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第五章计算机外部存储器第五章计算机外部存储器本章重点内容了解硬盘的类型掌握光驱的工作原理组成结构以及主要技术指标掌握硬盘的组成结构以及主要技术指标第五章计算机外部存储器硬盘•硬盘的分类•硬盘的组成和工作原理•硬盘的工作模式•硬盘的性能指标•硬盘的选购•硬盘安装与使用世界上第一款硬盘•IBM公司（1956）研制开发RAMAC(RandomAccessMethodofAccountingandControl)。•50个24英寸金属盘片硬盘简史•1956年9月，第一台磁盘存储系统IBM350RAMAC，只有5MB容量•1968年，IBM提出温彻斯特技术•1979年，IBM发明薄膜磁头，推出5.25英寸的硬盘驱动器，IBM两位员工成立后来的Seagate•20世纪80年代，IBM发明MR磁头，盘片存储密度提高10倍以上•90年代后期，巨磁阻磁头GMR(GiantMagnetoresistive)磁头技术问世，实现更高的存储密度•1999年9月出现10G硬盘•2000年3月，第一款玻璃硬盘问世•2003年6月，80G•2007年1T……IDE与SATA•IDE硬盘（PATA,UltraATA）最快：133M字节/秒•INTEL在2000年提出SATA•SATA与IDE硬盘相比有很多优越性，最明显的是数据线从80pin变成7pin•且IDE线的长度不能超过0.4米，而SATA线可以长达1米•一对一连接，没有主、从盘•独享150M字节/秒带宽,最新300M字节/秒5.1硬盘第五章计算机外部存储器5.1.1硬盘的概述硬盘驱动器简称硬盘（Harddisk)，由于采用温彻斯特技术(Winchester)，又称温盘。1．根据转速分类2．根据尺寸分类第五章计算机外部存储器5.1.2硬盘的分类1）IDE接口第五章计算机外部存储器3．根据接口分类2）SATA接口3）SCSI接口第五章计算机外部存储器4）USB接口5）IEEE1394接口拥有IEEE1394/USB双接口的西部数据MyPassport系列硬盘1．硬盘外部结构第五章计算机外部存储器5.1.3硬盘的结构硬盘缓存芯片•缓存芯片是硬盘内部的高速缓冲存储器。其实和内存条上的内存颗粒一样，是一片SDRAM。•缓存的作用主要是和硬盘内部交换数据，平时所说的内部传输率就是缓存和硬盘内部之间的数据传输速率。•高速缓存对大幅度提高硬盘的读写有重要作用。•缓存的大小直接影响到硬盘的整体性能。跳线跳线的作用是使IDE设备在工作时能够一致。当一个IDE接口上接两个设备时，就需要设置跳线为“主盘”或者“从盘”，具体的设置可以参考硬盘上的说明。1）固定面板第五章计算机外部存储器2）控制电路板1．硬盘外部结构3）接口第五章计算机外部存储器2．硬盘的内部结构空气过滤装置接口盘片轴毂浮动磁头组建主轴磁头驱动装置磁头载入载出轨道控制电路传动轴读写磁头第五章计算机外部存储器1）盘片2）磁头3）磁头驱动机构拆去上方永磁体第五章计算机外部存储器4）主轴组件5）前置控制电路硬盘的工作原理•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，写的操作正好与此相反。第五章计算机外部存储器5.1.4硬盘的工作原理第五章计算机外部存储器磁道扇区磁道与扇区硬盘的工作过程•硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，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，处于等待指令的启动状态。•当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。硬盘的工作模式三种：•NORMAL•LBA•LARGENORMAL模式•NORMAL是硬盘最早的IDE模式，称为“硬盘的普通模式”。•在这种模式下对硬盘访问，BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。•该模式支持的硬盘参数为：最大柱面数为1024，最大磁头数为16，最大扇区数为63，每扇区字节数为512，支持最大容量为528MB（512×63×16×1024）。