外存儲技術(shù)(“電路”文檔)共67張

軟磁盤機的發(fā)展1972年，IBM3740——8″,單面，單密度，400KB1976年，SA400——5.25″,單面，單密度，48TPI，125KB為擴大容量，由單面->雙面，單密度->倍密度->倍道密度->高密度微型軟磁盤，3″~4″3.5″,135TPI5.1軟磁盤機一、概述軟磁盤的磁道格式：為方便地從軟磁盤中查出存儲的文件，要對軟磁盤預(yù)先進行格式化。

扇區(qū)：為了存取數(shù)據(jù)的方便，每個磁道又分為許多稱之為扇區(qū)的小區(qū)段。每個磁道(不管是里圈還是外圈)上的扇區(qū)數(shù)是一樣的扇區(qū)01扇區(qū)02扇區(qū)0300道01道盤地址：園柱號（磁道號）磁頭號（面號）扇區(qū)號索引磁道首部磁道尾部IDGAPDATAGAPSYNCAM1IDCRCSYNCAM2DATACRCGAP1GAP3GAP2區(qū)段1IDDATA確定磁道起始和終止的點非格式化容量=f*t*磁道數(shù)*面數(shù)格式化容量=扇區(qū)字節(jié)數(shù)*扇區(qū)數(shù)*磁道數(shù)*面數(shù)3.5英寸軟盤分為高密盤和低密盤。例如在DOS環(huán)境下，3.5英寸低密盤的每個盤面劃分為0～79(80)個磁道，每個磁道分割為9個扇區(qū)，每個扇區(qū)存放512個字節(jié)，存儲容量為720KB；3.5英寸高密度磁盤的盤面劃分為80個磁道，每個磁道又分割為18個扇區(qū)，存儲容量為1.44MB。某3.5英寸軟盤機，轉(zhuǎn)速為300rpm，數(shù)據(jù)傳輸率為500Kb/s，2面，每面有80個磁道，每道18個扇區(qū)，每扇區(qū)512字節(jié)，該盤片因為格式化用掉的存儲容量為多少？非格式化容量=f*t*磁道數(shù)*面數(shù)=500*(60/300)*80*2(Kb)=16000Kb=2MB格式化容量=扇區(qū)字節(jié)數(shù)*扇區(qū)數(shù)*磁道數(shù)*面數(shù)=512*18*80*2(B)=1.44MB=0.56MB二、軟盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)

●磁頭及磁頭支持機構(gòu)

●磁盤驅(qū)動定位機構(gòu)

●磁頭定位機構(gòu)

●磁頭加載機構(gòu)

●磁盤保護機構(gòu)1、磁頭軟盤磁頭具有適應(yīng)軟盤驅(qū)動器和介質(zhì)互換性的能力，為此：

R/W頭兩側(cè)備有抹頭。抹頭的縫隙寬度小于道間隙寬，這樣，在不抹除有效信息的情況下，可以保證道間數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的間隔，防止道間串擾，彌補磁頭中心不能完全對準磁道中心的不足，降低了磁頭定位精度的要求。2、磁盤驅(qū)動定位機構(gòu)將軟盤準確地定位于主軸中心位置，并使其勻速轉(zhuǎn)動。由磁盤插入引導機構(gòu)、主軸驅(qū)動機構(gòu)、磁盤夾緊機構(gòu)和磁盤彈射機構(gòu)等組成。磁盤插入引導機構(gòu)使軟盤初步定位于主軸中心位置，以使磁盤夾緊機構(gòu)能將盤片壓緊在主軸上。主軸驅(qū)動機構(gòu)用來帶動盤片勻速轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在，使用的是薄型直流直接驅(qū)動電機。磁盤夾緊機構(gòu)用來把盤片固位在主軸上，并使之旋轉(zhuǎn)。磁盤彈射機構(gòu)使盤片自動彈出。磁盤夾緊機構(gòu)分以下兩種：1.利用磁盤的中心孔直接夾緊,有圓柱形和杯形結(jié)構(gòu)。2.在磁盤上預(yù)先安裝一個金屬或塑料卡轂,利用這個卡轂使磁盤與主軸夾緊.夾緊孔定位孔電機托盤驅(qū)動銷主軸磁盤安裝時定位動作開始定位結(jié)束3、磁頭定位機構(gòu)

