計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ) 第七章(外部存儲(chǔ)器)

1、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬盤硬盤光盤儲(chǔ)存系統(tǒng)光盤儲(chǔ)存系統(tǒng)移動(dòng)存儲(chǔ)器移動(dòng)存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)外存的特點(diǎn)：外存的特點(diǎn)：容量大、單位容量成本低、非易失性、尋址和訪問速度慢、容量大、單位容量成本低、非易失性、尋址和訪問速度慢、存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體可更換可更換等等。計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)存存儲(chǔ)儲(chǔ)系系統(tǒng)統(tǒng)regreg、cachecache、內(nèi)存內(nèi)存外外存存磁存磁存儲(chǔ)器儲(chǔ)器光存光存儲(chǔ)器儲(chǔ)器磁盤磁盤磁帶磁帶軟磁盤軟磁盤硬磁盤硬磁盤其他磁盤存儲(chǔ)器其他磁盤存儲(chǔ)器CDCDDVDDVDDVD-R DVD-R . .VCDVCDCD-R CD-R . .半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器FlashFlash電子電子盤

2、盤外部存儲(chǔ)器概述外部存儲(chǔ)器概述計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1 7.1 硬盤系統(tǒng)硬盤系統(tǒng)硬盤的發(fā)展硬盤的發(fā)展 1956年，年，IBM發(fā)明世界上第一臺(tái)硬盤（發(fā)明世界上第一臺(tái)硬盤（IBM350），），1973年，又發(fā)明年，又發(fā)明了了Winchester(溫氏溫氏)硬盤（硬盤（IMB3340）。其核心就是：磁盤片被密封、）。其核心就是：磁盤片被密封、固定并且不停高速旋轉(zhuǎn)，磁頭懸浮于盤片上方沿磁盤徑向移動(dòng)，并且不固定并且不停高速旋轉(zhuǎn)，磁頭懸浮于盤片上方沿磁盤徑向移動(dòng)，并且不和盤片接觸。后來的硬盤基本都沿用了這一結(jié)構(gòu)。和盤片接觸。后來的硬盤基本都沿用了這一結(jié)構(gòu)。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1 7.1 硬盤系統(tǒng)硬盤系

3、統(tǒng)硬盤的發(fā)展硬盤的發(fā)展體積：體積： 5.255.25英寸英寸/ /全高全高 3.53.5英寸英寸/ /半高半高( (用于臺(tái)式用于臺(tái)式PC) PC) 2.52.5英寸英寸( (用于筆記本用于筆記本PC)PC)容量：容量：101040MB(8086/286) 10040MB(8086/286) 100500MB(386/486)500MB(386/486) 1 1400GB(400GB(目前目前) )連續(xù)傳輸速率：連續(xù)傳輸速率： 100KB/s 50MB/s100KB/s 50MB/s平均尋道時(shí)間：平均尋道時(shí)間： 80ms 5ms80ms 5ms轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 36003600轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/s 10000/

4、s 10000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/s/s計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.17.1.1硬磁盤的結(jié)構(gòu)原理 1.硬磁盤的組成硬磁盤的組成 硬盤內(nèi)部包括浮動(dòng)磁頭組件、磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、盤體及硬盤內(nèi)部包括浮動(dòng)磁頭組件、磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、盤體及主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、前置讀寫控制電路和接口電路等。封裝在主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、前置讀寫控制電路和接口電路等。封裝在硬盤的凈化腔體內(nèi)硬盤的凈化腔體內(nèi)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬磁盤的組成硬磁盤的組成 1) 1)磁盤磁盤 MediaMedia Media Media的基板是金屬或玻璃材質(zhì)制成，為達(dá)到高密度高的基板是金屬或玻璃材質(zhì)制成，為達(dá)到高密度高穩(wěn)定的質(zhì)量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然穩(wěn)定的質(zhì)量，基板要

5、求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然后再將磁粉后再將磁粉Coating Coating 濺渡到基板表面上，最后再涂上保護(hù)潤(rùn)濺渡到基板表面上，最后再涂上保護(hù)潤(rùn)滑層。此處有滑層。此處有2 2項(xiàng)高科技，一為，如何制造出不含雜質(zhì)極細(xì)項(xiàng)高科技，一為，如何制造出不含雜質(zhì)極細(xì)微的磁粉微的磁粉 二為，如何將磁粉均勻的二為，如何將磁粉均勻的CoatingCoating上去上去. . Media Media不可有任何污染，全程制造均需在高潔凈度的不可有任何污染，全程制造均需在高潔凈度的Clean RoomClean Room內(nèi)，這也是硬盤機(jī)要求需在內(nèi)，這也是硬盤機(jī)要求需在Clean RoomClean Room才能

6、拆解才能拆解的原因。的原因。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2)2)磁頭組件及磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：磁頭組件及磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)： 磁頭組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭磁頭組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動(dòng)手臂、傳動(dòng)軸三部份組成。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要、傳動(dòng)手臂、傳動(dòng)軸三部份組成。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要和關(guān)鍵的一環(huán)，它采用了非接觸式頭、盤結(jié)構(gòu)，加后電在高和關(guān)鍵的一環(huán)，它采用了非接觸式頭、盤結(jié)構(gòu)，加后電在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面移動(dòng)，與盤片之間的間隙只有速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面移動(dòng)，與盤片之間的間隙只有0.10.10.3um0.3um，這樣可以獲得很好的數(shù)據(jù)傳輸率。，這樣可以獲得很好

7、的數(shù)據(jù)傳輸率。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬磁盤的組成硬磁盤的組成 3) 3)控制電路控制電路 硬盤的控制電路位于硬盤背面，將背面電路板的安裝螺絲擰下，翻開控硬盤的控制電路位于硬盤背面，將背面電路板的安裝螺絲擰下，翻開控制電路板即可見到控制電路。硬盤控制電路分為：制電路板即可見到控制電路。硬盤控制電路分為：主控制芯片主控制芯片 硬盤數(shù)據(jù)讀寫指令等工作硬盤數(shù)據(jù)讀寫指令等工作數(shù)據(jù)傳輸芯片數(shù)據(jù)傳輸芯片 將硬盤磁頭前置控制電路讀取出數(shù)據(jù)經(jīng)過校正及變換后將硬盤磁頭前置控制電路讀取出數(shù)據(jù)經(jīng)過校正及變換后，經(jīng)過數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)緩存芯片高速數(shù)據(jù)緩存芯片 協(xié)調(diào)硬盤與主機(jī)在數(shù)據(jù)處理

8、速度上的差異而設(shè)的。協(xié)調(diào)硬盤與主機(jī)在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬磁盤的組成硬磁盤的組成盤體及主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)盤體及主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬盤的數(shù)據(jù)傳輸接口硬盤的數(shù)據(jù)傳輸接口 最常見的數(shù)據(jù)傳輸接口有最常見的數(shù)據(jù)傳輸接口有PATAPATA（IDEIDE）、）、SATASATA、SCSISCSI三種，前兩種接口方式主要應(yīng)用在個(gè)人三種，前兩種接口方式主要應(yīng)用在個(gè)人PCPC上，而上，而SCSISCSI接口接口則主要使用在服務(wù)器領(lǐng)域。則主要使用在服務(wù)器領(lǐng)域。硬磁盤的組成硬磁盤的組成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬盤的連線硬盤的連線硬磁盤的組成硬磁盤的組成S-ATA連線ATA（IDE)連線S-A

