第3章存儲器技術存儲器就是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的，程序和數(shù)據(jù)都是信息的表現(xiàn)形式。按照存取速度和用途可把存儲器分為兩大類：內存儲器（簡稱內存，又稱主存儲器）和外存儲器。存儲器的容量越大，記憶的信息也就越多，計算機的功能也就越強。3.1存儲器技術簡介注意：外存與內存之間經(jīng)過DMA控制進行數(shù)據(jù)的成批交換。存儲器的簡單工作原理3.1.1存儲器分類

RAM的種類：在RAM中，按工藝可分為雙極性RAM和金屬氧化物（MOS）RAM兩大類。用MOS器件構成的RAM，可分為靜態(tài)讀寫存儲器（SRAM）和動態(tài)讀寫存儲器（DRAM）兩種。1.隨機讀寫存儲器各類型隨機存儲器的特點和用途1）雙極性RAM：主要特點是存取速度快；主要用于要求存取速度高的微型計算機中。2）金屬氧化物（MOS）RAM：集成度高，價格便宜，隨著技術發(fā)展速度也不慢；廣泛應用于現(xiàn)代生產(chǎn)的各種計算機中。SRAM：狀態(tài)穩(wěn)定，只要不掉電，信息不會丟失。優(yōu)點是不需刷新，缺點是集成度低。適于不需要大存儲容量的微型計算機，如單片機中。（6264）DRAM：存儲單元以電容為基礎，電路簡單，集成度高。但電容中的電荷由于漏電會逐漸丟失，所以需定時刷新。適用于大存儲容量的計算機中。（內存條）ROM的種類：1）掩膜工藝ROM；2）可一次編程ROM（PROM）；3）可擦除PROM；可擦除PROM常見的有三種：

EPROM、EEPROM、FLASHROM。2.只讀存儲器Ｗ０Ｗ１b0b1b2半導體存儲器的分類

靜態(tài)RAM（SRAM）動態(tài)RAM（DRAM）

半導體存儲器

只讀

存儲器

ROM

隨機讀寫存儲器RAM

掩膜ROM

可編程ROM（PROM）可擦除PROM

雙極性RAM金屬氧化物（MOS）RAMEPROMEEPROMFLASHROM3.1.2存儲器的主要性能指標1.存儲容量2.存取時間3.可靠性4.功耗5.價格3.2存儲器的連接1）CPU總線的帶負載承受能力2）CPU的時序與存儲器的存取速度之間的配合3）存儲器的組織、地址分配與片選問題1.CPU與存儲器的連接時應注意的問題1）全地址譯碼方式6264與8088CPU在最大工作模式下采用的就是全地址譯碼方式連接；6264芯片有13條地址信號線（決定了能尋址8K個存儲單元），還有8條雙向數(shù)據(jù)總線（決定該芯片的基本存儲單元為一個字節(jié)）；由CS1、CS2、OE、WE四個信號相互配合來完成對的讀寫；6264芯片惟一地占據(jù)內存空間0F0000H到0F1FFFH這8KB空間；（A0

~A12決定某個存儲單元的低位地址，A13

~A19決定高位地址）2）部分地址譯碼方式這種方法直接用CPU地址總線中某一高位線作為存儲器芯片的片選信號，簡稱為線選法。線性選擇法的優(yōu)點是連接簡單，片選信號的產(chǎn)生，不需復雜的邏輯電路。例：某一計算機，共有16條地址線，現(xiàn)接入1KB的RAM和1KB的ROM，由此可以確定，當?shù)刂贩秶笕鐖D所示，會產(chǎn)生什么問題？A10A11ROM：0000H~03FFHRAM：0400H~07FFH0000H~03FFH0800H~0BFFH3）譯碼電路實現(xiàn)地址譯碼需要譯碼電路（如74LS138、74LS148等）；用74LS138譯碼器和與非門配合、且A13

