補充存儲設備

1、1補充： 存儲設備1 外存貯器（磁表面存貯器）主存（半導體）：速度快、容量小、價高輔存（磁性）：容量大、速度低、價低 外存（磁鼓、磁帶、磁盤）都是將薄層的磁性材料涂在載體上（金屬合金、特制塑料），并以相對于磁頭運動的方式來存貯信息的，故統(tǒng)稱為磁表面存貯器。1.1 磁表面存貯器的讀寫原理 寫入:靠電流形成定向磁場，電磁 讀出:靠剩磁狀態(tài)產(chǎn)生感生電動勢，磁電2補充： 存儲設備1.2 數(shù)字磁記錄方式（P337） 記錄方式是指將數(shù)字信息轉化成磁化單元的方式，或者說是線圈內(nèi)寫入電流波形的組成方式。歸零制：寫“1”或寫“0”時，線圈內(nèi)電流極性相反，寫完后 線圈內(nèi)電流為0。不歸零制：寫“1”或寫“0”時，線

2、圈內(nèi)有電流，寫完后， 線圈內(nèi)仍有電流。磁盤：改進的調頻制 3補充： 存儲設備1.3 硬盤 第一臺磁盤存貯器于1956年由IBM公司研制成功。一、概述1、基本結構4補充： 存儲設備2. 記錄方式調頻制或改進的調頻制3. 存取方式直接存取 用讀寫臂把磁頭移到規(guī)定的磁道上（隨機）。 對指定的磁道順序存取信息（順序）。 尋址方式 扇區(qū)磁盤與主機交換信息的最小單位 簇DOS、Windows對磁盤進行管理、分配的基本單位 臺號（哪臺盤組）、柱面號（哪個磁道）、盤面號、扇區(qū)號 原則：磁頭移動次數(shù)最少減少尋址時間5. 讀寫方式 懸浮式讀寫、接觸式啟停5補充： 存儲設備6. 與主機的連接磁盤的工作一般不受主機直

3、接控制，而受磁盤控制器的直接控制。磁盤控制器：主機與磁盤間的接口的部件，一是用來接受主機的各種命令；二是實現(xiàn)主機與磁盤間的數(shù)據(jù)交換。磁盤驅動器： 讀寫磁頭與磁頭定位的伺服系統(tǒng) 寫入電路和讀出電路 尋址部分（找道、柱面地址寄存器、磁頭選擇電路等） 主機磁盤控制器磁盤磁盤驅動器6補充： 存儲設備二、硬盤存儲器的技術參數(shù)1.硬盤的主要性能指標 記錄密度（存貯密度） 單位長度或單位面積所存貯的二進制信息量 道密度：單位長度，磁層表面上的磁道數(shù) 位密度：單位長度，磁道所能記錄二進制信息的位數(shù) 存貯容量 整個磁表面存貯器所能存貯二進制信息量 C=n.k.s (n：面數(shù)，k：道數(shù)/面，s：位數(shù)/道)7補充：

4、 存儲設備 轉速 硬盤的轉速是指硬盤主軸馬達也就是盤片的轉速，單位是RPM（Round Per Minute）即每分鐘圈數(shù)。7200RPM15000RPM 轉速是決定硬盤內(nèi)部傳輸率的關鍵因素之一，它的快慢在很大程度上影響了硬盤的速度，同時轉速的快慢也是區(qū)分硬盤檔次的重要標志之一。 平均存取時間 從接到讀/寫命令始,到完成讀/寫操作所需的時間。 （找道時間、等待時間、傳送時間之和）8補充： 存儲設備 緩存容量（Cache Size） 指硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)的高速緩沖存儲器的大小，是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所，緩存的大小與速度直接關系到硬盤的傳輸速度。 目前常規(guī)配置：2MB8MB。 數(shù)據(jù)傳輸率 指緩存至

5、主機的數(shù)據(jù)傳送速度。根據(jù)數(shù)據(jù)交接方的不同又分外部與內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。 內(nèi)部傳輸率：指磁頭與緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率。 外部傳輸率： 指緩沖區(qū)與主機（內(nèi)存）之間的數(shù)據(jù)傳輸率。注：外部傳輸率上限取決于硬盤的接口，目前流行的Ultra ATA-100接口即代表外部傳輸率最高理論值可達100MB/s。 9補充： 存儲設備2. 硬盤的物理類型參數(shù) 柱面數(shù)（Cylinder） 指每個盤面上的磁道數(shù)。由于硬盤盤片是上下疊放的，所以每一個盤面上的同號磁道便組成一個圓柱面。這個參數(shù)為CMOS Setup中設置硬盤類型（HDD Type）的關鍵參數(shù)。 磁頭數(shù)（Head） 硬盤的讀寫磁頭總數(shù)。因為每個盤片的上下兩面各有