9、TA電源轉(zhuǎn)接線IDE電源連線計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)2. 2. 磁道、扇區(qū)和柱面磁道、扇區(qū)和柱面計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)2. 2. 磁道、扇區(qū)和柱面磁道、扇區(qū)和柱面計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)位密度：磁道單位長(zhǎng)度上所存儲(chǔ)二進(jìn)的個(gè)數(shù)（位密度：磁道單位長(zhǎng)度上所存儲(chǔ)二進(jìn)的個(gè)數(shù)（bPIbPI）。）。道密度：半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道個(gè)數(shù)（道密度：半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道個(gè)數(shù)（TPITPI）。）。 面密度：面密度：= =位密度位密度* *道密度道密度3. 3. 記錄格式記錄格式 數(shù)據(jù)扇區(qū)標(biāo)志扇區(qū)間隙 每一扇區(qū)除存放每一扇區(qū)除存放512512字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)外，還存放著用字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)外，還存放著用于同步、數(shù)據(jù)定位、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等作用

10、的輔助數(shù)據(jù)，這些數(shù)于同步、數(shù)據(jù)定位、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等作用的輔助數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般只作用于硬盤內(nèi)部。據(jù)一般只作用于硬盤內(nèi)部。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 1.1.容量容量 容量永遠(yuǎn)是硬磁盤最重要的指標(biāo)容量永遠(yuǎn)是硬磁盤最重要的指標(biāo), ,其中單碟容量是硬盤相其中單碟容量是硬盤相當(dāng)重要的參數(shù)之一，一定程度上決定著硬盤的檔次高低。硬當(dāng)重要的參數(shù)之一，一定程度上決定著硬盤的檔次高低。硬盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)存儲(chǔ)盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)存儲(chǔ)碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。硬盤廠商在增加硬盤容量時(shí)，可碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。硬盤

11、廠商在增加硬盤容量時(shí)，可以通過兩種手段：一個(gè)是增加存儲(chǔ)碟片的數(shù)量，但受到硬盤以通過兩種手段：一個(gè)是增加存儲(chǔ)碟片的數(shù)量，但受到硬盤整體體積和生產(chǎn)成本的限制，碟片數(shù)量都受到限制，一般都整體體積和生產(chǎn)成本的限制，碟片數(shù)量都受到限制，一般都在在5 5片以內(nèi)；而另一個(gè)辦法就是增加單碟容量。靠增加碟片片以內(nèi)；而另一個(gè)辦法就是增加單碟容量?？吭黾拥瑏頂U(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只來擴(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只有提高每張碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。目前主有提高每張碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。目前主流硬盤的單碟容量大都在流硬盤的單碟容量大都在80GB8

12、0GB以上。以上。 面密度面密度 = = 位密度位密度磁道密度（磁道密度（Mb/Mb/平方英寸或平方英寸或GbitGbit/ /平方英寸平方英寸）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.3 7.1.3 硬盤的使用硬盤的使用 硬盤在使用之前必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式硬盤在使用之前必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化三個(gè)步驟?；齻€(gè)步驟。1. 1. 低級(jí)格式化低級(jí)格式化 一般硬盤在出廠之前都做過低級(jí)格式化，低級(jí)格式化和一般硬盤在出廠之前都做過低級(jí)格式化，低級(jí)格式化和操作系統(tǒng)無關(guān)。操作系統(tǒng)無關(guān)。 低級(jí)格式化的作用：低級(jí)格式化的主要作用用以下幾種：低級(jí)格式化的作用：低級(jí)格式化的主要作用用以下幾種： 測(cè)試硬盤

13、介質(zhì)，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)做測(cè)試硬盤介質(zhì)，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)做“壞壞”標(biāo)記。標(biāo)記。寫入扇區(qū)寫入扇區(qū)IDID，清空扇區(qū)內(nèi)容，清空扇區(qū)內(nèi)容 ，每一塊的開頭部分寫入一個(gè)扇，每一塊的開頭部分寫入一個(gè)扇區(qū)區(qū)IDID并且清空數(shù)據(jù)區(qū)。并且清空數(shù)據(jù)區(qū)。設(shè)置交錯(cuò)因子設(shè)置交錯(cuò)因子 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 1.1.容量容量 容量永遠(yuǎn)是硬磁盤最重要的指標(biāo)容量永遠(yuǎn)是硬磁盤最重要的指標(biāo), ,其中單碟容量是硬盤相其中單碟容量是硬盤相當(dāng)重要的參數(shù)之一，一定程度上決定著硬盤的檔次高低。硬當(dāng)重要的參數(shù)之一，一定程度上決定著硬盤的檔次高低。硬盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟

14、容量就是一個(gè)存儲(chǔ)盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)存儲(chǔ)碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。硬盤廠商在增加硬盤容量時(shí)，可碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。硬盤廠商在增加硬盤容量時(shí)，可以通過兩種手段：一個(gè)是增加存儲(chǔ)碟片的數(shù)量，但受到硬盤以通過兩種手段：一個(gè)是增加存儲(chǔ)碟片的數(shù)量，但受到硬盤整體體積和生產(chǎn)成本的限制，碟片數(shù)量都受到限制，一般都整體體積和生產(chǎn)成本的限制，碟片數(shù)量都受到限制，一般都在在5 5片以內(nèi)；而另一個(gè)辦法就是增加單碟容量?？吭黾拥詢?nèi)；而另一個(gè)辦法就是增加單碟容量?？吭黾拥瑏頂U(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只來擴(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只有提高每張

15、碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。目前主有提高每張碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。目前主流硬盤的單碟容量大都在流硬盤的單碟容量大都在80GB80GB以上。以上。 面密度面密度 = = 位密度位密度磁道密度（磁道密度（Mb/Mb/平方英寸或平方英寸或GbitGbit/ /平方英寸平方英寸）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.3 7.1.3 硬盤的使用硬盤的使用 硬盤在使用之前必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式硬盤在使用之前必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化三個(gè)步驟。化三個(gè)步驟。1. 1. 低級(jí)格式化低級(jí)格式化 一般硬盤在出廠之前都做過低級(jí)格式化，低級(jí)格式化和一般硬盤在出廠之前都做過低級(jí)格式化，低級(jí)

16、格式化和操作系統(tǒng)無關(guān)。操作系統(tǒng)無關(guān)。 低級(jí)格式化的作用：低級(jí)格式化的主要作用用以下幾種：低級(jí)格式化的作用：低級(jí)格式化的主要作用用以下幾種： 測(cè)試硬盤介質(zhì)，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)做測(cè)試硬盤介質(zhì)，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)做“壞壞”標(biāo)記。標(biāo)記。寫入扇區(qū)寫入扇區(qū)IDID，清空扇區(qū)內(nèi)容，清空扇區(qū)內(nèi)容 ，每一塊的開頭部分寫入一個(gè)扇，每一塊的開頭部分寫入一個(gè)扇區(qū)區(qū)IDID并且清空數(shù)據(jù)區(qū)。并且清空數(shù)據(jù)區(qū)。設(shè)置交錯(cuò)因子設(shè)置交錯(cuò)因子 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 1.1.容量容量 容量永遠(yuǎn)是硬磁盤最重要的指標(biāo)容量永遠(yuǎn)是硬磁盤最重要的指標(biāo), ,其中單碟容量是硬盤相其中單碟容量

