第二章26-外存儲器課件

2.6外存儲器主要內(nèi)容： 軟盤存儲器 硬盤存儲器 光盤存儲器2.6.1軟盤存儲器軟盤存儲器

軟盤存儲器組成：軟盤片軟盤驅(qū)動器軟盤控制器3.5英寸軟盤片軟盤片（floppydisk）作用：長期保存各類信息特點：可讀可寫，存儲介質(zhì)（軟盤片）可更換、攜帶方便、價格便宜缺點：容量太小、易壞軟盤存儲器寫保護孔軸盤連接孔軟盤片是兩面涂滿了磁性材料一張圓形軟塑料片盤片被封裝在一個硬塑料保護殼中讀寫窗(快門)是可移動的金屬套，軟盤工作時才打開移動翼片，露出寫保護口，信息就無法記錄到盤片，從而實現(xiàn)了寫保護軟盤片的結(jié)構(gòu)軟盤存儲器3.5英寸軟盤片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由一張圓形軟塑料片涂上可記錄信息的磁性材料而制成。打開寫保護磁盤表面微小區(qū)域中，磁性材料粒子的兩種不同的磁化狀態(tài)分別表示0和1磁盤存儲器的信息存儲原理磁頭，用于寫入和讀出信息“0”“1”盤片旋轉(zhuǎn)方向磁盤片磁盤的磁道和扇區(qū)扇區(qū)sector磁道track簇cluster每個磁道被劃分為若干段（段又叫扇區(qū)），每個扇區(qū)的存儲容量均為512B。每個扇區(qū)都有一個編號

磁盤表面被分為許多同心圓，每個同心圓稱為一個磁道。每個磁道都有一個編號，最外面的是0磁道

軟盤存儲器3.5英寸軟盤片的信息存儲模式與存儲容量兩個記錄面，即兩個讀寫磁頭(編號0~1)每個記錄面有80個磁道(編號0~79，0號磁道位于最外圈)每個磁道有18個扇區(qū)(編號1~18)每個扇區(qū)存儲512字節(jié)二進制數(shù)據(jù)存儲容量：1.44MB讀寫數(shù)據(jù)的最小單位：扇區(qū)操作系統(tǒng)在軟盤上為文件分配存儲區(qū)的單位：簇如何增大磁盤片的容量？提高盤片上的信息記錄密度！增加磁道數(shù)目——提高磁道密度增加扇區(qū)數(shù)目——提高位密度低密度存儲示意圖高密度存儲示意圖位密度道密度位密度道密度對于軟盤，一個簇只有一個扇區(qū)，存儲時以簇為分配單元，即一個簇不能包含兩個文件內(nèi)容。軟盤存儲器練習(xí)：一個圖像文件的大小為30500B，問一張3.5英寸軟盤大約能存放多少個這種文件？

30500B÷512B=59.572880（個扇區(qū)）÷60=48（個）

1.44×1000×1024B÷30500B=48.346個×軟盤格式化軟盤格式化

按操作系統(tǒng)規(guī)定的格式對軟盤劃分磁道和扇區(qū)，在扇區(qū)中填寫信息，并對磁盤空間進行分區(qū)，在軟盤上建立四個區(qū)域：引導(dǎo)扇區(qū)（BOOT），文件分配表（FAT），文件目錄表(根目錄區(qū))和數(shù)據(jù)區(qū)。引導(dǎo)扇區(qū)（系統(tǒng)盤）位于軟盤0號記錄面、0號磁道、1號扇區(qū)，存儲啟動操作系統(tǒng)的引導(dǎo)程序。文件分配表(FAT)

位于0號磁道引導(dǎo)扇區(qū)之后，占據(jù)若干個連續(xù)扇區(qū)。一式兩份。FAT由多個表項組成，每個表項對應(yīng)軟盤的一個簇，記錄該盤上所有簇的分配情況（分配、空閑、損壞）和鏈接信息。軟盤格式化文件目錄表（根目錄區(qū)）

