外存储器

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部总线交换数据提供场所。
5.2.5 硬盘接口方式及比较
1、IDE接口:IDE本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器,也称之为电
子集成驱动器。IDE接口的硬盘具有价格低廉、兼容性好、性价比高的优点。
2、SATA 接口:SATA接口即串行ATA接口(Serial ATA),它一改以往IDE接口并行传输数据的方
ATA6(Ultra ATA 100)
ATA7(Ultra ATA 133)
100 MB/s 133 MB/s
2000年6月推出的一种接口标准,传输速率从上一代的66MB/s提高到了100MB/s,是目前主流 的接口标准。
是ATA系列中最新的版本,2001年7月由迈拓公司推出,但除了迈拓公司外,它并没有得到其 他广大厂商的支持,因为一种新型的接口类型:串行方式接口硬盘出现了。
5.2.3 硬盘的分类
按尺寸分:
5.2.3 硬盘的分类
按接口分:
5.2.4 硬盘的技术指标
1、容量:容量是指硬盘的存储空间大小,常用GB(京字节)为单
位。
2、转速:转速也就是指硬盘内部主轴马达的转动速度。台式机硬
盘的转速主要有两种:5400转和7200转
3、动作时间:所谓硬盘的动作时间,主要包括平均寻道时间、平
第5章 外存储设备
5.1 阅读资料:外存储器的发展历程 5.2 硬 盘 5.3 软驱与软盘 5.4 CD-ROM驱动器 5.5 CD-R/RW 5.6 DVD驱动器 5.7 各类光盘比较 5.8 其他外存储设备
5.1 阅读资料:外存储器的发展历程
5.1.1 硬盘的发展历程
1956年9月,第一块硬盘诞生。 1968年,“温彻斯特”技术诞生。 1979年,IBM发明薄膜磁头。 1991年,IBM生产3.5英寸的硬盘,硬盘的容量首次达到了1GB。 1999年,单碟容量高达10GB的ATA硬盘面世。 2000年,高速硬盘问世,新材质硬盘诞生。 2000年3月16日,第一款“玻璃硬盘”问世。 2001年,新的磁头技术GMR 2002年,真正意义上的伟大技术革命IBM AFC技术诞生。
5.1 阅读资料:外存储器的发展历程
5.1.2 光驱存储设备的发展历程
1、1991年世界上第一个光驱和第一张光碟诞生 2、1993年,第二代MPC规格问世, 3、1995年夏,公布第三代规格标准, 4、1997年左右的时候,光驱已经开始普及了。 5、DVD及DVD光驱也就问世了。 6、1995年9月发起形成了DVD论坛。 7、2001年4月首次开发出可以兼容DVD-RAM和DVD-R(G)格 式的驱动器,
3
硬盘 跳线
当计算机中连接有两个及以上硬盘时,必须为它们设置主盘和从盘。 硬盘跳线可以实现这种设置,具体设置方法因不同硬盘而不同,用 户可以参考硬盘正面标签上的设置说明来进行主、从盘的设置。
4
硬盘数据线接 通过该接口,利用专用数据排线可以把硬盘与主板连接起来,从而 口(IDE接口) 实现硬盘中数据的读写操作。
的磁性介质而导致硬盘数据丢失和磁头损坏,因此硬盘工作时不要搬运主
机。
硬盘磁头驱动机构由音圈电机和磁头驱动小车组成,能对磁头进行正确的驱动
2 磁头驱动机构
和定位,并在很短时间内精确定位于系统指令指定的磁道,保证数据读写
的可靠性。
3
盘片
盘片是硬盘存储数据的载体,一般采用金属薄膜磁盘,记录密度高。硬盘盘片 通常由一张或多张盘片叠放组成。
5.2.8 流行硬盘介绍
硬盘 参数
产品系列
适用类型
接口类型 单碟容量(GB)
盘片数(张) 平均寻道时间(ms) 平均等待时间(ms) 内部数据传输率(Mb/s) 外部数据传输率(MB/s)
市场参考价
希捷ST 39204LC 希捷酷鱼7200.7 120G 7200转 8M(串口)
捷豹(CHEETAH) 18XL
6、光纤通道(Fibre Channel):光纤通道最长可达10公里,理论带宽可达1.06Gbps,实际
带宽可达100Mbps,但价格非常昂贵,并且组建复杂。。
5.2.5 硬盘接口方式及比较
IDE接口方式比较
接口标准 ATA-1
最大传输速 率
8.3MB/s
说明
