計算機(jī)存儲系統(tǒng)(課件)

第四章存儲系統(tǒng)計算機(jī)的存儲系統(tǒng)計算機(jī)的存儲系統(tǒng)一般由高速緩存、內(nèi)存、和外存三級構(gòu)成.CPUCACHE主存（內(nèi)存）輔存（外存）存儲器的分類按存儲器與CPU的連接：緩存、內(nèi)存、和外存。按存儲介質(zhì)：半導(dǎo)體存儲器、磁存儲器、光存儲器。按存取方式：隨機(jī)存儲器、順序存儲器。按信息的可保存性：隨機(jī)存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）存儲器的主要性能指標(biāo)存儲容量速度價格其他：如可靠性、訪問方式、信息存儲的永久性等。內(nèi)存、外存內(nèi)存——存放當(dāng)前運行的程序和數(shù)據(jù)。特點：快，容量小，隨機(jī)存取，CPU可直接訪問。通常由半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成:RAM、ROM外存——存放非當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。特點：慢，容量大，順序存取/塊存取。需調(diào)入內(nèi)存后CPU才能訪問。通常由磁、光存儲器構(gòu)成，也可以由半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成磁盤、磁帶、CD-ROM、DVD-ROM、固態(tài)盤半導(dǎo)體存儲器的分類半導(dǎo)體存儲器只讀存儲器（ROM）隨機(jī)存取存儲器（RAM）靜態(tài)RAM（SRAM）動態(tài)RAM（DRAM）掩膜式ROM一次性可編程ROM（PROM）紫外線擦除可編程ROM（EPROM）電擦除可編程ROM（EEPROM）半導(dǎo)體存儲器的分類隨機(jī)存取存儲器靜態(tài)RAM(staticrandomaccessmemory)動態(tài)RAM(dynamicrandomaccessmemory)只讀存儲器掩膜式ROM(readonlymemory)可編程ROM(PROM,ProgrammableROM)可擦除的PROM（EPROM，ErasableProgrammableROM）

電可擦除的PROM（E2PROM，ElectricallyErasableProgrammableROM）隨機(jī)存取存儲器靜態(tài)RAM（SRAM)基本的存儲電路靜態(tài)存儲器SRAM特點：用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息。速度快（<5ns），不需刷新，外圍電路比較簡單，但集成度低（存儲容量小，約1Mbit/片），功耗大。在PC機(jī)中，SRAM被廣泛地用作高速緩沖存儲器Cache。對容量為M*N的SRAM芯片，其地址線數(shù)=㏒2M；數(shù)據(jù)線數(shù)=N。反之，若SRAM芯片的地址線數(shù)為K，則可以推斷其單元數(shù)為2K個。SRAM芯片2114存儲容量為1024×418個引腳：10根地址線A9～A04根數(shù)據(jù)線I/O4～I(xiàn)/O1片選CS*讀寫WE*123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GND5.1.2半導(dǎo)體存儲器芯片的結(jié)構(gòu)地址寄存地址譯碼存儲體控制電路AB數(shù)據(jù)寄存讀寫電路DBOEWECS①存儲體存儲器芯片的主要部分，用來存儲信息②地址譯碼電路根據(jù)輸入的地址編碼來選中芯片內(nèi)某個特定的存儲單元③

片選和讀寫控制邏輯選中存儲芯片，控制讀寫操作①存儲體每個存儲單元具有一個唯一的地址，可存儲1位（位片結(jié)構(gòu)）或多位（字片結(jié)構(gòu)）二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲容量與地址、數(shù)據(jù)線個數(shù)有關(guān)：芯片的存儲容量＝2M×N＝存儲單元數(shù)×存儲單元的位數(shù)

M：芯片的地址線根數(shù)

N：芯片的數(shù)據(jù)線根數(shù)

