第8章 移动存储设备

1、第8章 移动存储设备,USB闪存盘、移动硬盘、可擦写光盘等存储设备，不需打开机箱，通过外部接口或相应的设备，可方便地对其进行读写操作，这类设备统称为移动存储设备或移动存储器。,8.1 移动存储设备的分类,1按是否需要驱动器分类 按是否需要驱动器分为有驱动器型和无驱动器型。 2按存储介质分类 按存储介质分为磁介质、光介质和半导体介质。 3按接口分类 按接口分为专用接口型和通用接口型。,8.2 USB接口简介,USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。USB是1994年底由Compaq、Digital、IBM、Intel、M

2、icrosoft、NEC等多家公司联合提出的接口标准，现在的最新标准为2.0版本，它已成为目前PC中的标准扩展接口。目前主板中主要采用USB1.1和USB2.0，USB各版本间能很好的兼容。 USB 1.1标准规定的最大传输率是12Mbit/s（121024/8KB/s = 1536KB/s），而且可以连接多个设备。USB 2.0标准规定的最大传输速率是480Mbit/s，是USB 1.1接口的40倍。USB 2.0标准兼容USB 1.1标准。受各种因素影响，实际上USB 2.0接口的传输速度是USB 1.1接口的916倍。 需要说明的一点是，在最新的USB标准中，USB 1.1标准已经更名为

3、“USB 2.0 Full-speed（全速版）”，USB 2.0则更名为“USB 2.0 High-speed（高速版）”，因此在选购时一定要留意USB标志，分清真正的“USB 2.0”。,USB接口外观上，计算机一侧为4针插孔，设备一侧为4针插头。USB接口有3种类型，如图8-1所示。A型一般用于PC；B型一般用于USB设备；Mini-USB一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等。,USB电缆有4条线，2条信号线，2条电源线，可提供5V电源。允许的电压范围是4.755.25V，可提供的最大电流为500mA，线缆最大长度为5m。USB接口的引脚定义为：1：+5V DC（电源正极

4、），2：Data-（负电压数据线），3：Data+（正电压数据线），4：GND（接地）。线缆的颜色分别为红白绿黑。如图8-2所示为USB插头的线序。,8.3 USB闪存盘,目前的闪存盘多数采用USB 2.0串行总线接口，由USB接口直接供电，不用驱动器，不需外接电源，可热插拔，即插即用，使用非常方便，而且存储容量较大（512MB4GB），读写速度快，保存时间长（达10年之久），可重复擦写100万次以上，耐高、低温，不怕潮，不怕摔，体积只有大拇指大小，重量约20g，便于携带，特别适用于微机间较大容量文件的转移存储，是一种理想的移动存储器。常见的USB闪存盘的外观如图8-3所示。,8.3.1 US

5、B闪存盘的结构 闪存盘主要由I/O控制芯片、闪存芯片、电路板和其他电子元器件组成，如图8-4所示。,1I/O控制芯片 通常使用的I/O控制芯片按接口标准分为USB 1.1和USB 2.0两种。生产USB 1.1接口标准控制芯片的厂家主要有SSS、Prolific、CYPRESS、OTi、ALi、PointChip等。生产USB 2.0接口标准控制芯片的厂家主要有ALi、Phison、u-Pen、Animeta、OTi、Prolific、VIA等。USB控制芯片又分为主机端和设备端两部分。主机端部分通常集成在主板南桥芯片中，与主机端相连的设备使用的就是设备端，如闪存盘上的I/O控制芯片。,2闪存

6、 闪存是一种半导体电刷新只读存储器，因此掉电后仍可以长时间保留数据，而且其读写速度比EEPROM更快而成本却更低，这使其得以高速地发展。现在，USB闪存盘所标称的可擦写100万次以上、数据保存10年以上等性能的表现主要就取决于其采用的闪存芯片，因此一个闪存盘的优劣很大程度上也取决于闪存芯片。目前，生产闪存芯片的厂家主要有三星（Samsung）、东芝（Toshiba）、SanDisk、Fugitsu、Infineon、Hynix等少数几家公司，其中三星和东芝产品的价格适中、性能较好，在闪存盘中多使用它们的闪存芯片。,8.3.2 USB闪存盘的主要参数 1USB接口标准 2数据传输率 3即插即用（