作用:準確地將磁頭驅(qū)動道指定的磁道位置,以保證互換性。

組成:大部分采用步進電機開環(huán)控制，由步進電機、傳動件、磁頭小車、小車導軌等組成。常用的傳動件有：鋼帶、絲桿和螺旋凸輪等。4、磁頭加載機構(gòu)

作用:給磁頭一個外加力,以保證磁頭與盤面良好接觸。有電磁鐵加載和直接加載。5、磁盤保護機構(gòu)三、軟盤機的控制電路

●盤選擇電路

●主軸恒速驅(qū)動電路

●狀態(tài)檢測電路

●磁頭定位電路

●寫入和讀出電路●接口

1.盤選擇電路FDCDS1HeadSelectDS0

2.主軸恒速驅(qū)動電路給定電壓比較器校正網(wǎng)絡(luò)>功放整形f/v轉(zhuǎn)換器測速計直流電機

3.狀態(tài)檢測電路（1）“00”道檢測電路

光電檢測器微動開關(guān)檢測傳感器A相DS磁盤彈射機構(gòu)使盤片自動彈出。3.=0.一、溫式硬盤機的特點(P323)特點：避免了單校驗盤的讀寫“瓶頸”。P4D10D11D12

直線式（2）盤片插好；1976年，SA400——5.四、提出一種新的存儲技術(shù)作用:準確地將磁頭驅(qū)動道指定的磁道位置,以保證互換性。C:Cylinder-柱面2、光存儲設(shè)備分類（P342）特點：小數(shù)據(jù)傳輸比RAID3快.?相變型：硫化合物或金屬合金在磁盤上預(yù)先安裝一個金屬或塑料卡轂,利用這個卡轂使磁盤與主軸夾緊.

（2）索引信號檢測電路

光電檢測器光電檢測器DS接收器霍爾元件（3）寫保護檢測電路光電檢測器微動開關(guān)（4）“準備好”信號檢測電路微動開關(guān)準備好狀態(tài)：（1）被選中；（2）盤片插好；（3）主軸電機已旋轉(zhuǎn)；（4）磁頭定位在00道。對寫入電路的要求（1）寫電流應(yīng)足夠大；（2）寫電流應(yīng)保持恒定；（3）寫電流過渡過程時間應(yīng)短；（4）提供合適的抹電流。（5）在高密度軟盤機中，在43道以內(nèi)的磁道，應(yīng)減小寫電流。抹電路作用：產(chǎn)生抹電流，以修整磁道邊緣，防止道間串擾。抹電流應(yīng)比寫電流延遲導通和切斷。（為什么？）5.讀出電路原理框圖讀出電路原理框圖脈沖整型低通濾波微分放大鑒零輸出前置放大波形圖磁化狀態(tài)前放微分鑒零整形5.2硬磁盤機

硬盤機的發(fā)展經(jīng)歷了以下四個階段：（1）固定頭硬磁盤機（2）活動頭、固定盤式硬磁盤機（3）活動頭、可換盤式硬磁盤機（4）溫式硬磁盤機（活動頭、固定盤）一、溫式硬盤機的特點(P323)（1）頭盤組件和定位機構(gòu)采用全封閉方式（2）磁頭采用接觸式啟停(3)主軸和電機一體化

磁頭浮動原理（P330）WdF正壓：浮力垂直向上負壓：浮力垂直向下二、溫式硬盤機的組成(P324)R/W電路接口電路單片機主軸電機驅(qū)動電路磁頭驅(qū)動電路驅(qū)動電機反饋信號硬盤控制器無刷直流電機選頭電路前置放大PCBAHDA三、磁頭定位系統(tǒng)1、磁頭定位控制方式(P323、P326）

◆

開環(huán)控制中央控制器轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動電路步進電機執(zhí)行機構(gòu)步進脈沖方向信號

◆

半閉環(huán)控制轉(zhuǎn)換電路與階梯信號產(chǎn)生電路數(shù)模轉(zhuǎn)換與驅(qū)動電路步進電機執(zhí)行機構(gòu)步進脈沖方向信號伺服解碼電路◆