②地址譯碼電路譯碼器A5A4A3A2A1A06301存儲單元64個單元行譯碼A2A1A0710列譯碼A3A4A501764個單元單譯碼雙譯碼單譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼可簡化芯片設(shè)計主要采用的譯碼結(jié)構(gòu)③片選和讀寫控制邏輯片選端CS*或CE*有效時，可以對該芯片進(jìn)行讀寫操作輸出OE*控制讀操作。有效時，芯片內(nèi)數(shù)據(jù)輸出該控制端對應(yīng)系統(tǒng)的讀控制線寫WE*控制寫操作。有效時，數(shù)據(jù)進(jìn)入芯片中該控制端對應(yīng)系統(tǒng)的寫控制線SRAM2114的功能工作方式CS*WE*I/O4～I(xiàn)/O1未選中讀操作寫操作100×10高阻輸出輸入SRAM2114的讀周期數(shù)據(jù)地址TCXTODTTOHATRCTATCODOUTWECSTA讀取時間從讀取命令發(fā)出到數(shù)據(jù)穩(wěn)定出現(xiàn)的時間給出地址到數(shù)據(jù)出現(xiàn)在外部總線上TRC讀取周期兩次讀取存儲器所允許的最小時間間隔有效地址維持的時間SRAM2114的寫周期TWCTWRTAW數(shù)據(jù)地址TDTWTWDOUT

DINTDWTDHWECSTW寫入時間從寫入命令發(fā)出到數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲單元的時間寫信號有效時間TWC寫入周期兩次寫入存儲器所允許的最小時間間隔有效地址維持的時間SRAM芯片6264存儲容量為8K×828個引腳：13根地址線A12～A08根數(shù)據(jù)線D7～D0片選CS1*、CS2讀寫WE*、OE*+5VWE*CS2A8A9A11OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615SRAM6264的功能工作方式CS1*CS2WE*OE*D7～D0未選中未選中讀操作寫操作1×00×011××10××01高阻高阻輸出輸入隨機(jī)存取存儲器動態(tài)RAM（DRAM)單管動態(tài)存儲電路

DRAM特點：DRAM是靠MOS電路中的柵極電容來存儲信息的，由于電容上的電荷會逐漸泄漏，需要定時充電以維持存儲內(nèi)容不丟失（稱為動態(tài)刷新），所以動態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路，相應(yīng)外圍電路就較為復(fù)雜。刷新定時間隔一般為幾微秒～幾毫秒DRAM的特點是集成度高（存儲容量大，可達(dá)1Gbit/片以上），功耗低，但速度慢（10ns左右），需要刷新。DRAM在微機(jī)中應(yīng)用非常廣泛，如微機(jī)中的內(nèi)存條（主存）、顯卡上的顯示存儲器幾乎都是用DRAM制造的。常見DRAM的種類：SDRAM（SynchronousDRAM）——它在1個CPU時鐘周期內(nèi)可完成數(shù)據(jù)的訪問和刷新，即可與CPU的時鐘同步工作。SDRAM的工作頻率目前最大可達(dá)150MHz，存取時間約為5～10ns，最大數(shù)據(jù)率為150MB/s，是當(dāng)前微機(jī)中流行的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存類型。RDRAM（RambusDRAM）——是由Rambus公司所開發(fā)的高速DRAM。其最大數(shù)據(jù)率可達(dá)1.6GB/s。DDRDRAM（DoubleDataRateDRAM）——是對SDRAM的改進(jìn)，它在時鐘的上升沿和下降沿都可以傳送數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)率可達(dá)200-800MB/s。主要應(yīng)用在主板和高速顯示卡上。RAM的3個特性：1）可讀可寫，非破壞性讀出，寫入時覆蓋原內(nèi)容。2）隨機(jī)存取，存取任一單元所需的時間相同。3）易失性（或揮發(fā)性）。當(dāng)斷電后，存儲器中的內(nèi)容立即消失。隨機(jī)存取存儲器64K位動態(tài)RAM存儲器