7、无驱动程序型） 4启动型 5加密型 6认证,8.4 移动硬盘,8.4.1 移动硬盘和移动硬盘盒的结构,1硬盘 硬盘是移动硬盘的存储介质。目前移动硬盘所采用的硬盘类型主要有3种：3.5in台式机硬盘、2.5in笔记本硬盘和1.8in微型硬盘。其中2.5in笔记本电脑专用硬盘的抗震性能较好，尺寸、重量都较小，最适合用在移动硬盘中。,2接口转换电路 接口转换电路的作用就是实现硬盘的IDE或SATA接口到USB、1394接口的转换。在接口转换电路中，主控芯片的型号决定移动硬盘的接口规格标准。目前市场上支持USB2.0接口的控制芯片主要有：Cypress的ISD300A1、CY7C68300A、CY7C

8、6830310，扬智科技的ALi M5642，NEC的mPD720130、mPD720133，世纪民生的CS8818G，创惟科技的GL811E。低端主要以GL811（与上面的811E有区别）、PL250X系列最为常见。另外，安国科技的AU6390也是最近采用较多的一款低价格芯片。通常正规品牌的移动硬盘都会采用Ali-M5621芯片或者更高档的ISD300芯片，如图8-7所示。,3连接面板 连接面板中的接口包括电源开关、4针电源接口、USB、IEEE 1394、E-SATA接口。接口连线包括数据线和电源线，数据线用于硬盘与USB接口之间的连接。如图8-8所示是移动硬盘盒上的接口。,4外壳（硬盘盒

9、） 移动硬盘外壳的作用主要是固定硬盘，减少外部震动对硬盘的直接影响，保护硬盘。移动硬盘盒的质量主要取决于用料。价格低廉的杂牌产品一般采用塑料材料拉伸成形，用螺丝直接将硬盘固定其中，不仅散热性较差，而且容易变形破裂，难以保证硬盘和数据的安全性。正规品牌厂商，不仅在硬盘盒材料上采用散热性好、轻巧坚固的铝质或铝美合金，知名品牌还采用了自动滚轴平衡系统、防护网等技术，提高了产品的抗震安全性能。,8.4.2 移动硬盘盒的主要参数 1移动硬盘盒的尺寸 由于硬盘的尺寸有3.5in、2.5in和1.8in，移动硬盘盒的大小也分为3.5in、2.5in（还分为薄盘和厚盘两种）和1.8in 3种标准，分别安装对应

10、尺寸的硬盘。另外还有一种多功能的5.25in移动硬盘盒，可以安装硬盘、光驱或刻录机，从而变成一台外置的光驱或刻录机。 容量、体积和价格是选购的重点。对多数用户，2040GB的容量已经足够使用了，选用2.5in硬盘及硬盘盒更符合便携性的要求。而对于部分追求大容量的用户，3.5in硬盘盒配一块160GB以上的台式硬盘显然最划算。如图8-9a、b所示，分别是3.5in和2.5in硬盘盒。,2接口类型和数据传输率 移动硬盘盒接口方式主要有USB和IEEE 1394两种，有些还带有E-SATA接口。 3移动硬盘盒的电源 USB接口和IEEE 1394接口本身可以提供电源。,4移动硬盘盒的材质 目前常见的

11、移动硬盘盒用料一般有塑料、铝以及铝镁合金3种，这些材质的区别不仅表现在移动硬盘盒的重量上，散热性能也不同。 另外一个跟材质相关的是硬盘盒的抗震性能。由于震动是硬盘的大忌，轻则数据丢失，重则造成磁道损坏，而移动硬盘盒的设计就是在于便携性，因此移动硬盘盒的抗震设计是关键。 5移动硬盘盒的设计 一款移动硬盘盒是否使用方便，设计是关键。一般而言，移动硬盘盒大多具有以下几种设计：散热孔、防尘设计、防滑设计、防震设计、硬盘指示灯。,8.4.3 移动硬盘的选购 许多价格低廉的移动硬盘通常都是使用日立、三星的笔记本硬盘，搭配廉价的IBM或SAMSUNG硬盘盒。随着移动硬盘产业的兴起，许多一线的企业也加入了移动

12、硬盘行业，如希捷、明基电通、三星电子等。真正的品牌移动硬盘与“硬盘+转接盒”的杂牌移动硬盘，在很多方面都存在本质的区别和差距，对于数据安全第一的存储设备，应该选用实力雄厚、信誉优良的国际一流品牌。 在选购移动硬盘时，要注意可能会遇到下面两种问题。 （1）兼容性问题。多数情况下是由于主板BIOS的问题，要多试试自己经常使用的电脑，保证都能顺利识别。 （2）供电不足问题。某些情况下，主板USB口（特别是笔记本电脑）的驱动能力不够，这时就可能需要从另外的USB口或外接电源取电。,8.5 存储卡和读卡器,随着数码设备的普及，越来越多的用户开始接触存储卡这种特殊的存储介质。区别于以往的数据记录产品，存储

