第7章必算機(jī)殂就原理

外部設(shè)備

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第7章必算機(jī)殂就原理

外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的重

要組成部分，本章將介紹磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的

存儲(chǔ)原理，常用磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備和其他輔

助存儲(chǔ)設(shè)備以及常見的輸入輸出設(shè)備的工

作原理。

備注

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7.1外部設(shè)備概述必算機(jī)殂就原理

中央處理器（CPU）和主存儲(chǔ)器（MM）構(gòu)

成計(jì)算機(jī)的主機(jī)。除主機(jī)以外，圍繞著主機(jī)而設(shè)

置的各種硬件裝置叫做外部設(shè)備或外圍設(shè)備，它

們主要用來完成數(shù)據(jù)的輸入、輸出、成批存儲(chǔ)以

及對信息加工處理的任務(wù)。

7.1.1外部設(shè)備的分類

外部設(shè)備的種類很多，從它們的功能及其在

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用來看，可以分為以下五類：

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7.1外部設(shè)備概述制算機(jī)殂戚原理

1.輸入/輸出設(shè)備

以計(jì)算機(jī)主機(jī)為觀察點(diǎn)，向主機(jī)輸入信息的

外部設(shè)備稱為輸入設(shè)備；接受計(jì)算機(jī)主機(jī)輸出信

息的外部設(shè)備稱為輸出設(shè)備。

2.輔助存儲(chǔ)器

輔助存儲(chǔ)器即外存儲(chǔ)器，它是指主機(jī)以外的

存儲(chǔ)裝置，又稱為后援存儲(chǔ)器。

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7.1外部設(shè)備概述必算機(jī)殂就原理

3.終端設(shè)備

終端設(shè)備由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和終端控制器組成,

通常通過通信線路與主機(jī)相連。終端設(shè)備具有向計(jì)算機(jī)

輸入和接收計(jì)算機(jī)輸出的能力，具有與通信線路連接的

通信控制能力，有些還具有一定的數(shù)據(jù)處理能力。

4.過程控制設(shè)備

模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換設(shè)備均是過程控制設(shè)備，有關(guān)的

檢測設(shè)備也屬于過程控制設(shè)備。

5.脫機(jī)設(shè)備

脫機(jī)設(shè)備是指在脫離主計(jì)算機(jī)的情況下，由設(shè)備本

身完成數(shù)據(jù)制備的設(shè)備。

備注

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7.1外部設(shè)備概述引■算機(jī)獨(dú)戚原理

7.1.2外部設(shè)備的地位和作用

外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)和外界聯(lián)系的紐

帶、接口和界面。如果沒有外部設(shè)備，

計(jì)算機(jī)將無法工作。

外部設(shè)備在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用可

以分為四個(gè)方面：

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7.1外部設(shè)備概述制算機(jī)殂戚原理

7.1.2外部設(shè)備的地位和作用

＞外部設(shè)備是人機(jī)對話的通道

無論是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還是小、中、大型

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，要把數(shù)據(jù)、程序送入計(jì)算機(jī)或要把

計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果及各種信息送出來，都要通過

外部設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。因此，外部設(shè)備成為人機(jī)對話

的通道。

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7.1外部設(shè)備概述必算機(jī)殂就原理

7.1.2外部設(shè)備的地位和作用

＞外部設(shè)備是完成數(shù)據(jù)/媒體變換的設(shè)備

人們習(xí)慣用字符、漢字、圖形、圖像等來表

達(dá)信息的含義，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部卻是以電信號表示

的二進(jìn)制代碼。因此，在人機(jī)對話交換信息時(shí)，

首先需要將各種信息變成計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn)制

代碼形式，然后再輸入計(jì)算機(jī)；同樣，計(jì)算機(jī)處

理的結(jié)果也必須變換成人們所熟悉的表示方式，

這兩種變換只能通過外部設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

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7.1外部設(shè)備概述制算機(jī)殂戚原理

7.1.2外部設(shè)備的地位和作用

＞外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和信息的駐在地

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫

和待處理的信息量越來越大，不可能全部存放在

主存中，因此，以磁盤存儲(chǔ)器或光盤存儲(chǔ)器為代

表的輔助存儲(chǔ)器已成為系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫及各種

信息的駐在地。

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7.1外部設(shè)備概述制算機(jī)殂戚原理

7.1.2外部設(shè)備的地位和作用

＞外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)在各領(lǐng)域應(yīng)用的橋梁

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，已從早期的數(shù)

值計(jì)算擴(kuò)展到文字、表格、圖形、圖像和語音等

非數(shù)值信息的處理。為了適應(yīng)這些處理，各種新

型的外部設(shè)備陸續(xù)被制造出來。由此可見，無論

哪個(gè)領(lǐng)域、哪個(gè)部門，只有配置了相應(yīng)的外部設(shè)

備，才能使計(jì)算機(jī)在這些方面獲得廣泛的應(yīng)用。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

7.2.1磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的讀寫

L磁記錄介質(zhì)和磁頭

(1)磁記錄介質(zhì)