閉環(huán)控制（P326）

速度控制（粗控）：道差>1時，快速定位于目標道

位置控制（精控）：道差<1時，盡可能快速地保證數(shù)據(jù)頭穩(wěn)定在數(shù)據(jù)磁道中心驅(qū)動電路音圈電機執(zhí)行機構(gòu)速度檢測速度曲線發(fā)生器微處理器位置補償濾波道差檢測+-伺服解碼電路PES2、閉環(huán)控制的伺服方式（P323）

面伺服

扇區(qū)伺服

埋入伺服

光電伺服3、執(zhí)行機構(gòu)

旋轉(zhuǎn)式

直線式4、伺服信息編碼

雙位碼

奇、偶伺服道上分別記錄相位相差180°的雙位脈沖。evenevenoddNNSSNNSSNNSSSSNNSSNNSSNNSSNN伺服頭讀出波形PES=Vo-Ve+-

二相雙位碼伺服碼：ABCD標志位同步位X=A-BY=C-DXY四、硬盤的CHS

（P334）C:Cylinder-柱面H:Head-磁頭S:Sector-扇區(qū)硬盤存儲容量：磁頭數(shù)*柱面數(shù)*扇區(qū)數(shù)*扇區(qū)字節(jié)數(shù)512B主軸電機扇區(qū)01扇區(qū)02磁道五、高密度硬盤存儲的關(guān)鍵技術(shù)（P338）1、高密度磁頭技術(shù)鐵氧體->MIG->TF->MR

MR頭的工作原理：利用磁電阻效應(yīng)檢測磁強。磁電阻效應(yīng)是一種物質(zhì)受到外加磁場作用后引起電阻率（）發(fā)生改變的現(xiàn)象。=0+△cos20:電阻率的固定部分△：磁場作用后所導致的電阻率的變化（與磁化強度M有關(guān)）：磁化矢量與電流矢量MR頭兩端產(chǎn)生周期性電壓脈沖，即△V=△R·I,其中△R=△·R0/0

△V=R0·I·

△

/0

2、低信噪比下的信號處理技術(shù)PRML，Viterbi信號處理技術(shù)3、高矯頑力、低噪音的記錄介質(zhì)技術(shù)4、精密伺服定位技術(shù)

（1）先進的伺服跟蹤技術(shù)，如光伺服（2）采用兩級定位器5、采用高速通道、高速緩存和超級數(shù)字信號處理（UltraDSP）技術(shù)6、提高主軸電機轉(zhuǎn)速（采用流體動壓軸承HDB）7、盤陣列技術(shù)以實現(xiàn)并行處理

5.3光存儲技術(shù)一、概述1、光存儲技術(shù)的特點（P342）存儲密度高存儲壽命長非接觸式讀寫數(shù)據(jù)傳輸率較低2、光存儲設(shè)備分類（P342）只讀存儲一次寫入多次讀出可镲除重寫存儲相變型、磁光型3、CD—ROM存儲器技術(shù)指標（P370）（1）數(shù)據(jù)傳輸率單速驅(qū)動器:150KB/s（記為1X）倍速驅(qū)動器:300KB/s（記為2X）16倍速驅(qū)動器：16*150KB/s（記為16X）

*光盤轉(zhuǎn)動速度為CLV方式（恒定線速度）（P372）ECC編碼激光器譯碼ECC定位誤差光檢測器跟蹤控制聚焦控制速度控制數(shù)據(jù)光檢測器驅(qū)動電機準直系統(tǒng)偏振分束器1/4波片跟蹤反射鏡半透明反射鏡光盤數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出二、光盤存儲器的組成（P358）激光器和與之相連形成讀/寫光點的光學系統(tǒng);檢測和校正讀/寫光點與數(shù)據(jù)道之間的定位誤差的光電伺服系統(tǒng);檢測和讀出數(shù)據(jù)的光電系統(tǒng);移動光頭的機構(gòu);寫/讀數(shù)據(jù)通道中的編/譯碼及ECC電路;光盤------數(shù)據(jù)存儲媒體;光盤主軸機構(gòu);光盤機的電子線路;1、只讀式記錄方式：坑點1.6m0.5m1m0.11m1.2mm折射率1.58的透明樹脂鋁反射層保護層三、光盤存儲系統(tǒng)的記錄機理（P350）2、一次寫入多次讀出記錄方式