13、卡具有很多新特性，小巧的结构使其拥有极好的便携性。 1存储卡 市场上存储卡的种类繁多，从存储介质上分为闪存和微型硬盘这两大类。而闪存按照规格又分为CF卡、SM卡、MMC卡、SD卡、MS卡（记忆棒）、xD卡和TF卡等。,（1）CF卡 CF卡的全称是Compact Flash，Compact意指“小型的、轻便的”。CF格式最初由SanDisk、日立、东芝、德国Ingentix、松下等5C联盟提出，由SanDisk公司在1994年首次制造出来。现在CF接口不断在发展，如带有I/O功能的CF II接口标准，提高了接口的传输速度。CF卡有50个针脚。CF I卡的外观尺寸为43mm36mm3.3mm，CF

14、 II卡的外观尺寸为43mm36mm5mm，CF I和CF II的电气接口是完全一样的。由于CF II比CF I增加了厚度，所以CF I卡可以用在CF I/II插槽，但是CF II卡只能用于CF II插槽。CF卡是采用闪存技术、不需要电池、固态、没有移动部件、能够保证数据完整的存储解决方案。满足V2.0的CF卡具有16MB/s的传输速率，最大容量可达137GB。CF卡可以工作在3.3V或者5V的电压下。CF卡的外观如图8-12所示。,微硬盘是CF II接口的主要产物。微硬盘在接口上与CF卡完全兼容，但其存储原理则由原来的闪存介质改成了硬盘，具有容量大、价格低的优势，5GB以上容量的CF卡中安装

15、的是1in微硬盘。微硬盘首先由IBM发明，IBM的硬盘生产部门已经与日立合并。现在生产微硬盘的厂商有日立、中国的南方汇通和希捷等公司。微硬盘的最大特点就是容量大，除此以外，无论是传输速度、稳定性、功耗方面均不及使用闪存的CF卡，微硬盘毕竟是机械结构的。装有微硬盘的CF II卡如图8-13所示。,（2）MMC卡 MMC卡（Multi Media Card，多媒体卡）由SanDisk与西门子联合开发，于1997年11月发布，其外形尺寸为24mm32mm1.4mm，重量为2g。1998年成立了MMCA（MMC卡协会），使MMC卡走向了标准化。MMC卡在兼容性方面不及SD卡好，数据传输速度受到硬件的限

16、制，不适合作高速的数据传输。MMC卡的物理特性决定了其速度很难提高，有被SD卡取代的趋势。 MMC Plus标准具有比MMC标准多一倍的接口，以实现高速传输，但支持MMC Plus标准的机型很少。MMC卡与MMC Plus卡的外观如图8-14所示。,（3）RS-MMC卡 RS-MMC（Reduced-Size MMC）是小型化的MMC卡，RS-MMC卡的体积只有标准MMC卡的一半大小，RS-MMC卡的规格为24mm18mm1.4mm。RS-MMC卡的接口电路与MMC卡完全相同，适配器也仅是一个支架而已，装上随卡附带的延长座后，可以当作标准MMC卡来用。RS-MMC标准比MiniSD标准提出得要

17、早，也是最先被利用在手机上的小型闪存卡之一，RS-MMC卡的价格比MiniSD卡便宜。最近新推了MMC-Mobile标准，拥有与MMC Plus一样多的接口，其实也是RS-MMC的一个改良，有更高的数据传输速度和更低的功耗，是专为智能手机而设计的存储卡。由于RS-MMC卡的体积相当小，适用于手机、PDA、MP3播放器等掌上型电子产品。RS-MMC卡及其适配器的外观如图8-15所示。,（4）SD卡 SD卡（Secure Digital Card，安全数字卡）是以MMC卡为基础，于1999年8月由日本松下、东芝和美国SanDisk公司共同开发研制的全新的存储卡产品。SD存储卡是一个完全开放的标准。

18、SD卡在外形上同MMC卡一致，大小尺寸比MMC卡略厚，容量也大很多，并且兼容MMC卡接口规范。另外，SD卡为9引脚，目的是通过把传输方式由串行变成并行，以提高传输速度（读速度已达150倍速），读写速度比MMC卡要快一些。SD卡最大的特点就是通过加密功能，可以保证数据资料的安全保密。它还具备版权保护技术。 传统SD 1.1版存储卡原来最高容量只有4GB，针对这一情况，SD联合协会在2006年5月宣布了SD2.0，即SDHC（High Capacity）标准。SDHC卡规范中，根据SD卡的性能将其分为如下4个等级，不同等级能分别满足不同的应用需求。,Class 0：包括低于Class 2和未标注S