在磁介質(zhì)存儲(chǔ)器中，信息是記錄在一薄層磁

性材料的表面上，這個(gè)薄層稱為磁層。磁層與所

附著的載體被稱為記錄介質(zhì)或記錄媒體。

載體是非磁性材料，如聚酯塑料、鋁合金片。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

(2)磁頭

磁頭是磁記錄設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，它是一

種電磁轉(zhuǎn)換元件。寫磁頭實(shí)現(xiàn)把電脈沖表示的二

進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)，即電

—磁轉(zhuǎn)換；讀磁頭實(shí)現(xiàn)把磁記錄介質(zhì)上的磁化狀

態(tài)轉(zhuǎn)換成電脈沖，即磁一電轉(zhuǎn)換。

在讀寫過程中，記錄介質(zhì)與磁頭之間相對運(yùn)

動(dòng)，一般是記錄介質(zhì)運(yùn)動(dòng)而磁頭不動(dòng)。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理的算機(jī)俎戚晨理

2.寫入過程

在寫磁頭線圈中通以一定方向的寫電流，于

是在磁頭下方的一個(gè)局部區(qū)域被磁化，形成一個(gè)

磁化單元或稱記錄單元。當(dāng)這部分介質(zhì)移出磁頭

作用區(qū)后，仍將留下足夠強(qiáng)的剩磁。

圖7-1磁層的寫入

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

在寫磁頭中通以正、負(fù)兩個(gè)不同方向的寫電流，

就會(huì)產(chǎn)生兩種不同的剩磁狀態(tài)，正好對應(yīng)二進(jìn)制

信息的“1”和“0”。參見P240圖7-1。

3.讀出過程

讀出時(shí)，讀出線圈不外加電流。當(dāng)某一磁化

單元運(yùn)動(dòng)到讀磁頭下方時(shí)，使得磁頭中流過的磁

通有很大的變化，于是在讀出線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)

電動(dòng)勢e。感應(yīng)電動(dòng)勢e經(jīng)放大、檢波、限幅、整

形和選通后，獲得符合要求的信號。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

7.2.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)

1.記錄密度

記錄密度是指磁介質(zhì)存儲(chǔ)器單位長度或單位

面積磁層表面所能存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量。通常以

道密度和位密度表示，也可用兩者的乘積-面密

度來表示。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

⑴道密度

道密度又叫橫向密度，是指垂直于磁道方向

上單位長度中的磁道數(shù)目，道密度的單位是道/英

寸(TPI)或道/毫米(TPM)o

磁道指的是磁頭寫入磁場在記錄介質(zhì)表面上

形成的磁化軌跡。

⑵位密度

位密度又叫縱向密度，是指沿磁道方向上單

位長度中所能記錄的二進(jìn)制信息的位數(shù)，位密度

的單位為位/英寸(bpi)或位/毫米(bpm)。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

2.存儲(chǔ)容量

存儲(chǔ)容量是指整個(gè)磁介質(zhì)存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的

二進(jìn)制信息的總量，一般用位或字節(jié)為單位表示，

它與存儲(chǔ)介質(zhì)尺寸和記錄密度直接相關(guān)。

磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量有非格式化容量和

格式化容量兩種指標(biāo)。非格式化容量是指磁記錄

表面上可全部利用的磁化單元數(shù)；格式化容量是

指用戶實(shí)際可以使用的存儲(chǔ)容量。格式化容量一

般約為非格式化容量的60?70%左右。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理引■算機(jī)獨(dú)戚原理

3.平均存取時(shí)間

當(dāng)磁頭接到讀/寫命令，從原來的位置移動(dòng)到

指定位置，并完成讀/寫操作的時(shí)間叫存取時(shí)間。

對于磁盤存儲(chǔ)器來說，存取時(shí)間主要包括兩部分:

一部分是指磁頭從原先位置移動(dòng)到目的磁道所需

要的時(shí)間，稱為定位時(shí)間或?qū)さ罆r(shí)間；另一部分

是指在到達(dá)目的磁道以后，等待被訪問的記錄區(qū)

旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所等待的時(shí)間。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

平均存取時(shí)間還應(yīng)當(dāng)包括信息的讀/寫操作時(shí)

間，但這一時(shí)間相對平均尋道時(shí)間和平均等待時(shí)

間來說可以忽略不計(jì)。所以磁盤的平均存取時(shí)間

Ta，由平均尋道時(shí)間Ts和平均等待時(shí)間Tw組成:

——,—t§max+tsmintwmax+twmjn

Ta-Ts+Tw=--------------------+------------------

22

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

4.數(shù)據(jù)傳送率

磁介質(zhì)存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)

的位數(shù)或字節(jié)數(shù)，稱為數(shù)據(jù)傳送率D,,單位為

位/秒或字節(jié)/秒。

5.誤碼率

誤碼率是衡量磁介質(zhì)存儲(chǔ)器出錯(cuò)概率的參數(shù),

它等于讀出的出錯(cuò)信息位數(shù)和讀出總的信息位數(shù)

之比。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

7.2.3數(shù)字磁記錄方式

為了提高磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能，擴(kuò)大存儲(chǔ)容

量，加快存取速度，除了要不斷改善磁頭和記錄

介質(zhì)的電磁性能和機(jī)械性能之外，選用高性能的

數(shù)字磁記錄方式對提高記錄密度和可靠性也是很

重要的。

磁記錄方式是一種編碼方式，即按照某種規(guī)

