N计算机硬件技术基础第4章.ppt

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量其可以分为道密度，位密度和面密度详细见书上（详细见书上P118P118）） b.b.存储容量存储容量 磁介质存储器所能存储的信息磁介质存储器所能存储的信息以字节为单位以字节为单位的总数存储容量有格式化与否之差别存储容量有格式化与否之差别c. 平均存取时间平均存取时间 指磁盘操作命令发出，到数据在磁介质上完成指磁盘操作命令发出，到数据在磁介质上完成信息读写所需的时间信息读写所需的时间注注1：： 磁盘是个机械电子混合系统所以相对磁盘是个机械电子混合系统所以相对于机械系统，电子系统所费的时间几乎可以忽于机械系统，电子系统所费的时间几乎可以忽略所以访问时间主要由机械系统运行时间决略所以访问时间主要由机械系统运行时间决定注注2：机械运动时间，主要有：机械运动时间，主要有径向步进电机径向步进电机移动移动寻道，和寻道，和主轴电机主轴电机旋转寻找扇区组成旋转寻找扇区组成 外圈磁道和内圈磁道的寻道、寻扇区时间差异外圈磁道和内圈磁道的寻道、寻扇区时间差异较大所以用较大所以用平均访问时间描述平均访问时间描述d. 数据传输率数据传输率 指磁介质存储器通过接口向指磁介质存储器通过接口向CPU的传输带宽。

的传输带宽二、软盘驱动器二、软盘驱动器1.1.软盘存储器概述软盘存储器概述①①软盘片：软盘片：1.44MB/3.5英寸英寸 a. 面：面： 两个磁头，双面两个磁头，双面80磁道磁道/面面 b. 磁道：磁道：18扇区扇区/磁道，都是同心圆磁道，都是同心圆 c. 扇区：扇区：512字节字节/扇区扇区②②软盘信息分布和寻址软盘信息分布和寻址2.磁道记录格式磁道记录格式①①每个扇区由地址标志场（每个扇区由地址标志场（addr. filed)和数据和数据场场(data field)组成②②地址场用来标记扇区的地址信息地址场用来标记扇区的地址信息③③数据场用来存放数据数据场用来存放数据④④每个场都有每个场都有CRC校验项三、硬盘驱动器三、硬盘驱动器1.1.硬盘的基本结构和分类硬盘的基本结构和分类①①盘片：铝合金涂磁性材料盘片：铝合金涂磁性材料②②磁头：薄膜磁头磁头：薄膜磁头③③主轴电机及磁头定位系统主轴电机及磁头定位系统④④控制及接口电路控制及接口电路注：主要类型是采用密封盘体的温盘注：主要类型是采用密封盘体的温盘采用温切斯特（采用温切斯特（winchesterwinchester) )技术而被称之为技术而被称之为““温切斯特硬盘温切斯特硬盘””，或简称，或简称““温盘温盘””。

所谓温切斯特技术是由所谓温切斯特技术是由IBMIBM公司位于美国加州坎公司位于美国加州坎贝尔市温切斯特大街的研究所研制的，它于贝尔市温切斯特大街的研究所研制的，它于19731973年首先应用于年首先应用于IBM3340IBM3340硬磁盘存储器中，硬磁盘存储器中，因此将这种技术称为：温切斯特技术因此将这种技术称为：温切斯特技术其特点详见书上其特点详见书上P122P122描述2.2.硬盘信息分布硬盘信息分布①①磁头：可以是一个或多个盘片，每片上下两面磁头：可以是一个或多个盘片，每片上下两面各带一个磁头从上到下从各带一个磁头从上到下从0 0开始编号开始编号②②磁道（磁道（柱面）：每个盘片，由很多同心圆的磁柱面）：每个盘片，由很多同心圆的磁道组成磁道从外圈从道组成磁道从外圈从0 0开始编号不同盘片开始编号不同盘片的相同号的磁道构成了一个柱面，的相同号的磁道构成了一个柱面，数据读写数据读写是按柱面进行的，是按柱面进行的，这样便于最少的机械移动这样便于最少的机械移动磁头去寻道磁头去寻道柱面是对磁头的电子切换）柱面是对磁头的电子切换） ③③扇区：磁道上存放数据的区域每个磁道上有扇区：磁道上存放数据的区域。

