计算机外存储器

1、外存储器外存储器2.6.1 硬盘存储器硬盘存储器2.6.2 U盘、存储卡和固态硬盘盘、存储卡和固态硬盘2.6.3 光盘存储器光盘存储器22.6 外存储器PC机的外存储器机的外存储器硬盘硬盘存储器存储器软盘软盘驱动器驱动器光盘光盘驱动器驱动器32.6 外存储器2.6.1 硬盘存储器硬盘存储器42.6 外存储器硬盘存储器硬盘存储器概述概述n功用：功用：n 长期（非易失性）保存二进制信息长期（非易失性）保存二进制信息n特点：特点：n 可读可写可读可写n 容量很大（当前台式容量很大（当前台式PC：250GB1000GB）n 可靠性高可靠性高n 成本极低（当前：成本极低（当前：0.5GB1GB/元）元）

2、n 技术发展很快，容量将更大，成本会更低技术发展很快，容量将更大，成本会更低52.6 外存储器磁盘存储器的信息存储原理磁盘存储器的信息存储原理(1)(1)磁头，用磁头，用于写入和于写入和读出信息读出信息“0”“1”盘片旋转方向盘片旋转方向磁磁盘盘片片磁性材料粒子的两种不同磁磁性材料粒子的两种不同磁化方向，分别表示记录的是化方向，分别表示记录的是“0”还是还是“1”62.6 外存储器磁盘存储器的信息记录原理磁盘存储器的信息记录原理(2)写写“1”写写“0”电流方向电流方向磁头磁头盘盘 片片 旋旋 转转 方向方向磁性材料粒子磁性材料粒子磁盘磁盘表面表面72.6 外存储器磁磁 道道扇扇 区区磁盘的磁

3、道和扇区磁盘的磁道和扇区磁盘表面被磁盘表面被分为许多同分为许多同心圆，每个心圆，每个同心圆称为同心圆称为一个磁道。一个磁道。每个磁道都每个磁道都有一个编号，有一个编号，最外面的是最外面的是0磁道磁道 每个磁道被划每个磁道被划分为若干段分为若干段（段又叫扇（段又叫扇区），每个扇区），每个扇区的存储容量区的存储容量均为均为512字节。字节。每个扇区都有每个扇区都有一个编号一个编号 注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，注：所谓磁盘的格式化操作，就是在盘面上划分磁道和扇区，并在扇区中填写扇区号等信息的过程并在扇区中填写扇区号等信息的过程82.6 外存储器 硬盘存储器的结构硬盘存储器的

4、结构控制电路控制电路硬盘片硬盘片接口接口柱面柱面所有盘片上相同半所有盘片上相同半径处的所有磁道构径处的所有磁道构成一个成一个“柱面柱面” ” 磁头磁头磁头浮在高速旋转磁头浮在高速旋转的盘上，它负责盘的盘上，它负责盘片上数据的写入或片上数据的写入或读出读出 移动臂移动臂用来固定磁头并可带用来固定磁头并可带动磁头沿盘片径向高动磁头沿盘片径向高速移动，以便定位到速移动，以便定位到指定的指定的“柱面柱面” ” 主轴主轴带动盘片带动盘片高速旋转高速旋转 92.6 外存储器信息的平均存取时间信息的平均存取时间n磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间

5、为：T = 寻道时间寻道时间+旋转等待时间旋转等待时间+数据传输时间数据传输时间n寻道时间寻道时间磁头寻找到指定磁道所需时间磁头寻找到指定磁道所需时间(大约大约5ms)n旋转等待时间旋转等待时间指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大大约约46ms) (转速：转速： 4200/5400/7200/10000rpm)n数据传输时间数据传输时间(大约大约0.01ms/扇区扇区)磁头磁头磁道磁道旋转轴旋转轴碟片碟片102.6 外存储器硬盘存储器的性能指标硬盘存储器的性能指标（1）容量：以）容量：以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为几百个为单位，目前硬盘单碟容量约为几百个

6、GB（2）平均存取时间：在几）平均存取时间：在几ms几十几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为几）缓存容量：原则上越大越好，通常为几MB几十几十MB（4）数据传输速率）数据传输速率n外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关与采用的接口类型有关n内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快输速率越快 （5）

7、与主机的接口：）与主机的接口：n前些年使用：并行前些年使用：并行ATA（PATA）接口）接口n当前流行：当前流行： 串行串行ATA（SATA）接口）接口112.6 外存储器选讲：选讲： 关于硬盘的关于硬盘的SATA接口接口(1)n前几年前几年PC大多使用并行大多使用并行ATA接口接口nUltra ATA100或或Ultra ATA133接口，传输速率最高分别为接口，传输速率最高分别为100MB/s和和133MB/sn近两年开始大量采用近两年开始大量采用SATA接口接口(150300MB/s)n串行传输方式，工作频率高串行传输方式，工作频率高(1.5GHz-3GHz)n低电平差分信号，内嵌时钟信