~A19全為高電平時，才使存儲器芯片選擇信號有效，允許8088CPU經(jīng)過系統(tǒng)總線讀出存儲器中的程序或數(shù)據(jù)信息；（如2764）3.3存儲器管理1.RAM區(qū)：為前640KB空間，地址范圍從00000H到9FFFFH。2.保留區(qū)：空間為128KB，地址范圍從0A0000H到0BFFFFH。3.ROM區(qū)：存儲空間的最后256KB，地址范圍從0C0000H到0FFFFFH。把8088能夠尋址到的1MB空間分為RAM區(qū)、保留區(qū)和ROM區(qū)三個區(qū)：3.3.1IBMPC/XT中的存儲空間分配3.3.2擴展存儲器及其管理1.尋址范圍：Pentium64位36位64GB實，保護，V86方式2.存儲器管理1．實地址方式實地址方式是80286~80486最基本的工作方式，尋址范圍只能在1MB范圍內，故不能管理和使用擴展存儲器。它在復位時，啟動地址為FFFF0H，在此安裝一個跳轉指令，進入上電自檢和自舉程序。

2．虛地址保護方式（1）存儲器管理機制：80386先使用段機制，把包含兩個部分的虛擬地址空間轉化為一個中間地址空間的地址，然后再用分頁機制把線性地址轉化為物理地址（2）分段分頁機制：是所管理的存儲器塊具有固定的大小它把線性地址空間中的任一頁映射到物理空間的一頁。3．虛擬8086方式支持存儲管理、保護及多任務環(huán)境中執(zhí)行8086程序，創(chuàng)建一個在虛擬8086方式下執(zhí)行8086程序的任務，可以使CPU同時執(zhí)行三個任務：以32位虛地址保護方式執(zhí)行第一個任務的80386程序；以16位虛地址保護方式執(zhí)行第二個任務的80286程序；以虛擬8086方式執(zhí)行第三個任務的8086程序。3.4內部存儲器技術發(fā)展1.擴展數(shù)據(jù)輸出動態(tài)隨機訪問存儲器EDODRAM；2.同步動態(tài)隨機訪問存儲器SDRAM；3.突發(fā)存取的高速動態(tài)隨機存儲器RambusDRAM；字線W

