《外部存储设备》ppt课件.ppt

第5章 外部存储设备,5.1 软盘驱动器 5.2 硬盘驱动器 5.3 光驱 思考与练习题,5.1 软盘驱动器,5.1.1 软盘驱动器的组成和基本工作原理 不同的驱动器，其外形、尺寸不同，现在常见的软盘驱动器为3.5英寸，其外形如图5-1所示图5-1 3.5英寸的软驱外形,1. 软盘驱动器的组成 (1) 盘片驱动机构软盘驱动器中的软盘磁头加载电路使磁头与盘面接触，它负责带动盘片旋转，等待读写命令的到来软驱中的主轴电机承担着驱动盘片以300 r/min(普通型)的恒定转速进行旋转 (2) 磁头定位机构磁头定位器很小，上下各有一个，主要由一个步进电机、磁头小车及控制电路构成，从适配器接口送来的“方向”和“步进”控制脉冲，使磁头定位到需要寻址的磁道和扇区3) 数据读写擦除电路系统在一个软盘驱动器内，共有上下两个磁头，都具有读写和擦除头的功能，只是对“0”和“1”盘面分别操作，这些操作由一套共用电路来完成 (4) 状态检测系统该系统包括4个检测装置：“0”磁道检测装置、写保护检测装置、索引孔检测装置和更换盘片检测装置它们各自向适配器输送相应的接口信号 (5) 整机控制系统，负责控制软盘驱动器各个部分协调工作。

(6) 数据接口和电源插座软驱的电源插座和数据接口都位于软驱的后部，如图5-2所示图5-2 软驱后部的电源插座和数据接口,,2. 工作原理 软驱的马达带动软盘盘片转动，转速大概为300 r/min(每分钟300转)磁头定位器是一个很小的步进电机，如图5-3所示，它负责把磁头移动到正确的磁道，由磁头完成读写操作图5-3 软驱的内部结构,(1) 装卸磁盘：软盘是一种可换媒体，可以装载和卸出 (2) 加载磁头：在插盘时，上、下两磁头是张开的，盘片插入时，两磁头加载合拢 (3) 寻找磁道：这是软盘和所有直接存取存储器的一项重要指标 (4) 实现读写：“写”是指用磁头对磁盘记录(写入)信息；“读”是指恢复(读出)原先输录信息的过程 (5) 控制与接口：通过电路控制各种动作，并通过控制器按一定标准与计算机接口5.1.2 软盘驱动器的技术参数 1. 道-道访问的时间 道-道访问的时间指读写数据的平均时间，即读写磁头从一个磁道移到相邻磁道上所需要的时间 2. 寻道安顿时间 寻道安顿时间是指从其它磁道移动到待读写磁道上后，磁头稳定到可以读写的时间当接受读写任务后，磁头可能立即找到磁道上某一扇区，也可能需要磁盘转一周后才能找到，这样，其平均等待时间一般为磁盘周期的一半。

3. 平均存取时间 平均存取时间是指读写磁头从起始位置到指定位置的运动，并完成读或写所需要的时间的平均值4. 出错率 出错率包括软出错率和硬出错率硬出错也称不可恢复性错误，它是由介质缺陷造成的，软盘的硬出错率为1×10-9软出错也称恢复性错误，大多是由于干扰或灰尘等偶然因素所引起，软出错率为1×10-125.1.3 软盘的结构及技术指标 1. 结构 软盘的结构如图5-4所示图5-4 软盘的外观,(1) 塑料外壳：耐冲击，抗弯曲，起保护盘片的作用 (2) 金属环：起定位作用 (3) 盘片：磁盘的核心，是记录数据的载体 (4) 快门：当磁盘插入软驱时，快门自动打开，露出读写窗口以便磁头读写；当磁盘从软驱中取出时，在快门弹簧的作用下快门关闭，可对磁盘起防尘、防触的保护作用 (5) 写保护：当用手指将保护块拨向下方时，磁盘处于写保护状态，此时数据只能读出而不能写入，以保护原有数据2. 软盘的技术指标与规格 (1) 磁头(Head)：又称读写头，为读写磁道数据的装置盘片有上、下两面，故有上、下磁头软盘的读写头与盘片相接触，故磁头脏了就容易把软盘刮伤，从而造成盘片的损坏 (2) 面数：只有一面能用来存储信息的软盘称为单面盘，且此面称第0面；现在所有的软盘两面均可以存储信息，因此称为双面盘，分别称第0面和第1面。