8、号低电平差分信号，内嵌时钟信号n传输线长度增加，插头插座体积缩小传输线长度增加，插头插座体积缩小122.6 外存储器选讲：选讲： 关于硬盘的关于硬盘的SATA接口接口(2)并行并行ATA接口的连接电缆接口的连接电缆SATA接口的连接电缆接口的连接电缆SATA接口电路功能接口电路功能SATA接口采用差分接口采用差分信号串行传输信号串行传输132.6 外存储器使用硬盘应注意什么使用硬盘应注意什么? ?n正在对硬盘读写时不能关掉电源正在对硬盘读写时不能关掉电源 n保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温保持使用环境的清洁卫生，注意防尘；控制环境温度，防止高温、潮湿和磁场的影响度，防止高温、潮湿和

9、磁场的影响n防止硬盘受震动，工作时不要移动机器防止硬盘受震动，工作时不要移动机器n及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件及时对硬盘内容进行整理，包括目录的整理、文件的清理、磁盘碎片整理等的清理、磁盘碎片整理等n防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病防止计算机病毒对硬盘的破坏，对硬盘定期进行病毒检测毒检测142.6 外存储器移动硬盘移动硬盘n工作原理与固定硬盘相同工作原理与固定硬盘相同n存储容量较大（存储容量较大（30GB160GB、320GB）n采用采用USB或或IEE1394接口，接口，即插即用，支持热插拔即插即用，支持热插拔(必必须先停止工作须先停止工作)n小巧而便于携带小巧而

10、便于携带n速度快，安全可靠速度快，安全可靠移动硬盘移动硬盘152.6 外存储器2.6.2 U盘、存储卡盘、存储卡和固态硬盘和固态硬盘162.6 外存储器优优 盘盘n采用采用Flash存储器（闪存）芯片，存储器（闪存）芯片，体积小，重量轻体积小，重量轻n容量按需要而定（几十容量按需要而定（几十MB几十几十GB），具有写保护功能），具有写保护功能n数据保存安全可靠，使用寿命长数据保存安全可靠，使用寿命长n使用使用USB接口，即插即用，支持热接口，即插即用，支持热插拔插拔(必须先停止工作必须先停止工作)n读写速度比较快读写速度比较快n可以模拟光驱和硬盘启动操作系统可以模拟光驱和硬盘启动操作系统172

11、.6 外存储器存储卡存储卡n原理与原理与U盘相同，也使用闪存芯片（盘相同，也使用闪存芯片（flash memory）做成）做成n长方形或正方形的卡片状，使用印刷插头，不长方形或正方形的卡片状，使用印刷插头，不使用使用USB插头插头nPC机使用读卡器才能对存储卡进行读写机使用读卡器才能对存储卡进行读写n存储卡的主要种类：存储卡的主要种类：nCF卡卡nMMC卡卡nSD/SDHC卡（包括卡（包括Mini SD卡、卡、Micro SD卡）卡）nMemory Stick卡卡(MS卡卡)n用途：数码相机、游戏机、手机、用途：数码相机、游戏机、手机、MP3播放器播放器外置外置“多合多合一读卡器一读卡器”18

12、2.6 外存储器固态硬盘（固态硬盘（SSD）n固态硬盘固态硬盘(Solid State Disk、Solid State Drive)是使用是使用NAND型闪存型闪存做成的外存储器做成的外存储器n用途：在便携式计算机中代替传统的硬盘用途：在便携式计算机中代替传统的硬盘n外形与常规硬盘相同，如外形与常规硬盘相同，如1.8英寸、英寸、2.5英寸或英寸或3.5英寸，与主机的接口也相互兼容英寸，与主机的接口也相互兼容n存储容量：存储容量：64GB128GB或更大或更大n优点：低功耗、无噪音、抗震动、低热量，读写优点：低功耗、无噪音、抗震动、低热量，读写速度也快于传统硬盘速度也快于传统硬盘n存在问题：存

13、在问题：n成本：高于常规的硬盘成本：高于常规的硬盘n寿命：寿命：Flash存储器都有一定的写入寿命、寿命存储器都有一定的写入寿命、寿命到到期期后数据会读不出来且难以修复后数据会读不出来且难以修复192.6 外存储器2.6.3 光盘存储器光盘存储器202.6 外存储器 光盘存储器的发展光盘存储器的发展分代分代年代年代名称名称激光类型激光类型存储容量存储容量第第1代代1982CD光盘存储器光盘存储器红外光红外光650MB第第2代代1995DVD光盘存储器光盘存储器红光红光4.7GB第第3代代2006BD光盘存储器光盘存储器蓝光蓝光25GB（注：（注：DVD和和BD的容量均为单面单层的容量）的容量均