律將一連串的二進(jìn)制數(shù)字信息變換成記錄介質(zhì)上

相應(yīng)磁化翻轉(zhuǎn)形式。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

1.直接記錄方式

當(dāng)記錄密度較低時(shí)，可以不編碼，直接按記

錄信息的“0”、“1”排序記錄。這類方式有：

To

數(shù)據(jù)序列1o000

RZ

NRZ

NRZ-1

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(1)歸零制(RZ)

記錄“1”時(shí)，磁頭線圈中通以正向脈沖電流；

記錄“0”時(shí)，通以反向脈沖電流。由于脈沖電流均

要回到零，故稱為歸零制。歸零制的兩個(gè)脈沖之間

有一段間隔沒有電流，相應(yīng)的這段磁層未被磁化。

數(shù)據(jù)序列1i01i1i1I0i001

m

NRZ

NRZ-1

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（2）不歸零制（NRZ）

記錄“1”時(shí)，寫磁頭線圈中通以正向電流；

記錄“0”時(shí)，通以反向電流。磁頭中電流不回到

零。如果記錄的相鄰兩位信息相同（即連續(xù)記錄

“1”或“0”）時(shí)，寫電流方向不變；只有當(dāng)記錄

的相鄰兩位信息不相同（即“0”和“1”交替）時(shí)，

寫電流才改變方向，所以又稱為異碼變化或“見

變就翻”的不歸零制。

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(3)不歸零4制(NRZ-1)

這是一種改進(jìn)的不歸零制，記錄“1”時(shí)，磁

頭線圈中寫電流改變方向，使磁層磁化翻轉(zhuǎn)；而

記錄“0”時(shí)，寫電流方向維持不變，保持原來的

磁化狀態(tài)，所以稱之為見“1”就翻的不歸零制。

LTo

數(shù)據(jù)序列[1o111i0i0i0i1

RZLn

NRZ

NRZ-1

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

數(shù)據(jù)序列111i0：0i0i1

RZ

NRZ

NRZ-1

以上各種記錄方式，目前已很少應(yīng)用，但不

歸零制是編碼方式的基礎(chǔ)，無論哪一種編碼方式,

只要數(shù)據(jù)序列變換成記錄序列之后，均按照

NRZ-1制規(guī)則記錄到磁層上。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

2.按位編碼記錄方式

(1)調(diào)相制(PE)

調(diào)相制又稱相位編碼方式，它采用0。和

180°相位的不同分別表示“1”或“0”。它的編碼

規(guī)則是：記錄“1”時(shí)，寫電流在位周期中間由負(fù)

變正；記錄“0”時(shí)，寫電流在位周期中間由正變

負(fù)。當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上“1”或“0”時(shí)，

為了維持上述原則，在位周期的邊界上也要翻轉(zhuǎn)

一次。這種記錄方式常用于磁帶機(jī)中。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

(2)調(diào)頻制(FM)

調(diào)頻制是根據(jù)寫電流的頻率來區(qū)分記錄“1”

或“0”的。記錄“1”時(shí)，寫電流在位周期中間和

邊界各改變一次方向；記錄“0”時(shí)，寫電流僅在

位周期邊界改變一次方向。因此，記錄“1”的磁

化翻轉(zhuǎn)頻率為記錄“0”時(shí)的兩倍，故又稱倍頻制。

若以To表示位周期，則調(diào)頻制的磁化翻轉(zhuǎn)間距為

0.5T。和

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

(3)改進(jìn)的調(diào)頻制(MFM)

MFM制是在FM制基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種記錄方

式，又稱為延遲調(diào)制碼或密勒碼。其編碼規(guī)則為：

記錄“1”時(shí)，寫電流在位周期中間改變方向；記

錄獨(dú)立的一個(gè)“0”，寫電流不改變方向；記錄連

續(xù)的兩個(gè)“0”，寫電流在位周期邊界改變方向。

改進(jìn)的調(diào)頻制的磁化翻轉(zhuǎn)間距有三種：T。、

L5T。、2T0,對應(yīng)于三種不同的頻率，所以又稱

為三頻制。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

LTo

數(shù)據(jù)序列|101110001

PEu?；n_!n_n_|nnnin!

FM

I

n-----------!-----------------------i------------------------------------------m------:------------

MFM

M2FM

圖7-2幾種記錄方式的定電流波形

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理制算機(jī)殂或原理

(4)改進(jìn)的改進(jìn)型調(diào)頻制(IVPFM)

IVPFM制的編碼規(guī)則為：記錄“1”時(shí)，寫電

流在位周期中間改變方向；記錄獨(dú)立的一個(gè)“0”，

寫電流不改變方向；記錄連續(xù)的兩個(gè)“0”，寫電

流在位周期邊界處改變方向，產(chǎn)生磁化翻轉(zhuǎn)；記

錄連續(xù)兩個(gè)以上的“0”，寫電流在前兩個(gè)“0”的

位周期邊界處改變方向，以后每隔兩個(gè)“0”的位

周期邊界處，寫電流再改變一次方向，產(chǎn)生磁化

翻轉(zhuǎn)。

改進(jìn)的改進(jìn)型調(diào)頻制的磁化翻轉(zhuǎn)間距有四種：

T。、1.5T0>2T。、2.5T0,對應(yīng)于四種不同的頻率，

所以乂稱為四頻制。

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7.2磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的性能和原理必算機(jī)殂就原理