?燒蝕型：存儲介質(zhì)為金屬等

?起泡型：聚合物-高熔點金屬兩層薄膜?熔絨型：離子刻蝕過的硅?合金化型：鉑-硅等雙層結(jié)構(gòu)?相變型：硫化合物或金屬合金3、可重寫（1）相變型寫入：利用高功率和短脈寬激光束聚焦于記錄介質(zhì)薄膜上，介質(zhì)吸熱后迅速升至熔點并在驟冷條件下形成非晶態(tài)。擦除：利用適當功率和較長脈寬的激光束再作用于記錄點，使該點溫度上升至低于材料的熔點而高于非晶態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度，使產(chǎn)生重結(jié)晶而恢復(fù)成為晶態(tài)。讀出：由于晶態(tài)和非晶態(tài)材料的折射率和反射率不同，故記錄點反射率與周圍區(qū)域有明顯反差，利用小功率激光束檢出此反射率的差異。（2）磁光型H<HcH<HcHc減小k檢偏器的透過軸四、光盤的伺服系統(tǒng)

功能:以亞微米級的精度使掃描光點保持在焦點和信道上,實現(xiàn)光點的三維伺服:聚焦伺服徑向跟蹤伺服切向跟蹤伺服1.聚焦伺服功能:自動移動物鏡以確保光盤的記錄介質(zhì)平面保持在焦深范圍內(nèi).聚焦誤差信號的檢測方法:像散法像散:物點發(fā)出的窄光束經(jīng)透鏡后不再交于一點的現(xiàn)象.P363柱面鏡4象限探測器光束分離器光盤物鏡xyyx+-—正好聚焦，e=0—間距偏小，e>0—偏遠，e<0e=y-x刀口法

在反射光束中非對稱地設(shè)置一刀刃狀物，把二象限探測器放在成象點處。e=0e<0+-+-e>0+-焦點平面徑向跟蹤伺服a.三光束(三點)法

由衍射光柵產(chǎn)生讀寫用的主光束,徑向跟蹤用的±1級輔助光束，輔助光束在信道中心正負錯開,跨在信道上,由于信道的平均反射率低于信道間反射率,當信道中心與兩跟蹤光點中心距離不等時,就會產(chǎn)生非零差分信號,自動調(diào)節(jié)輸出為零,即實現(xiàn)自動跟蹤伺服。衍射光柵~10um~0.5um讀出光點，全部功率的60%跟蹤光點，20%b.推挽法

利用導向槽邊緣所產(chǎn)生的光的衍射實現(xiàn)。1.67um0.6um0.07um-1次光0次光+1次光+-5.4網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)

一、DAS（DirectAttachedStorage)

傳統(tǒng)存儲技術(shù)

存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（畫圖說明）特點局限性二、NAS（NetworkAttachedStorage)

附網(wǎng)存儲

存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（畫圖說明）優(yōu)點缺點三、SAN（StorageAreaNetwork)

存儲局域網(wǎng)

存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（畫圖說明）優(yōu)勢存在的問題四、提出一種新的存儲技術(shù)五、展望網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢5.5磁盤陣列技術(shù)

冗余磁盤陣列技術(shù),即RAID(RedundantArraysofInexpensiveDisks)是指通過利用多塊硬盤按照一定的規(guī)則組成陣列的形式來達到提高數(shù)據(jù)傳輸率或提供更高容錯性，保證數(shù)據(jù)安全的技術(shù)。一、RAID結(jié)構(gòu)

根據(jù)陣列容錯方式和數(shù)據(jù)分布方式的不同，通常有RAID0，1，2，3，4，5幾種級別。2、RAID1

采用鏡像容錯結(jié)構(gòu)，每個數(shù)據(jù)盤都有一個與之成鏡像的磁盤，兩者保持完全相同的數(shù)據(jù)。盤1盤2盤3盤4D1D2D1D2D3D4D3D4D5D6D5D6D7D8D7D8特點：效能很低（盤空間浪費厲害），但可靠性高。適合于對數(shù)據(jù)安全要求較高的用戶，如設(shè)計人員，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器3、RAID2

位交叉,海明碼糾錯。數(shù)據(jù)盤(G個)校驗盤(C個)2C