每个磁道上有前置区，来标记磁道上的前置区，来标记磁道上的第一个扇区扇区从第一个扇区扇区从1开始编号开始编号 每个磁道的扇区数相同现在硬盘一般常见是每个磁道的扇区数相同现在硬盘一般常见是每个磁道每个磁道63个扇区3.3.磁头定位系统（书上磁头定位系统（书上P123)P123)4. 4. 寻址过程寻址过程①①磁盘地址：磁盘地址： 驱动器号、柱面号、磁头号、扇区号驱动器号、柱面号、磁头号、扇区号②②寻道寻道(寻找柱面）：通过移动磁头位置寻找柱面）：通过移动磁头位置 (voice coil motor)③③寻找扇区：通过主轴电机和扇区定位系统寻找扇区：通过主轴电机和扇区定位系统补充：补充：1.1.扇区可以分为物理扇区和逻辑扇区两种编号扇区可以分为物理扇区和逻辑扇区两种编号方法 程序员通过程序员通过BIOSBIOS层的功能调用访问物层的功能调用访问物理扇区通过操作系统的功能调用访问逻辑理扇区通过操作系统的功能调用访问逻辑扇区２２. . 但是大部分用户是通过文件系统来访问硬盘但是大部分用户是通过文件系统来访问硬盘的文件通过文件目录表（的文件通过文件目录表（FDTFDT）和文件分配）和文件分配表（表（FATFAT）最后找到磁盘上对应该文件的扇区）最后找到磁盘上对应该文件的扇区四、提高磁盘速度和存储量的主要技术四、提高磁盘速度和存储量的主要技术1.1.磁盘压缩磁盘压缩 这个磁盘容量不够的情况下，用软件方法来这个磁盘容量不够的情况下，用软件方法来重组保存到扇区上信息。

以达到增加容量的重组保存到扇区上信息以达到增加容量的目的注：那是硬盘价格昂贵时代，用时间换空间的技注：那是硬盘价格昂贵时代，用时间换空间的技术，现在硬盘白菜价，早已淘汰了术，现在硬盘白菜价，早已淘汰了2. 2. 文件压缩文件压缩 利用文件信息的容易，用软件算法来实现的提利用文件信息的容易，用软件算法来实现的提高扇区存储效率的放过，也是以时间换空间的高扇区存储效率的放过，也是以时间换空间的技术3. 3. 磁盘碎片整理磁盘碎片整理 强烈不建议使用磁盘碎片整理功能原因是强烈不建议使用磁盘碎片整理功能原因是现在硬盘容量巨大，完成一次碎片整理时间很现在硬盘容量巨大，完成一次碎片整理时间很长大部分硬盘损坏都是发生在冲击情况下大部分硬盘损坏都是发生在冲击情况下4.24.2节节 光盘光盘一、概述一、概述 1. 1. 定义定义 用光学方法读写信息的圆盘称为光盘用光学方法读写信息的圆盘称为光盘 2. 2. 数据分布格式数据分布格式 一条从外到里的连续的螺旋线一条从外到里的连续的螺旋线3. 3. 光盘的分类光盘的分类①①只读型光盘只读型光盘 CD-ROM CD-ROM ( (Compact Disk)Compact Disk)a.a.由制造商采用母盘压制的方式完成。

母盘上由制造商采用母盘压制的方式完成母盘上凸出的部分在光盘片上形成凹点（凸出的部分在光盘片上形成凹点（pitspits） 信息以盘片的数据轨道上的平面（信息以盘片的数据轨道上的平面（Lands)Lands) 和和凹点（凹点（Pits) Pits) 组成，平面反射，凹点不反射组成，平面反射，凹点不反射 这样就组成了这样就组成了““0 0””和和““1 1””b. b. 用户无法修改数据用户无法修改数据②②. . 可记录式可记录式CDCD，又称，又称CD-R (CD-Recordable)CD-R (CD-Recordable) 可以提供用户一次性写入数据（可以提供用户一次性写入数据（OTPOTP），多次），多次读出③.③.可读写式可读写式CDCD，又称，又称CD-RW (CD-RW (CD-CD-ReWritableReWritable) ) 可以提供用户，多次（可以提供用户，多次（次数有限次数有限）的写入数）的写入数据二、光盘的工作原理和性能指标二、光盘的工作原理和性能指标1.1.光盘存储器的组成光盘存储器的组成① ① 光盘驱动器：光盘驱动器： （通用的光盘机）（通用的光盘机） a.a.激光头组件激光头组件: : 一组透镜和半导体激光器组成一组透镜和半导体激光器组成. . b.b.走盘机构：走盘机构： 主轴电机、光头伺服电机，光盘托架等主轴电机、光头伺服电机，光盘托架等。