17、是硬盤相當(dāng)重要的參數(shù)之一，一定程度上決定著硬盤的檔次高低。硬當(dāng)重要的參數(shù)之一，一定程度上決定著硬盤的檔次高低。硬盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)存儲(chǔ)盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成的，而單碟容量就是一個(gè)存儲(chǔ)碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。硬盤廠商在增加硬盤容量時(shí)，可碟所能存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。硬盤廠商在增加硬盤容量時(shí)，可以通過兩種手段：一個(gè)是增加存儲(chǔ)碟片的數(shù)量，但受到硬盤以通過兩種手段：一個(gè)是增加存儲(chǔ)碟片的數(shù)量，但受到硬盤整體體積和生產(chǎn)成本的限制，碟片數(shù)量都受到限制，一般都整體體積和生產(chǎn)成本的限制，碟片數(shù)量都受到限制，一般都在在5 5片以內(nèi)；而另一個(gè)辦法就是增加單碟容量。靠增加碟片片以內(nèi)；而另一

18、個(gè)辦法就是增加單碟容量。靠增加碟片來擴(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只來擴(kuò)充容量滿足不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)容量的需求是不可行的。只有提高每張碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。目前主有提高每張碟片的容量才能從根本上解決這個(gè)問題。目前主流硬盤的單碟容量大都在流硬盤的單碟容量大都在80GB80GB以上。以上。 面密度面密度 = = 位密度位密度磁道密度（磁道密度（Mb/Mb/平方英寸或平方英寸或GbitGbit/ /平方英寸平方英寸）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 2. 2. 最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率 是指磁頭至硬盤緩存間的最大數(shù)據(jù)傳

19、輸率，一般取決于是指磁頭至硬盤緩存間的最大數(shù)據(jù)傳輸率，一般取決于硬盤的盤片轉(zhuǎn)速和盤片線密度硬盤的盤片轉(zhuǎn)速和盤片線密度( (指同一磁道上的數(shù)據(jù)容量指同一磁道上的數(shù)據(jù)容量) )。注意，在這項(xiàng)指標(biāo)中常常使用注意，在這項(xiàng)指標(biāo)中常常使用Mb/sMb/s或或MbpsMbps為單位，這是兆位為單位，這是兆位/ /秒的意思，如果需要轉(zhuǎn)換成秒的意思，如果需要轉(zhuǎn)換成MB/s(MB/s(兆字節(jié)兆字節(jié)/ /秒秒) )，就必須將，就必須將MbpsMbps數(shù)據(jù)除以數(shù)據(jù)除以8(8(一字節(jié)一字節(jié)8 8位數(shù)位數(shù)) )。例如，某硬盤給出的最大內(nèi)。例如，某硬盤給出的最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率為部數(shù)據(jù)傳輸率為683Mbps683Mbps，如

20、果按，如果按MB/sMB/s計(jì)算就只有計(jì)算就只有85.37MB/s85.37MB/s左右。左右。 ）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 3.3.主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速 硬盤的主軸轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素硬盤的主軸轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，它在很大程度上決定了硬盤的速度，同時(shí)也是區(qū)別硬之一，它在很大程度上決定了硬盤的速度，同時(shí)也是區(qū)別硬盤檔次的重要標(biāo)志。目前硬盤的有速度有盤檔次的重要標(biāo)志。目前硬盤的有速度有54005400、56005600、64006400、72007200、1000010000、甚至、甚至1500015000轉(zhuǎn)

21、轉(zhuǎn)/ /分鐘分鐘。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 4.4.尋道時(shí)間尋道時(shí)間 該指標(biāo)是指硬盤磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道而所用的時(shí)間，該指標(biāo)是指硬盤磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道而所用的時(shí)間，單位為毫秒單位為毫秒(ms)(ms)。平均尋道時(shí)間則為磁頭移動(dòng)到正中間的磁。平均尋道時(shí)間則為磁頭移動(dòng)到正中間的磁道需要的時(shí)間。注意它與平均訪問時(shí)間的差別。硬盤的平均道需要的時(shí)間。注意它與平均訪問時(shí)間的差別。硬盤的平均尋道時(shí)間越小性能則越高，現(xiàn)在一般選用平均尋道時(shí)間在尋道時(shí)間越小性能則越高，現(xiàn)在一般選用平均尋道時(shí)間在10ms10ms以下的硬盤。以下的硬盤。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1

22、.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 5. 5. 高速緩存高速緩存 該指標(biāo)指在硬盤內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器。目前硬盤的高速緩該指標(biāo)指在硬盤內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器。目前硬盤的高速緩存一般為存一般為2MB2MB8MB8MB，SCSISCSI硬盤的更大。購(gòu)買時(shí)最好選用緩存硬盤的更大。購(gòu)買時(shí)最好選用緩存為為8M8M以上的硬盤）以上的硬盤）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.2 7.1.2 硬磁盤的性能指標(biāo)硬磁盤的性能指標(biāo) 6. S.M.A.R.T 6. S.M.A.R.T S.M.A.R.T S.M.A.R.T：該指標(biāo)的英文全稱是：該指標(biāo)的英文全稱是SelfSelfMonitoring Monitoring A

23、nalysisAnalysisReporting TechnologyReporting Technology，中文含義是自動(dòng)監(jiān)測(cè)分，中文含義是自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析報(bào)告技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)使得硬盤可以監(jiān)測(cè)和分析自己的析報(bào)告技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)使得硬盤可以監(jiān)測(cè)和分析自己的工作狀態(tài)和性能，并將其顯示出來。用戶可以隨時(shí)了解硬盤工作狀態(tài)和性能，并將其顯示出來。用戶可以隨時(shí)了解硬盤的運(yùn)行狀況，遇到緊急情況時(shí)，可以采取適當(dāng)措施，確保硬的運(yùn)行狀況，遇到緊急情況時(shí)，可以采取適當(dāng)措施，確保硬盤中的數(shù)據(jù)不受損失。采用這種技術(shù)以后，硬盤的可靠性得盤中的數(shù)據(jù)不受損失。采用這種技術(shù)以后，硬盤的可靠性得到了很大的提高。到了很大的提高

24、。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.3 7.1.3 分區(qū)和格式化 硬盤在使用之前必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式硬盤在使用之前必須經(jīng)過低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化三個(gè)步驟?；齻€(gè)步驟。1. 1. 低級(jí)格式化低級(jí)格式化 一般硬盤在出廠之前都做過低級(jí)格式化，低級(jí)格式化和一般硬盤在出廠之前都做過低級(jí)格式化，低級(jí)格式化和操作系統(tǒng)無關(guān)。操作系統(tǒng)無關(guān)。 低級(jí)格式化的作用：低級(jí)格式化的主要作用用以下幾種：低級(jí)格式化的作用：低級(jí)格式化的主要作用用以下幾種： 測(cè)試硬盤介質(zhì)，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)做測(cè)試硬盤介質(zhì)，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)做“壞壞”標(biāo)記。標(biāo)記。寫入扇區(qū)寫入扇區(qū)IDID，清空扇區(qū)內(nèi)容，清空扇區(qū)內(nèi)容 ，每一塊的開頭

