2接口类型和数据传输率移动硬盘盒接口方式主要有USB和IEEE1394两种，有些还带有E-SATA接口。3移动硬盘盒的电源USB接口和IEEE1394接口本身可以提供电源。,4移动硬盘盒的材质目前常见的移动硬盘盒用料一般有塑料、铝以及铝镁合金3种，这些材质的区别不仅表现在移动硬盘盒的重量上，散热性能也不同。另外一个跟材质相关的是硬

11、盘盒的抗震性能。由于震动是硬盘的大忌，轻则数据丢失，重则造成磁道损坏，而移动硬盘盒的设计就是在于便携性，因此移动硬盘盒的抗震设计是关键。5移动硬盘盒的设计一款移动硬盘盒是否使用方便，设计是关键。一般而言，移动硬盘盒大多具有以下几种设计：散热孔、防尘设计、防滑设计、防震设计、硬盘指示灯。,8.4.3移动硬盘的选购许多价格低廉的移动硬盘通常都是使用日立、三星的笔记本硬盘，搭配廉价的IBM或SAMSUNG硬盘盒。随着移动硬盘产业的兴起，许多一线的企业也加入了移动硬盘行业，如希捷、明基电通、三星电子等。真正的品牌移动硬盘与“硬盘+转接盒”的杂牌移动硬盘，在很多方面都存在本质的区别和差距，对于数据安全第

12、一的存储设备，应该选用实力雄厚、信誉优良的国际一流品牌。在选购移动硬盘时，要注意可能会遇到下面两种问题。（1）兼容性问题。多数情况下是由于主板BIOS的问题，要多试试自己经常使用的电脑，保证都能顺利识别。（2）供电不足问题。某些情况下，主板USB口（特别是笔记本电脑）的驱动能力不够，这时就可能需要从另外的USB口或外接电源取电。,8.5存储卡和读卡器,随着数码设备的普及，越来越多的用户开始接触存储卡这种特殊的存储介质。区别于以往的数据记录产品，存储卡具有很多新特性，小巧的结构使其拥有极好的便携性。1存储卡市场上存储卡的种类繁多，从存储介质上分为闪存和微型硬盘这两大类。而闪存按照规格又分为CF卡

13、、SM卡、MMC卡、SD卡、MS卡（记忆棒）、xD卡和TF卡等。,（1）CF卡CF卡的全称是CompactFlash，Compact意指“小型的、轻便的”。CF格式最初由SanDisk、日立、东芝、德国Ingentix、松下等5C联盟提出，由SanDisk公司在1994年首次制造出来。现在CF接口不断在发展，如带有I/O功能的CFII接口标准，提高了接口的传输速度。CF卡有50个针脚。CFI卡的外观尺寸为43mm36mm3.3mm，CFII卡的外观尺寸为43mm36mm5mm，CFI和CFII的电气接口是完全一样的。由于CFII比CFI增加了厚度，所以CFI卡可以用在CFI/II插槽，但是CF

14、II卡只能用于CFII插槽。CF卡是采用闪存技术、不需要电池、固态、没有移动部件、能够保证数据完整的存储解决方案。满足V2.0的CF卡具有16MB/s的传输速率，最大容量可达137GB。CF卡可以工作在3.3V或者5V的电压下。CF卡的外观如图8-12所示。,微硬盘是CFII接口的主要产物。微硬盘在接口上与CF卡完全兼容，但其存储原理则由原来的闪存介质改成了硬盘，具有容量大、价格低的优势，5GB以上容量的CF卡中安装的是1in微硬盘。微硬盘首先由IBM发明，IBM的硬盘生产部门已经与日立合并。现在生产微硬盘的厂商有日立、中国的南方汇通和希捷等公司。微硬盘的最大特点就是容量大，除此以外，无论是传

15、输速度、稳定性、功耗方面均不及使用闪存的CF卡，微硬盘毕竟是机械结构的。装有微硬盘的CFII卡如图8-13所示。,（2）MMC卡MMC卡（MultiMediaCard，多媒体卡）由SanDisk与西门子联合开发，于1997年11月发布，其外形尺寸为24mm32mm1.4mm，重量为2g。1998年成立了MMCA（MMC卡协会），使MMC卡走向了标准化。MMC卡在兼容性方面不及SD卡好，数据传输速度受到硬件的限制，不适合作高速的数据传输。MMC卡的物理特性决定了其速度很难提高，有被SD卡取代的趋势。MMCPlus标准具有比MMC标准多一倍的接口，以实现高速传输，但支持MMCPlus标准的机型很少

16、。MMC卡与MMCPlus卡的外观如图8-14所示。,（3）RS-MMC卡RS-MMC（Reduced-SizeMMC）是小型化的MMC卡，RS-MMC卡的体积只有标准MMC卡的一半大小，RS-MMC卡的规格为24mm18mm1.4mm。RS-MMC卡的接口电路与MMC卡完全相同，适配器也仅是一个支架而已，装上随卡附带的延长座后，可以当作标准MMC卡来用。RS-MMC标准比MiniSD标准提出得要早，也是最先被利用在手机上的小型闪存卡之一，RS-MMC卡的价格比MiniSD卡便宜。最近新推了MMC-Mobile标准，拥有与MMCPlus一样多的接口，其实也是RS-MMC的一个改良，有更高的数据