位于0號磁道FAT之后，占據(jù)若干個連續(xù)扇區(qū)。由若干表項組成，每個表項保存一個文件或下級文件夾的屬性信息（文件名、文件長度、起始簇號等）。數(shù)據(jù)區(qū)

根目錄區(qū)之后，存儲文件中的數(shù)據(jù)或子目錄（文件夾）表項的區(qū)域。軟盤存儲器軟盤驅(qū)動器（簡稱：軟驅(qū)）作用用來帶動盤片旋轉(zhuǎn)、并對盤片中信息進行讀出與寫入操作的裝置。內(nèi)部結(jié)構(gòu)：主軸驅(qū)動系統(tǒng)、磁頭及其定位系統(tǒng)軟盤驅(qū)動器工作過程驅(qū)動器的主軸驅(qū)動系統(tǒng)帶動軟盤片不停地旋轉(zhuǎn)若光線透過寫保護窗，則禁止寫操作定位系統(tǒng)將磁頭定位到指定的磁道，進行信息的讀寫快門打開軟盤驅(qū)動器工作過程軟盤控制器軟盤控制器是CPU與軟盤驅(qū)動器的接口電路，通常集成在主板上。軟盤驅(qū)動器與主機的接口通過34芯電纜與主板上的軟驅(qū)插槽連接。（IDE接口,IntegratedDriveElectronics）如何使用軟盤2.6.2硬盤存儲器硬盤存儲器組成與原理作用長期保存各類信息特點可讀寫，大容量，不便攜帶組成磁盤盤片（存儲介質(zhì)）主軸與主軸電機移動臂和磁頭控制電路它們?nèi)棵芊庥谝粋€盒狀裝置內(nèi)，這就是通常所說的硬盤。硬盤存儲器硬盤存儲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)移動臂控制電路主軸磁盤片磁頭接口硬盤存儲器硬盤信息記錄模式與存儲容量信息記錄模式同軟盤：一個硬盤驅(qū)動器中包含多張盤片每個盤片有兩個記錄面（兩個磁頭）每個記錄面有若干磁道每個磁道有若干扇區(qū)每個扇區(qū)存儲512B的二進制數(shù)據(jù)

柱面：所有記錄面中半徑相同的所有磁道柱面磁道存貯容量=磁頭數(shù)(記錄面)*柱面數(shù)(磁道)*扇區(qū)數(shù)(區(qū))*512字節(jié)硬盤存儲器工作原理

硬盤的盤片由鋁合金（最新的硬盤盤片采用玻璃材料）制成，盤片兩面都涂有一層很薄的磁性材料，通過磁層的磁化來記錄數(shù)據(jù)。一般一塊硬盤由1-5張盤片（1張盤片也稱為1個單碟）組成，它們都固定在主軸上。主軸底部有一個電機，當(dāng)硬盤工作時，電機帶動主軸，主軸帶動磁盤高速旋轉(zhuǎn)，其速度為每分鐘幾千轉(zhuǎn)、甚至上萬轉(zhuǎn)。盤片高速旋轉(zhuǎn)時帶動的氣流將盤片上的磁頭托起，磁頭是一個質(zhì)量很輕的薄膜組件，它負(fù)責(zé)盤片上數(shù)據(jù)的寫入或讀出。移動臂用來固定磁頭，使磁頭可以沿著盤片的徑向高速移動，以便定位到指定的磁道。碟片磁頭磁道主軸磁頭對于硬盤，簇的大小和硬盤分區(qū)大小有關(guān)，分區(qū)容量越大，每個簇的扇區(qū)數(shù)就越多。

任一快捷方式→鼠標(biāo)右鍵→屬性→占用空間（即是硬盤簇的大?。┯脖P的簇練習(xí)：某圖片保存在D盤上(注:D盤的簇大小為4KB)，文件大小為14400B，則該圖片文件所占用的存儲空間約為

