1、第5章 外存儲(chǔ)設(shè)備5.1 閱讀資料：外存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程5.2 硬 盤(pán)5.3 軟驅(qū)與軟盤(pán)5.4 CD-ROM驅(qū)動(dòng)器5.5 CD-R/RW5.6 DVD驅(qū)動(dòng)器5.7 各類(lèi)光盤(pán)比較5.8 其他外存儲(chǔ)設(shè)備15.1 閱讀資料：外存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程5.1.1 硬盤(pán)的發(fā)展歷程1956年9月，第一塊硬盤(pán)誕生。1968年，“溫徹斯特”技術(shù)誕生。1979年，IBM發(fā)明薄膜磁頭。1991年，IBM生產(chǎn)3.5英寸的硬盤(pán)，硬盤(pán)的容量首次達(dá)到了1GB。1999年，單碟容量高達(dá)10GB的ATA硬盤(pán)面世。2000年，高速硬盤(pán)問(wèn)世，新材質(zhì)硬盤(pán)誕生。2000年3月16日，第一款“玻璃硬盤(pán)”問(wèn)世。2001年，新的磁頭技術(shù)GMR200

2、2年，真正意義上的偉大技術(shù)革命IBM AFC技術(shù)誕生。25.1 閱讀資料：外存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程5.1.2 光驅(qū)存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展歷程 1、1991年世界上第一個(gè)光驅(qū)和第一張光碟誕生2、1993年，第二代MPC規(guī)格問(wèn)世，3、1995年夏，公布第三代規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，4、1997年左右的時(shí)候，光驅(qū)已經(jīng)開(kāi)始普及了。5、DVD及DVD光驅(qū)也就問(wèn)世了。6、1995年9月發(fā)起形成了DVD論壇。7、2001年4月首次開(kāi)發(fā)出可以兼容DVD-RAM和DVD-R(G)格式的驅(qū)動(dòng)器， 35.2 硬 盤(pán)5.2.1硬盤(pán)的外部結(jié)構(gòu) 45.2 硬盤(pán)編號(hào)組成部分名稱說(shuō)明1緩存硬盤(pán)緩存的主要作用是與硬盤(pán)內(nèi)部交換數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)數(shù)據(jù)“預(yù)處理”

3、操作的芯片，我們通常說(shuō)的硬盤(pán)內(nèi)部傳輸速率其實(shí)就是指該緩存與硬盤(pán)內(nèi)部之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。2電源接口該接口由4針組成，主要用于硬盤(pán)與機(jī)箱電源相連接，并通過(guò)該接口為硬盤(pán)工作供電。3硬盤(pán)跳線當(dāng)計(jì)算機(jī)中連接有兩個(gè)及以上硬盤(pán)時(shí)，必須為它們?cè)O(shè)置主盤(pán)和從盤(pán)。硬盤(pán)跳線可以實(shí)現(xiàn)這種設(shè)置，具體設(shè)置方法因不同硬盤(pán)而不同，用戶可以參考硬盤(pán)正面標(biāo)簽上的設(shè)置說(shuō)明來(lái)進(jìn)行主、從盤(pán)的設(shè)置。4硬盤(pán)數(shù)據(jù)線接口（IDE接口）通過(guò)該接口，利用專用數(shù)據(jù)排線可以把硬盤(pán)與主板連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)中數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。5電容硬盤(pán)中存儲(chǔ)了大量的數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作的安全，需要高質(zhì)量的電容來(lái)穩(wěn)定電路。6控制芯片這是硬盤(pán)的主要控制芯片，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的交

