课存储设备PPT课件

第3课存储设备,课前引导教学目标学习重点实物讲解课后习题,课前引导,存储设备是电脑的重要组成部分，所有输入/处理好的数据都要有一个空间来存储。本课就来讲述电脑上的一些存储备，如内存、硬盘、光盘等。了解存储设备的组成结构与性能参数以及如何选购。课时安排：70分钟,1、掌握内存的分类、内存的单位、内存的结构和主要技术参数2、掌握硬盘的分类、结构与主要参数。3、光驱与光盘的性能参数,教学目标,学习重点,内存的组成结构与主要性能参数硬盘的结构与性能参数内存的单位以及换算方法光盘驱动器的分类与特性,3.1内存,3.1.1按内存的工作原理分类按内存的工作原理分为ROM和RAM。1.ROM：是一种不靠电源保持信息，只能读取，不能随意改变内容的一种存储器。如：BIOS芯片采用的就是ROM,2.RAM：随机动态存储器,根据其制造原理不同，现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为SRAM静态随机存储器和DRAM动态随机存储器两种。(1)SRAM（StaticRAM，静态随机存储器）双稳电路，速度快、成本高、容量小，适合做高速Cache。(2)DRAM（DynamicRAM，动态随机存储器）晶体管+电容，需刷新(充电)保持信息。速度稍慢，成本低适合做主存,3.1.2内存条（内存模块）,内存条主要有两种接口类型：SIMM（SingleInlineMemoryModule），早期的30线、72线的内存条属于这种接口类型；30线内存条用在386微机上，常见容量有256KB、1MB和4MB，30线内存条提供8bit有效数据位。DIMM（DoubleInlineMemoryModule），168线的SDRAM和184、240线的DDRSDRAM内存条属于这种接口类型。所谓内存条线数即引脚数。,3.1.3按内存模块的不同标准分类,SDRAM（SynchronousDRAM，同步动态随机存取存储器）,SDRAM用在PentiumII/III级别的电脑上，有168线（接触点），采用3.3V工作电压，常见容量有32MB、64MB、128MB和256MB，提供64bit有效数据位，数据频率为100MH如图所示:,2.DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM，双数据率SDRAM）,DDRSDRAM用在Pentium4级别的微机上，184线，采用2.5V工作电压，提供64bit的内存数据总线连接，功耗为527mW，DDRSDRAM常见容量有128MB、256MB、512MB。如图所示:,3DDR2SDRAM,DDR2与DDRSDRAM的基本原理类似，通过四条线路同步传输到IO缓存区(IOBuffers)，进一步改进为4位预取，实现400MHz的数据传输频率.,DDR2SDRAM用在Pentium4级别的微机上，240线，采用1.8V工作电压，提供64bit的内存数据总线连接，常见容量有256MB、512MB、1GB。需915以上的芯片组支持，如图所示:,DDR2与DDR内存区别,DDR2采用240线，DDR采用184线，DDR2电压1.8V，DDR电压2.5V，凹槽位置不一样防插错，DDR2需915以上芯片组的支持。,下表列出了SDRAM、DDR、DDR2三种内存的不同版本及时钟频率、数据频率、单通道和双通道带宽。其中，DDR2400MHz与DDR400MHz的带宽都是3.2GB。,3.1.4内存的单位,位（bit）、字节（Byte）（每8位二进制数为1个字节）常用的内存单位及其换算如下：千字节（KB,KiloByte）：1KB1024B兆字节（MB,MegaByte）：1MB1024KB吉字节（GB,GigaByte）：1GB1024MB太字节（TB,TeraByte）：1TB1024GB其中TB单位非常大，一般只有在大型计算机中才能用到。各单位的换算关系如下：1TB=1024GB=10241024MB=102410241024KB=1024102410241024B=10241024102410248bit,3.1.5内存的结构和主要技术参数,3.3.1DDRSDRAM内存条的结构下面以一条PC3200DDR内存条为例，介绍内存条的结构，如图所示:,1.PCB板：承载内存颗粒和连线；2.金手指：与主板的电气连接；3.内存条固定卡缺口：固定内存条到主板上；4.金手指缺口：定位、防插反、防插错；5.内存芯片：存放程序或数据，组成内存条；决定内存条的容量、速度、性能。6.SPD（SerialPresenceDetect，串行存在检测）芯片：保存内存参数等信息；7.内存颗粒空位：用于焊接ECC效验芯片；8.电容：滤波；9.电阻：阻抗匹配；10.标签：表达容量和厂商信息。