25、部分寫入一個(gè)扇，每一塊的開頭部分寫入一個(gè)扇區(qū)區(qū)IDID并且清空數(shù)據(jù)區(qū)。并且清空數(shù)據(jù)區(qū)。設(shè)置交錯(cuò)因子設(shè)置交錯(cuò)因子 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.3 7.1.3 硬盤的使用硬盤的使用標(biāo)準(zhǔn)記錄：標(biāo)準(zhǔn)記錄：分區(qū)記錄：分區(qū)記錄：位密度外低內(nèi)高位密度外低內(nèi)高; ;位密度相等位密度相等; ;浪費(fèi)存儲(chǔ)能力；浪費(fèi)存儲(chǔ)能力；充分利用存儲(chǔ)能力；充分利用存儲(chǔ)能力；數(shù)據(jù)傳輸速率相等。數(shù)據(jù)傳輸速率相等。數(shù)據(jù)傳輸速率外高內(nèi)低。數(shù)據(jù)傳輸速率外高內(nèi)低。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.1.3 7.1.3 硬盤的使用硬盤的使用2. 2. 分區(qū)分區(qū)(DOS(DOS中使用中使用FDISK)FDISK) 將硬盤分成多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)可支持不同的操作系

26、統(tǒng)將硬盤分成多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)可支持不同的操作系統(tǒng)。DOSDOS分區(qū)可分為一個(gè)主分區(qū)和一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，擴(kuò)展分區(qū)又可分區(qū)可分為一個(gè)主分區(qū)和一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，擴(kuò)展分區(qū)又可分成多個(gè)邏輯分區(qū)，每個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯磁盤分成多個(gè)邏輯分區(qū)，每個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯磁盤。 主引導(dǎo)主引導(dǎo)記錄記錄分區(qū)分區(qū)1（DOS分區(qū)）分區(qū)）分區(qū)分區(qū)2（擴(kuò)展分區(qū)）（擴(kuò)展分區(qū)）分區(qū)分區(qū)3（其他分區(qū)（其他分區(qū)）分區(qū)分區(qū)3（其他分區(qū)）（其他分區(qū)）計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)主引導(dǎo)記錄格式主引導(dǎo)記錄格式 主引導(dǎo)程序主引導(dǎo)程序( (446446字節(jié)字節(jié)) ) 分區(qū)信息分區(qū)信息 1 (16字節(jié)字節(jié)) 分區(qū)信息分區(qū)信息 2 (16字節(jié)字節(jié)) 分區(qū)信息分區(qū)信息 3

27、(16字節(jié)字節(jié)) 分區(qū)信息分區(qū)信息 4(16字節(jié)字節(jié)) 55 AA000001BD01BE01CD01CE01CE01DD01DE01ED01FD01FE01FF計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)簇：磁盤空間的基本配置單位，一個(gè)文件總是占據(jù)整數(shù)個(gè)簇簇：磁盤空間的基本配置單位，一個(gè)文件總是占據(jù)整數(shù)個(gè)簇的空間，一個(gè)文件如果包含多個(gè)簇，則建立一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。的空間，一個(gè)文件如果包含多個(gè)簇，則建立一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。FAT16FAT16，F(xiàn)AT32FAT32和和NTFSNTFSFAT16FAT16：我們以前用的：我們以前用的DOSDOS、WindowsWindows 9595都使用都使用FAT16FA

28、T16文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)。它最大可以管理大到。它最大可以管理大到2GB2GB的分區(qū)，但每個(gè)分區(qū)最多只能有的分區(qū)，但每個(gè)分區(qū)最多只能有6553565535個(gè)簇（簇是磁盤空間的配置單位）。個(gè)簇（簇是磁盤空間的配置單位）。FAT32FAT32：隨著大容量硬盤的出現(xiàn)，從：隨著大容量硬盤的出現(xiàn)，從WindowsWindows 9898開始，開始，F(xiàn)AT32FAT32開始流行。它是開始流行。它是FAT16FAT16的增強(qiáng)版本，可以支持大到的增強(qiáng)版本，可以支持大到2TB2TB的分區(qū)的分區(qū)。FAT32FAT32使用的簇比使用的簇比FAT16FAT16小，從而有效地節(jié)約了硬盤空間。小，從而有效地節(jié)約了硬盤空間。N

29、TFSNTFS：微軟：微軟WindowsWindows NTNT內(nèi)核的系列操作系統(tǒng)支持，內(nèi)核的系列操作系統(tǒng)支持，NTFSNTFS也是也是以簇為單位來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件，但以簇為單位來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件，但NTFSNTFS中簇的大小并不依賴于中簇的大小并不依賴于磁盤或分區(qū)的大小磁盤或分區(qū)的大小。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)3 3. . 高級(jí)高級(jí)格式化格式化(DOS(DOS中使用中使用FORMAT)FORMAT) 將全部扇區(qū)分成引導(dǎo)區(qū)、文件分配表將全部扇區(qū)分成引導(dǎo)區(qū)、文件分配表(FAT)(FAT)、文件根目、文件根目錄表和數(shù)據(jù)區(qū)四個(gè)區(qū)域。錄表和數(shù)據(jù)區(qū)四個(gè)區(qū)域。引導(dǎo)區(qū)：磁盤參數(shù)和引導(dǎo)程序等引導(dǎo)區(qū)：磁盤參數(shù)和引導(dǎo)程序等。文

30、件分配表文件分配表(FAT)(FAT)：數(shù)據(jù)區(qū)的每一個(gè)簇對(duì)應(yīng)文件分配表中的數(shù)據(jù)區(qū)的每一個(gè)簇對(duì)應(yīng)文件分配表中的兩個(gè)字節(jié)，表示該簇被某文件占用并指明該文件下一簇。兩個(gè)字節(jié)，表示該簇被某文件占用并指明該文件下一簇。文件根目錄：文件根目錄：一個(gè)文件的目錄稱為一個(gè)目錄項(xiàng)。存放文件一個(gè)文件的目錄稱為一個(gè)目錄項(xiàng)。存放文件名、修改日期時(shí)間、文件長(zhǎng)度及起始簇。名、修改日期時(shí)間、文件長(zhǎng)度及起始簇。7.1.3 7.1.3 硬盤的使用硬盤的使用查目錄找所需要查目錄找所需要的文件的文件找到該文件的起找到該文件的起始簇號(hào)始簇號(hào)根據(jù)起始簇號(hào)查根據(jù)起始簇號(hào)查FATFAT表計(jì)算文件在磁盤中表計(jì)算文件在磁盤中的具體位置的具體位置