4、換與處理，是硬盤(pán)的核心部件之一。55.2.1 硬盤(pán)的結(jié)構(gòu) 硬盤(pán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 65.2.1 硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)編號(hào)組成部分名稱說(shuō)明1浮動(dòng)磁頭組件是硬盤(pán)中最精密的部件之一，由讀磁頭、傳動(dòng)手臂和傳動(dòng)軸三部分組成（如圖5.3所示）。磁頭是硬盤(pán)技術(shù)中最重要、最關(guān)鍵的一環(huán)，它類(lèi)似于“筆尖”。硬盤(pán)磁頭采用非接觸式頭、盤(pán)結(jié)構(gòu)，它的磁頭是懸在盤(pán)片上方的，加電后可在高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)片表面移動(dòng)，與盤(pán)片的間隙（飛高）只有0.08-0.3微米。硬盤(pán)磁頭其實(shí)是集成工藝制造的多個(gè)磁頭的組合，每張盤(pán)片的上、下方都各有一個(gè)磁頭。磁頭不能接觸高速旋轉(zhuǎn)的硬盤(pán)盤(pán)片，否則會(huì)破壞盤(pán)片表面的磁性介質(zhì)而導(dǎo)致硬盤(pán)數(shù)據(jù)丟失和磁頭損壞，因此硬盤(pán)工作時(shí)不要搬運(yùn)主

5、機(jī)。2磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)硬盤(pán)磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由音圈電機(jī)和磁頭驅(qū)動(dòng)小車(chē)組成，能對(duì)磁頭進(jìn)行正確的驅(qū)動(dòng)和定位，并在很短時(shí)間內(nèi)精確定位于系統(tǒng)指令指定的磁道，保證數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的可靠性。3盤(pán)片盤(pán)片是硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，一般采用金屬薄膜磁盤(pán)，記錄密度高。硬盤(pán)盤(pán)片通常由一張或多張盤(pán)片疊放組成。4盤(pán)片主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)盤(pán)片主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由軸承和馬達(dá)等組成。硬盤(pán)工作時(shí)，通過(guò)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)將盤(pán)片上用戶需要的數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭下方供磁頭讀取。馬達(dá)轉(zhuǎn)速越快，用戶存取數(shù)據(jù)的時(shí)間就越短，從這個(gè)意義上講，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了硬盤(pán)最終的速度。我們常說(shuō)的5400轉(zhuǎn)、7200轉(zhuǎn)就是指硬盤(pán)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。軸承是用來(lái)把多個(gè)盤(pán)片串起來(lái)固定的裝置。5前置

6、讀寫(xiě)控制電子線路用來(lái)控制磁頭感應(yīng)的信號(hào)、主軸電機(jī)調(diào)速、磁頭驅(qū)動(dòng)和定位等操作的。75.2.1 硬盤(pán)的結(jié)構(gòu) 磁面（Side）：每個(gè)盤(pán)片都有上、下兩個(gè)磁面，從上向下從“0”開(kāi)始編號(hào)，0面、1面、2面、3面、 磁道（Track）：硬盤(pán)在格式化時(shí)盤(pán)片會(huì)被劃成許多同心圓，這些同心圓軌跡就叫磁道。磁道從外向內(nèi)從0開(kāi)始順次編號(hào)，0道、1道、2道、 柱面（Cylinder）：所有盤(pán)面上的同一編號(hào)的磁道構(gòu)成一個(gè)圓柱，稱之為柱面，每個(gè)柱面上從外向內(nèi)以 “0”開(kāi)始編號(hào)，0柱面、1柱面、2柱面、 扇區(qū)（Sector）：硬盤(pán)的盤(pán)片在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)又被邏輯劃分為許多扇形的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域叫作一個(gè)扇區(qū)。 硬盤(pán)容量=柱面數(shù)扇區(qū)數(shù)每扇

7、區(qū)字節(jié)數(shù)磁頭數(shù)85.2.2 硬盤(pán)的工作原理 硬盤(pán)作為一種磁表面存儲(chǔ)器，是在非磁性的合金材料（多為鋁片）表面涂上一層很薄的磁性材料，再通過(guò)磁層的磁化來(lái)存儲(chǔ)信息的。即硬盤(pán)是利用特定的磁粒子的極性來(lái)記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號(hào)，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號(hào)變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫(xiě)操作正好相反。硬盤(pán)Cache主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)硬盤(pán)與主機(jī)在數(shù)據(jù)處理速度上的差異。95.2.3 硬盤(pán)的分類(lèi)按尺寸分: 105.2.3 硬盤(pán)的分類(lèi)按接口分: 115.2.4 硬盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)1、容量：容量是指硬盤(pán)的存儲(chǔ)空間大小，常用GB（京字節(jié)）為單位。2、轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速也就是指硬盤(pán)內(nèi)部主軸馬達(dá)的