与此相应，单面软驱只有一个磁头，双面软驱有两个磁头 (3) 磁道：磁盘工作时是转动的，它所存储的信息是按一系列同心圆记录在其表面上的，每一个同心圆就是一个磁道，称为0道，1道等现在的软盘通常有40个或80个磁道软盘的结构如图5-5所示图5-5 软盘的结构,(4) 磁道密度：指盘片同心圆半径区域内，每英寸所含的磁道数 (5) 扇区：为磁道的一部分，将每个磁道分成几个小区域，此区域即为扇区一般每个扇区可存放512字节的数据，每个磁道一般又分为8、9、15或18个扇区 (6) 软盘转速(RPM)：软盘盘片每分钟旋转的次数，一般软盘磁头因与盘片接触，故其转速较慢，每分钟为300转，高容量软盘转速为750转，甚至达2945转7) 存储容量：所能存储的数据量，以字节为单位盘片容量的计算： 软盘总容量＝磁道数×扇区数×磁盘面数(2)×扇区字节数(512) 硬盘总容量＝磁头数×柱面数×扇区数×扇区字节数 5.1.4 软盘驱动器的安装 在机箱的前部有一个驱动器支架，软驱、光驱、硬盘通常都固定在驱动器支架上软驱、光驱的前面板应通过驱动器支架从机箱前面板向前露出 应该说明的是，目前很多机箱都采用了抽屉式的安装方法，采用弹簧片卡紧的方法来固定安装驱动器，而不采用螺丝钉固定。

不同的机箱的安装位置和安装方法都可能不同连接软盘驱动器与主板软驱接口之间的数据线是一条34线扁平电缆，如图5-6(a)所示的一端，部分数据线有交叉，因此先把数据线分成三段A、B、CA段和B段各有一个接头，用来连接3英寸软驱C段连接主板上的软驱接口，当要连接两个软驱时，就在A段和B段各接一个软驱此时，接在A段的软驱在物理上为A驱，另一个为B驱；当只连接一个软驱时，要把它接在A段上连接主板的一端时，使红色边对应着接口的1号角，现在的主板接口加了一个塑料卡槽，方向错了就插不进去软驱这头也是一样，红色边对应1号角，用力按紧，如图5-6(b)所示图5-6 34线软驱数据线及接线方式 (a) 34线软驱数据线；,,图5-6 34线软驱数据线及接线方式 (b) 软驱扁平数据线有“编花”的一端接软驱，红线对“1”,在驱动器安装架上找到软驱的安装位置，取下机箱前面的塑料挡板，将软驱卡入支架，使软驱前面板从机箱前面板伸出确定需要连接的驱动器(A或B)后，将相应数据线插头(A或B)插到软盘驱动器后部的34针接口插针上，如图5-7所示；另一端插到主板34针软驱接口上，如图5-8所示然后在电源输入端口连接软驱电源接头。

图5-7 数据线插入软驱接口,,图5-8 数据线插入主板IDE口,5.1.5 软盘驱动器的日常维护 软盘驱动器在使用过程中必须保持其清洁，多数情况下的读写错误都是因为灰尘或棉丝沾污了驱动器的读写磁头；其次要保持机械部分滑畅，如盘片不能反插，且插入和取出时不可硬塞强拉，否则会损坏磁头或软盘驱动器底板 1. 忌潮湿及灰尘 软盘驱动器是怕水的，软盘一旦受潮或沾上灰尘，就会粘在磁头表面，而软盘受潮便会霉变，致使软盘数据丢失因此，应该经常保持室内通风干燥，定期对磁头进行清洁，切忌购买劣质磁盘使用磁盘不用时，应该把它放进专门的磁盘盒保管2. 忌“热拔插” 软盘驱动器指示灯亮的时候所进行的取盘操作，这很可能会刮伤磁头或划坏磁盘磁头在工作的时候是升起的，如突然插入或取出磁盘，磁头会被磁盘盖刮伤或造成磁头偏位，从而也使磁盘产生坏磁道 3. 忌磁场及高温 磁盘如放在电视机或微波炉等高磁电器旁边，会导致软盘数据丢失，因为强大的磁场会把软盘磁化高温则会使软盘盘片受热卷翘，从而损坏软盘5.2 硬盘驱动器,硬盘是计算机系统中极为重要的设备，存储着大量的用户资料和信息如今的硬盘容量动辄就是10 GB以上，型号也各式各样。