芯片2164A的容量為64K×1位，即片內(nèi)共有64K（65536）個地址單元，

每個地址單元存放一位數(shù)據(jù)。需要16條地址線，地址線分為兩部分：行地址與列地址。芯片的地址引線只要8條，內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，利用多路開關(guān)，由行地址選通信號變低（RowAddressStrobe），把先出現(xiàn)的8位地址，送至行地址鎖存器；由隨后出現(xiàn)的列地址選通信號（ColumnAddressStrobe）把后出現(xiàn)的8位地址送至列地址鎖存器。這8條地址線也用于刷新（刷新時地址計數(shù)，實現(xiàn)一行行刷新）。DRAM芯片2164存儲容量為64K×116個引腳：8根地址線A7～A01根數(shù)據(jù)輸入線DIN1根數(shù)據(jù)輸出線DOUT行地址選通RAS*列地址選通CAS*讀寫控制WE*NCDINWE*RAS*A0A2A1GNDVSSCAS*DOUTA6A3A4A5A712345678161514131211109DRAM2164的讀周期DOUT地址TCACTRACTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRASTRC行地址列地址WECASRAS存儲地址需要分兩批傳送行地址選通信號RAS*有效，開始傳送行地址隨后，列地址選通信號CAS*有效，傳送列地址，CAS*相當(dāng)于片選信號讀寫信號WE*讀有效數(shù)據(jù)從DOUT引腳輸出DRAM2164的寫周期TWCSTDS列地址行地址地址

TDHTWRTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRCTRASDINWECASRAS存儲地址需要分兩批傳送行地址選通信號RAS*有效，開始傳送行地址隨后，列地址選通信號CAS*有效，傳送列地址讀寫信號WE*寫有效數(shù)據(jù)從DIN引腳進(jìn)入存儲單元DRAM2164的刷新TRCTCRPTRAS高阻TASRTRAH行地址地址DINCASRAS采用“僅行地址有效”方法刷新行地址選通RAS*有效，傳送行地址列地址選通CAS*無效，沒有列地址芯片內(nèi)部實現(xiàn)一行存儲單元的刷新沒有數(shù)據(jù)輸入輸出存儲系統(tǒng)中所有芯片同時進(jìn)行刷新DRAM必須每隔固定時間就刷新只讀存儲器

只讀存儲器ROM，是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲器件。其中所存放的信息可長期保存，掉電也不會丟失，常被用來保存固定的程序和數(shù)據(jù)。在一般工作狀態(tài)下，ROM中的信息只能讀出，不能寫入。對可編程的ROM芯片，可用特殊方法將信息寫入，該過程被稱為“編程”。對可擦除的ROM芯片，可采用特殊方法將原來信息擦除，以便再次編程。只讀存儲器掩膜式ROM

掩膜式ROM一般由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶要求定制的(有NMOS管或沒有代表‘0’和‘1’)。只讀存儲器可編程的ROM

出廠時，所有存儲單元的熔絲都是完好的。編程時，通過字線選中某個晶體管。若準(zhǔn)備寫入1，則向位線送高電平，此時管子截止，熔絲將被保留；若準(zhǔn)備寫入0，則向位線送低電平，此時管子導(dǎo)通，控制電流使熔絲燒斷。換句話說，所有存儲單元出廠時均存放信息1，一旦寫入0使熔絲燒斷，就不可能再恢復(fù)。只讀存儲器可擦除可編程的ROM（EPROM）

特點：芯片的上方有一個石英玻璃的窗口，通過紫外線照射，芯片電路中的浮空晶柵上的電荷會形成光電流泄漏走，使電路恢復(fù)起始狀態(tài)，從而將寫入的信號擦去。

只讀存儲器可擦除可編程的ROM（EPROM）

典型芯片：

Intel27512

特性：64K×8的EPROM芯片，28腳雙列直插式封裝，地址線為16條A15～A0，數(shù)據(jù)線8條O7～O0，帶有三態(tài)輸出緩沖，讀出時只需單一的＋5V電源。

只讀存儲器電可擦除可編程的ROM（E2PROM）

應(yīng)用特性：（1）對硬件電路沒有特殊要求，編程簡單。（2）采用＋5V電源擦寫的E2PROM，通常不需要設(shè)置單獨的擦除操作，可在寫入過程中自動擦除。（3）E2PROM器件大多是并行總線傳輸?shù)?/p>