6、一個磁頭，所以也是硬盤的盤面總數(shù)。這個參數(shù)也是CMOS Setup中設置硬盤類型的關鍵參數(shù)。10補充： 存儲設備 扇區(qū)數(shù)（Sector） 指每個磁道上劃分的記錄數(shù)據(jù)的基本小區(qū)域的數(shù)目，對DOS系統(tǒng)而言，每個扇區(qū)包含512個字節(jié)。這個參數(shù)也是CMOS Setup中設置硬盤類型的關鍵參數(shù)。 存儲容量（Size） 指硬盤可以存儲的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，單位為MB，GB 容量（B）=柱面數(shù)磁頭數(shù)扇區(qū)數(shù)512 格式化容量：容量（B） /1024 出廠容量：容量（B） /100011補充： 存儲設備 寫預補償（ p） 磁盤上扇區(qū)的大小將隨著磁道直徑的減小，然而每個扇區(qū)仍必須容納512個字節(jié)的數(shù)據(jù)。為了在較小直徑的磁

7、道上改善數(shù)據(jù)寫性能，寫預補償將被用于發(fā)送寫電流。 著陸區(qū)（Landing Zone） 指關機時驅動器讀寫頭應該優(yōu)先停放的柱面。著陸區(qū)柱面并不用作數(shù)據(jù)存儲，這樣就可避免在加電時磁頭劃傷盤片而造成意外的數(shù)據(jù)破壞。 現(xiàn)在購買的驅動器在關機時會自動地將讀寫頭定位于著陸區(qū)，不需要通過軟件進行人工定位，一般在關機時會聽到“咯噔”一聲。12補充： 存儲設備3. 硬盤的接口標準IDE：最常見的接口類型，因為它價格比較便宜，而且性能也不差，所以在電腦中得到了廣泛的應用；SCSI：在服務器上最?？吹剿嫩欅E，它有很好的并行處理能力，非常適合服務器的需要；Serial ATA（SATA）：是一種新的接口類型，用來代

8、替原來的IDE接口；IEEE 1394與USB：是兩種外接硬盤的接口，平常所用的活動硬盤就屬于這兩種類型之一。13補充： 存儲設備 IDE /ATA接口 IDE（Intelligent Device Electronics）即電子集成驅動器 ，本意是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅動器。電腦中主要采用的接口方式為EIDE接口（Enhanced），是在IDE接口基礎上升級而來的。 IDE接口也常被稱為ATA（Advanced Technology Attachment）接口。由于IDE口屬于并行接口，因此為了和SATA口硬盤相區(qū)別，IDE口硬盤也叫PATA口硬盤。 IDE可分為：ATA 1、A

9、TA 2、ATA 3、Ultra ATA、Ultra ATA 33、Ultra ATA 66、Ultra ATA 100、Ultra ATA 133。 14補充： 存儲設備 Ultra ATA 100、 Ultra ATA 133與Ultra ATA 66相比在技術上并沒有太大的區(qū)別，它只是將數(shù)據(jù)傳輸率提高到了100MB/s、133MB/s。IDE /ATA接口 優(yōu)點：價格低廉；兼容性非常好。 缺點：速度慢；只能做內(nèi)置使用，對接口電纜的長度有很嚴格的限制。15補充： 存儲設備 SCSI接口 SCSI（Small Computer System Interface）是一種用于高速外設的外部接口適

10、配器卡，也稱之為硬盤協(xié)處理器卡（Disk Coprocessor Board）。在計算機外設接口尤其是外存儲設備接口方面，SCSI接口始終占據(jù)著高貴地位，這不僅是由于它的先進技術性能，也是由于它的高價位。 SCSI開發(fā)于70年代末，至今已有SCSI-1、SCSI-2以及SCSI-3等多種，SCSI連接器分為內(nèi)置和外置兩種 。16補充： 存儲設備SCSI-1： 異步數(shù)據(jù)傳輸率為3MB/S，同步數(shù)據(jù)傳輸率為5MB/S。 SCSI-2： 8位并行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率提高到10MB/S，可連接7個外設。 Wide SCSI，16位并行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率提高到20MB/S，可連接16個外設。SCSI-