是第一代IDE接口标准,支持PIO-0、PIO-1、PIO-2传输模式,最大支持504MB以内的硬盘,硬 盘尺寸为5.25英寸,使用40芯连线。
式,而采用连续串行的方式传送数据。 SATA接口相对于IDE接口起点更高,发展潜力更大。
3、SCSI接口:SCSI接口即Small Computer System Interface(小型计算机系统接口),它具有
应用范围广、多任务、宽带宽、CPU占用率低以及支持热插拔等优点,但价格较高。
4、IEEE1394接口:IEEE1394的前身称之为了FireWire(火线)规范,它有两种版本,
IEEE1394a和IEEE1394b,支持热插拔、驱动程序安装简易、数据传输速度快、具备通用I/0连接头、 点对点的通讯架构等特点,同时IEEE1394接口也具有使用费用昂贵的致命缺点。
5、USB接口:USB接口也叫通用串行总线接口,是目前应用最为普遍的设备接口,USB接口具有价
格低廉、连接简单快捷、兼容性强、有很好的扩展性、支持即插即用、支持热插拔、支持高传输速 率等诸多优点。
5.3所示)。磁头是硬盘技术中最重要、最关键的一环,它类似于“笔尖”。
硬盘磁头采用非接触式头、盘结构,它的磁头是悬在盘片上方的,加电后
1 浮动磁头组件
可在高速旋转的盘片表面移动,与盘片的间隙(飞高)只有0.08-0.3微米。 硬盘磁头其实是集成工艺制造的多个磁头的组合,每张盘片的上、下方都
各有一个磁头。磁头不能接触高速旋转的硬盘盘片,否则会破坏盘片表面
5.2.6 IDE跳线设置
硬盘跳线位于数据线接口和电源线接口之间,在硬盘的正面标签上、 硬盘电路板上或IDE接口旁边一般都附有硬盘跳线说明图。
一般可分为三种跳线设置:Master (主盘)、Slave(从盘)、 Cable Select(简称CS,线缆选择)。
Master 表示主盘,是一个IDE通道上第一个被系统检测到的设备。 Slave表示从盘,是一个IDE通道上第二个被系统检测到的设备。Cable Select表示使用特殊的硬盘数据线连接主板
盘片主轴驱动机构由轴承和马达等组成。硬盘工作时,通过马达的转动将盘片
盘片主轴驱
上用户需要的数据所在的扇区转动到磁头下方供磁头读取。马达转速越快,
4

用户存取数据的时间就越短,从这个意义上讲,马达的转速在很大程度上
机构
决定了硬盘最终的速度。我们常说的5400转、7200转就是指硬盘马达的转
速。轴承是用来把多个盘片串起来固定的装置。
5.2 硬 盘
5.2.1硬盘的外部结构
5.2 硬盘
编 号
组成部分名称
说明
硬盘缓存的主要作用是与硬盘内部交换数据,是实现硬盘数据“预
1
缓存
处理”操作的芯片,我们通常说的硬盘内部传输速率其实就是指该
缓存与硬盘内部之间的数据传输速率。
2
电源 接口
该接口由4针组成,主要用于硬盘与机箱电源相连接,并通过该接 口为硬盘工作供电。
ATA2(EIDE 或Fast
ATA)
16.6MB/s
1994年开发,主要解决了ATA-1标准与BIOS的容量限制,支持容量达到8.4GB的硬盘。相对于 ATA-1来说,它又增加了两种PIO模式和两种DMA模式,对应主板上的接口也变为两个IDE口, 可分别连接一个主盘和一个从盘共四个IDE设备。
ATA-3
均访问时间、道至道时间、最大寻道时间和平均等待时间等几种。
4、MTBF(连续无故障时间):MTBF是指硬盘从开始运行到出
现故障的最长时间,单位为小时。
5、数据传输率:硬盘数据传输率衡量的是硬盘读写数据的速度,
分为外部数据传输率和内部数据传输率两种,一般用MB/s作为计算单 位。
6、硬盘缓存:缓存是硬盘控制器上的一块存储芯片,为硬盘与外

16.6MB/s
没有在ATA-2的基础提高传输速率,但引入了密码保护机制,对电源管理方案进行了修改,引 入了S.M.A.R.T(硬盘自我监测、自我分析和报告)技术,是一个划时代的重大改进。
ATA4(Ultra ATA 33)
ATA5(Ultra ATA 66)
33.3MB/s
该标准是1996年由Intel、昆腾公司合作开发的,从ATA-4开始,硬盘开始支持DMA(直接内存 存取)技术。微软的Windows98系统正式支持这一接口技术。
66.6MB/s