b位線

b’位線T1T5T4T3T2T6位線BC字線W3.5外部存儲器簡介1.硬盤的基本結構：由封裝在鑄鋁腔體中的磁頭、磁盤組件與控制電路組件組成。（這種結構稱為溫徹斯特磁盤。）2.硬盤的工作原理：磁盤：靠磁層的磁化方向來存儲信息的；磁頭：非接觸式的懸浮的形式；用磁頭讀取信息的順序是：3.5.1硬盤及硬盤驅動器按磁道號定位通過磁盤旋轉找到扇區(qū)磁頭讀取信息送緩存中2、內部結構揭開外蓋后的硬盤，結構一目了然1.浮動磁頭組件由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部分組成。磁頭是硬盤技術最重要和關鍵的一環(huán)，實際上是集成工藝制成的多個磁頭的組合，它采用了非接觸式頭、盤結構，加電后在高速旋轉的磁盤表面飛行，飛高間隙只有0.1～0.3um，可以獲得極高的數(shù)據(jù)傳輸率?，F(xiàn)在轉速5400rpm的硬盤飛高都低于0.3um，以利于讀取較大的高信噪比信號，提供數(shù)據(jù)傳輸存儲的可靠性。2.磁頭驅動機構由音圈電機和磁頭驅動小車組成，新型大容量硬盤還具有高效的防震動機構。高精度的輕型磁頭驅動機構能夠對磁頭進行正確的驅動和定位，并在很短的時間內精確定位系統(tǒng)指令指定的磁道，保證數(shù)據(jù)讀寫的可靠性。3.盤片和主軸組件盤片是硬盤存儲數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在的盤片大都采用金屬薄膜磁盤，這種金屬薄膜較之軟磁盤的不連續(xù)顆粒載體具有更高的記錄密度，同時還具有高剩磁和高矯頑力的特點。主軸組件包括主軸部件如軸瓦和驅動電機等。隨著硬盤容量的擴大和速度的提高，主軸電機的速度也在不斷提升，有廠商開始采用精密機械工業(yè)的液態(tài)軸承電機技術。4.前置控制電路前置放大電路控制磁頭感應的信號、主軸電機調速、磁頭驅動和伺服定位等，由于磁頭讀取的信號微弱，將放大電路密封在腔體內可減少外來信號的干擾，提高操作指令的準確性。3.硬盤上信息的存儲格式磁盤被劃分為：記錄面、柱面和扇區(qū)；記錄面被劃分為一系列的同心圓（叫磁道）；每個磁道有分為若干個扇區(qū)；（磁道編號從內到外）所有記錄面上同一編號的磁道構成了柱面；（柱面數(shù)等于每個記錄面上的磁道數(shù)）信息是按扇區(qū)存放的，每個扇區(qū)中存放一定數(shù)量的字節(jié)（通常為512B）由磁頭號、磁道號和扇區(qū)號來確定某一個存儲單元的；磁頭寫線圈讀線圈SNNS磁層硬盤是一種磁介質的外部存儲設備，數(shù)據(jù)存儲在密封、結凈的硬盤驅動器內腔的多片磁盤片上。盤片一般是以鋁為主要成分的片基表面涂上磁性介質所形成。每一面上都相應地有一個讀寫磁頭磁盤片的每一面上，以轉動軸為軸心，以一定的磁密度為間隔的若干個同心圓，被劃分成磁道每個磁道又被劃分為若干個扇區(qū)，數(shù)據(jù)存按其存放所有盤片相同的位置的磁道構成了所謂的柱面數(shù)據(jù)在磁盤上的格式：頭間隔：用來留出一定的時間作為磁盤控制器讀/寫準備時間；序標：用來作為磁盤控制器的同步定時信號；校驗字：用來校驗磁盤讀出的數(shù)據(jù)是否正確；尾間隔：用來做扇區(qū)間隔；頭間隔序標數(shù)據(jù)（512B）校驗字尾間隔頭間隔序標???一個扇區(qū)（記錄快）下一個扇區(qū)磁道4.

硬盤和主機的數(shù)據(jù)傳送方式1）PIO模式：用軟件控制，即I/O指令來完成數(shù)據(jù)的傳送。2）DMA模式：由DMA控制器控制硬盤讀寫，因此節(jié)省了寶貴的CPU資源。5.硬盤與主機的接口標準ATA（IDE）接口和SCSI接口；6.磁盤陣列技術3.5.2光盤存儲器1.光盤記錄信息的原理（8-14EFM編碼；1X、2X、24X、48X、52X）2.光盤的種類反襯金屬層塑料透明襯底保護層3.5.3移動存儲器1.光存儲技術和移動存儲器2.使用磁介質的移動存儲器3.使用特殊存儲器技術的移動存儲器硬盤的維護（1）防止硬盤受震動（2）硬盤正在讀寫時不能隨意關機或重新啟動系統(tǒng)（3）控制硬盤的工作環(huán)境（4）不要輕易對硬盤進行低級格式化（5）定期整理、維護硬盤（6）硬盤上的數(shù)據(jù)保護（7）定期檢測病毒“硬盤有價，數(shù)據(jù)無價”這句深入人心的口號套用在數(shù)據(jù)恢復領域便是巨大的市場潛力。特別是對于企業(yè)來說，數(shù)據(jù)的損失可能會帶來災難性的后果。因此，不惜一切代價拯救數(shù)據(jù)的觀點就源源不斷地為數(shù)據(jù)恢復行業(yè)貢獻利潤。以高端市場為例，RAID磁盤陣列單盤報價普遍在3000元左右，大型企業(yè)往往使用20～40個硬盤組成RAID磁盤陣列，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)危機，其修復價格可以高達10萬元甚至更多。國內的數(shù)據(jù)恢復市場剛剛起步，普通用戶對數(shù)據(jù)恢復并不怎么了解，即使是眾多的電腦高手也只是停留在軟件修復的層次上，真正的復雜的數(shù)據(jù)恢復是涉及到較高技術含量的操作的，而數(shù)據(jù)恢復行業(yè)一直以來都是披著一層神秘的面紗，無塵操作環(huán)境也讓普通用戶敬而遠之。開盤操作與超凈間：