17、传输速度和更低的功耗，是专为智能手机而设计的存储卡。由于RS-MMC卡的体积相当小，适用于手机、PDA、MP3播放器等掌上型电子产品。RS-MMC卡及其适配器的外观如图8-15所示。,（4）SD卡SD卡（SecureDigitalCard，安全数字卡）是以MMC卡为基础，于1999年8月由日本松下、东芝和美国SanDisk公司共同开发研制的全新的存储卡产品。SD存储卡是一个完全开放的标准。SD卡在外形上同MMC卡一致，大小尺寸比MMC卡略厚，容量也大很多，并且兼容MMC卡接口规范。另外，SD卡为9引脚，目的是通过把传输方式由串行变成并行，以提高传输速度（读速度已达150倍速），读写速度比MMC

18、卡要快一些。SD卡最大的特点就是通过加密功能，可以保证数据资料的安全保密。它还具备版权保护技术。传统SD1.1版存储卡原来最高容量只有4GB，针对这一情况，SD联合协会在2006年5月宣布了SD2.0，即SDHC（HighCapacity）标准。SDHC卡规范中，根据SD卡的性能将其分为如下4个等级，不同等级能分别满足不同的应用需求。,Class0：包括低于Class2和未标注SpeedClass的情况。Class2：能满足观看普通MPEG4MPEG2的电影、SDTV、数码摄像机拍摄。Class4：可以流畅播放高清电视（HDTV），满足数码相机连拍等需求。Class6：满足单反相机连拍和专业设

19、备的使用要求。SDHC最大的特点就是高容量（232GB）。SD协会规定SDHC必须采用FAT32文件系统，这是因为之前在SD卡中使用的FAT16文件系统所支持的最大容量为2GB，不能满足SDHC的要求。所有大于2GB容量的SD卡必须符合SDHC规范，规范中指出SDHC至少需符合Class2的速度等级，并且在卡片上必须有SDHC标志和速度等级标志，如图8-16所示。,由于SDHC采用与SD1.1规范不同的寻址方式，所以不兼容SD2.0规范确立之前生产的某些旧版本SD设备，只有新的符合SD2.0规范的SD设备才能使用SDHC。SD和SDHC卡的外观如图8-17所示。,（5）miniSD卡智能手机和

20、多媒体手机对存储器容量的要求越来越高，体积则要求更小，为此松下和SanDisk共同开发了miniSD卡。MiniSD卡是SD卡的缩小版，其外形尺寸为20mm21.5mm1.4mm（具有11根金手指），封装面积是原来SD卡的44。miniSD卡最大的优点是电路和软件均与现有的SD标准兼容，包括版权保护、数据安全。而且miniSD卡采用的是低耗电的设计，比SD卡更适用于移动通信设备，因此主要应用于手机中。为了能把miniSD卡插入SD卡插槽中，购买miniSD卡时都附带一个与SD设备互用的适配器（转接器），把miniSD卡插入适配器，可作为SD卡使用，相当于有了两种存储卡。但不具备像SD卡那样防写

21、入的锁定功能。miniSD卡及其适配器的外观如图8-18所示。,（6）mircoSD（TF）为了适应手机需要更小存储卡的需求，2004年Sandisk发布了世界上最小的可移动闪存卡TransFlash（TF）卡。这种只有手指甲般大小的存储卡主要用于新型移动电话和DC、DV等电子消费品。TransFlash使用了最先进的封装工艺、最新的闪存和控制器技术，是一种低成本、高容量的生产工艺。如果价格得当，TransFlash将会很快成为大多数多媒体手机的首选存储卡。microSD是2005年由美国SD卡协会制定的比miniSD卡更小的存储卡标准。microSD与TransFlash卡尺寸一样（11mm

22、15mm1.0mm），且兼容TransFlash。microSD卡兼容miniSD卡。通过转接器，microSD卡能作为miniSD卡使用。microSD卡及转接器如图8-19所示。,（7）MemoryStick（记忆棒）它是索尼公司独家研制的，于1999年底推出，主要供索尼公司的各种产品使用，有长棒MemoryStick(50mm21.5mm2.8mm，4g)和短棒MemoryStickDuo(31mm20mm1.6mm，2g)之分，背面有写保护开关。从一开始的MemoryStick，直到突破128MB容量限制的MemoryStickPro，到小型化的MemoryStickDuo和Memor

23、yStickProDuo，不断更新、不断发展。记忆棒的接口设计非常具有前瞻性，具备并行传输的能力，所以在数码摄像机里面可以依靠记忆棒的高速存取速度记录短片。记忆棒先前一直都仅由索尼独家生产，近年来SanDisk、Lexar等存储卡生产厂商得到授权生产记忆棒相关的兼容产品，也使记忆棒的价格慢慢降低。记忆棒的外观如图8-20所示。,2006年索尼公司发布了新一代记忆棒产品MemoryStickMicro(M2)。M2是一款专为移动电话研发的可移动外部储存介质。M2记忆棒与MemoryStickPRO兼容，通过转换器可以作为标准的记忆棒（MemoryStickPRO）使用。M2存储卡不仅体积更小，而

24、且其理论最大容量高达32GB，理论最大传输速度可达到160Mbit/s，是现有闪寸卡传输速度的5倍。M2存储卡的外观及其转换器的外观如图8-21所示,（8）xD卡xD卡（xDPictureCard）是富士和奥林巴斯继SM卡后的产品，于2002年7月共同推出。“xD-PictureCard”源自于“eXtremeDigital”，大小为20mm25mm1.7mm，重量2g，主要出现在富士和奥林巴斯的数码照相机中。xD卡同样具有并行写入的能力，但需要硬件支持才能发挥出来。xD卡的价格一直居高不下，市场上的兼容产品很少。其外观如图8-22所示。,SM（SmartMedia）卡于1995年11月发布，它最大的特点是大、薄，其厚度只有0.76mm，是目前所有移动存储卡中最