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7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

7.3.1硬盤存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)與分

類

硬盤存儲(chǔ)器的硬件包括硬盤

控制器（適配器）、硬盤驅(qū)動(dòng)器

以及連接電纜。硬盤控制器對硬

盤進(jìn)行管理，并在主機(jī)和硬盤之

間傳送數(shù)據(jù)。

硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)有多個(gè)盤片，

它們被疊裝在主軸上，構(gòu)成一個(gè)

盤組，每個(gè)盤片的兩面都可用作

記錄面。

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7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

硬盤存儲(chǔ)器可分為溫徹斯特盤和非溫徹斯特―

盤兩類。溫徹斯特盤的主要特點(diǎn)是磁頭、盤片、

磁頭定位機(jī)構(gòu)、主軸，甚至連讀/寫驅(qū)動(dòng)電路等

都被密封在一個(gè)盤盒內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)頭一盤組合體，

這個(gè)組合體不可隨意拆卸，它的防塵性能好，可

靠性高，對使用環(huán)境要求不高。而非溫式磁盤的

磁頭和盤片等不是密封的，因此要求有超凈使用

環(huán)境。

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7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

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7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

硬盤存儲(chǔ)器可分為固定頭硬盤和活動(dòng)頭硬盤

兩類。固定頭硬盤機(jī)中，每個(gè)磁道對應(yīng)一個(gè)磁頭,

省去了磁頭找磁道的時(shí)間，存取速度快。但由于

磁頭太多，使磁盤的道密度不可能很高。移動(dòng)頭

硬盤機(jī)中，每個(gè)盤面上只有一個(gè)讀寫頭，安裝在

讀寫臂上，當(dāng)需要在不同磁道上讀寫時(shí)，要驅(qū)動(dòng)

讀寫臂沿盤面作徑向移動(dòng)。由于增加了尋道時(shí)間,

所以其存取時(shí)間比固定頭硬盤機(jī)要長。

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7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

7.3.2硬盤驅(qū)動(dòng)器

1.磁頭

接觸啟停式浮動(dòng)磁頭是指讀/寫操作時(shí)磁頭浮

空，不與盤面記錄區(qū)相接觸，以免劃傷記錄區(qū)。

但在啟動(dòng)前和停止后，磁頭將仍與盤面接觸。具

體的做法是：在盤面記錄區(qū)與軸心之間有一段空

白區(qū)，被當(dāng)作啟停區(qū)或著陸區(qū)。未啟動(dòng)前及停止

后，磁頭停在啟停區(qū)，與盤面接觸。當(dāng)盤片旋轉(zhuǎn)

并達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，氣墊浮力使磁頭浮起并達(dá)到

所需的浮動(dòng)高度，然后將磁頭向外移至0號磁道，

準(zhǔn)備尋道。

2012年6月26日星期二39

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

7.3.2硬盤驅(qū)動(dòng)器

2.磁頭定位系統(tǒng)

磁頭定位系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)磁頭沿盤面徑向移動(dòng)尋道并精確定

位。磁頭定位系統(tǒng)應(yīng)包括以下操作：

①硬盤驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)后，或是中途尋道出錯(cuò)后，要使磁

頭準(zhǔn)確地回到0號磁道，以等待尋道命令。

②要能快速、準(zhǔn)確地將磁頭移到指定磁道的中心位置。

③當(dāng)硬盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障或掉電后，要使磁頭迅速退

出盤面數(shù)據(jù)區(qū)，以保護(hù)盤面免受擦傷。

目前，在磁盤中采用的碰頭定位系統(tǒng)有下述兩種類型:

2012年6月26日星期二40

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

(1)步進(jìn)電機(jī)定位機(jī)構(gòu)

整個(gè)定位機(jī)構(gòu)是開環(huán)控制。根據(jù)現(xiàn)行磁道號

與目的的磁道號之差，求得步進(jìn)脈沖數(shù)，每發(fā)一

個(gè)步進(jìn)脈沖，脈沖移動(dòng)一個(gè)道距。步進(jìn)電機(jī)定位

機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單，但定位精度比較低。

(2)音圈電機(jī)定位機(jī)構(gòu)

音圈電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)磁頭作直線運(yùn)動(dòng)，整

個(gè)定位系統(tǒng)是一個(gè)帶有速度和位置反饋的閉環(huán)調(diào)

節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是尋道速度快，定位精

1、__-

度局。

2012年6月26日星期二41

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

7.3.3硬盤的信息分布和磁盤地址

L硬盤的信息分布

在硬盤中信息分布呈如下層次：記錄面、圓柱面、

磁道、扇區(qū)。

⑴記錄面

硬盤驅(qū)動(dòng)器中可有多

個(gè)盤片（數(shù)量為1?20片），

每個(gè)盤片有兩個(gè)記錄面，每

個(gè)記錄面對應(yīng)一個(gè)磁頭。

（如右圖）

2012年6月26日星期二42

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

⑵磁道

在讀/寫時(shí)，磁頭固定

不動(dòng)，盤片高速旋轉(zhuǎn)，磁化

區(qū)構(gòu)成一個(gè)閉合圓環(huán)，稱為

磁道。在盤面上，一條條磁

道形成一組同心圓，最外圈

的磁道為0號，往內(nèi)則磁道

號逐步增加。（每個(gè)盤片可(b)