。

A、14KB B、15KB C、16KB D、64KB

C硬盤Cache

CPU訪問硬盤為提高速度，將數(shù)據(jù)暫存在一個比其速度快得多的緩沖區(qū)中（硬盤的cache），緩沖區(qū)由DRAM芯片構(gòu)成。在讀硬盤中的數(shù)據(jù)時，磁盤控制器先檢查所需數(shù)據(jù)是否在緩沖區(qū)中，若不在才向硬盤查找并讀取數(shù)據(jù)。否則不訪問硬盤。硬盤讀寫數(shù)據(jù)的過程已知要讀寫的扇區(qū)地址：磁頭號（所在記錄面），例如，0號磁頭柱面號（所在的磁道），例如，0號柱面扇區(qū)號（所在的扇區(qū)），例如，1號扇區(qū)讀寫過程：

磁頭尋道（由柱面號控制）等待扇區(qū)到達磁頭下方（由扇區(qū)號控制）讀寫扇區(qū)數(shù)據(jù)（由磁頭號控制）硬盤主要性能指標(biāo)存儲容量（單位：GB）

硬盤容量=碟片數(shù)目×單碟容量平均存取時間：由硬盤的旋轉(zhuǎn)速度、磁頭的尋道時間和數(shù)據(jù)的傳輸速率所決定。磁盤旋轉(zhuǎn)速度越高，磁頭移動到數(shù)據(jù)所在的磁道越快，數(shù)據(jù)存取時間越短。幾ms~幾十ms之間。磁盤上的信息以扇區(qū)為單位進行讀寫，平均存取時間

T=尋道時間+平均等待時間+數(shù)據(jù)傳輸時間尋道時間：磁頭移動到數(shù)據(jù)所在磁道所需時間5ms~10ms平均等待時間：數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下方所需時間，是旋轉(zhuǎn)周期的1/2，約在3~6ms之間（轉(zhuǎn)速：4200/5400/7200/10000rpm）數(shù)據(jù)傳輸時間：大約0.01ms/扇區(qū)平均訪問時間：尋道時間+平均等待時間硬盤主要性能指標(biāo)練習(xí)：假設(shè)某硬盤的轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，則此硬盤的平均等待時間為——毫秒。

A.5B.6C.10D.12A硬盤主要性能指標(biāo)

Cache容量

能有效地改善硬盤的數(shù)據(jù)傳輸性能，大多達8MB以上。數(shù)據(jù)傳輸速率（單位MB/s）外部傳輸速率：主機從（向）硬盤緩存讀出（寫入）數(shù)據(jù)的速度，與接口類型有關(guān)，一般為100～300MB/S。內(nèi)部傳輸速率：硬盤在盤片上讀寫數(shù)據(jù)的速度，大多小于100MB/S。內(nèi)部傳輸速率20MB/S--30MB/S外部傳輸速率100MB/S硬盤主要性能指標(biāo)硬盤驅(qū)動器與主機的接口功能：在主機與硬盤驅(qū)動器之間提供一個通道，實現(xiàn)主機與硬盤之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。接口主要有——IDE接口（ATA標(biāo)準(zhǔn)

）：UltraATA100、UltraATA133等，傳輸速率100MB/s、133MB/s；串行ATA硬盤接口（SATA）：高速串行的方式傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率達150MB/s~300MB/s。SCSI接口硬盤分區(qū)在一個物理硬盤上建立多個邏輯硬盤（C:D:…）；作用：安裝多個操作系統(tǒng)，便于文件分類管理；使用軟件：fdisk,pqmagic等；邏輯硬盤格式化

在邏輯盤上產(chǎn)生四個區(qū)域：引導(dǎo)扇區(qū)，文件分配表（FAT），文件目錄表和數(shù)據(jù)區(qū)碎片整理硬盤常見操作碎片整理操作前后磁盤上信息的存儲情況磁盤碎片整理使用硬盤的注意事項正在對硬盤讀寫時不能關(guān)掉電源保持使用環(huán)境的清潔衛(wèi)生，注意防塵；控制環(huán)境溫度，防止高溫、潮濕和磁場的影響防止硬盤受震動及時對硬盤進行整理，包括目錄的整理、文件的清理、磁盤碎片整理等防止計算機病毒對硬盤的破壞，對硬盤定期進行病毒檢測移動存儲器之1閃存盤，也稱為“優(yōu)盤”（U盤）采用Flash存儲器（閃存）技術(shù)，體積小，重量很輕，容量較大，具有寫保護功能，數(shù)據(jù)保存安全可靠，使用壽命長利用通用的USB接口，還可以制作成啟動操作系統(tǒng)的啟