19、peed Class的情况。 Class 2：能满足观看普通MPEG4 MPEG2 的电影、SDTV、数码摄像机拍摄。 Class 4：可以流畅播放高清电视（HDTV），满足数码相机连拍等需求。 Class 6：满足单反相机连拍和专业设备的使用要求。 SDHC最大的特点就是高容量（232GB）。SD协会规定SDHC必须采用FAT32文件系统，这是因为之前在SD卡中使用的FAT16文件系统所支持的最大容量为2GB，不能满足SDHC的要求。所有大于2GB容量的SD卡必须符合SDHC规范，规范中指出SDHC至少需符合Class 2的速度等级，并且在卡片上必须有SDHC标志和速度等级标志，如图8-16

20、所示。,由于SDHC采用与SD1.1规范不同的寻址方式，所以不兼容SD 2.0规范确立之前生产的某些旧版本SD设备，只有新的符合SD2.0规范的SD设备才能使用SDHC。SD和SDHC卡的外观如图8-17所示。,（5）miniSD卡 智能手机和多媒体手机对存储器容量的要求越来越高，体积则要求更小，为此松下和SanDisk共同开发了miniSD卡。MiniSD卡是SD卡的缩小版，其外形尺寸为20mm21.5mm1.4mm（具有11根金手指），封装面积是原来SD卡的44。miniSD卡最大的优点是电路和软件均与现有的SD标准兼容，包括版权保护、数据安全。而且miniSD卡采用的是低耗电的设计，比S

21、D卡更适用于移动通信设备，因此主要应用于手机中。 为了能把miniSD卡插入SD卡插槽中，购买miniSD卡时都附带一个与SD设备互用的适配器（转接器），把miniSD卡插入适配器，可作为SD卡使用，相当于有了两种存储卡。但不具备像SD卡那样防写入的锁定功能。miniSD卡及其适配器的外观如图8-18所示。,（6）mirco SD（TF） 为了适应手机需要更小存储卡的需求，2004年Sandisk发布了世界上最小的可移动闪存卡TransFlash（TF）卡。这种只有手指甲般大小的存储卡主要用于新型移动电话和DC、DV等电子消费品。TransFlash使用了最先进的封装工艺、最新的闪存和控制器技

22、术，是一种低成本、高容量的生产工艺。如果价格得当，TransFlash将会很快成为大多数多媒体手机的首选存储卡。 microSD是2005年由美国SD卡协会制定的比miniSD卡更小的存储卡标准。microSD与TransFlash卡尺寸一样（11mm15mm1.0mm），且兼容TransFlash。 microSD卡兼容miniSD卡。通过转接器，microSD卡能作为miniSD卡使用。microSD卡及转接器如图8-19所示。,（7）Memory Stick（记忆棒） 它是索尼公司独家研制的，于1999年底推出，主要供索尼公司的各种产品使用，有长棒Memory Stick(50mm21.

23、5mm2.8mm，4g)和短棒Memory Stick Duo(31mm20mm1.6mm，2g)之分，背面有写保护开关。从一开始的Memory Stick，直到突破128MB容量限制的Memory Stick Pro，到小型化的Memory Stick Duo和Memory Stick Pro Duo，不断更新、不断发展。记忆棒的接口设计非常具有前瞻性，具备并行传输的能力，所以在数码摄像机里面可以依靠记忆棒的高速存取速度记录短片。记忆棒先前一直都仅由索尼独家生产，近年来SanDisk、Lexar等存储卡生产厂商得到授权生产记忆棒相关的兼容产品，也使记忆棒的价格慢慢降低。记忆棒的外观如图8-2

24、0所示。,2006年索尼公司发布了新一代记忆棒产品MemoryStickMicro(M2)。M2是一款专为移动电话研发的可移动外部储存介质。M2记忆棒与Memory Stick PRO兼容，通过转换器可以作为标准的记忆棒（Memory Stick PRO）使用。M2存储卡不仅体积更小，而且其理论最大容量高达32GB，理论最大传输速度可达到160Mbit/s，是现有闪寸卡传输速度的5倍。M2存储卡的外观及其转换器的外观如图8-21所示,（8）xD卡 xD卡（xD Picture Card）是富士和奥林巴斯继SM卡后的产品，于2002年7月共同推出。“xD-Picture Card”源自于“eXtreme Digital”，大小为20mm25mm1.7mm，重量2g，主要出现在富士和奥林巴斯的数码照相机中。xD卡同样具有并行写入的能力，但需要硬件支持才能发挥出来。xD卡的价格一直居高不下，市场上的兼容产品很少。其外观如图8-22所示。,SM（SmartMedia）卡于1995年11月发布，它最大的特点是大、薄，其厚度只有0.76mm，是目前所有移