,3.1.6常见的DDRSDRAM内存芯片,虽然内存条的品牌较多，例如，Kingston（金士顿）、Leadram（超胜）、Apacer（宇瞻）、Kingmax（胜创）、Samsung（三星）等，但内存芯片的制造商只有几家，所以许多不同品牌的内存条上焊接着相同型号的内存芯片，常见内存芯片制造商有：Samsung（三星）、Hynix（现代）、Winbond（华邦）、Kingmax（胜创）、Infineon、GeIL（金邦）等。,3.1.7内存条的选购,1内存颗粒：选大公司的内存；2内存条的品牌：盒装内存条产品；3频率要搭配：选择速度较快的；4容量:根据操作系统需要。,3.2硬盘,3.2.1硬盘的内部结构硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、盘头组件、盘片、接口及附件等几大部分组成，如图7-8所示。浮动磁头组件：读取数据信号；控制电路：信号放大、控制、传送；盘片：是存储数据的载体，多采用金属薄膜磁盘；液态轴承：以油膜代替滚珠，无磨损、抗震。,3.2.2硬盘驱动器的工作原理,硬盘系统由硬盘驱动器、适配器及连接电缆三部分组成。初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道。存储区由盘片、面、磁道(同心圆)、扇区组成。多个盘面的相同磁道形成硬盘的“磁柱面”。,3.2.3硬盘驱动器的主要性能指标,1.容量(Capacity)主流硬盘容量80250GB，影响硬盘容量的因素为单片容量和盘片数量。计算机中按1GB=1024MB，硬盘厂家按1GB=1000MB所以在计算机中显示出来的硬盘容量一般情况下要比硬盘容量的标称值小。2.平均寻道时间(averageseektime)：从初始位置移动到数据所在磁道所需要的时间（ms）。,3、平均潜伏时间（Averagelatency）：磁头移动到数据所在磁道后，等待所要数据块到来所需的时间。（ms)4、单磁道时间（SingleTrackSeek）：相邻磁道的移动时间。(ms)5、全程访问时间（MaxFullSeek）：磁头开始移动至找到数据块所需的时间。(ms)6、平均访问时间（AverageAccess）：磁头找到指定数据的平均时间。是平均寻道时间与平均潜伏时间之和。(ms),7.最大内部数据传输率（MaximumInternalDataTransferRate）：磁头到硬盘缓存区的最大数据传输率，速度16MB/S外部数据传输率示意图如图所示。,硬盘内部数据传输率与外部数据传输率示意图,8主轴转速(rotationalspeed),主轴转速是指硬盘内主轴的转动速度，目前ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为54007200r/min，主流硬盘的转速为7200r/min，SCSI硬盘的主轴转速一般可达720010000r/min，而最高转速的SCSI硬盘转速高达15000r/min。,9缓存(BufferMemow),硬盘缓存是指在硬盘内部的高速存储器，其作用是提供一个数据的缓冲区域，把从硬盘读取的数据暂时保存，然后一次性传输出去，或者把从总线传输来的数据暂时保存，然后逐渐写入硬盘。解决CPU与硬盘之间巨大的速度差异。目前，硬盘缓存的容量通常为512KB、2MB、8MB、16MB或更大。,10.硬盘表面温度：硬盘工作时，封壳的温度。11.平均故障间隔时间：硬盘开始运行到出现故障的时间间隔。(一般5年左右）12.单碟容量：硬盘中的存储碟片一般有14片，3.5in的单碟容量可达40GB。13.数据保护技术：S.M.A.R.T自监测、分析、报告技术。,3.2.3主流硬盘介绍,目前，市场上主流7200dmin桌面硬盘的品种不多，主要是迈拓的金钻9，希捷的酷鱼V和酷鱼7200，西数的鱼子酱BB和JB，日立的腾龙V和7K250以及三星的SPP80系列。表3-1列出了目前市场上的主流产品的技术参数。,表3-1主流7200r/min桌面硬盘技术参数表,3.2.4硬盘驱动器的分类,1.按盘径尺寸分类:有5.25、3.5(常用)、2.5、1.8英寸,硬盘的外观,(1)IDE接口(IntegratedDriveElectronics)“集成驱动设备”：指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。主要用于硬盘和光驱与计算机的连接。符合ATA规范，也称ATA接口。外观如图7-2。,2.按接口类型分类,SerialATA(简称SATA)预计生命期为10年，计划三代产品，现在为第一代。SATA硬盘接口、采用点对点的传输模式，每块硬盘独享通道带宽。SATA10数据传输速率的有效带宽峰值为150MB/s。SATA20标准的数据传输速率为300MB/s，SATA30标准的数据传输速率为600MB/sSATA接口硬盘的外观如图所示。,SATA接口及数据连接线,(2)SerialATA接口（SATA）,SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口)最初是为小型机研制的一种接口技术，但随着计算机技术的发展，现在它被完全移植到了普通微机上。