有500?2500條磁道）。（參

圖7-4

見P248圖7-4b）

2012年6月26日星期二43

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

(3)圓柱面

n

在一個(gè)盤組中，各記錄面

上相同編號(位置)的諸磁道

構(gòu)成一個(gè)圓柱面。例如，某驅(qū)

動(dòng)器有4片8面，則8個(gè)0號磁道

構(gòu)成0號圓柱面，8個(gè)1號磁道

構(gòu)成1號圓柱面，硬盤

的圓柱面數(shù)等于一個(gè)記錄面上

的磁道數(shù)，圓柱面號即對應(yīng)的

磁道號。

2012年6月26日星期二44

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

引入圓柱面的概念是為了提高硬盤的存儲(chǔ)

速度。當(dāng)主機(jī)要存入一個(gè)較長的文件時(shí)，若一

條磁道存不完，就需要存放在幾條磁道上。這

時(shí)主機(jī)應(yīng)選擇位于同一記錄面上的幾條磁道？

還是選擇同一圓柱面上的幾條磁道呢？很明顯,

選擇同一圓柱面上的磁道，則各記錄面的磁頭

可同時(shí)定位，換道的時(shí)間僅是磁頭選擇電路的

譯碼時(shí)間。所以在存入文件時(shí)，應(yīng)首先將一個(gè)

文件盡可能地存放在同一圓柱面中。

2012年6月26日星期二45

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備豺算機(jī)俎戚原理

(4)扇區(qū)

通常將一條磁道劃分為若干個(gè)段，每個(gè)段稱

為一個(gè)扇區(qū)或扇段，每個(gè)扇區(qū)存放一個(gè)定長信息

塊(如512個(gè)字節(jié))。一條磁道劃分多少扇區(qū)，

每個(gè)扇區(qū)可存放多少字節(jié)，一般由操作系統(tǒng)決定。

磁道上的扇區(qū)編號從1號開始。

2012年6月26日星期二46

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

2.磁盤地址

主機(jī)向磁盤控制器送出有關(guān)尋址信息，磁

盤地址一般表示為：

驅(qū)動(dòng)器號、圓柱面（磁道）號、記錄面

（磁頭）號、扇區(qū)號

2012年6月26日星期二47

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

7.3.4硬盤存儲(chǔ)器的技術(shù)參數(shù)

L硬盤的主要性能指標(biāo)

(1)硬盤容量

硬盤容量當(dāng)然是越大越好。市場上最新的硬盤

容量已達(dá)2TB以上。

(2)主軸轉(zhuǎn)速

從理論上來說，轉(zhuǎn)速越快，硬盤的速度越快。

(3)道密度

硬盤驅(qū)動(dòng)器在介質(zhì)上的道密度可達(dá)

38OOOTPI或更高。

2012年6月26日星期二48

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

(4)平均存取時(shí)間

平均存取時(shí)間近似等于平均尋道時(shí)間和平均

等待時(shí)間之和。

(5)緩存

緩存存在的目的是為了解決硬盤內(nèi)部與接口

數(shù)據(jù)之間速度不匹配的問題，它可以提高硬盤的

讀寫速度。現(xiàn)有市場上32MB、64MB已是主流。

2012年6月26日星期二49

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

(6)數(shù)據(jù)傳輸率

硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率分為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外

部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率主要依賴于硬盤

的旋轉(zhuǎn)速度，因硬盤的品牌及型號不同而有著較

大的差異。外部數(shù)據(jù)傳輸率指的是系統(tǒng)總線與硬

盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與

硬盤接口類型和緩存大小有關(guān)。

2012年6月26日星期二50

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

2.硬盤的接口標(biāo)準(zhǔn)

硬盤接口是硬盤與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，不

同的硬盤接口決定著硬盤與計(jì)算機(jī)之間的連接速

度，在整個(gè)系統(tǒng)中，硬盤接口的優(yōu)劣直接影響著

程序運(yùn)行快慢和系統(tǒng)性能好壞。從整體的角度上，

硬盤接口分為IDE、SCSI和SATA等，IDE接口硬

盤多用于家用產(chǎn)品中，SCSI接口硬盤則主要應(yīng)用

于服務(wù)器市場，SATA是一種新生的硬盤接口類

型，在家用市場中有著廣泛的前景。

備注

2012年6月26日星期二51

必算機(jī)殂就原理

SATA標(biāo)識便攜miniSATA

2012年6月26日星期二52

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

3.磁盤參數(shù)的計(jì)算

例：設(shè)有一個(gè)盤面直徑為18in的磁盤組，有

20個(gè)記錄面，每面有5in的區(qū)域用于記錄信息，記

錄密度為100道/in(TPI)和1000b/in(bpi),轉(zhuǎn)