只讀存儲器閃速存儲器（FlashMemory）

FlashMemory芯片借用了EPROM結(jié)構(gòu)簡單，又吸收了E2PROM電擦除的特點；不但具備RAM的高速性，而且還兼有ROM的非揮發(fā)性。同時它還具有可以整塊芯片電擦除、耗電低、集成度高、體積小、可靠性高、無需后備電池支持、可重新改寫、重復(fù)使用性好（至少可反復(fù)使用10萬次以上）等優(yōu)點。平均寫入速度低于0.1秒。使用它不僅能有效解決外部存儲器和內(nèi)存之間速度上存在的瓶頸問題，而且能保證有極高的讀出速度。

FlashMemory芯片抗干擾能力很強(qiáng)。

5.4.1存儲芯片與CPU的連接存儲芯片的數(shù)據(jù)線存儲芯片的地址線存儲芯片的片選端存儲芯片的讀寫控制線CPU與存儲器的連接存儲器容量擴(kuò)充技術(shù)位擴(kuò)充當(dāng)實際存儲芯片每個單元的位數(shù)和系統(tǒng)需要內(nèi)存單元字長不等時采用的方法。字?jǐn)U充當(dāng)存儲芯片上每個存儲單元的字長已滿足要求，但存儲單元的個數(shù)不夠，需要增加的是存儲單元的數(shù)量，就稱為字?jǐn)U展。字位擴(kuò)充需要同時進(jìn)行位擴(kuò)充和字?jǐn)U充才能滿足系統(tǒng)存儲容量需求的方法稱為字位擴(kuò)充。1.存儲芯片數(shù)據(jù)線的處理若芯片的數(shù)據(jù)線正好8根：一次可從芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線相連若芯片的數(shù)據(jù)線不足8根：一次不能從一個芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)利用多個芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位這個擴(kuò)充方式簡稱“位擴(kuò)充”位擴(kuò)充2114（1）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1片選D3～D0D7～D4A9～A02114（2）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1CECE多個位擴(kuò)充的存儲芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù)其它連接都一樣這些芯片應(yīng)被看作是一個整體常被稱為“芯片組”2.存儲芯片地址線的連接芯片的地址線通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位地址總線相連尋址時，這部分地址的譯碼是在存儲芯片內(nèi)完成的，我們稱為“片內(nèi)譯碼”片內(nèi)譯碼A9～A0存儲芯片000H001H002H…3FDH3FEH3FFH全0全100…0000…0100…10…11…0111…1011…11范圍（16進(jìn)制）A9～A03.存儲芯片片選端的譯碼存儲系統(tǒng)常需利用多個存儲芯片擴(kuò)充容量也就是擴(kuò)充了存儲器地址范圍進(jìn)行“地址擴(kuò)充”，需要利用存儲芯片的片選端對多個存儲芯片（組）進(jìn)行尋址這個尋址方法，主要通過將存儲芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)這種擴(kuò)充簡稱為“地址擴(kuò)充”或“字?jǐn)U充”地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）片選端D7～D0A19～A10A9～A0（2）A9～A0D7～D0CE（1）A9～A0D7～D0CE譯碼器00000000010000000000CPU與存儲器的連接存儲器芯片片選端的處理線選法地址的高位直接作為各個芯片的片選信號，在尋址時只有一位有效來使片選信號有效的方法稱為線選法。部分譯碼法用部分高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號。完全譯碼法

全部高位地址譯碼產(chǎn)生片選信號。

線選譯碼只用少數(shù)幾根高位地址線進(jìn)行芯片的譯碼，且每根(1表示選中,0表示沒有選中)負(fù)責(zé)選中一個芯片（組）雖構(gòu)成簡單，但地址空間嚴(yán)重浪費必然會出現(xiàn)地址重復(fù)一個存儲地址會對應(yīng)多個存儲單元多個存儲單元共用的存儲地址不應(yīng)使用線選譯碼示例A14A12～A0A13(1)6264(2)6264