11、3： SCSI-3也稱為Ultra SCSI，數(shù)據(jù)傳輸率達到20MB/S，若使用16位傳輸模式，則數(shù)據(jù)傳輸率可高達40MB/S。17補充： 存儲設備最新型Ultra SCSI： Ultra 2 SCSI發(fā)表于97年，數(shù)據(jù)傳輸率達到80MB/S。Ultra 160/m SCSI發(fā)表于98年，數(shù)據(jù)傳輸率達到160MB/S。目前的主流SCSI硬盤都采用了Ultra 320 SCSI接口，能提供320MB/s的接口傳輸速度。SCSI接口的特點 優(yōu)點：適應面廣，在一塊SCSI控制卡上就可以同時掛接15個設備；高性能；具有外置和內(nèi)置兩種。 缺點：價格昂貴；安裝復雜。 應用：SCSI硬盤主要應用于中、高端服

12、務器和高檔工作站中。18補充： 存儲設備146GB/10K/68針(ST31468307LW)技術參數(shù) 硬盤容量：146.8GB 接口類型：Ultra 320 SCSI 接口針腳數(shù)：68pin 轉速(轉/分)：10000 數(shù)據(jù)傳輸率(Mbit/s)：841 緩存(MB)：8 19補充： 存儲設備 Serial ATA（SATA）接口 是一種新的接口類型，用來代替原來的ATA接口。并行ATA的缺陷： 數(shù)據(jù)傳輸率低，抗干擾能力差（高速傳輸時尤其明顯，也是它成為再難以突破133MB/s的罪魁禍首）。Serial ATA（簡稱SATA）： 采用串行連接方式，與以往的連接方式相比，其最大的區(qū)別在于能對傳

13、輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?0補充： 存儲設備SATA的優(yōu)點：結構簡單、支持熱插拔、傳輸速率高、可靠性強 第一代產(chǎn)品的傳輸速率就達到了150MB/s 而Serial ATA 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率達到300MB/s 最終SATA將實現(xiàn)600MB/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率。SATA的缺點：價格稍高，兼容性差。21補充： 存儲設備 USB （Universal Serial Bus） 在1994年底由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出。USB支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點，所以USB接口已經(jīng)成為目前外設的最主要接口方式。

14、 USB的兩個規(guī)范USB 1.1和USB 2.0 USB 1.1：傳輸速率為12Mbps，1.5MBps USB 2.0：由USB 1.1演變而來，傳輸速率為480Mbps，60MB/s USB的特點 優(yōu)點：價格低廉；連接簡單快捷，具有很好的擴展性；可以熱插拔；標準統(tǒng)一；速度快。 缺點：設備之間的通信效率低；連接電纜的長度比較短。22補充： 存儲設備 IEEE1394 1995年由IEEE將APPLE公司高速串行總線“FIRE WIRE”標準化而成，目前還在發(fā)展中。其特點如下： IEEE1394規(guī)格支持100 Mbps，200 Mbps和400Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，將來會提升到800Mbps，

15、1Gbps，1.6Gbps。 IEEE1394適用于聲音、圖像和視頻多媒體產(chǎn)品、高速打印機和掃描儀產(chǎn)品、硬盤等存儲設備、數(shù)碼攝影機、顯示器和影音錄放設備等。優(yōu)點：速度快；支持熱插拔。缺點：價格昂貴。23補充： 存儲設備4. 硬盤的參數(shù)計算（P352）24補充： 存儲設備5. 硬盤優(yōu)化 打開硬盤的DMA傳輸模式 在WINDOWS系統(tǒng)中關閉硬盤的自動掛起功能 定期清理硬盤垃圾 定期整理硬盤碎片 合理設置虛擬內(nèi)存 啟用磁盤高速緩存25補充： 存儲設備1.4 軟盤 接觸式讀寫26補充： 存儲設備1.5 磁盤陣列（RAID） 磁盤陣列（Disk Array）是一種把若干硬磁盤驅動器按照一定要求組成一個整

16、體，由一個硬盤控制器控制，使多個硬盤的讀寫同步，減少錯誤，增加效率和可靠度的技術。 冗余磁盤陣列（RAID Redundant Array of Inexpensive Disk）技術1988年由美國加州大學Berkeley分校的David Patterson教授等人提出，最初的研制目的是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲的費用，同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數(shù)據(jù)的訪問受損失，從而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護技術。27補充： 存儲設備 RAID的基本結構特征就是組合(Striping)，捆綁2個或多個物理磁盤成組，形成一個單獨的邏輯盤。磁盤陣列的優(yōu)點