速為2400r/min,道間移動(dòng)時(shí)間為0.2ms,試計(jì)算

該盤組的容量、數(shù)據(jù)傳送率和平均存取時(shí)間。

每一記錄面的磁道數(shù)N為

N=5in/面X100道/in=500道/面

最內(nèi)圈磁道的周長為

L=71X(18-2X5)in=25.12in

2012年6月26日星期二53

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

以最內(nèi)圈磁道的周長當(dāng)作每條磁道的長度，

故該盤組的存儲(chǔ)容量(非格式化容量)為

C=1000b/inX25.12in/itX500道/面X20面

=251.2X106b=31.4X106B

磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為

t=l/2400(r/min)X60s/min

=0.025s=25ms

2012年6月26日星期二54

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

數(shù)據(jù)傳送率為

D「=每一道的容量/旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間

=25120/25=1004.8b/ms=1.0048X106b/s

=0.1256X106B/s=0.1256MB/s

平均存取時(shí)間為

Ta^[(0+0.2*499)/2+(0+25)/2]ms^60ms

2012年6月26日星期二55

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

非格式化容量=最大位密度X最內(nèi)圈磁道周―

長X總磁道數(shù)

新的磁盤在使用之前需先進(jìn)行格式化，格式

化實(shí)際上就是在磁盤上劃分記錄區(qū)，寫入各種標(biāo)

志信息和地址信息，這些信息占用了磁盤的存儲(chǔ)

空間，故格式化之后的有效存儲(chǔ)容量要小于非格

式化容量。

格式化容量=每道扇區(qū)數(shù)X扇區(qū)容量X總磁

道數(shù)

2012年6月26日星期二56

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

7.3.5硬盤的分區(qū)域記錄

傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)器

的每個(gè)磁道上記錄的

扇區(qū)數(shù)是相同的，因

而存儲(chǔ)的信息量也是

相同的，這意味著在

磁盤上位密度是變化

的。圖7?6每個(gè)磁道有相廊數(shù)量原區(qū)

2012年6月26日星期二57

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

7.3.5硬盤的分區(qū)域記錄

因?yàn)閮?nèi)圈磁道的周長短，外

圈磁道的周長長，所以內(nèi)圈

磁道的位密度高，外圈磁道

的位密度低，最內(nèi)圈磁道的

位密度（最大位密度）決定

了磁盤驅(qū)動(dòng)器的容量。又因

為每個(gè)磁道記錄的信息量及圖每個(gè)磁道有相局?jǐn)?shù)總原區(qū)

轉(zhuǎn)速是相同的，所以它們的

數(shù)據(jù)傳送率也是相同的。

2012年6月26日星期二58

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

由于外圈磁道比內(nèi)圈磁道更長一些，但存儲(chǔ)―

的信息量卻相同，所以外圈磁道上明顯地存在著

浪費(fèi)。

采用分區(qū)域記錄（等位密度）技術(shù)可以增加

硬盤驅(qū)動(dòng)器的容量。由于外圈磁道有更長的周長，

所以外層磁道要比內(nèi)層磁道包含更多的扇區(qū)，即

外圈磁道上保存的信息比內(nèi)圈磁道多。

2012年6月26日星期二59

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

內(nèi)

最

外層區(qū)域

道

10

扇

個(gè)

區(qū)

，

外

最

有

道

個(gè)

32

扇

區(qū)

。

圖7?6分區(qū)域記錄磁盤扇區(qū)分布

2012年6月26日星期二60

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

分區(qū)域記錄的另一個(gè)影響是數(shù)據(jù)傳輸率隨磁

頭所處的區(qū)域而變化。分區(qū)域驅(qū)動(dòng)器還是以恒定

速度旋轉(zhuǎn)，可是，由于外層區(qū)域每磁道有更多的

扇區(qū)，所以數(shù)據(jù)傳輸速度要更快一些。這就是當(dāng)

今驅(qū)動(dòng)器標(biāo)注最小和最大連續(xù)傳輸速率的原因，

因?yàn)閭鬏斔俾嗜Q于磁頭讀/寫的位置。

分區(qū)域記錄技術(shù)的使用，大大地提高了硬盤

利用率，與采用每磁道固定扇區(qū)的硬盤比較，使

驅(qū)動(dòng)器增加了20?50%的硬盤容量。實(shí)際上，現(xiàn)

在所有的IDE和SCSI都采用分區(qū)域記錄。

2012年6月26日星期二61

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備制算機(jī)殂或原理

7.3.6硬盤的NCQ技術(shù)

NCQ技術(shù)即全速命令排隊(duì)技術(shù)，它是通過對內(nèi)

部隊(duì)列中的命令進(jìn)行重新排序?qū)崿F(xiàn)智能數(shù)據(jù)管理，

避免像傳統(tǒng)硬盤那樣機(jī)械地按照接收命令的先后順

序移動(dòng)磁頭讀寫硬盤的不同位置，從而減少了磁頭

反復(fù)移動(dòng)帶來的損耗，延長了硬盤的壽命。

根據(jù)磁盤地址，硬盤尋址的過程如下：

?尋找目標(biāo)圓柱面

?尋找目標(biāo)盤面

?尋找目標(biāo)扇區(qū)

2012年6月26日星期二62

7.3磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備必算機(jī)殂就原理

對于不支持NCQ技術(shù)的硬盤來說，大量的數(shù)