31、讀出讀出所需要所需要的文件的文件計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)FAT16 目目錄錄項(xiàng)項(xiàng) 32 個(gè)個(gè)字字節(jié)節(jié)的的表表示示定定義義 字字節(jié)節(jié)偏偏移移(16 進(jìn)進(jìn)制制) 字字節(jié)節(jié)數(shù)數(shù) 定定義義 0 x00 x7 8 文文件件名名 0 x80 xA 3 擴(kuò)擴(kuò)展展名名 0 xB 1 屬屬性性字字節(jié)節(jié) 0 xC0 x15 10 系系統(tǒng)統(tǒng)保保留留 0 x160 x17 2 文文件件的的最最近近修修改改時(shí)時(shí)間間 0 x180 x19 2 文文件件的的最最近近修修改改日日期期 0 x1A0 x1B 2 表表示示文文件件的的首首簇簇號(hào)號(hào) 0 x1C0 x1F 4 表表示示文文件件的的長(zhǎng)長(zhǎng)度度 計(jì)算機(jī)硬

32、件技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)FAT16的文件分配表計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)FATFAT文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 文件系統(tǒng)所占容量與計(jì)算機(jī)的開銷少；文件系統(tǒng)所占容量與計(jì)算機(jī)的開銷少；支持各種操作系統(tǒng)支持各種操作系統(tǒng)可移植；可移植；方便的用于傳送數(shù)據(jù)。方便的用于傳送數(shù)據(jù)。FATFAT文件系統(tǒng)的缺點(diǎn)文件系統(tǒng)的缺點(diǎn)容易受損害容易受損害 FATFAT文件系統(tǒng)損壞時(shí)，計(jì)算機(jī)就要癱瘓或者不正常關(guān)機(jī)文件系統(tǒng)損壞時(shí)，計(jì)算機(jī)就要癱瘓或者不正常關(guān)機(jī) 單用戶單用戶不保存文件的權(quán)限信息；只包含隱藏、只讀等公共屬性不保存文件的權(quán)限信息；只包含隱藏、只讀等公共屬性 非最佳更新策略非最佳更新策略 在磁盤的第一個(gè)扇區(qū)保存其目錄信

33、息在磁盤的第一個(gè)扇區(qū)保存其目錄信息 沒有防止碎片的最佳措施沒有防止碎片的最佳措施 硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ) (2)NTFS (2)NTFS文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)( (New Technology File System) New Technology File System) windows 2000 Serverwindows 2000 Server推薦使用的高性能文件系統(tǒng)；推薦使用的高性能文件系統(tǒng)；它支持許多新的文件安全、存儲(chǔ)和容錯(cuò)功能；它支持許多新的文件安全、存儲(chǔ)和容錯(cuò)功能；設(shè)計(jì)目標(biāo)是在大容量的硬盤上能夠很快地執(zhí)行讀、寫和搜索等設(shè)計(jì)目標(biāo)是在大容量的硬盤上能夠很快地執(zhí)行讀、寫和

34、搜索等標(biāo)準(zhǔn)的文件操作，甚至包括文件系統(tǒng)恢復(fù)等高級(jí)操作；標(biāo)準(zhǔn)的文件操作，甚至包括文件系統(tǒng)恢復(fù)等高級(jí)操作； NTFSNTFS文件系統(tǒng)包括了文件服務(wù)器和高端個(gè)人計(jì)算機(jī)所需的安全文件系統(tǒng)包括了文件服務(wù)器和高端個(gè)人計(jì)算機(jī)所需的安全特性；特性；還支持對(duì)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)、十分重要的數(shù)據(jù)訪問控制和私有權(quán)限還支持對(duì)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)、十分重要的數(shù)據(jù)訪問控制和私有權(quán)限; ; 是惟一允許為單個(gè)文件指定權(quán)限的文件系統(tǒng)。是惟一允許為單個(gè)文件指定權(quán)限的文件系統(tǒng)。硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 更為安全的文件保障，提供文件加密，能夠大大提高信息的更為安全的文件保障，提供文件加密，能夠大大提高信息的安全性。安全性

35、。更好的磁盤壓縮功能；更好的磁盤壓縮功能；支持最大達(dá)支持最大達(dá)2TB2TB的大硬盤，并且隨著磁盤容量的增大，的大硬盤，并且隨著磁盤容量的增大，NTFSNTFS的的性能不像性能不像FATFAT那樣隨之降低；那樣隨之降低；可以賦予單個(gè)文件和文件夾權(quán)限：對(duì)同一個(gè)文件或者文件夾可以賦予單個(gè)文件和文件夾權(quán)限：對(duì)同一個(gè)文件或者文件夾為不同用戶可以指定不同的權(quán)限；可以為單個(gè)用戶設(shè)置權(quán)限為不同用戶可以指定不同的權(quán)限；可以為單個(gè)用戶設(shè)置權(quán)限; ;恢復(fù)能力：用戶在恢復(fù)能力：用戶在NTFSNTFS卷中很少需要運(yùn)行磁盤修復(fù)程序。在卷中很少需要運(yùn)行磁盤修復(fù)程序。在系統(tǒng)崩潰事件中，系統(tǒng)崩潰事件中，NTFSNTFS文件系統(tǒng)

36、使用日志文件和復(fù)查點(diǎn)信息文件系統(tǒng)使用日志文件和復(fù)查點(diǎn)信息自動(dòng)恢復(fù)文件系統(tǒng)的一致性；自動(dòng)恢復(fù)文件系統(tǒng)的一致性；硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)可以在可以在NTFSNTFS卷中壓縮單個(gè)文件和文件夾。且用戶不需要卷中壓縮單個(gè)文件和文件夾。且用戶不需要使用解壓軟件將這些文件展開，而直接讀寫壓縮文件；使用解壓軟件將這些文件展開，而直接讀寫壓縮文件；支持活動(dòng)目錄和域：可以幫助用戶方便靈活地查看和控支持活動(dòng)目錄和域：可以幫助用戶方便靈活地查看和控制網(wǎng)絡(luò)資源；制網(wǎng)絡(luò)資源；支持稀疏文件：應(yīng)用程序生成的一種特殊文件，它的文支持稀疏文件：應(yīng)用程序生成的一種特殊文件，它的文件尺寸非常大，但實(shí)際上只需要很少的

37、磁盤空間；件尺寸非常大，但實(shí)際上只需要很少的磁盤空間；NTFSNTFS只需要給這種文件實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)分配磁盤存儲(chǔ)空間；只需要給這種文件實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)分配磁盤存儲(chǔ)空間；支持磁盤配額：可以管理和控制每個(gè)用戶所能使用的最支持磁盤配額：可以管理和控制每個(gè)用戶所能使用的最大磁盤空間。大磁盤空間。硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ) NTFSNTFS的安全特性的安全特性 許可權(quán)許可權(quán)定義用戶或組可以訪問哪些文件或記錄，定義用戶或組可以訪問哪些文件或記錄，并不同為的用戶提供不同的訪問等級(jí)；并不同為的用戶提供不同的訪問等級(jí)；審計(jì)審計(jì)可將與可將與NTFSNTFS安全有關(guān)的事件記錄到安全記錄安全有關(guān)的事件記