17、： 提高了存儲容量 多臺磁盤驅動器可并行工作，提高了數(shù)據(jù)傳輸率 RAID技術主要包含RAID 0RAID 7等數(shù)個規(guī)范。28補充： 存儲設備1.6 光盤存儲器 一、光盤的分類1. 按照物理格式（記錄數(shù)據(jù)的格式）分類 CD系列 CD-ROM是這種系列中最基本的保持數(shù)據(jù)的格式。CD-ROM包括可記錄的多種變種類型如CD-R、CD-MO等。 DVD系列 DVD-ROM是這種系列中最基本的保持數(shù)據(jù)的格式。DVD-ROM包括可記錄的多種變種類型如DVD-R、DVD-RAM、DVD-RW等。29補充： 存儲設備2. 按照讀寫限制分類 只讀式 只讀式光盤以CDROM為代表，CDDA、VCD、DVD-ROM等

18、也都是只讀式光盤。 一次性寫入，多次讀出式 以CDR（Recordable）為主。 可讀寫式 可讀寫式光盤由于其具有硬盤的大容量、軟盤的的抽取方便的特點，如果性能穩(wěn)定、讀取速度提高，未來的遠景十分看好。 30補充： 存儲設備金質光盤和銀質光盤的差異 金質光盤 也稱為CD-R光盤，是在一空白光盤上包上一薄反射性的金質層；可用作可記錄媒體，可以使用一個CD記錄器寫數(shù)據(jù)和音樂信號到金質光盤；壽命是70100年；適于數(shù)據(jù)存檔。 銀質光盤 也稱為商用復制CD，具有一鋁制薄層；不能作為可記錄的媒體使用，因為數(shù)據(jù)已經(jīng)被壓縮進聚碳酸酯；壽命大約25年；適用于數(shù)據(jù)傳遞和大量商用復制。31補充： 存儲設備二、光盤

19、存儲的技術特點記錄密度高：面密度可達645Mb/英寸2(108b/cm2)，是磁記錄的10100倍，容量大于650MB。非接觸式讀寫，無磨損，可靠（光學頭與盤面的距離幾乎比磁盤與盤面的間隙大1萬倍）?？砷L期保存信息(60100年)。平均存取(讀寫)時間慢，為100500ms，寫入要0.2秒。單倍速(基本速率)=150KB/S誤碼率低：10-10-10-1732補充： 存儲設備三、光盤的容量：650MB 光盤的容量是用單倍速（150KB秒）計算的。一張光盤可以存儲74分鐘音樂或650 MB數(shù)據(jù)。計算方法： 74（分） 60（秒）150（KB）666000KB650MB注：也有一種700MB/80

20、分鐘的光盤片。33補充： 存儲設備四、一次性寫光盤的讀寫原理組成：光盤由基板、鋁質反射層和薄金屬膜三層結構組成 基板用甲基丙烯酸甲脂，耐熱有機玻璃 反射層用來反射接受到的信號 金屬膜則是記錄信息的介質，即在較強的激光照射下，它被融化出小洞（有洞1，無洞0）。34補充： 存儲設備 寫光束被聚焦為很細的光束打到指定的光盤位置，從而在那里融出一個小于1um的一個小坑，表示完成1個1信號的寫入操作。讀出時，讀光束也會照射到指定的光盤位置，但它的能量很弱，不會改變金屬膜的反射特性，只會把所照到之處有無小坑通過反射光的強弱表現(xiàn)出來，反射回來的光被送到光敏二極管，從而確定讀出的是“1”信號還是“0”信號。35補充： 存儲設備五、CD-ROM驅動器 第一家CD記錄器制造商是Yamaha和Sony。生產(chǎn)的第一代CD記錄器是單一速度（150KBps）驅動器，也稱為1X驅動器。從那時起，不同廠家制造的大量CD記錄器出現(xiàn)在市場上。后幾代記錄器速度已經(jīng)提高到2X，雙倍速度和4X，40X倍速等。 36補充： 存儲設備有兩種類型的光驅以不同方式來標稱速度：“MAX”光驅： “最大”僅是指CD盤的最外面部分，而CD盤的最里面