第2章 计算机组成原理-3.ppt

1,今天，我们用大约50美元就可以买到一个4GB的硬盘，存储我们一辈子也看不完的书；到2010年，我们能以同样的价格买到4TB的硬盘，存储我们一辈子收集起来的音乐和各种电影——罗杰.瑞迪1994年图灵奖获得者,1.5.2 外存储器,,3,1 软盘存储器,,软盘存储器组成,软盘片 软盘驱动器 软盘控制器,3英寸软盘片,软盘片（floppy disk）,作用：长期保存各类信息特点：可读可写，便于携带目前常用：3.5英寸盘由圆形软塑料片涂上可记录信息的磁性材料制成3.5英寸软盘片的信息存储模式,两个记录面2个读写磁头，从0开始编号80个磁道/记录面从0开始编号，0号磁道位于最外圈18个扇区/磁道从1开始编号存储512字节/扇区,7,3.5英寸软盘片的存储容量,两个记录面、80个磁道/记录面、18个扇区/磁道、存储512字节/扇区存储容量= 2*80*18*512 =1.44MB读写数据的最小单位：扇区操作系统在软盘上为文件分配存储区的单位：簇（2-8个扇区）,软盘格式化操作,一张新的软盘必须经过格式化以后才能使用格式化按操作系统规定的格式对每个磁道划分扇区，在扇区总填写地址信息，对磁盘空间进行分区，定义文件定位表、文件目录表等。

软盘驱动器,简称软驱，其作用是：带动盘片旋转、并对盘片中信息进行读出与写入操作的装置主要部件：主轴驱动系统——带动盘片旋转磁头——信息读写定位系统等——将磁头对准指定的磁道,软盘驱动器性能指标,密度低密度驱动器/高密度驱动器读写速度与主机的接口通过34芯扁平电缆与主板上的IDE接口连接软盘控制器,软盘控制器CPU与软盘驱动器的接口电路，通常集成在主板的芯片组中12,2 硬盘存储器,,硬盘存储器概述,作用 长期保存各类信息 特点 可读写，大容量，不便携带,硬盘存储器组成,移动臂,磁盘片铝合金（或玻璃材料）制成，盘片上涂有一层很薄的磁性材料，通过磁层的磁化来记录数据一般一块硬盘由1-5张盘片（1张盘片也称为1个单碟）组成，它们都固定在主轴上主轴与主轴电机主轴底部有一个电机，当硬盘工作时，电机带动主轴，主轴带动磁盘高速旋转，其速度为每分钟几千转、甚至上万转磁头和移动臂磁头是一个质量很轻的薄膜组件，负责盘片上数据的写入或读出盘片高速旋转时带动的气流将盘片上的磁头托起，移动臂用来固定磁头，使磁头可以沿着盘片的径向高速移动，以便定位到指定的磁道控制电路,硬盘信息记录模式与存储容量,信息记录模式一个硬盘驱动器中包含多张盘片两个记录面/盘片（两个磁头）若干磁道/记录面若干扇区/磁道512字节/扇区柱面cylinder所有记录面中半径相同的所有磁道,硬盘存贮容量（单位：字节数）= 磁头数(记录面)×柱面数(磁道)×扇区数(区)×512字节,,硬盘高速缓存,完成一次硬盘的读写操作大约需要10ms。

硬盘高速缓存(磁盘cache)：目的：提高访问硬盘的效率，结构：在内存和硬盘之间，由DRAM芯片构成访问方法：如果所需数据已经在cache中，不启动硬盘；否则，启动硬盘硬盘读写数据操作流程,给出要读写的扇区地址磁头号（扇区所在记录面），例如，0号磁头柱面号（扇区所在的磁道），例如，0号柱面扇区号，例如，1号扇区 操作流程 磁头寻道（由柱面号控制） 等待扇区到达磁头下方（由扇区号控制） 读写扇区数据（由磁头号控制）,硬盘主要性能指标,存储容量（单位：GB,千兆字节）硬盘容量=碟片数目×单碟容量 平均等待时间：数据所在的扇区转到磁头下的平均时间，是盘片旋转周期的1/2例如：磁盘转速为7200转/分，则平均等待时间1/(7200/60/)/2≈4ms 平均寻道时间：磁头移动到柱面所需要的时间，一般为5~10ms,20,平均访问时间：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间 硬盘Cache容量理论上越大越好，一般为2MB、4MB、8MB 数据传输速率外部(接口)传输速率，一般100MB/s~150MB/s内部(持续)传输速率，一般20MB/s~30MB/s与主机的接口：IDE、SCSI,,硬盘操作,低级格式化分区在一个物理硬盘上建立多个逻辑硬盘C:D: ….可以：安装多个操作系统，便于文件分类管理，利于预防病毒。