38、錄到安全記錄中，可利用中，可利用“事件查看器事件查看器”進(jìn)行查看；進(jìn)行查看；擁有權(quán)擁有權(quán)記住文件的所屬關(guān)系，創(chuàng)建文件或目錄的記住文件的所屬關(guān)系，創(chuàng)建文件或目錄的用戶擁有對(duì)它的全部權(quán)限；管理員或個(gè)別具有相應(yīng)許用戶擁有對(duì)它的全部權(quán)限；管理員或個(gè)別具有相應(yīng)許可的人可以接受文件或目錄的擁有權(quán)。可的人可以接受文件或目錄的擁有權(quán)。硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)上次訪問時(shí)間標(biāo)記；上次訪問時(shí)間標(biāo)記；自動(dòng)緩寫功能自動(dòng)緩寫功能基于記錄的文件系統(tǒng)，記錄文件和目錄基于記錄的文件系統(tǒng)，記錄文件和目錄的變化，記錄在系統(tǒng)失效情況下如何取消（的變化，記錄在系統(tǒng)失效情況下如何取消（undoundo）和重作）和重作（

39、redoredo）這些變更；）這些變更；熱修復(fù)功能熱修復(fù)功能當(dāng)扇區(qū)發(fā)生寫故障時(shí)，當(dāng)扇區(qū)發(fā)生寫故障時(shí)，NTFSNTFS會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，把有故障的簇加上不能使用標(biāo)記，并寫入新簇；測(cè)，把有故障的簇加上不能使用標(biāo)記，并寫入新簇；磁盤鏡像功能磁盤鏡像功能文件加密文件加密 硬盤文件系統(tǒng)硬盤文件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)FATFAT32NTFSDOSWindows 98Windows NT4.0Windows Server 2003分區(qū)大小2GB512MB至至2TB10MB至至2TB各種文件系統(tǒng)的比較各種文件系統(tǒng)的比較 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)60mm7.5mm17.5mm中心孔空白區(qū)螺旋形軌道7.2 光

40、盤存儲(chǔ)系統(tǒng)基本概念基本概念 1.CDROM光盤。CDROM（Compact Disk Read Only Memory），意譯為只讀式緊湊光盤。出現(xiàn)于1983年，1988年訂為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。CDROM利用聚焦成1m直徑光斑的780nm的高能量激光束在存儲(chǔ)介質(zhì)上進(jìn)行光學(xué)讀寫而獲得的。CDROM光盤上有一條從內(nèi)向外由凹坑和凸區(qū)（平坦表面）相互交替組成的連續(xù)的螺旋形路徑，在這條路徑上，每個(gè)信號(hào)元素所占的長(zhǎng)度是相等的。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2 光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)讀盤原理讀盤原理光盤上存儲(chǔ)的各種類型的信息（音樂（Audio）、數(shù)據(jù)（Data）視頻（Video）等），都經(jīng)過數(shù)字化處理變成0與1，其所對(duì)應(yīng)的就是光盤上

41、的Pits（凹點(diǎn)）和Lands（平面）。當(dāng)激光映射到盤片上時(shí)，如果是照在Lands上，那么就會(huì)有70到80激光被反射回；如果照在Pits上，就無法反射回激光。根據(jù)反射和無反射的情況，光盤驅(qū)動(dòng)器就可以解讀0或1的數(shù)字編碼了。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2 光盤存儲(chǔ)系統(tǒng) 光盤托架音量旋鈕強(qiáng)制彈出孔指示燈播放/向后搜索鍵打開/關(guān)閉/停止鍵耳機(jī)插孔1、光驅(qū)的前面板計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2 光盤存儲(chǔ)系統(tǒng) 數(shù)字音頻輸出連接口模擬音頻輸出連接口數(shù)據(jù)線插座電源插座主盤/從盤/CSEL 盤模式跳線2、光驅(qū)的后面板計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2 光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)底部結(jié)構(gòu) 包括：伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和主控電路等組成部分。 計(jì)算機(jī)硬

42、件技術(shù)基礎(chǔ)7.2 光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)芯結(jié)構(gòu) .激光頭組件.主軸馬達(dá).光盤托架.啟動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.1 光盤的種類 目前光盤儲(chǔ)存系統(tǒng)有CD和DVD兩類：CD：存儲(chǔ)容量約650MB，按讀寫屬性可分為只讀、一次可寫，可擦寫三種。DVD：可雙面存儲(chǔ)信息，而且每面可存儲(chǔ)兩層信息。單面單層4.7GB，雙面單層9.4GB，雙面雙層17 GB。CDCD-ROMVCDCD-IPhotoCDCD-RCD-RWDVDDVD-ROMDVD-RDVD-RW計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)CD類光盤按應(yīng)用和介質(zhì)分類CD-DA(Digital Audio)：激光唱盤。CD-ROM(Read Only Memory)：只讀光盤，

43、作為電子出版物載體。PhotoCD：Kodak公司制定的，用壓縮方式存儲(chǔ)數(shù)字照片的CD格式標(biāo)準(zhǔn)。CD-I(Interactive)：一種支持交互的CD技術(shù)規(guī)范。VCD(Video CD)：用MPEG-1壓縮方式存儲(chǔ)數(shù)字化視頻和音頻的CD標(biāo)準(zhǔn)。其視頻分辨率約為240X320，伴音為雙聲道立體聲，播放時(shí)間約74分鐘。CD-R(Recordable)：可寫入的介質(zhì)光盤，可分多次寫入。CD-RW(ReWritable)：可擦寫的介質(zhì)盤。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)CD的基本結(jié)構(gòu)及原理激光唱盤、CD-ROM、數(shù)字激光視盤等統(tǒng)稱為CD盤。CD盤主要由保護(hù)層、反射激光的鋁反射層、刻槽和聚碳脂襯墊組成，如圖所示。計(jì)算機(jī)

44、硬件技術(shù)基礎(chǔ)CD的基本結(jié)構(gòu)及原理數(shù)據(jù)是怎樣寫入到數(shù)據(jù)是怎樣寫入到CD盤上的盤上的CD盤上的數(shù)據(jù)是用壓模(stamper)沖壓而成的，而壓模是用原版盤(master disc)制成的。在制作原版盤時(shí)，是用編碼后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)去調(diào)制聚焦激光束，如果寫入的數(shù)據(jù)為“0”，就不讓激光束通過，寫入“1”時(shí)，就讓激光束通過，或者相反。在制作原版盤的玻璃盤上涂有感光膠，曝了光的地方經(jīng)化學(xué)處理后就形成凹坑，沒有曝光的地方保持原樣，二進(jìn)制信息就以這樣的形式刻錄在原版盤上。在經(jīng)過化學(xué)處理后的玻璃盤表面上鍍一層金屬，用這種盤去制作母盤(mother disc)，然后用母盤制作壓模，再用壓模去大批量復(fù)制。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基

45、礎(chǔ)CD的基本結(jié)構(gòu)及原理?yè)?jù)是怎樣從據(jù)是怎樣從CDCD盤讀出的盤讀出的光學(xué)讀出頭是CD系統(tǒng)的核心部件之一，它由光電檢測(cè)器、透鏡、激光束分離器、激光器等元件組成，它的結(jié)構(gòu)如圖11-06所示。激光器發(fā)出的激光經(jīng)過幾個(gè)透鏡聚焦后到達(dá)光盤，從光盤上反射回來的激光束沿原來的光路返回，到達(dá)激光束分離器后反射到光電檢測(cè)器，由光電檢測(cè)器把光信號(hào)變成電信號(hào)，再經(jīng)過電子線路處理后還原成原來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)CD的基本結(jié)構(gòu)及原理計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)CD的基本結(jié)構(gòu)及原理CDR盤片的基本結(jié)構(gòu)及原理盤片的基本結(jié)構(gòu)及原理 CD-R標(biāo)準(zhǔn)是飛利浦公司于1990年制定的，被稱作橙皮書Part。具有與一般CD盤片相同的外觀