硬盘的外观如图5-9所示图5-9 硬盘的外观,5.2.1 硬盘的主要结构和技术参数 1. 硬盘的结构特点 从接口上看，硬盘主要分为IDE接口和SCSI接口两种由于价格原因，普通用户通常只能接触到IDE接口的硬盘，如图5-10所示图5-10 IDE接口的硬盘结构,(1) 缓存：和内存条上的内存颗粒一样，是一片SDRAM，如图5-11所示缓存的作用主要是与硬盘内部交换数据，内部传输率就是缓存和硬盘内部之间的数据传输速率图5-11 硬盘的主要组成芯片,(2) 电源接口：硬盘的电源接口也是由4针组成的其中，红线对应的是+5 V输入电压，黄线对应的是+12 V输出电压现在的硬盘电源接口都是梯形，不会因为插反方向而使硬盘烧毁 (3) 跳线：其作用是使IDE设备在工作时能够保持一致当一个IDE接口上接两个设备时，就需要设置跳线为“主盘”或者“从盘”，具体的设置可以参考硬盘上的说明4) IDE接口：硬盘IDE接口是和主板IDE接口进行数据交换的通道，如图5-12所示通常所说的UDMA/33模式就是指缓存和主板IDE接口之间的数据传输率(也就是外部数据传输率)为33.3 MB/s，目前的接口规范已经从UDMA/33发展到UDMA/66和UDMA/100。

但是，由于内部传输率的限制，实际上外部传输率达不到理论上的那么高图5-12 与主板IDE接口相连的数据线,为了使数据传输更加可靠，UDMA/66模式要求使用80针的数据传输线，如图5-10所示，增加接地功能，使得高速传输的数据不致出错在UDMA/66线的使用中还要注意，其蓝色的一端要接在主板IDE接口上，而黑色的一端则接在硬盘上 (5) 电容：硬盘存储了大量的数据，为了保证数据传输时的安全，需要高质量的电容使电路稳定这种黄色的钽电容质量稳定，属于优质元件，但价格较贵，所以一般用量都较少，只是在最需要的地方才使用6) 控制芯片：硬盘的主要控制芯片，负责数据的交换和处理，是硬盘的核心部件之一硬盘的电路板可以互换(当然要同型号的)，在硬盘不能读出数据的时候，只要硬盘本身没有物理损坏且能够加电，就可以通过更换电路板的方式来使硬盘“起死回生” 2. 硬盘的主要技术参数 工作时，磁盘在中轴马达的带动下高速旋转，而磁头臂在音圈马达的控制下，在磁盘上方做径向移动进行寻址，如图5-13所示图5-13 硬盘工作原理图,,硬盘常见的技术指标有以下几种： ① 每分钟转速(RPM，Revolutions Per Minute)。

这一指标代表了硬盘主轴马达(带动磁盘)的转速，比如5400 RPM(也可用r/min表示)就代表该硬盘中的主轴转速为每分钟5400转 ② 平均寻道时间(Average Seek Time)如果没有特殊说明，一般指读取时的寻道时间，单位为ms(毫秒)这一指标的含义是指，硬盘接到读/写指令后到磁头移到指定的磁道(应该是柱面，但对于具体磁头来说就是磁道)上方所需要的平均时间除了平均寻道时间外，还有道间寻道时间(Track to Track或Cylinder Switch Time)与全程寻道时间(Full Track或Full Stroke)，前者是指磁头从当前磁道上方移至相邻磁道上方所需的时间，后者是指磁头从最外(或最内)圈磁道上方移至最内(或最外)圈磁道上方所需的时间，基本上比平均寻道时间多一倍出于实际的工作情况，我们一般只关心平均寻道时间③ 平均潜伏期(Average Latency)这一指标是指当磁头移动到指定磁道后，要等多长时间指定的读/写扇区会移动到磁头下方(盘片是旋转的)，盘片转得越快，潜伏期越短平均潜伏期是指磁盘转动半圈所用的时间显然，同一转速的硬盘的平均潜伏期是固定的7200 RPM时约为4.167 ms，5400 RPM时约为5.556 ms。

④ 平均访问时间(Average Access Time)平均访问时间又称平均存取时间，一般在厂商公布的规格中不会提供，是测试成绩中的一项其含义是指从读/写指令发出到第一笔数据读/写时所用的平均时间，包括了平均寻道时间、平均潜伏期与相关的内务操作时间(如指令处理)由于内务操作时间一般很短(一般在0。