據(jù)讀寫需要反復(fù)重復(fù)上面的步驟，而對于不同位

置的數(shù)據(jù)存取，磁頭需要更多的操作，降低了存

取效率。而支持NCQ技術(shù)的硬盤對接收到的命令

按照他們訪問的地址的距離進(jìn)行了重排列，減少

了磁頭臂來回移動(dòng)的時(shí)間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。

2012年6月26日星期二63

7.4磁盤陣列必算機(jī)殂戚原理

7.4.1RAID簡介

RAID是RedundentArrayof

InexpensiveDisks的縮寫，直譯為“廉價(jià)冗

余磁盤陣列”，也簡稱為“磁盤陣列”。

后來RAID中的字母I被改作為Independent,

RAID就成了“獨(dú)立冗余磁盤陣列”，但這

只是名稱的變化，實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容并沒有改

變。

2012年6月26日星期二64

7.4磁盤陣列引■算機(jī)獨(dú)戚原理

7.4.1RAID簡介

可以把RAID理解成一種使用磁盤驅(qū)動(dòng)

器的方法，它將一組磁盤驅(qū)動(dòng)器用某種邏

輯方式聯(lián)系起來，作為邏輯上的一個(gè)磁盤

驅(qū)動(dòng)器來使用。一般情況下，組成的邏輯

磁盤驅(qū)動(dòng)器的容量要小于各個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器

容量的總和。

2012年6月26日星期二65

7.4磁盤陣列必算機(jī)殂就原理

7.4.1RAID同介

RAID的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)成本低，功耗小，傳輸速率高。在RAID中，可

以讓邏輯上視為同一磁盤驅(qū)動(dòng)器的多個(gè)物理驅(qū)動(dòng)器

同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)磁盤驅(qū)

動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。

(2)提供容錯(cuò)功能。一般而言，普通磁盤驅(qū)動(dòng)器不具

有硬件容錯(cuò)功能。RAID的容錯(cuò)是建立在每個(gè)磁盤驅(qū)

動(dòng)器的硬件容錯(cuò)功能之上的，所以它提供更高的安

全性。

(3)與傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器比，價(jià)格/容量要低許多。

2012年6月26日星期二66

7.4磁盤陣列必算機(jī)殂就原理

742RAID的分級

RAID分為6個(gè)級別，即RAID0-RAID5,

如表7-3所示。在RAID1-RAID5的幾種方案

中，不論何時(shí)有磁盤損壞，都可以隨時(shí)拔出

損壞的磁盤再插入好的磁盤（需要硬件上的

熱插拔支持），數(shù)據(jù)不會(huì)受損，失效盤的內(nèi)

容可以很快地重建，重建的工作由RAID硬件

或RAID軟件來完成。

2012年6月26日星期二67

7.4磁盤陣列必算機(jī)殂就原理

RAID名稱可正常工作檢測

級別磁盤的最多失效磁盤

數(shù)磁盤數(shù)數(shù)

