第九章外部設(shè)備

1第九章外部設(shè)備作業(yè)6，12，13，142第九章外部設(shè)備存儲設(shè)備---外存（重點）輸入設(shè)備輸出設(shè)備3第九章外部設(shè)備外圍設(shè)備的分類輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備過程控制設(shè)備4第九章外部設(shè)備9.1

外存貯器（磁表面存貯器）主存（半導(dǎo)體）：速度快、容量小、價高輔存（磁性）：容量大、速度低、價低外存（磁鼓、磁帶、磁盤）都是將薄層的磁性材料涂在載體上（金屬合金、特制塑料），并以相對于磁頭運動的方式來存貯信息的，故統(tǒng)稱為磁表面存貯器。9.1磁表面存貯器的讀寫原理

寫入:靠電流形成定向磁場，電→磁

讀出:靠剩磁狀態(tài)產(chǎn)生感生電動勢，磁→電5第九章外部設(shè)備9.2數(shù)字磁記錄方式（P323）記錄方式是指將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化成磁化單元的方式，或者說是線圈內(nèi)寫入電流波形的組成方式。歸零制：寫“1”或?qū)憽?”時，線圈內(nèi)電流極性相反，寫完后線圈內(nèi)電流為0。不歸零制：寫“1”或?qū)憽?”時，線圈內(nèi)有電流，寫完后，線圈內(nèi)仍有電流。磁盤：改進的調(diào)頻制

6第九章外部設(shè)備9.3硬盤第一臺磁盤存貯器于1956年由IBM公司研制成功。一、概述1、基本結(jié)構(gòu)7第九章外部設(shè)備硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面柱面扇區(qū)磁道8第九章外部設(shè)備磁片被固定在馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上，由馬達(dá)帶動它們一起轉(zhuǎn)動。每個磁片的上下兩面各有一個磁頭，它們與磁片并不接觸。磁盤系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速一般在每分鐘3600轉(zhuǎn)到12000轉(zhuǎn)之間。9第九章外部設(shè)備磁道（每一個盤片有500~2500條磁道）。扇區(qū)，所有磁道具有相同數(shù)目的扇區(qū)。10第九章外部設(shè)備2.記錄方式—調(diào)頻制或改進的調(diào)頻制3.存取方式－直接存取用讀寫臂把磁頭移到規(guī)定的磁道上（隨機）。對指定的磁道順序存取信息（順序）。尋址方式扇區(qū)－磁盤與主機交換信息的最小單位簇—DOS、Windows對磁盤進行管理、分配的基本單位臺號（哪臺盤組）、柱面號（哪個磁道）、盤面號、扇區(qū)號原則：磁頭移動次數(shù)最少—減少尋址時間5.讀寫方式—懸浮式讀寫、接觸式啟停11第九章外部設(shè)備6.與主機的連接磁盤的工作一般不受主機直接控制，而受磁盤控制器的直接控制。磁盤控制器：主機與磁盤間的接口的部件，一是用來接受主機的各種命令；二是實現(xiàn)主機與磁盤間的數(shù)據(jù)交換。磁盤驅(qū)動器：讀寫磁頭與磁頭定位的伺服系統(tǒng)寫入電路和讀出電路

尋址部分（找道、柱面地址寄存器、磁頭選擇電路等）

主機磁盤控制器磁盤磁盤驅(qū)動器12第九章外部設(shè)備二、硬盤存儲器的技術(shù)參數(shù)1.硬盤的主要性能指標(biāo)⑴記錄密度（存貯密度）單位長度或單位面積所存貯的二進制信息量

道密度：單位長度，磁層表面上的磁道數(shù)

位密度：單位長度，磁道所能記錄二進制信息的位數(shù)⑵存貯容量整個磁表面存貯器所能存貯二進制信息量

C=n.k.s(n：面數(shù)，k：道數(shù)/面，s：位數(shù)/道)13第九章外部設(shè)備⑶

轉(zhuǎn)速硬盤的轉(zhuǎn)速是指硬盤主軸馬達(dá)也就是盤片的轉(zhuǎn)速，單位是RPM（RoundPerMinute）即每分鐘圈數(shù)。7200RPM~15000RPM

轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部傳輸率的關(guān)鍵因素之一，它的快慢在很大程度上影響了硬盤的速度，同時轉(zhuǎn)速的快慢也是區(qū)分硬盤檔次的重要標(biāo)志之一。

⑷平均存取時間從接到讀/寫命令始,到完成讀/寫操作所需的時間。（找道時間、等待時間、傳送時間之和）14第九章外部設(shè)備⑸

緩存容量（CacheSize）指硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)的高速緩沖存儲器的大小，是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所，緩存的大小與速度直接關(guān)系到硬盤的傳輸速度。常規(guī)配置：2MB~8MB，也有64MB。⑹數(shù)據(jù)傳輸率

指緩存至主機的數(shù)據(jù)傳送速度。根據(jù)數(shù)據(jù)交接方的不同又分外部與內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。