使用软件：fdisk等格式化逻辑硬盘(高级格式化)在每个逻辑盘上产生四个区域：引导扇区，文件分配表（FAT），根目录区，数据存储区碎片整理,移动存储器,闪存盘(或称“优盘”)采用Flash存储器(闪存)技术，体积小，重量轻，容量可以按需要而定（8MB～2GB），具有写保护功能，数据保存安全可靠，使用寿命可长达10年之久利用通用的USB接口，它的读写速度比软盘快15倍，且可以与几乎所有计算机连接有些产品还可以模拟软驱和硬盘启动操作系统闪存盘,移动存储器,移动硬盘存储容量为10GB—60GB,采用USB或IEE1394接口、可以随时插拔、小巧而便于携带的硬盘存储器 特点：容量大，兼容性好，即插即用，速度快，体积小，安全可靠移动硬盘,24,3 光盘存储器,,光盘存储器概述,优点成本低，存储密度高，容量大，可靠性高，不易受损，耐用，易于长期保存数据缺点读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多组成：光盘驱动器、盘片格式：CD、DVD,1、CD-ROM存储器,CD(Compact Disc),早期用于音响领域，20世纪80年代用于计算机外存CD-ROM光盘片把需要记录的信息事先制作到光盘上，光盘上的数据不能删除也不能再写入，只能读出盘中的信息,CD-ROM 光盘片信息记录轨道,从盘片的中心到边缘的一个螺旋形轨道（光道） 。

CD-ROM光盘片信息存储原理,CD-ROM 光盘片被激光束照射时，凹坑的边沿处产生的反射光较弱，作为数据“1”看待；平坦处产生的反射光较强，作为数据“0”看待29,光盘驱动器,组成驱动主轴定位机构光头控制和驱动电路,30,CD光盘驱动器的性能指标,数据传输速率：以第一代CD-ROM驱动器的传送速率(每秒150KB/s)为单位，目前的速率多为40倍速(6MB/s)、48倍速(7.2MB/s)、甚至更高与主机的接口IDE、SCSI,2、CD-R光盘片,CD-R(CD-Recordable)追记型光盘，只写一次式光盘特点：可由用户自己将信息写入光盘，但只能写一次，写后只能读出，不能删除和修改类型：绿盘、金盘、蓝盘,CD-R光盘片工作原理,刻录，用激光将：需要写“1”的地方，熔成不反光点；需要写“0”的地方，熔成“反光点”读出：用激光照射：反光，则为“1”；不反光，则为“0”CD-RW 光盘片,CD-RW(CD Rewritable)可改写型光盘，可擦写型光盘特点用户可以自己写入信息，也可以对写入的信息进行擦除和改写 CD-RW 光盘片搭配 CD-RW 刻录器使用可反复读写 1000 次以上。

CD 光盘驱动器,类型CD-ROM 光盘驱动器CD-RW 光盘刻录机,DVD 光盘存储器,DVD光盘存储器的组成DVD光盘片 Digital Versatile Disk,数字多用途光盘，存储容量最大可达 17GBDVD 驱动器 DVD光盘存储器特点容量大，可靠性高，安全性好,DVD光盘片的类型,DVD-ROMDVD只读光盘，用途类似CD-ROMDVD-R（或称DVD-Write-Once)限写一次的DVD，用途类似CD-RDVD-RAM(或称DVD-Rewritable)可多次读写的光盘，用途类似CD-RWDVD-Vide——影视光盘，用途类似LD或VCDDVD-Audio——音乐光盘，用途类似CD唱片,各种DVD光盘片的存储容量,DVD驱动器的类型,DVD-ROM （DVD光驱）安装在PC机上使用的DVD-ROM DVD-刻录机可在DVD-R或DVD-RW上刻录数据,39,小结,关于软片、硬盘、光盘存储器了解它们的组成与工作原理掌握它们的信息存储格式、存储容量的计算熟悉它们的接口了解它们的驱动装置。