動盤。

閃存盤移動存儲器之2移動硬盤存儲容量大，速度快，采用USB或IEE1394接口、小巧而便于攜帶兼容性好，即插即用安全可靠。移動硬盤2.6.3光盤存儲器光盤存儲器的發(fā)展分代年代名稱激光類型存儲容量第1代1982CD光盤存儲器紅外激光650MB第2代1995DVD光盤存儲器紅色激光4.7GB第3代2006BD光盤存儲器藍色激光25GB（注：DVD和BD的容量均為單面單層的容量）光盤存儲器光盤存儲器優(yōu)點

成本低，存儲密度高，容量大，采用非接觸方式寫信息，可靠性高，不易受損，耐用，數(shù)據(jù)易于長期保存。光盤存儲器缺點

讀出速度和數(shù)據(jù)傳輸速度比硬盤慢得多。光盤存儲器分的三大類型——只讀光盤把需要記錄的信息事先制作到光盤上，用戶不能抹除，也不能再寫入，只能讀出盤中的信息。例如：CD-ROM光盤、DVD-ROM光盤、BD-ROM光盤。光盤存儲器的類型可記錄式光盤可以由用戶自己將信息寫入光盤，但寫過后不能抹除和修改，只能在空白處追加寫入，主要供用戶作為信息存檔和備份之用。例如：CD-R光盤、DVD-R光盤、BD-R光盤光盤存儲器可改寫型光盤可重復(fù)擦寫，用戶可以自己寫入信息，也可以對寫入的信息進行擦除和改寫，就像使用磁盤一樣。例如：CD-RW光盤、DVD-RW光盤、

BD-RW光盤光盤存儲器CD光盤存儲器的組成CD光盤片（CompactDisk,小型光盤

）CD-ROM光盤片CD-R光盤片CD-RW光盤片CD光盤驅(qū)動器（光盤刻錄機）CD-ROM光盤驅(qū)動器（光驅(qū)）CD-R光盤刻錄機CD-RW光盤刻錄機只讀式CD光盤最早應(yīng)用于數(shù)字音響領(lǐng)域，20世紀(jì)80年代作為計算機外存儲器使用。由光盤（片）和光盤驅(qū)動器（光驅(qū)）組成CD-ROM存儲器CD光盤片盤片的層次結(jié)構(gòu)保護層，其上有標(biāo)簽反射層記錄信息層聚碳酸酯透明塑料襯盤（基層）在盤片的信息記錄層上沿螺旋形軌道(光道)壓制出一系列凹坑，凹坑的兩個邊沿處均表示數(shù)據(jù)“1”；其它凹處及平坦處表示數(shù)據(jù)“0”。光道距離：1.6μm

，凹坑寬度：0.5μm，

最小凹坑長度:0.83μm

CD光盤片信息存儲原理CD光盤片信息存儲原理CD光盤片信息記錄信息記錄軌道（軌）從盤片的中心到邊緣的一個螺旋形軌道(漸開線)。每張盤片的存儲容量約為：600MB~700MBCD-ROM光盤驅(qū)動器（光驅(qū)）主要性能指標(biāo)讀取數(shù)據(jù)速度單速：150KB/S48速（48X）：48×150KB/S40速（40X）：40×150KB/SCD-ROM光盤驅(qū)動器CD-ROM光盤驅(qū)動器的接口類型

SCSI接口、IDE接口、USB接口CD-R存儲器CD-R

可記錄式光盤，相應(yīng)的驅(qū)動器叫光盤刻錄機。特點 可以由用戶自己將信息寫入光盤，但只能寫一次，寫后不能刪除和修改，只能讀出。信息記錄軌道（同CD-ROM光盤片）