该标准是1998年由昆腾公司率先推出的,将普通的40芯排线改为了80芯排线,并继承Ultra ATA 33标准的核心技术—冗余校验技术CRC,保证了高速传输数据的安全性。因Windows98不 支持这种技术,故在Windows98下使用时,除用DMA 66专用数据线连接硬盘与主板外,还要正 确安装主板驱动程序,这样才能识别Ultra ATA 66硬盘。
5
电容
硬盘中存储了大量的数据,为保证数据读写操作的安全,需要高质 量的电容来稳定电路。
6
控制 芯片
这是硬盘的主要控制芯片,负责数据的交换与处理,是硬盘的核心 部件之一。
5.2.1 硬盘的结构
硬盘内部结构图
5.2.1 硬盘的结构
编号 组成部分名称
说明
是硬盘中最精密的部件之一,由读磁头、传动手臂和传动轴三部分组成(如图
5
前置读写控制 电子线路
用来控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和定位等操作的。
5.2.1 硬盘的结构
磁面(Side):每个盘片都有上、下两个磁面,从 上向下从“0”开始编号,0面、1面、2面、3面、……
磁道(Track):硬盘在格式化时盘片会被划成许 多同心圆,这些同心圆轨迹就叫磁道。磁道从外向内从 0开始顺次编号,0道、1道、2道、……
5.2.7 硬盘新技术
1、磁头技术:(1)MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)技术。(2)GMR(GIANT MR) 技术。 2、S.M.A.R.T技术:自我监测、分析和报告技术。它由硬盘的监测电路和主板上的监测软 件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较,当出现安全值范 围以外的情况时,会自动向用户发出警告,并自动降低硬盘的运行速度,把重要数据文件 转存到其他安全扇区。 3、数据保护与震动保护技术:当硬盘受到撞击时,SPS系统能保持磁头不受震动,撞击 能量被硬盘其他相对坚固的部分吸收,这样就可以提高硬盘的抗震动性能,便于运输、安 装、使用。 4、RAID技术:廉价冗余磁盘阵列。组成磁盘阵列的设备具有高速度、大容量、安全可靠 的特点。RAID硬盘是由几组硬盘驱动器组成,并由一个控制器统一管理,逻辑上可以把 它看作是一个磁盘驱动器。 5、PRML读取通道技术:部分响应完全匹配。PRML技术简单地讲就是将硬盘数据读取电 路分成两段“操作流水线”,流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理,然后只选 取部分“标准信号”移交给第二段继续处理。第二段流水线将所接收的信号与PRML芯片 预置的信号模型进行对比,然后选取差异最小的信号进行组合后输出,以完成数据的读取 过程。 6、湿盘(Wetdisk)技术:该技术能最大限度地减少磁头与盘片的摩擦,数据密度得到进 一步提高.
9.2GB/10000转 /4M缓存 SCSI 4.8 2 6
2.99
424 160 ——
酷鱼(Barracuda) 7200.7
120GB/7200转 /8M缓存(台式机)
Serial ATA (SATA) 80GB
2(第二张盘片只有正面能存储信息) 8.5 4.16 683 150
柱面(Cylinder):所有盘面上的同一编号的磁道 构成一个圆柱,称之为柱面,每个柱面上从外向内以 “0”开始编号,0柱面、1柱面、2柱面、……
扇区(Sector):硬盘的盘片在存储数据时又被逻 辑划分为许多扇形的区域,每个区域叫作一个扇区。
硬盘容量=柱面数×扇区数×每扇区字节数×磁头 数
5.2.2 硬盘的工作原理
硬盘作为一种磁表面存储器,是在非磁性的合金材料 (多为铝片)表面涂上一层很薄的磁性材料,再通过磁层 的磁化来存储信息的。即硬盘是利用特定的磁粒子的极性 来记录数据。磁头在读取数据时,将磁粒子的不同极性转 换成不同的电脉冲信号,再利用数据转换器将这些原始信 号变成电脑可以使用的数据,写操作正好相反。硬盘Cache 主要负责协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异。
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