8、轉(zhuǎn)動(dòng)速度。臺(tái)式機(jī)硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速主要有兩種：5400轉(zhuǎn)和7200轉(zhuǎn)3、動(dòng)作時(shí)間：所謂硬盤(pán)的動(dòng)作時(shí)間，主要包括平均尋道時(shí)間、平均訪問(wèn)時(shí)間、道至道時(shí)間、最大尋道時(shí)間和平均等待時(shí)間等幾種。4、MTBF（連續(xù)無(wú)故障時(shí)間）：MTBF是指硬盤(pán)從開(kāi)始運(yùn)行到出現(xiàn)故障的最長(zhǎng)時(shí)間，單位為小時(shí)。5、數(shù)據(jù)傳輸率：硬盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率衡量的是硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的速度，分為外部數(shù)據(jù)傳輸率和內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率兩種,一般用MB/s作為計(jì)算單位。6、硬盤(pán)緩存：緩存是硬盤(pán)控制器上的一塊存儲(chǔ)芯片，為硬盤(pán)與外部總線交換數(shù)據(jù)提供場(chǎng)所。125.2.5 硬盤(pán)接口方式及比較1、IDE接口：IDE本意是指把“硬盤(pán)控制器”與“盤(pán)體”集成在一起的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，也稱之為電

9、子集成驅(qū)動(dòng)器。IDE接口的硬盤(pán)具有價(jià)格低廉、兼容性好、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。2、SATA 接口：SATA接口即串行ATA接口（Serial ATA），它一改以往IDE接口并行傳輸數(shù)據(jù)的方式，而采用連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)。 SATA接口相對(duì)于IDE接口起點(diǎn)更高，發(fā)展?jié)摿Ω蟆?、SCSI接口：SCSI接口即Small Computer System Interface（小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口），它具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、寬帶寬、CPU占用率低以及支持熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較高。4、IEEE1394接口：IEEE1394的前身稱之為了FireWire（火線）規(guī)范，它有兩種版本，IEEE1394a和IEEE13

10、94b，支持熱插拔、驅(qū)動(dòng)程序安裝簡(jiǎn)易、數(shù)據(jù)傳輸速度快、具備通用I/0連接頭、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊架構(gòu)等特點(diǎn)，同時(shí)IEEE1394接口也具有使用費(fèi)用昂貴的致命缺點(diǎn)。5、USB接口：USB接口也叫通用串行總線接口，是目前應(yīng)用最為普遍的設(shè)備接口，USB接口具有價(jià)格低廉、連接簡(jiǎn)單快捷、兼容性強(qiáng)、有很好的擴(kuò)展性、支持即插即用、支持熱插拔、支持高傳輸速率等諸多優(yōu)點(diǎn)。6、光纖通道（Fibre Channel）：光纖通道最長(zhǎng)可達(dá)10公里，理論帶寬可達(dá)1.06Gbps，實(shí)際帶寬可達(dá)100Mbps，但價(jià)格非常昂貴，并且組建復(fù)雜。135.2.5 硬盤(pán)接口方式及比較接口標(biāo)準(zhǔn)最大傳輸速率說(shuō)明ATA-18.3MB/s是第一代ID

11、E接口標(biāo)準(zhǔn)，支持PIO-0、PIO-1、PIO-2傳輸模式，最大支持504MB以內(nèi)的硬盤(pán)，硬盤(pán)尺寸為5.25英寸，使用40芯連線。ATA-2(EIDE或Fast ATA)16.6MB/s1994年開(kāi)發(fā)，主要解決了ATA-1標(biāo)準(zhǔn)與BIOS的容量限制，支持容量達(dá)到8.4GB的硬盤(pán)。相對(duì)于ATA-1來(lái)說(shuō)，它又增加了兩種PIO模式和兩種DMA模式，對(duì)應(yīng)主板上的接口也變?yōu)閮蓚€(gè)IDE口，可分別連接一個(gè)主盤(pán)和一個(gè)從盤(pán)共四個(gè)IDE設(shè)備。ATA-316.6MB/s沒(méi)有在ATA-2的基礎(chǔ)提高傳輸速率，但引入了密碼保護(hù)機(jī)制，對(duì)電源管理方案進(jìn)行了修改，引入了S.M.A.R.T（硬盤(pán)自我監(jiān)測(cè)、自我分析和報(bào)告）技術(shù)，是一