CECEA19～

A15A14A13A12～A0一個可用地址12××××××××××1001全0～全1全0～全104000H～05FFFH02000H～03FFFH切記：A14A13＝00的情況不能出現(xiàn)00000H～01FFFH的地址不可使用部分譯碼只有部分（高位）地址線參與對存儲芯片的譯碼每個存儲單元將對應(yīng)多個地址（地址重復(fù)），需要選取一個可用地址可簡化譯碼電路的設(shè)計但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費部分譯碼示例138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19～

A15A14～

A12A11～A0一個可用地址1234××10×××10×××10×××10×000001010011全0～全1全0～全1全0～全1全0～全120000H～20FFFH21000H～21FFFH22000H～22FFFH23000H～23FFFH全譯碼所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元的譯碼尋址包括低位地址線對芯片內(nèi)各存儲單元的譯碼尋址（片內(nèi)譯碼），高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址（片選譯碼）采用全譯碼，每個存儲單元的地址都是唯一的，不存在地址重復(fù)譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線也較多全譯碼示例A15A14A13A16CBAE3138

2764A19A18A17A12～A0CEY6E2E1IO/M1C000H1DFFFH全0全100011100001110地址范圍A12～A0A19A18A17A16A15A14A13存儲芯片的讀寫控制芯片OE*與系統(tǒng)的讀命令線相連當(dāng)芯片被選中、且讀命令有效時，存儲芯片將開放并驅(qū)動數(shù)據(jù)到總線芯片WE*與系統(tǒng)的寫命令線相連當(dāng)芯片被選中、且寫命令有效時，允許總線數(shù)據(jù)寫入存儲芯片5.4.2存儲芯片與CPU的配合存儲芯片與CPU總線的連接，還有兩個很重要的問題：CPU的總線負(fù)載能力CPU能否帶動總線上包括存儲器在內(nèi)的連接器件存儲芯片與CPU總線時序的配合CPU能否與存儲器的存取速度相配合1.總線驅(qū)動CPU的總線驅(qū)動能力有限單向傳送的地址和控制總線，可采用三態(tài)鎖存器和三態(tài)單向驅(qū)動器等來加以鎖存和驅(qū)動雙向傳送的數(shù)據(jù)總線，可以采用三態(tài)雙向驅(qū)動器來加以驅(qū)動2.時序配合分析存儲器的存取速度是否滿足CPU總線時序的要求如果不能滿足：考慮更換芯片總線周期中插入等待狀態(tài)TW切記：時序配合是連接中的難點課堂習(xí)題若256K的SRAM具有八條數(shù)據(jù)線，則它具有_______條地址線

某存儲器系統(tǒng)中,ROM為10KB,RAM54KB,使用16位地址來尋址.其中ROM位于低地址位置,則其地址范圍是___________課堂習(xí)題若設(shè)某容量為8K字節(jié)的RAM芯片起始地址為4000H，則其終止地址為_____________16K*32位的RAM芯片，其引腳的個數(shù)至少為__________________設(shè)某存儲器的地址線為20條，存儲單元為字節(jié)，采用2K*4位RAM芯片構(gòu)成該存儲器，則該存儲器被擴(kuò)充成最大容量時，需要__________________片該RAM芯片。

外存儲器簡介

所謂外存儲器就是指在微型機(jī)之外、通過設(shè)備接口連接的存儲器。常用的外存儲器包括硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、CD-R0M及存儲卡等。與內(nèi)存相比，外存儲器的容量非常大，但速度慢。內(nèi)存中的信息一般不能永久保存，一旦停電，所存儲的信息便立即消失。雖然ROM停電后能保存信息，但它只能讀出，不能在線寫入，只能存放一些相對不變化的信息和數(shù)據(jù)，如BI0S等。外存儲器彌補(bǔ)了這些缺陷，它為計算機(jī)提供了大容量、永久性的存儲功能。磁記錄原理磁記錄是以磁介質(zhì)受外磁場的磁化，當(dāng)去掉外磁場后仍有介質(zhì)剩余磁化狀態(tài)這一性質(zhì)為基本原理。磁盤機(jī)（HDD、FDD）是由介質(zhì)、讀寫磁頭、讀寫電路、馬達(dá)及伺服驅(qū)動電路等組成。磁盤的讀寫原理如圖所示寫入數(shù)據(jù)原理當(dāng)要記錄的電流通過線圈時，為了保持磁化強(qiáng)度，記錄信號的脈沖需要一個周期內(nèi)使磁場方向改變一次，當(dāng)磁頭中寫電流從正向穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉聪蚍€(wěn)態(tài)時，使記錄在介質(zhì)上的正向飽和磁化強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)到反向飽和磁化強(qiáng)度。