LBA（LogicalBlockAddressing）即“逻辑块寻址模式”•这种模式下对硬盘访问时，设置的柱面、扇区、磁头等参数不是实际硬盘的物理参数，由IDE控制器把柱面、扇区、磁头等参数的逻辑地址转换为实际地址。•该模式支持的硬盘最大容量为8.4GB。LARGE模式•LARGE称为“超大硬盘管理模式”，这种模式应用在柱面超过1024而LAB又不支持时。•具体的计算方法为：柱面数除以2，磁头数乘以2，但其硬盘总容量不会变化。1．硬盘容量2．转速3.平均寻道时间4．内部数据传输率5．外部数据传输率6．硬盘缓存7．单碟容量8．S.M.A.R.T技术9.MTBF第五章计算机外部存储器5.1.5硬盘的技术指标硬盘市场竞争较为激烈，硬盘市场分别由希捷（Seagate），日立（HITACHI原来的IBM），迈拓（Maxtor），西部数据（WesternDigital）和三星（Samsung）等5家厂商所占据。第五章计算机外部存储器5.1.7硬盘的主流品牌5.1.8硬盘的选购1．看容量2．看转速3．看稳定性4．看缓存容量（Cache）5．发热问题6．看售后服务5.2.1光盘第五章计算机外部存储器5.2光盘驱动器1．光盘概述2．光盘的存储原理第五章计算机外部存储器2．光盘的存储原理1）CD-ROM（ReadOnlyMemory）2）VCD（VideoCD）3）CD-R（Recordable）：一次写入、多次读出CD盘4）CD-RW（Rewritable）：可擦除多次重写CD5）DVD（DigitalVideoDisk，数字通用光盘）6）DVD-R（Recordable）：一次写入、永久读出7）DVD-RW（Rewritable）：相变可擦除格式8）BD-DVD：蓝光光盘:25G普通DVD的5倍9）HDDVD：一种数字光储存格式的蓝色光束光碟产品，第五章计算机外部存储器3．光盘规范第五章计算机外部存储器5.2.2光盘驱动器的分类依次是：DVD、DVD-R/RW、BD-ROM、BD-R/RW1.光盘驱动器的外观第五章计算机外部存储器5.2.3光盘驱动器结构光盘托盘CD耳机插孔音量旋钮工作指示灯插放按键进出/停止按键强制弹出孔数字音频模拟音频跳线IDE接口电源接口第五章计算机外部存储器2.光驱的内部结构光驱的内部结构主要由激光组件、主轴电机、光盘托架和控制电路组成。第五章计算机外部存储器1）激光头组件2）主轴电机3）光盘托架4）控制电路当激光头读取盘片上的数据时，从激光发生器发出的激光透过半反射棱镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚焦成为细小的光点打到光盘上。此时，光盘上的反射物质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，再照射到半反射棱镜上。此时，由于棱镜是半反射结构，因此不会让光束穿透它并回到激光发生器上，而是经过反射来穿过透镜，到达光检测器上面。第五章计算机外部存储器5.2.4光盘驱动器工作原理1．倍速2．平均寻道时间3．容错性4．CLV技术5．CAV技术6．PCAV技术7．高速缓存8．数据接口9．刻录方式10．光头系统11.纠错技术第五章计算机外部存储器5.2.5光驱的性能指标5.3.1移动硬盘第五章计算机外部存储器5.3移动存储器移动硬盘特点：容量大、传输速度高、使用方便、可靠性高等特点。第五章计算机外部存储器接口形式依次为USB、IEEE1394、ESATA接口硬盘第五章计算机外部存储器5.3.2闪存盘优点：1．这种存储技术在存储信息的过程中没有机械运动，这使得它的运行非常的稳定，从而提高了它的抗震性能，使它成为所有存储设备里面最不怕震动的设备。2．由于它不存在类似软盘，硬盘，光盘等的高速旋转的盘片，所以它的体积往往可以做得很小。存储卡，是用于手机、数码相机、便携式电脑、MP3和其他数码产品上的独立存储介质，一般是卡片的形态，故统称为“存储卡”，又称为“数码存储卡”、“数字存储卡”、“储存卡”等，第五章计算机外部存储器5.3.3存储卡及读卡器存储卡读卡器1．固态硬盘（电子硬盘）2．激光硬盘技术3．传输速度将更快4．突破光学存储极限的新型原子级CDS（CompactDiscs）5.前途无量的全息存储器（HolographicMemories）6．放大镜式的微型存储器OROM(OpticalReadOnlyMemory)第五章计算机外部存储器5.4发展趋势习题51、2本章教学要求第五章计算机外部存储器