12、個(gè)劃時(shí)代的重大改進(jìn)。ATA-4(Ultra ATA 33)33.3MB/s該標(biāo)準(zhǔn)是1996年由Intel、昆騰公司合作開(kāi)發(fā)的，從ATA-4開(kāi)始，硬盤(pán)開(kāi)始支持DMA（直接內(nèi)存存?。┘夹g(shù)。微軟的Windows98系統(tǒng)正式支持這一接口技術(shù)。ATA-5(Ultra ATA 66)66.6MB/s該標(biāo)準(zhǔn)是1998年由昆騰公司率先推出的，將普通的40芯排線改為了80芯排線，并繼承Ultra ATA 33標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)冗余校驗(yàn)技術(shù)CRC，保證了高速傳輸數(shù)據(jù)的安全性。因Windows98不支持這種技術(shù)，故在Windows98下使用時(shí)，除用DMA 66專用數(shù)據(jù)線連接硬盤(pán)與主板外，還要正確安裝主板驅(qū)動(dòng)程序，這樣才

13、能識(shí)別Ultra ATA 66硬盤(pán)。ATA-6(Ultra ATA 100)100 MB/s2000年6月推出的一種接口標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率從上一代的66MB/s提高到了100MB/s，是目前主流的接口標(biāo)準(zhǔn)。ATA-7(Ultra ATA 133)133 MB/s是ATA系列中最新的版本，2001年7月由邁拓公司推出，但除了邁拓公司外，它并沒(méi)有得到其他廣大廠商的支持，因?yàn)橐环N新型的接口類(lèi)型：串行方式接口硬盤(pán)出現(xiàn)了。IDE接口方式比較145.2.6 IDE跳線設(shè)置 硬盤(pán)跳線位于數(shù)據(jù)線接口和電源線接口之間，在硬盤(pán)的正面標(biāo)簽上、硬盤(pán)電路板上或IDE接口旁邊一般都附有硬盤(pán)跳線說(shuō)明圖。 一般可分為三種跳線設(shè)置

14、：Master（主盤(pán)）、Slave（從盤(pán)）、Cable Select（簡(jiǎn)稱CS，線纜選擇）。 Master 表示主盤(pán)，是一個(gè)IDE通道上第一個(gè)被系統(tǒng)檢測(cè)到的設(shè)備。Slave表示從盤(pán)，是一個(gè)IDE通道上第二個(gè)被系統(tǒng)檢測(cè)到的設(shè)備。Cable Select表示使用特殊的硬盤(pán)數(shù)據(jù)線連接主板155.2.7 硬盤(pán)新技術(shù)1、磁頭技術(shù)：（1）MR（MAGNETO-RESITIVEHEAD）技術(shù)。（2）GMR（GIANT MR）技術(shù)。2、S.M.A.R.T技術(shù)：自我監(jiān)測(cè)、分析和報(bào)告技術(shù)。它由硬盤(pán)的監(jiān)測(cè)電路和主板上的監(jiān)測(cè)軟件對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的運(yùn)行情況與歷史記錄及預(yù)設(shè)的安全值進(jìn)行分析、比較，當(dāng)出現(xiàn)安全值范圍以外的情況時(shí)，會(huì)自動(dòng)向用戶發(fā)出警告，并自動(dòng)降低硬盤(pán)的運(yùn)行速度，把重要數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)存到其他安全扇區(qū)。3、數(shù)據(jù)保護(hù)與震動(dòng)保護(hù)技術(shù)：當(dāng)硬盤(pán)受到撞擊時(shí)，SPS系統(tǒng)能保持磁頭不受震動(dòng)，撞擊能量被硬盤(pán)其他相對(duì)堅(jiān)固的部分吸收，這樣就可以提高硬盤(pán)的抗震動(dòng)性能，便于運(yùn)輸、安裝、使用。4、RAID技術(shù)：廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列。組成磁盤(pán)陣列的設(shè)備具有高速度、大容量、安全可靠的特點(diǎn)。RAID硬盤(pán)是由幾組硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組成，并由一個(gè)控制器統(tǒng)一管理，邏輯上可以把它看作是一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。5、PRML讀取通道