讀出數(shù)據(jù)原理及過程讀出是寫入的逆過程。當(dāng)磁頭與磁介質(zhì)作相對運動時，由于磁介質(zhì)與磁頭鐵芯的縫隙相接觸，使鐵芯中出現(xiàn)原記錄的散磁通，并且在讀出線圈兩端產(chǎn)生感生電動勢。經(jīng)過讀出電路就可還原成讀出電流，讀出電流的方向、大小正好與原記錄信號相同，使原數(shù)據(jù)信號還原。硬盤的工作原理

硬盤作為一種磁表面存儲器，是在非磁性的合金材料表面涂上一層很薄的磁性材料，通過磁層的磁化方向來存儲“1”、“0”信息來存儲信息。硬盤主要由磁盤和磁頭及控制電路組成，信息存儲在磁盤上，磁頭負(fù)責(zé)讀出或?qū)懭氩魉偷接脖P自帶的Cache中.Cache中的數(shù)據(jù)可以通過硬盤接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。硬盤包括一到數(shù)片盤片platters，其一個或兩個面surfaces涂有磁性材料用于記錄數(shù)據(jù)。每面有一個讀寫頭read-writehead用于讀寫數(shù)據(jù)。盤片有一個共同的軸，典型的旋轉(zhuǎn)速度是每分鐘3600轉(zhuǎn)，高性能的硬盤轉(zhuǎn)速可能更高。磁頭可沿著盤片的半徑移動，磁頭移動加上盤片旋轉(zhuǎn)可以使詞頭存取磁盤表面的任何一個位置。

磁盤表面通常被分為同心圓環(huán)，叫磁道tracks，磁道又被分為扇區(qū)sectors。用這樣分來將磁盤定位，用于為文件定位磁盤空間。要在硬盤上找到給定的位置，可能說"3面5道7扇區(qū)"。通常所有磁道有相同的扇區(qū)數(shù)，但也有硬盤在外圈磁道放較多的扇區(qū)(所有扇區(qū)用同樣大小的物理空間，這樣在較長的外圈磁道可以容納更多的數(shù)據(jù))。一般一個扇區(qū)容納512字節(jié)數(shù)據(jù)。磁盤不能處理比一個扇區(qū)更小的數(shù)據(jù)量。每個面以相同的方式分為磁道和扇區(qū)。這意味著當(dāng)一個磁頭在某個磁道時，其他磁頭也在相應(yīng)的位置，所有相同位置的磁道組成柱面cylinder。磁頭從一個磁道(柱面)移動到另一個需要花時間，所以將經(jīng)常要在一起存取的數(shù)據(jù)(如一個文件)放在一個柱面里。這改善了性能。當(dāng)然不可能完全作到，文件被放在幾個相分離的位置叫碎片fragmented。

硬盤容量=柱面數(shù)ⅹ磁頭數(shù)ⅹ扇區(qū)數(shù)ⅹ每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