46、尺寸，它上面所記載資料的方式與一般CD光盤片一樣，也是利用激光的反射來讀取資料，所以CDR盤片可以放在CDROM上讀取。 在CDR盤片上以連續(xù)的槽溝(Groove)取代“坑”，并組成螺旋狀的軌道(Track)，而“坑”就被記錄在這些槽溝內(nèi)。在空白的盤片上，槽溝有幾個(gè)重要的用途，包括轉(zhuǎn)速控制、尋道控制及時(shí)間指示等。在槽溝上面是感光層(有機(jī)染料，Organic dye material)及反射層(黃金，Gold)，最后再加上保護(hù)層及印刷層。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)CD的基本結(jié)構(gòu)及原理CD-RW光盤的讀寫原理 CD-RW的刻錄原理與CD-R的刻錄、播放原理大同小異。不同之處在于CD-RW利用“相變”原理，

47、而不是“變形”。利用Laser將相變材料加熱到熔點(diǎn)以上，再進(jìn)行快速冷卻，就會(huì)固定在原子排序不整齊的非晶體狀態(tài)。CD-RW的數(shù)據(jù)清除原理 熱力學(xué)上，將被Laser照到的非晶體狀態(tài)視為不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，從外部提供充分的能量即可恢復(fù)到晶體狀態(tài)。這就是CD-RW的數(shù)據(jù)消除原理。此時(shí)，恢復(fù)到晶體狀態(tài)的溫度被稱之為晶化溫度（Tc）。 只要調(diào)整激光強(qiáng)度就可自由自在地寫入或清除數(shù)據(jù)。 高能激光束寫中能激光束計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.2 光盤存儲(chǔ)系統(tǒng) 為了使光盤具備多重會(huì)話能力，產(chǎn)生CD-ROM XA擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(模式2)。包括兩種格式。同步(12字節(jié))頭部(8字節(jié))用戶數(shù)據(jù)(2048字節(jié))糾錯(cuò)/檢錯(cuò)碼(284字節(jié)

48、)同步(12字節(jié))頭部(8字節(jié))用戶數(shù)據(jù)(2048字節(jié))糾錯(cuò)碼(280字節(jié))模式2，格式1子頭部(8字節(jié))檢錯(cuò)碼(4字節(jié))模式1同步(12字節(jié))頭部(8字節(jié))用戶數(shù)據(jù)(2324字節(jié))模式2，格式2子頭部(8字節(jié))檢錯(cuò)碼(4字節(jié))計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理 1994年9月，日本的PIONEER（先鋒）公司宣布將推出一種尺寸與CD-ROM相同、容量卻要大8倍的新型光存儲(chǔ)介質(zhì)DVD。DVD光盤的構(gòu)造與CD光盤基本相同，直徑都是12cm，存儲(chǔ)密度則比后者大得多，單層單面的DVD光盤的容量即高達(dá)4.7GB，是CD光盤的7倍多，雙層雙面的容量更是高達(dá)17GB。這主要得益于DVD光

49、盤上記錄數(shù)據(jù)的凹坑尺寸和軌道間距都比CD光盤小，因此大大提高了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)密度。DVD的超大容量使它能提供比CD更好的音質(zhì)和圖像質(zhì)量。DVD-Video 采用MPEG2視頻壓縮技術(shù)，支持8種語(yǔ)言，可播放135分鐘的高清晰影片；DVD-Audio則采用96kHz的采樣率和24位的采樣，這些性能指標(biāo)都比對(duì)應(yīng)的CD規(guī)格高得多。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理DVD的主要規(guī)格 DVD主要有：DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM等。 1.DVD-ROM DVD-ROM是用來讀取數(shù)字資料的DVD規(guī)格，總共有四種容量，分別為4.7

50、GB、8.5GB、9.4GB、17GB，硬件產(chǎn)品稱為只讀式DVD-ROM光驅(qū)。 DVD光盤的規(guī)格 名稱格式容量 DVD-5單面單層4.7GB DVD-9單面雙層8.5GB DVD-10雙面單層9.4GB DVD-18雙面雙層17GB 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理DVD-Video DVD-Video是用來儲(chǔ)存數(shù)字影音資料的DVD規(guī)格，DVD-Video與Video CD都是采用視訊壓縮的技術(shù)，不同的是Video CD是用MPEG-1技術(shù)的應(yīng)用，所使用的是固定式的位速率壓縮；而DVD-Video是采用MPEG-2的視訊壓縮技術(shù)，所使用的是可變位速率技術(shù)，MPEG-2它提高

51、了畫質(zhì)并減低了失真率，所以在整體的畫質(zhì)上提升很多計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理DVD-Audio DVD-Audio是用來讀取數(shù)字音樂資料的DVD光盤片，大多著重于超高音質(zhì)的表現(xiàn)，主要是應(yīng)用在消費(fèi)性電子的領(lǐng)域，其硬件產(chǎn)品稱之為DVD音樂光驅(qū)(DVD-Audio光驅(qū))。DVD-Audio可說是CD-Audio的延伸產(chǎn)品，采用96KHz的取樣頻率，其取樣量為24bits，每秒流量大約為384Kbps，還可以選用音樂的儲(chǔ)存格式，例如：AC-3、DTS等。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理DVD-R DVD-R是可以寫入一次數(shù)字資料的DVD規(guī)格，其硬件產(chǎn)品稱之為

52、單次寫入式數(shù)字多功能光驅(qū)(DVD-R光驅(qū))，然而第一代3.95GB的容量無法配合容量4.7GB（DVD-5）的DVD-ROM在軟件制作方面的應(yīng)用，因此才會(huì)有第二代4.7GB DVD-R的誕生。DVD-R是用有機(jī)染料當(dāng)作紀(jì)錄，其原理與CD-R的燒錄方式相類似，是利用激光1在染料層上刻出pit紀(jì)錄資料，可以提供DVD-ROM讀取，也可以在DVD-Video播放機(jī)里播放。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理DVD-RAM DVD-RAM在目前用到的范圍很廣，有點(diǎn)類似計(jì)算機(jī)上的MO機(jī)，主要分為計(jì)算機(jī)專用與家電專用兩種。在家電方面，目前只有 松下有在研發(fā)(DRM-E10)，儲(chǔ)存容量為4

53、.7GB，可以重復(fù)讀寫數(shù)字資料的DVD規(guī)格。另外在計(jì)算機(jī)方面，硬件產(chǎn)品稱為可覆寫式數(shù)字多功能光驅(qū)(DVD-RAM 光驅(qū))，然而第一代2.6GB的容量與DVD-ROM容量相差太大，因此有后續(xù)第二代4.7GB DVD-RAM的誕生。至于兼容性的問題，DVD-RAM光盤片有TYPE 1和TYPE II兩種規(guī)格的片子，其中TYPE II的片子，可以從卡夾式保護(hù)外殼中拿出來，以方便一般的DVD機(jī)器播放。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.3 DVD的基本結(jié)構(gòu)及原理DVDRW 繼DVD-RAM之后，DVD聯(lián)盟（DVD Forum）所提出的第二種可以重復(fù)讀寫數(shù)字資料的DVD規(guī)格，其硬件產(chǎn)品稱之為可覆寫式數(shù)字多功能光