14、为单面单层的容量）212.6 外存储器选讲：选讲： 光盘的信息记录原理光盘的信息记录原理光盘上的光盘上的螺旋形光道螺旋形光道凹坑的边缘凹坑的边缘用来表示用来表示“1”，而，而凹坑和非凹凹坑和非凹坑的平坦部坑的平坦部分表示分表示“0”222.6 外存储器选讲：选讲： 光盘驱动器的工作原理光盘驱动器的工作原理 驱动器由光头、光头驱动机构、驱动器由光头、光头驱动机构、盘片驱动机构、控制电路等组盘片驱动机构、控制电路等组成成激光器发出的激光经过透镜聚激光器发出的激光经过透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反

15、射回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的电子线路处理后还原成原来的二进制数据二进制数据光头光头232.6 外存储器为什么为什么DVD容量比容量比CD大得多？大得多？1) 更小的凹点长度更小的凹点长度(2.08x), 2) 数据轨道间隔更紧密数据轨道间隔更紧密 (2.16x), 3) 采用较短波长的采用较短波长的635nm或或650nm的红色激光的红色激光, 使激光斑点直径缩小使激光斑点直径缩小,提高信息的鉴别能力提高信息的鉴别能力.4) 数据区域稍大一点数据区域稍大一点(1.0

16、2x), 5) 更有效的信道比特调制更有效的信道比特调制 (1.06x), 6) 更有效的纠错码更有效的纠错码(1.32x), 7) 较少的段开销较少的段开销(1.06x).242.6 外存储器 光盘驱动器的类型光盘驱动器的类型n按信息读写能力分按信息读写能力分n只读光驱只读光驱n可写光驱（光盘刻录机）可写光驱（光盘刻录机）n按可处理盘片类型进一步分成：按可处理盘片类型进一步分成：nCD只读光驱只读光驱nCD刻录机刻录机nDVD只读光驱只读光驱nDVD刻录机刻录机nDVD只读只读/CD刻录机组合而成的刻录机组合而成的“康宝康宝”nBD（Blue-ray Disc）只读光驱）只读光驱nBD刻录机

17、刻录机（使用（使用405 nm蓝色激光）蓝色激光）25 GB /50 GB（使用（使用650 nm红色激光）红色激光）4.7 /8.5 /9.4 /17 GB（使用（使用780 nm红外激光）红外激光）0.7 GB252.6 外存储器 光盘片的类型光盘片的类型n按存储容量与读写特性分：按存储容量与读写特性分：nCD盘片盘片nDVD盘片盘片n蓝光盘片蓝光盘片只读盘片（只读盘片（CD-ROM）一次性可写盘片（一次性可写盘片（CD-R）可擦写盘片（可擦写盘片（CD-RW）只读盘片（只读盘片（DVD）一次性可写盘片（一次性可写盘片（DVD-R, DVD+R）可擦写盘片（可擦写盘片（DVD-RW, DV

18、D+RW DVD-RAM ）只读盘片（只读盘片（BD）一次性可写盘片（一次性可写盘片（BD-R）可擦写盘片（可擦写盘片（BD-RE）蓝光盘蓝光盘262.6 外存储器资料资料:DVD刻录机和刻录机和DVD光盘的容量光盘的容量 nDVD刻录盘目前有刻录盘目前有2大类、大类、5种规格：种规格：n一次性可写：一次性可写：DVD-R、 DVD+Rn可擦写：可擦写：DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RWnSuperMulti DVD刻录机能够兼容上述大部或全部盘片刻录机能够兼容上述大部或全部盘片nDVD盘片的容量：盘片的容量：DVD光盘类型光盘类型120mm DVD存储容量存储容量(GB)80mmDVD存储容量存储容量(GB) 单面单层单面单层(SS/SL) 单面双层单面双层(SS/DL) 双面单层双面单层(DS/SL) 双面双层双面双层(DS/DL) 4.7 (DVD-5) 8.5 (DVD-9) 9.4 (DVD-10) 17 (DVD-18) 1.46 (DVD-1) 2.66 (DVD-2) 2.92 (DVD-3) 5.32 (DVD-4)272.6 外存储器资料资料:光盘驱动器与盘片的兼容性光盘驱动器与盘片的兼容性Pressed CDCD-RCD-RWPressed DVDDVD-RDVD+RDVD-RWDV