（每扇區(qū)512字節(jié)）例如，柱面數(shù)為4096，磁頭數(shù)為16，扇區(qū)數(shù)為63的硬盤容量為16×4096×63×512＝2.1GB。磁盤的面(或頭，實際是一樣的)、柱面、扇區(qū)數(shù)各不相同，硬盤這些數(shù)目叫硬盤參數(shù)geometry。硬盤參數(shù)通常存在一個特定的、由電池供電的存儲區(qū)中，叫CMOSRAM，操作系統(tǒng)在引導(dǎo)啟動或驅(qū)動器初始化時可以從那里得到硬盤參數(shù)。硬盤的重要的技術(shù)指標(biāo)高速緩存主軸轉(zhuǎn)速平均存取時間：磁盤在讀寫數(shù)據(jù)時，磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)位置穩(wěn)定下來，并從目標(biāo)位置上找到要讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)的扇區(qū)所需要的全部時間。連續(xù)無故障時間和平均故障修復(fù)時間.光盤隨著多媒體技術(shù)及應(yīng)用軟件向大型化方向發(fā)展，利用軟盤作為傳播、存儲軟件及數(shù)據(jù)的媒體已越來越不能滿足用戶的需求，人們需要一種高容量、高速度、工作穩(wěn)定可靠、耐用性強(qiáng)的媒體來取代軟盤，這樣就誕生了今天的CD-ROM和DVD等產(chǎn)品?，F(xiàn)在，CD-ROM已成為微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。光盤記錄信息的原理

CD-ROM盤片由3層組成：透明的聚碳酸脂塑料襯底和記錄信息的鋁反射層以及涂漆保護(hù)層.。CD-ROM的標(biāo)準(zhǔn)尺寸是外徑120mm，內(nèi)孔直徑15mm，厚度為1.2mm。CD-ROM是用鋁反射層上的凹坑和非凹坑來存放信息的。聚焦的激光束照射到光盤上，利用凹坑與非凹坑反射強(qiáng)度的差別來讀出所存信息。

在CD-ROM上，用凹坑的前后沿表示1，用凹坑和凹坑之間持續(xù)長度表示0的個數(shù)。見圖所示。但是，若把存儲的數(shù)據(jù)直接按此格式記錄時就會產(chǎn)生問題，因為若二進(jìn)制信息中有連續(xù)兩個以上的1存在時，將無法進(jìn)行記錄。為此需要將要存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。保護(hù)層鋁反射層透明襯底讀出的光電信號EFM碼000100100001000001010005.4光盤記錄原理便于在CD-ROM光盤上記錄信息的數(shù)據(jù)編碼叫做8-14EFM編碼。它是一種將8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼。眾所周知，8位數(shù)據(jù)共有256種編碼，而14位二進(jìn)制編碼可以構(gòu)成16384種編碼。我們可以從這16384種編碼中，找到這樣的編碼：在兩個1之間至少有2個0而又不多于10個0。16384種編碼中滿足上述要求的共有267種編碼，從中去掉不太合適的11種，用余下的256種編碼與8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的256種編碼一一對應(yīng)，這樣就可以構(gòu)成8位數(shù)據(jù)和14位EFM碼相對應(yīng)的EFM轉(zhuǎn)換表。在數(shù)據(jù)編碼過程中，通過查找EFM轉(zhuǎn)換表即可將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滿足要求的14位EFM碼。為了在兩個14位通道碼結(jié)合的位置上也滿足上述編碼要求，我們在兩個EFM碼之間再增加3位合并碼（000）。例如：8位數(shù)據(jù)11101000111000l014位通道0001001000001010010001000010加合并碼0001001000001000010010001000010最后，將加有合并碼的通道位信息寫到CD-ROM上，形成前面所提到的凹坑和非凹坑。當(dāng)數(shù)據(jù)從CD-ROM上讀出時，通過上述過程的逆過程，即可獲得原來的數(shù)據(jù)。光盤及光盤驅(qū)動器的技術(shù)指標(biāo)容量，一張CD-ROM盤的標(biāo)準(zhǔn)容量為640MB，也有580MB和700MB規(guī)格的。數(shù)據(jù)傳輸率，最早的CD-ROM驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸率是150KB/s，一般把這種速率稱為1倍速，記為“1X”。數(shù)據(jù)傳輸率為300KB/s的CD-ROM驅(qū)動器稱為2倍速光驅(qū)，記為“2X”，依次類推。目前常見的光驅(qū)有“36X”、“40X”、“50X”等。目前的光驅(qū)速度已不成問題，用戶更關(guān)心的是光驅(qū)的讀盤能力，即它的糾錯能力。緩沖存儲器，緩沖存儲器在光驅(qū)中內(nèi)置的