內(nèi)部傳輸率：指磁頭與緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率。

外部傳輸率：指緩沖區(qū)與主機（內(nèi)存）之間的數(shù)據(jù)傳輸率。注：外部傳輸率上限取決于硬盤的接口，目前流行的UltraATA-100接口即代表外部傳輸率最高理論值可達(dá)100MB/s。15第九章外部設(shè)備2.硬盤的物理類型參數(shù)⑴柱面數(shù)（Cylinder）指每個盤面上的磁道數(shù)。由于硬盤盤片是上下疊放的，所以每一個盤面上的同號磁道便組成一個圓柱面。這個參數(shù)為CMOSSetup中設(shè)置硬盤類型（HDDType）的關(guān)鍵參數(shù)。⑵磁頭數(shù)（Head）硬盤的讀寫磁頭總數(shù)。因為每個盤片的上下兩面各有一個磁頭，所以也是硬盤的盤面總數(shù)。這個參數(shù)也是CMOSSetup中設(shè)置硬盤類型的關(guān)鍵參數(shù)。16第九章外部設(shè)備⑶

扇區(qū)數(shù)（Sector）指每個磁道上劃分的記錄數(shù)據(jù)的基本小區(qū)域的數(shù)目，對DOS系統(tǒng)而言，每個扇區(qū)包含512個字節(jié)。這個參數(shù)也是CMOSSetup中設(shè)置硬盤類型的關(guān)鍵參數(shù)。⑷存儲容量（Size）指硬盤可以存儲的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，單位為MB，GB

容量（B）=柱面數(shù)×磁頭數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512

格式化容量：容量（B）/1024

出廠容量：容量（B）/100017第九章外部設(shè)備⑸寫預(yù)補償（Pre-Comp）磁盤上扇區(qū)的大小將隨著磁道直徑的減小，然而每個扇區(qū)仍必須容納512個字節(jié)的數(shù)據(jù)。為了在較小直徑的磁道上改善數(shù)據(jù)寫性能，寫預(yù)補償將被用于發(fā)送寫電流。⑹著陸區(qū)（LandingZone）指關(guān)機時驅(qū)動器讀寫頭應(yīng)該優(yōu)先停放的柱面。著陸區(qū)柱面并不用作數(shù)據(jù)存儲，這樣就可避免在加電時磁頭劃傷盤片而造成意外的數(shù)據(jù)破壞?，F(xiàn)在購買的驅(qū)動器在關(guān)機時會自動地將讀寫頭定位于著陸區(qū)，不需要通過軟件進行人工定位，一般在關(guān)機時會聽到“咯噔”一聲。18第九章外部設(shè)備3.硬盤的接口標(biāo)準(zhǔn)IDE：最常見的接口類型，因為它價格比較便宜，而且性能也不差，所以在電腦中得到了廣泛的應(yīng)用；SCSI：在服務(wù)器上最常看到它的蹤跡，它有很好的并行處理能力，非常適合服務(wù)器的需要；SerialATA（SATA）：是一種新的接口類型，用來代替原來的IDE接口；IEEE1394與USB：是兩種外接硬盤的接口，平常所用的活動硬盤就屬于這兩種類型之一。19第九章外部設(shè)備4.硬盤的參數(shù)計算20第九章外部設(shè)備5.硬盤優(yōu)化⑴打開硬盤的DMA傳輸模式⑵在WINDOWS系統(tǒng)中關(guān)閉硬盤的自動掛起功能⑶定期清理硬盤垃圾⑷定期整理硬盤碎片⑸合理設(shè)置虛擬內(nèi)存⑹啟用磁盤高速緩存21第九章外部設(shè)備9.4軟盤

接觸式讀寫22第九章外部設(shè)備9.5磁盤陣列（RAID）

磁盤陣列（DiskArray）是一種把若干硬磁盤驅(qū)動器按照一定要求組成一個整體，由一個硬盤控制器控制，使多個硬盤的讀寫同步，減少錯誤，增加效率和可靠度的技術(shù)。

冗余磁盤陣列（RAID－RedundantArrayofInexpensiveDisk）技術(shù)1988年由美國加州大學(xué)Berkeley分校的DavidPatterson教授等人提出，最初的研制目的是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數(shù)據(jù)存儲的費用，同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數(shù)據(jù)的訪問受損失，從而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護技術(shù)。23第九章外部設(shè)備RAID的基本結(jié)構(gòu)特征就是組合(Striping)，捆綁2個或多個物理磁盤成組，形成一個單獨的邏輯盤。磁盤陣列的優(yōu)點：提高了存儲容量多臺磁盤驅(qū)動器可并行工作，提高了數(shù)據(jù)傳輸率