CD-R光盤片信息存儲原理

CD-R盤片在聚碳酸酯制成的基片上噴涂一層染料層和一層反射層，激光頭在軟硬件的控制下根據(jù)刻寫數(shù)據(jù)的不同，控制發(fā)射激光束的功率，使部分染料受熱分解，在空白的盤片上用高溫“燒刻”出可供讀取的反光點，這樣就記錄了數(shù)據(jù)。由于染料層分解后不能復(fù)原，因此CD-R盤片刻錄的數(shù)據(jù)不能修改。CD-R光盤片信息讀取原理

CD-R光盤片放入光盤驅(qū)動器中，當(dāng)被激光束照射時，反射光弱的位置作為數(shù)據(jù)“1”讀出，反射光強的位置作為數(shù)據(jù)“0”讀出。CD-R光盤片類型

按所用染料介質(zhì)和反射介質(zhì)（金或銀）的不同組合分：

綠盤（花菁染料）：兼容性較好，價格便宜，使用較廣。

金盤（酞箐染料）：抗光性強，使用和存儲壽命長，價格昂貴。

藍盤（含氮染料）：成本低，使用壽命較短。CD-RW光盤片特點利用金屬合金材料的相變原理達到可重復(fù)讀寫的功能，用戶可以自己寫入信息，也可以對寫入的信息進行擦除和改寫。CD-RW光盤片搭配CD-RW刻錄器使用可反復(fù)讀寫1000~1500次。CD-RW光盤片信息擦除原理

CD-RW盤片中增加了可改寫的染色層，它使用一種特殊的相變材料來存儲信息。當(dāng)激光束大功率照射CD-RW盤片進行局部瞬間加溫時，盤片上的記錄層由高反射率的結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈头瓷渎实姆墙Y(jié)晶狀態(tài)，從而記錄下數(shù)據(jù)信息，需要時還可將非結(jié)晶狀態(tài)再恢復(fù)為結(jié)晶狀態(tài)。由于這種熱轉(zhuǎn)換性，CD-RW盤片反復(fù)改變記錄層的晶體狀態(tài)，到達重寫目的。DVD光盤存儲器DVD光盤存儲器的組成：DVD光盤片（DigitalVideoDisc）

數(shù)字多用途光盤，存儲容量最大可達17GB。DVD驅(qū)動器DVD光盤存儲器特點容量大，可靠性高，安全性好DVD光盤分類從計算機存儲器的角度分類：只讀型——DVD-ROM，用途類似CD-ROM可記錄型——DVD-R、DVD+R，限寫一次的DVD可改寫型——DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW，可多次讀寫從在娛樂行業(yè)的應(yīng)用的角度分類：DVD-Video——家庭影視光盤，用途類似VCDDVD-Audio——音樂光盤，用途類似CD唱片DVD光盤存儲容量DVD光盤類型

直徑120mmDVD光盤存儲容量(GB)直徑80mmDVD光盤存儲容量(GB)

單面單層(SS/SL)單面雙層(SS/DL)雙面單層(DS/SL)雙面雙層(DS/DL)

4.7(DVD-5)8.5(DVD-9)9.4(DVD-10)17(DVD-18)1.46(DVD-1)2.66(DVD-2)2.92(DVD-3)5.32(DVD-4)DVD光盤單面單層DVD光盤結(jié)構(gòu)（DVD-5）單面雙層DVD光盤結(jié)構(gòu)（DVD-9）DVD光盤DVD光盤雙面單層DVD光盤結(jié)構(gòu)（DVD-10）DVD光盤雙面雙層DVD光盤結(jié)構(gòu)（DVD-18）DVD提高存儲容量的措施更小的凹點長度數(shù)據(jù)軌道間隔緊密采用較短波長635/650nm的紅色激光,使激光斑點直徑縮小，提高信息的鑒別能力數(shù)據(jù)區(qū)域稍大一點更有效的信道比特調(diào)制更有效的糾錯較少的段開銷DVD驅(qū)動器

DVD驅(qū)動器分類

DVD-ROM

安裝在PC機上使用的DVD-ROM（DVD光驅(qū)），僅用于讀出DV