54、驅(qū)(DVD-RW光驅(qū))，其主導(dǎo)的廠商有先鋒，參與制造的廠商有三星、夏普、SONY等。 DVD+RW是DVD系統(tǒng)里面的可多次寫入DVD光驅(qū)，它的定位有點(diǎn)類似CD-RW的感覺，這是由三菱、理光、飛利浦、惠普、Yamaha等公司所力推的產(chǎn)品。第二代的DVDRW它的光盤容量將會(huì)規(guī)定是4.7GB，而且除了可以燒錄DVDRW的片子外，還可以支持燒錄DVD-R、DVD-RW、CD-R、CD-RW這些光盤片。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.4 CD和DVD技術(shù) CD和DVD采用類似的技術(shù)，兩種盤都是同樣的尺寸（直徑為120mm，厚度為1.2mm，中心，孔洞直徑15mm），盤上都有以聚碳酸脂基印制的凹陷和平地。計(jì)算機(jī)

55、硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.5 光盤驅(qū)動(dòng)器 光盤驅(qū)動(dòng)器就是我們平常所說的光驅(qū)（CD-ROM），讀取光盤信息的設(shè)備。光盤存儲(chǔ)容量大,價(jià)格便宜,保存時(shí)間長(zhǎng),適宜保存大量的數(shù)據(jù),如聲音、圖像、動(dòng)畫、視頻信息、電影等多媒體信息。光盤驅(qū)動(dòng)器有CDROM、CDR 、 CDRW,、 DVD-ROM及其盤片DVD-R、DVD-RW。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.5 光盤驅(qū)動(dòng)器1.光盤驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.5 光盤驅(qū)動(dòng)器 2. 光盤驅(qū)動(dòng)器的分類 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.5 光盤驅(qū)動(dòng)器3、光驅(qū)的性能指標(biāo)、光驅(qū)的性能指標(biāo)1、數(shù)據(jù)傳輸率 表明光驅(qū)從光盤上讀取數(shù)據(jù)的快慢。 單速：是指最初的光驅(qū)讀取速率150KB/S

56、 倍速：指是最初光驅(qū)讀取速率的多少倍的讀取速率的光驅(qū)。 2、平均讀取時(shí)間（Average Seek Time) 是指CD-ROM從光頭定位到開始讀盤的時(shí)間，一般是越小越好。不能超過95ms。 3、緩存（CACHE或BUFFER MEMORY表示）作用是提供一個(gè)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)域，將讀取的數(shù)據(jù)暫時(shí)保存，然后一次性進(jìn)行傳輸和轉(zhuǎn)換。CACHE一般最少要有128K，現(xiàn)在的光驅(qū)一般是256K或者512K的。緩存是越大越好。 4、光驅(qū)的容錯(cuò)性能 是指光驅(qū)讀取質(zhì)量不太好的光盤的能力，容錯(cuò)性能越強(qiáng)，光驅(qū)能讀的“爛盤”越多。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.5 光盤驅(qū)動(dòng)器5、 光盤驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速控制恒定線速度（CLV）CL

57、V（Constant Linear Velocity,恒定線速度）,讀取光盤內(nèi)圈和外圈數(shù)據(jù)時(shí)，光驅(qū)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是不同，讀出的數(shù)據(jù)傳輸率保持不變。 優(yōu)點(diǎn)：光驅(qū)讀取性能穩(wěn)定、容錯(cuò)性能比較高； 缺點(diǎn)：浪費(fèi)了主軸的工作效率（讀取外圈時(shí)降低馬達(dá)速轉(zhuǎn)） 恒定角速度（CAV）CAV（Constant Angular Velocity,恒定角速度）,保持光驅(qū)馬達(dá)轉(zhuǎn)速恒定，其數(shù)據(jù)傳輸率是可變的。 優(yōu)點(diǎn)：讀盤速度不斷提高；避免太多加速或減速控制，可減少發(fā)熱量。缺點(diǎn)：容錯(cuò)性能有所下降。 部分恒定角速度（PCAV） 當(dāng)激光頭讀不出數(shù)據(jù)時(shí)，主軸速度降低一半，如果再讀不出來，再降低一半，如此反復(fù)，直到讀取數(shù)據(jù)為止。 優(yōu)點(diǎn)：

58、即提高了速度，又兼顧了容錯(cuò)性能。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.2.5 光盤驅(qū)動(dòng)器6、接口類型 兩種接口：內(nèi)置IDE和SCSI接口，外置有SCSI、USB和并行口三種。 一般的用戶應(yīng)該都是IDE口的，SCSI接口的光驅(qū)必須配用SCSI接口卡，安裝比較煩瑣，但是有占用CPU資源少，工作穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，所以在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中廣泛采用。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)7.3.1 移動(dòng)盤 移動(dòng)盤主要包括兩類，第一類是由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為存儲(chǔ)內(nèi)核，這一類主要是U盤。另外一類是以硬磁盤為存儲(chǔ)內(nèi)核，通常稱這一類為移動(dòng)硬盤。兩類移動(dòng)存儲(chǔ)器都使用計(jì)算機(jī)的通用接口，目前使用的接口主要是USB接口，但移動(dòng)硬盤也有使用其它的接口的，如并行口和IEEE

59、-1394。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)1. U盤盤 “U盤”即USB盤的簡(jiǎn)稱，而優(yōu)盤只是U盤的諧音稱呼。U盤是閃存的一種，因此也叫閃盤。最初設(shè)計(jì)U盤的想法是什么？簡(jiǎn)單地說，在沒有局域網(wǎng)相連的電腦之間進(jìn)行較大數(shù)據(jù)或文件交換一直是一件很麻煩的事，為了要完成此項(xiàng)工作，只能求助于高容量的存儲(chǔ)設(shè)備如ZIP盤、MO盤、刻錄機(jī)等，但它們都需要額外的物理驅(qū)動(dòng)器，然而這些驅(qū)動(dòng)器并沒有也不可能像軟驅(qū)一樣成為電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置。這樣，U盤的出現(xiàn)正好為有這樣需要的人所設(shè)計(jì)的。發(fā)明專利持有者之一、哈爾濱朗科科技有限公司總裁呂正彬， U盤的推出，是中國(guó)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)領(lǐng)域二十年來唯一屬于中國(guó)人的原創(chuàng)性發(fā)明專利成果。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)1. U盤盤 說到U盤的優(yōu)點(diǎn)，不言而喻，容量大、速度快、體積小、抗震強(qiáng)、功耗低、壽命長(zhǎng)，U盤已逐漸成為移動(dòng)存儲(chǔ)領(lǐng)域的新寵。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)U U盤的特點(diǎn)盤的特點(diǎn)1、容量大U盤的容量最低為32MB 相當(dāng)于23張軟盤。 2、傳輸速度快現(xiàn)在主流U盤的接口類型USB1.0速度較慢,隨著USB2.0技術(shù)的成熟