 c. c. 控制电路与接口电路控制电路与接口电路 其中控制电路与硬盘有点类似的，其中控制电路与硬盘有点类似的，但是完成但是完成的是对光电介质信号的读（写）控制的是对光电介质信号的读（写）控制并且扇并且扇区定位方式也稍有不同，因为是扇区是从外到区定位方式也稍有不同，因为是扇区是从外到里的连续螺旋轨迹存放的里的连续螺旋轨迹存放的 接口电路也是和硬盘非常类似，内置使用和接口电路也是和硬盘非常类似，内置使用和硬盘类似的硬盘类似的IDEIDE或或SATASATA接口外置一般使用接口外置一般使用USBUSB接口 ② ② 光盘片光盘片 （通用的光盘片）（通用的光盘片）③③光盘机适配卡和光盘机驱动程序（光盘机适配卡和光盘机驱动程序（PCPC专用）专用） 内置式光盘存储器借用了硬盘的适配接口（集内置式光盘存储器借用了硬盘的适配接口（集成在主板的成在主板的IDEIDE接口接口) )，和光盘机驱动程序（集，和光盘机驱动程序（集成在成在WindowsWindows） 外置式的接口适配和驱动公用了外置式的接口适配和驱动公用了USBUSB接口部分接口部分。

2. 2. 光盘机的工作原理光盘机的工作原理①①盘片的数据轨道由平面（盘片的数据轨道由平面（Lands)Lands) 和凹点和凹点（（Pits) Pits) 组成，平面反射，凹点不反射组成，平面反射，凹点不反射 这样就组成了样就组成了““0 0””和和““1 1””②②CLV:CLV:恒定线速度读出恒定线速度读出③③CAV:CAV:恒定角速度读出恒定角速度读出3. 3. 光盘的有关技术指标光盘的有关技术指标①①存储容量存储容量: : 格式化前后，有差别格式化前后，有差别 700MB/670MB 700MB/670MB②②平均读取时间（速度）平均读取时间（速度）: : CPUCPU的读命令发出，到数据完成从光盘上读出的读命令发出，到数据完成从光盘上读出 单倍速单倍速CDCD的读出速度，的读出速度， 150KB/s 150KB/s 注注: :光盘写入（刻入）时间比读出要慢很多光盘写入（刻入）时间比读出要慢很多③ ③ 数据传输率：见书上数据传输率：见书上P129P129 a.光盘上的信息读出到光盘机缓存区光盘上的信息读出到光盘机缓存区Cache 时时间就是前面描述的间。

就是前面描述的 单倍速单倍速 150KB/S.b. 光盘上的信息读到主机光盘上的信息读到主机CPU的速度这个还的速度这个还和光盘机的接口标准有关和光盘机的接口标准有关IDE上有上有DMA的的模式控制模式控制USB有低速和高速版本有低速和高速版本三、三、CD-ROMCD-ROM驱动器驱动器 见书上见书上P129P129注：市场上可得到注：市场上可得到CD-ROMCD-ROM驱动器最高的是驱动器最高的是52X52X，，62X62X还未推向市场，就被淘汰了还未推向市场，就被淘汰了 所以我没有看见过书上写的所以我没有看见过书上写的100X100X的的CDROMCDROM四、可写入四、可写入CD-ROMCD-ROM 原理简述，见书上原理简述，见书上 P129P1291. 1. 刻录机的接口电路刻录机的接口电路 a.IDEa.IDE/EIDE/EIDE接口 b.USB1.1/USB2.0 b.USB1.1/USB2.0 c.SATAc.SATA接口注：注：没有看见过没有看见过并口和并口和SCSI接口的刻录机接口的刻录机2. 刻录机的速度刻录机的速度a.CD刻录机上标有刻录机上标有32X12X40 32和和12 分别代表刻录分别代表刻录CD-R和和CD-RW速度，速度， 40 代表读出速度。

