• 1. 第八章 辅助存储器1
  • 2. 8.1 外存储器概述主存的后备和扩充,也称外存。 特点:容量大,可靠性高,单位存储容量价格低,在掉电情况下能长期保存信息。 磁表面存储器光存储器磁芯磁盘磁带2
  • 3. 辅助存储器的主要技术指标辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、寻址时间等 1.存储密度。 是指单位长度或单位面积磁层表面所存储的二进制的信息量。 对于磁表面存储器,用道密度和位密度表示。 道密度(TPI):磁盘半径方向单位长度包含的磁道数。 位密度(BPI):在每一个磁道内单位长度内所能记录的二进制信息数。3
  • 4. 2.存储容量指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量(B)。 存储容量有格式化容量和非格式化容量两个指标。 格式化容量:指按照某种特定的记录格式所能存储的信息总量,也就是用户真正可以使用的容量。 非格式化容量:是磁记录表面可以利用的磁化元总数。 计算公式: 非格式化容量=面数×道数/面×每个磁道的容量 格式化容量=面数×道数/面×扇区数/道×字节数/扇区 4
  • 5. 3.寻址时间寻址时间分为两部分: 找道时间:磁头寻找目标磁道所需的时间。 等待时间:磁头等待所需读写的区段旋转到它的下方所需要的时间。 这两个时间是随机的,一般取二者的平均值 平均等待时间:一般以磁盘旋转半周所需的时间为准。5
  • 6. 4.数据传输率磁表面存储器在单位时间内与主机传送数据的位数或字节数。计算公式为: Dr=n × N 其中:n为转速,单位为转/秒; N为磁道的容量,单位为字节。 单位为:字节/秒 6
  • 7. 5.误码率 是衡量磁表面存储器出错概率的参数。它等于从辅存读出时,出错信息位数和读出的总信息位数之比。 6.价格 通常用“位价格”来比较各种存储器,它等于:设备价格/容量。在所有的存储设备中,磁表面存储器和光存储器的位价格是最低的。 7
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  • 9. 磁盘结构名词解释 盘面: 磁道: 柱面:硬盘每个盘面的同一编号的磁道构成柱面 扇区: 格式化容量= 磁头数*柱面数*每柱面扇区数*每扇区字节数 9
  • 10. 例题 磁盘组有6片磁盘,每片有两个记录面,最上最下两面不用。存储区域内直径22cm,外直径33cm,道密度为40道/cm,内层位密度400位/cm,转速2400转/分,问: 1、共有多少柱面? 2、盘组总存储容量是多少? 3、数据传输率多少? 4、平均等待时间为多少? 5、采用定长数据块记录格式,直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址? 6、如果某文件长度超过一个磁道的容量,应将它记录在同一个存储面上,还是记录在同一个柱面上?10
  • 11. 解:1、有效存储区域长度=33/2-22/2=5.5(cm) 道数=5.5×40=220道,即220个柱面。 2、内层磁道周长=2 × 3.14 × 11=69.08(cm) 每道信息量=400 ×69.08=27632位=3454(B) 盘组总容量=3454 ×220 ×10=7598800(B) 3、数据传输率=2400/60 ×3454=13816(B/秒) 4、平均等待时间=(60/2400)×(1/2)=12.5(ms) 5、最小单位是一个扇区,其编址方式可为如下格式: 6、记录在同一个柱面上,因为不需要重新找道,数据读写速度快。盘面号柱面号扇区号11
  • 12. 1、软盘 1967年,IBM公司推出世界上第一张软盘,直径32英寸。4年后又推出一种直径8英寸的表面涂有金属氧化物的塑料质磁盘,发明者是艾伦·舒加特(Alan Shugart,后离开IBM创办了希捷seagate公司),这就是常说的“软盘”的父辈。 1976年8月,艾伦·舒加特宣布研制出5.25英寸的软盘(售价390美元)。1979年索尼公司推出3.5英寸的双面软盘,其容量为875KB,到1983年已达1MB,即我们常说的3寸盘。 软盘的读写是通过软盘驱动器完成的。目前常用的就是容量为1.44MB的3.5英寸软盘。软盘存取速度慢,容量也小,但可装可卸、携带方便。12
  • 13. 软盘 软盘是PC中最早使用的可移介质。作为一种可移贮存方法,它是用于那些需要被物理移动的小文件的理想选择。软盘有八寸、五又四分一寸、三寸半之分。 软式磁盘驱动器则称FDD,软盘片是覆盖磁性涂料的塑料片,用来储存数据文件,磁盘片的容量有5.25“的1.2MB,3.5”的1.44MB。 以3.5“的磁盘片为例,其容量的计算如下: 80(扇区)x18(磁道)x512 bytes(扇区的大小)x2(双面) = 1440 x1024 bytes = 1440 KB = 1.44MB 13
  • 14. 2、硬盘 现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是“温彻思特”(1973年IBM 3340问世,它拥有“温彻斯特”这个绰号,来源于他两个30MB的储存单元,恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量 )技术,都有以下特点: 1、磁头,盘片及运动机构密封。 2、固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。 3、磁头沿盘片径向移动。 4、磁头对盘片接触式启停,但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。 盘片:硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金(新材料也有用玻璃)圆盘片的表面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆,在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任意排列的小磁铁,它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时,其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向,使每个小磁铁都可以用来储存信息。14