RAID技術(shù)主要包含RAID0～RAID7等數(shù)個規(guī)范。24第九章外部設(shè)備9.6光盤存儲器

一、光盤的分類1.按照物理格式（記錄數(shù)據(jù)的格式）分類⑴CD系列

CD-ROM是這種系列中最基本的保持?jǐn)?shù)據(jù)的格式。CD-ROM包括可記錄的多種變種類型如CD-R、CD-MO等。⑵DVD系列

DVD-ROM是這種系列中最基本的保持?jǐn)?shù)據(jù)的格式。DVD-ROM包括可記錄的多種變種類型如DVD-R、DVD-RAM、DVD-RW等。25第九章外部設(shè)備2.按照讀寫限制分類⑴只讀式只讀式光盤以CD－ROM為代表，CD－DA、V－CD、DVD-ROM等也都是只讀式光盤。⑵一次性寫入，多次讀出式以CD－R（Recordable）為主。⑶可讀寫式可讀寫式光盤由于其具有硬盤的大容量、軟盤的的抽取方便的特點，如果性能穩(wěn)定、讀取速度提高，未來的遠(yuǎn)景十分看好。26第九章外部設(shè)備金質(zhì)光盤和銀質(zhì)光盤的差異金質(zhì)光盤也稱為CD-R光盤，是在一空白光盤上包上一薄反射性的金質(zhì)層；可用作可記錄媒體，可以使用一個CD記錄器寫數(shù)據(jù)和音樂信號到金質(zhì)光盤；壽命是70～100年；適于數(shù)據(jù)存檔。銀質(zhì)光盤也稱為商用復(fù)制CD，具有一鋁制薄層；不能作為可記錄的媒體使用，因為數(shù)據(jù)已經(jīng)被壓縮進聚碳酸酯；壽命大約25年；適用于數(shù)據(jù)傳遞和大量商用復(fù)制。27第九章外部設(shè)備二、光盤存儲的技術(shù)特點記錄密度高：面密度可達(dá)645Mb/英寸2(108b/cm2)，是磁記錄的10～100倍，容量大于650MB。非接觸式讀寫，無磨損，可靠（光學(xué)頭與盤面的距離幾乎比磁盤與盤面的間隙大1萬倍）。可長期保存信息(60～100年)。平均存取(讀寫)時間慢，為100~500ms，寫入要0.2秒。單倍速(基本速率)=150KB/S誤碼率低：<10-10-10-1728第九章外部設(shè)備三、光盤的容量：650MB

光盤的容量是用單倍速（150KB／秒）計算的。一張光盤可以存儲74分鐘音樂或650MB數(shù)據(jù)。計算方法：

74（分）×60（秒）×150（KB）＝666000KB＝650MB注：也有一種700MB/80分鐘的光盤片。29第九章外部設(shè)備四、一次性寫光盤的讀寫原理組成：光盤由基板、鋁質(zhì)反射層和薄金屬膜三層結(jié)構(gòu)組成基板用甲基－丙烯酸甲脂，耐熱有機玻璃

反射層用來反射接受到的信號

金屬膜則是記錄信息的介質(zhì)，即在較強的激光照射下，它被融化出小洞（有洞－1，無洞－0）。30第九章外部設(shè)備

寫光束被聚焦為很細(xì)的光束打到指定的光盤位置，從而在那里融出一個小于1um的一個小坑，表示完成1個1信號的寫入操作。讀出時，讀光束也會照射到指定的光盤位置，但它的能量很弱，不會改變金屬膜的反射特性，只會把所照到之處有無小坑通過反射光的強弱表現(xiàn)出來，反射回來的光被送到光敏二極管，從而確定讀出的是“1”信號還是“0”信號。31第九章外部設(shè)備五、CD-ROM驅(qū)動器

第一家CD記錄器制造商是Yamaha和Sony。生產(chǎn)的第一代CD記錄器是單一速度（150KBps）驅(qū)動器，也稱為1X驅(qū)動器。從那時起，不同廠家制造的大量CD記錄器出現(xiàn)在市場上。后幾代記錄器速度已經(jīng)提高到2X，雙倍速度和4X，40X倍速等。

32第九章外部設(shè)備有兩種類型的光驅(qū)以不同方式來標(biāo)稱速度：“MAX”光驅(qū)：“最大”僅是指CD盤的最外面部分，而CD盤的最里面部分通常只有12X，總的來說，平均速度是遠(yuǎn)小于標(biāo)稱的速度。如：40XMAX的光驅(qū)，光驅(qū)轉(zhuǎn)動CD盤傳輸?shù)淖畲笏俣瓤蛇_(dá)6000KB/S?！癟RUEX”：這種光驅(qū)的特點是有一個獨特的激光拾取系統(tǒng)，可以做到不管信息放在CD盤的哪個地方，傳輸速率都一樣。因此，同樣倍速的光驅(qū)，“TRUEX”要比“MAX”快得多。當(dāng)然，“TRUEX”的售價也更貴。33第九章外部設(shè)備六、CD-ROM的標(biāo)準(zhǔn)1.光盤的ISO標(biāo)準(zhǔn)——紅皮書

定義CD-DA(DigitalAudio)規(guī)格，CD-DA簡稱為數(shù)字音樂光盤。是PHILIPS與SONY公司在1980年制定的，后來所有其它規(guī)格的光盤片均以此為基礎(chǔ)而發(fā)展。2.光盤的ISO標(biāo)準(zhǔn)——黃