代表读出速度3.刻录机的缓存刻录机的缓存 BURN-proof技术五、五、DVDDVD驱动器驱动器1.1.DVDDVD光盘（光盘（ Digital Video Disk)Digital Video Disk)①①用于存放用于存放MPEG-2MPEG-2格式的数字视盘而诞生格式的数字视盘而诞生②②DVDDVD盘格式盘格式 （书上（书上P131P131））a.a.DVD-VideoDVD-Videob. DVD-Audiob. DVD-Audioc. DVD-ROMc. DVD-ROMd. DVD-RWd. DVD-RWe. DVD-RAMe. DVD-RAM2. 2. DVDDVD特点特点 ( (书上书上P131)P131)①①高密度高密度 a. a. 厚度：厚度：0.60.6mm/ CD 1.2mmmm/ CD 1.2mm b.b.点坑距离更小，密度更高点坑距离更小，密度更高4.74.7GB/4.3GBGB/4.3GB②②高兼容性高兼容性③③高可靠性高可靠性注：后面两个其实和存放数据格式有关、注：后面两个其实和存放数据格式有关、3. 3. DVDDVD驱动器驱动器① ① 采用波长更短的激光头。

采用波长更短的激光头650nm650nm②② DVD-ROM DVD-ROM一个倍速一个倍速( (单倍速）相当于单倍速）相当于CD-ROMCD-ROM的的 9 9倍，倍，150150KB/s X 9=1350KB/sKB/s X 9=1350KB/s六、可重写式六、可重写式 DVD-RAMDVD-RAM 书上书上 P133P133七七. .蓝光光盘蓝光光盘 Blur Ray DiskBlur Ray Disk1.1.采用波长更短的蓝光激光头采用波长更短的蓝光激光头405nm405nm2.2.单层容量单层容量 25GB 25GB 或或 27GB27GB4.34.3节节 磁带磁带一、这是一种早期的海量存储器一、这是一种早期的海量存储器 Mass memery二、很少用在二、很少用在PC机上4.4 4.4 移动式存储器移动式存储器一、可移动硬盘一、可移动硬盘1.1.采用计算机标准接口的硬盘采用计算机标准接口的硬盘2.2.标准接口标准接口①①USBUSB：：价格便宜价格便宜②②IEEE1394IEEE1394：：可达可达100MB/s,100MB/s,性能好，价格贵。

性能好，价格贵③③eSATAeSATA: : 速度快速度快 3000Mb/s3000Mb/s 补充：补充：接口接口 速率速率( (MbitpsMbitps) ) 速率速率( (MBytepsMByteps) ) USB1.1 12 1.5 USB1.1 12 1.5 USB2.0 480 60 USB2.0 480 60 1394(Firewire)400 50 1394(Firewire)400 50 1394b 800 100 1394b 800 100 eSATAeSATA 1.5Gb/s-1200 150 1.5Gb/s-1200 150 eSATA2 3Gb/s-2400 300 eSATA2 3Gb/s-2400 300 二、闪存二、闪存U U盘（盘（ USB Flash Disk)USB Flash Disk)1. 1. U U盘的结构盘的结构 ① ①.USB.USB接口接口 ② ②. .控制芯片控制芯片 ③③. .闪存闪存 Flash Memory Flash Memory 三、盒式磁带机三、盒式磁带机1.1.这也是早期的一种便携式的海量存储器。

这也是早期的一种便携式的海量存储器 速度慢价格低速度慢价格低2.2.现在其无论容量、价格、体积、功耗都没有优现在其无论容量、价格、体积、功耗都没有优势，已被移动硬盘和势，已被移动硬盘和U U盘完全取代盘完全取代4.5 4.5 硬盘性能测试硬盘性能测试一、一、 书上书上 P141P141介绍了专门的软件对硬盘介绍了专门的软件对硬盘 进行性能测试进行性能测试二、各个硬盘制造商也提供一定的硬盘工程软件，二、各个硬盘制造商也提供一定的硬盘工程软件，提供对硬盘测试和软故障修复的支持提供对硬盘测试和软故障修复的支持。