图7-4所示是希捷Cheetah15K3的SCSI硬盘及其接口，它是第六代SCSI硬盘，主轴转速为15000r/min（转/分），36.7GB容量，物理接口是68针，接口界面采用了UltraSCSI320规范。,(3)SCSI接口,3.2.5硬盘驱动器的组成结构,1.硬盘的外部结构硬盘从外观上看，由电源接口、数据接口、控制电路板、固定盖板、安装螺孔等组成，相同类型的硬盘结构都是相似的，如图所示，左图是IDE接口的硬盘，右图是SATA接口的硬盘。,硬盘的外部结构,电源接口：电源接口与主机电源相连，为硬盘工作提供能源。IDE硬盘的电源接口为4针接口，而SATA硬盘的电源接口为15针。显然，现有的ATX电源没有这类电源插头，通常需要采用SATA电源转接线与传统电源线转接，如图7-6所示,数据接口：数据接口是硬盘数据和主板控制器之间进行传输交换的纽带，根据连接方式的差异，分为IDE、SATA等接口。IDE接口为40根针，数据线分40线和80线两种。如图7-7a所示，SATA硬盘使用7针端口，如图所示。,IDE的数据线和SATA的数据线,目前常用的两种接口的硬盘比较,硬盘IDE接口与SATA接口的比较：IDE(ATA)电源线4针，数据线40线/80线多采用UltraDMA66、传输速率66MB/S，最高133MB/S，兼容性好。SATA电源线15针（可由转接线转成4针）数据线7线/4线目前速率SATA1.0150MB/SSATA3.0600MB/SSATA接口需要Intel865和915档次以上芯片组的支持。,3.2.6硬盘驱动器的选购,硬盘的选购与其他产品一样，在没有充足的经济实力支持下，以“够用”为原则，如果考虑得更长远一点，就是想到以后的升级等问题。在购买硬盘时以主流产品为主，近期一般指：容量为160GB或200GB，转速为7200rmin，数据缓存为2MB或8MB，接口类型为UltraATAl33或SATAl50，平均寻道时间低于90ms。因此总的说来，一般情况下，可以结合“够用就好”和“考虑升级”两个因素选择硬盘。,光盘驱动器的分类光盘驱动器的结构了解光盘的标准、结构、数据的存放方式和选购;,3.3光盘驱动器与光盘,3.3.1光盘驱动器的分类,1按光盘的存储技术分类根据光盘的存储技术，光盘驱动器分为：CD-ROM(只读)驱动器、CD-RW(读写)驱动器、DVD-ROM(DVD只读)驱动器、Combo(能读DVD写CD)光盘驱动器、DVD刻录机(DVD-RW、DVD+RRW、DVD-RAM)等，其外观如图8-1所示:,2按光驱的放置方式分类,根据光盘驱动器是否放在机箱内部，分为内置式光盘驱动器和外置式光盘驱动器。如图82所示为常见外置光驱的外观。,3按光驱的接口分类,分为：IDE口、SCSI口、IEEEl394口、USB口等，如图83所示。,3.3.2CD-ROM驱动器结构,1、驱动器的外部结构(面板与背面)如图所示是一个普通的内置式CD-ROM驱动器。,CD-ROM的结构,2.CD-ROM驱动器的内部结构,由于CDROM驱动器集光、电、机械于一体，内部结构非常复杂，总体上来看，主要由控制电路和机芯组成，其机芯结构如图所示。,光驱机芯结构,3、CD-ROM驱动器的工作原理,激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分。它主要负责数据的读取，因此在清理光驱内部的时候要格外小心。激光头主要包括：激光发生器(又称激光二极管)半反光棱镜，物镜，透镜以及光敏元件(光电二极管)这几部分。其工作原理示意图，如图所示。,3.3.3CD-ROM驱动器的主要技术参数,1速度CD-ROM驱动器的速度指的是标称速度，最初的单倍速相当于AudioCD的标准速度150KBs。CD-ROM的标称速度有16X、24X、48X、52X等。2数据传输速率此指标与标称速度密切相关，CDROM驱动器标称速度与数据传输速率的换算关系为数据传输速率=标称速度(倍速)x150KB/s；例：48X的CD-ROM数据传输率为：数据传输速率=48X150KB/S=7200KB/S,3.纠错能力:读“差盘”的能力；4.CPU占用率：反映光驱性能和光驱BIOS的水平，使用好光盘和好驱动器。5.寻道时间（SeekTime):平均寻道时间(95ms)。寻道时间是CDROM驱动器中激光头从开始寻找到找到所需数据花费的时间，一般为平均随机寻道时间。寻道时间越短越好，不能超过95ms。6.缓存通常用BufferMemory表示，其作用是提供一个数据的缓冲区域，将读取的数据暂时保存，然后一次性进行传输和转换，目的是解决CDROM驱动器与计算机其他部件速度不匹配的问题。7.接口：与主板的连接，多为IDE口。,3.3.4DVD-ROM驱动器的基本工作原理,DVDROM驱动器的结构与CDROM驱动器基本相同，只是DVD盘的记录凹坑比CD-ROM更小，且螺旋存储凹坑之间的距离也更短。DVD盘片上存放数据信息的凹坑