  • 15. 硬盘 盘体:硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的盒中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达3600,4500,5400,7200甚至以上。 磁头:硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态,每一个磁面都会有一个磁头,从最上面开始,从0开始编号。磁头在停止工作时,与磁盘是接触的,但是在工作时呈飞行状态。磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式,着陆区不存放任何数据,磁头在此区域启停,不存在损伤任何数据的问题。读取数据时,盘片高速旋转,由于对磁头运动采取了精巧的空气动力学设计,此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的“飞行状态”。既不与盘面接触造成磨损,又能可靠的读取数据。15
  • 16. IDE(Integrated Drive Electronics) 电子集成驱动器 指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。      16
  • 17. SCSI(Small Computer System Interface)小型计算机系统接口 一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。SCSI是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。这种接口具有以下特性: SCSI接口是一个通用接口,在SCSI母线上可以连接主机适配器和八个SCSI外设控制器,外设可以包括磁盘、磁带、CD-ROM、可擦写光盘驱动器、打印机、扫描仪和通讯设备等。   17
  • 18. SCSI(Small Computer System Interface) SCSI接口可以同步或异步传输数据,同步传输速率可以达到10MB/s,异步传输速率可以达到1.5MB/s。 SCSI接口接到外置设备时,它的连接电缆可以长达6m。 这种接口是一种便于系统集成、降低成本和提高效率的接口标准,越来越多的设备将使用SCSI接口标准,因此,带SCSI接口的硬盘和SCSI光盘驱动器也越来越多。18
  • 19. 在实际的应用中选择SCSI还是IDE,关键在于你的需求,如果你只是一个普通的电脑用户,你完全不用考虑SCSI设备。但是换句话说,如果你使用计算机来做视频捕捉、影像编辑、数据处理等要求大量磁盘数据输入/输出的工作,相信SCSI绝对是你的上上之选,采用SCSI设备意味着稳定、高速,在这种需求的情况下选用廉价却又相对低性能的IDE硬盘是得不偿失的。 19
  • 20. 3、U盘(Universal serial Bus) U盘即USB盘的简称。U盘是闪存的一种,因此也叫闪盘。最大的特点就是:小巧便与携带、存储容量大、价格便宜。是移动存储设备之一。 当U盘代替软盘成为人们常备的移动存储工具时,很少有人知道,U盘不是产品名称而只是一个公司注册的闪存盘商标,而这个发明世界第一款闪存盘,并因此荣获闪存盘全球基础性发明专利的公司,其创始人、发明专利持有者之一、哈尔滨朗科科技有限公司总裁吕正彬,在创业之初,就在哈尔滨开发区海外学人创业园安了家,并与深圳朗科公司一道领导着全球移动存储行业的发展潮流。 朗科公司推出的以优盘为商标的闪存盘是世界上首创基于USB接口,采用闪存(Flash Memory)介质的新一代存储产品。闪存盘,是中国在计算机存储领域二十年来唯一属于中国人的原创性发明专利成果。20
  • 21. U盘 U盘的结构基本上由五部分组成:USB端口、主控芯片、FLASH(闪存)芯片、PCB底板、外壳封装。其中,主控芯片可由部分公司自行研发,而价格最贵的部分是FLASH(闪存)芯片,可占到U盘总价的6/7左右 。 U盘的基本工作原理也比较简单:USB端口负责连接电脑,是数据输入或输出的通道;主控芯片负责各部件的协调管理和下达各项动作指令,并使计算机将U盘识别为“可移动磁盘”,是U盘的“大脑”;FLASH芯片是保存数据的实体,其特点是断电后数据不会丢失,能长期保存;PCB底板是负责提供相应处理数据平台,且将各部件连接在一起。当U盘被操作系统识别后,使用者下达数据存取的动作指令后,USB移动存储盘的工作便包含了这几个处理过程。 21
  • 22. U盘 U盘是指采用闪存技术来存储数据信息的可移动存储盘。 闪存与传统的电磁存储技术相比有许多优点: 一,这种存储技术在存储信息的过程中没有机械运动,这使得它的运行非常的稳定,从而提高了它的抗震性能,使它成为所有存储设备里面最不怕震动的设备。 二,由于它不存在类似软盘,硬盘,光盘等的高速旋转的盘片,所以它的体积往往可以做得很小。而现在的MP3播放器可以做得很小的原因就是因为采用了这种存储技术。22
  • 23. U盘 闪存的基本单元电路,与EEPROM类似,写入方法与EEPROM相同,读出方法与EPROM相同。擦除方法是在源极加正电压,把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除,因此各单元的源极联在一起。 随着半导体技术的改进,闪存也实现了单晶体管的设计,主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅。23
  • 24. 4、可移动硬盘 以硬盘为存储介制,强调便携性的存储产品。市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的,因此移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。 可移动硬盘的特点: 1)容量大 移动硬盘能在用户可以接受的价格范围内,提供给用户较大的存储容量和不错的便携性。 2)传输速度 移动硬盘大多采用USB接口,能提供较高的数据传输速度。不过移动硬盘的数据传输速度还一定程度上受到接口速度的限制,尤其在USB1.1接口规范的产品上,而USB2.0和IEEE1394接口就相对好很多。24
  • 25. 3)使用方便 现在的PC都配备了USB功能。USB设备在多数版本的WINDOWS中,可以不需要安装驱动程序,具有真正的“即插即用”特性,使用起来灵活方便。 4)可靠性提升 移动硬盘以高速、大容量、轻巧便捷等优点赢得许多用户的青睐,而更大的优点还在于其存储数据的安全可靠性。这类硬盘与笔记本电脑硬盘的结构类似,多采用硅氧盘片。这是一种比铝、磁更为坚固耐用的盘片材质,并且具有更大的存储量和更好的可靠性,提高了数据的完整性。采用以硅氧为材料的磁盘驱动器,以更加平滑的盘面为特征,有效地降低了盘片可能影响数据可靠性和完整性的不规则盘面的数量,更高的盘面硬度使USB硬盘具有很高的可靠性。25
  • 26. The End26