當遇到磁頭故障或者盤片劃傷時，一般都需要開盤進行數(shù)據(jù)恢復。這項操作不僅要求較高的技術，更需要潔凈的環(huán)境，因為硬盤中的磁盤一旦暴露在空氣中就會接觸到致命的灰塵，從而導致數(shù)據(jù)報廢。不同的領域對于數(shù)字所表示的等級概念是完全不同的。然而數(shù)據(jù)恢復行業(yè)正存在概念上的模糊與宣傳的誤導，直接催化了“超凈間神話”的誕生。突出的誤區(qū)之一便是對“百級”、“千級”、“萬級”的等級內涵一無所知，甚至于顛倒了等級次序。根據(jù)中華人民共和國國家標準GBJ73—84，《潔凈廠房設計規(guī)范》明確規(guī)定了空氣潔凈度的四個等級（潔凈度即指潔凈環(huán)境中空氣含塵粒多少的程度），并制作了相應表格以示劃分之標準：等級每立方米（每升）空氣中≥0.5微米塵粒數(shù)每立方米（每升）空氣中≥5微米塵粒數(shù)100級≤35×100（3.5）1000級≤35×1000（3.5）≤250（0.25）10000級≤35×10000（3.5）≤2500（0.25）100000級≤35×100000（3.5）≤25000（0.25）鮮為人知的數(shù)據(jù)恢復操作：

如果外圍設備存在硬件故障，那么只要打開盤體之后，將損壞的部件更換（常見損壞部件為磁頭和電機）就有可能解決問題。此外，將盤片取下后通過各種方式來讀取數(shù)據(jù)也是可行的方案，只是其操作難度更大。首先，開盤操作一定要在超凈間進行。毫無疑問，沒有超凈間就根本談不上開盤恢復數(shù)據(jù)，因為硬盤的內部盤體無法暴露在低潔凈度的環(huán)境下，這是任何正規(guī)數(shù)據(jù)恢復服務商都不可節(jié)省的投資。在進入超凈間之前，工程師必須穿潔凈服。工程師此前還得在風室內吹走身上的灰塵，這樣才能保證進入超凈間后不會降低其潔凈度。為了確保在接觸硬盤時的安全，工程師還得佩帶專用的潔凈手套。使用專用的六角螺絲刀打開硬盤之后，我們就可以清晰看到其內部結構，這部分內容我們在先前的段落中已經(jīng)詳細介紹過。一般而言，最常見的硬件故障便是其磁頭損壞，此時需要工程師以精巧的手工將完好的磁頭更換上去。在整個硬盤結構中，磁頭的精密度非常高，一般出現(xiàn)故障后也難以修復。當遇到硬盤因為磁頭故障而無法讀取數(shù)據(jù)時，可以直接將相同品牌與型號（嚴格要求版本號一致）硬盤的磁頭更換上去。這樣的操作方法可能將另外一個完好的硬盤報廢，但是對于無價的數(shù)據(jù)而言，幾百元的硬盤備件費是很多客戶都能夠承受的。表面看起來操作好像并不復雜，但是具體實施過程中難度極高，而且要求工程師有著豐富的經(jīng)驗。更換磁頭可謂是最驚心動魄的步驟，這不僅是技巧方面的要求，還要憑借經(jīng)驗操作。不同硬盤所內置的盤片數(shù)量和磁頭復雜度都不一樣，部分型號的操作難度非常大。工程師在更換磁頭時萬萬不能觸及盤片，而且更換上其它磁頭時也需要調整好位置。1、頁式虛擬存儲器在頁式虛擬存