RAID0無冗余無校驗(yàn)的磁盤陣800

歹！J

RAID1鏡象磁盤陣列818

RAID2糾錯(cuò)海明碼磁盤陣列814

RAID3位交叉奇偶校驗(yàn)的磁盤811

陣歹U

RAID4塊交叉奇偶校驗(yàn)的磁盤811

陣歹U

RAID5無獨(dú)立校驗(yàn)盤的奇偶校811

驗(yàn)磁盤陣列

2012年6月26日星期二68

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

7.5.1光盤存儲(chǔ)器的類型

LCD-ROM光盤

只讀型光盤，它由生產(chǎn)廠家預(yù)先寫入數(shù)據(jù)和

程序，使用時(shí)用戶只能讀出，不能修改或?qū)懭胄?/p>

內(nèi)容。

2.CD?R光盤

CD-R光盤可由用戶寫入信息，寫入后可以多

次讀出，但只能寫入一次，信息寫入后將不能再

修改，所以稱為只寫一次型光盤。

2012年6月26日星期二69

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

3CD-RW光盤

CD?RW光盤是可以寫入、擦除、重寫的可逆

性記錄系統(tǒng)。這種光盤類似于磁盤，可重復(fù)讀/寫。

4.DVD-ROM光盤

DVD代表通用數(shù)字化多功能光盤，簡稱高容

量CD。事實(shí)上，任何DVD-ROM光驅(qū)都是CD-

ROM光驅(qū)，即這類光驅(qū)既能讀取CD光盤，也能

讀取DVD光盤。DVD除了密度較高以外，其他技

術(shù)與CD-ROM完全相同。

2012年6月26日星期二70

7.5光盤存儲(chǔ)器材算機(jī)殂或原理

7.5.2光盤存儲(chǔ)器的組成及工作原理

1.光盤存儲(chǔ)器的組成

光盤存儲(chǔ)器由光盤控制器和光盤驅(qū)動(dòng)器及接

口組成。

光盤控制器主要包括數(shù)據(jù)輸入緩沖器、記錄

格式器、編碼器、讀出格式器和數(shù)據(jù)輸出緩沖器等

部分。

光盤驅(qū)動(dòng)器主要包括主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、定

位機(jī)構(gòu)、光頭裝置及電路等。其中光頭裝置部分最

復(fù)雜，是驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵部分。

2012年6月26日星期二71

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

7.5.2光盤存儲(chǔ)器的組成及工作原理

2.CD-ROM光盤的制作與讀取

1）、CD-ROM光盤是采用母盤灌制的方法大批量

生產(chǎn)的。首先用事先編制好的程序控制激光刻片機(jī)，

對一張玻璃基板進(jìn)行蝕刻，將要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容在玻

璃基板上形成一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)凹痕，這個(gè)制作完成的玻璃

基板就是下步大量壓制CD-ROM光盤的母盤。2）、將

聚碳酸脂熔液倒入做好的母盤模具中，冷卻后就成了

具有同玻璃基板相應(yīng)凹槽的基片，在其表面噴有一層

厚度約為5011m的鋁質(zhì)反光涂料（通常將它稱為反射層，其作用

就是將讀數(shù)時(shí)的激光反射給接收裝置），1張光盤便制作完成。

2012年6月26日星期二72

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

35mm當(dāng)光驅(qū)讀取這

些盤片時(shí)，激

光頭射出的激

光束在穿過表

面的透明基片

空白區(qū)v*后，直接聚集

在盤片反射層

上，反射回來

中心孔的激光會(huì)被光

感應(yīng)器檢測到。

數(shù)據(jù)區(qū)7.5mm

螺旋型數(shù)據(jù)軌道

2012年6月26日星期二73

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

35mm每當(dāng)激光通過

凹痕時(shí)光強(qiáng)會(huì)

發(fā)生變化，代

表讀取到數(shù)據(jù)

“1”；而激光

空白區(qū)>通過平坦表面

時(shí)光強(qiáng)不發(fā)生

變化，則代表

中心孔讀取到數(shù)據(jù)

“0”。

數(shù)據(jù)區(qū)7.5mm

螺旋型數(shù)據(jù)軌道

2012年6月26日星期二74

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

7.5.2光盤存儲(chǔ)器的組成及工作原理

3.CD-R光盤的讀寫原理

CD?R光盤上有一個(gè)有機(jī)染料刻錄層，激光可

以對該層的一個(gè)微小區(qū)域加熱，燒透染料層使其不

透明，即打出一個(gè)微米級的凹坑。有凹坑代表寫入

“1”，無凹坑代表寫入“0”。

讀出時(shí)，用比寫入功率低的激光束，連續(xù)照射

在光盤上。由于在凹坑和非凹坑處的反射光強(qiáng)不同,

體現(xiàn)為光反射率的變化，據(jù)此區(qū)分出。和1。

2012年6月26日星期二75

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

7.5.2光盤存儲(chǔ)器的組成及工作原理

4.CD-RW光盤的讀寫原理

CD-RW光盤是利用激光照射引起記錄介質(zhì)的可逆

性物理變化來進(jìn)行讀寫的，光盤上有一個(gè)相位變化刻錄

層，所以CD-RW光盤又稱為相變光盤。

相變光盤的讀寫原理是利用存儲(chǔ)介質(zhì)的晶態(tài)■非晶

態(tài)可逆轉(zhuǎn)換，引起對入射激光束不同強(qiáng)度的反射（或折

射），形成信息一一對應(yīng)的關(guān)系。

寫入時(shí)，利用高功率的激光聚焦于記錄介質(zhì)表面的

一個(gè)微小區(qū)域內(nèi)，使晶態(tài)在吸熱后至熔點(diǎn)，并在激光束

離開瞬間驟冷轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，信息即被寫入。

2012年6月26日星期二76

7.5光盤存儲(chǔ)器材算機(jī)殂或原理

7.5.2光盤存儲(chǔ)器的組成及工作原理

4.CD-RW光盤的讀寫原理

讀出時(shí)，由于晶態(tài)和非晶態(tài)對入射激光束存在

不同的反射和折射率，利用已記錄信息區(qū)域的反射

與周圍未發(fā)生晶態(tài)改變區(qū)域的反射之間存在著明顯

反差的效應(yīng)，將所記錄的信息讀出。

擦除時(shí)，利用適當(dāng)波長和功率的激光作用于記

錄信息點(diǎn)，使該點(diǎn)溫度介于材料的熔點(diǎn)和非晶態(tài)轉(zhuǎn)

變溫度之間，使之產(chǎn)生重結(jié)晶而恢復(fù)到晶態(tài)，完成

擦除功能。

2012年6月26日星期二77

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

7.5.3光盤驅(qū)動(dòng)器

1.CD-ROM驅(qū)動(dòng)器

自1982年第一臺CD-ROM驅(qū)動(dòng)器問世以來，

數(shù)據(jù)傳輸率成為光驅(qū)更新?lián)Q代的標(biāo)志。數(shù)據(jù)傳輸

率是以150KB/S為基準(zhǔn)成倍增加的。因此，習(xí)慣上

把150KB/S傳輸率的光驅(qū)稱為單倍速光驅(qū)，而把

300KB/S傳輸率的光驅(qū)稱為雙倍速Q(mào)X)光驅(qū)，其后

的四倍速(4X)光驅(qū)，八倍速(8X)、32倍速(32X)光

驅(qū)等也由此而得名，市面上還曾有過52倍速及以

上速度的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。

2012年6月26日星期二78

7.5光盤存儲(chǔ)器材算機(jī)殂或原理

7.5.3光盤驅(qū)動(dòng)器

LCD-ROM驅(qū)動(dòng)器

為了提高光盤的存儲(chǔ)容量，12倍速以下的光驅(qū)

一般采用“恒定線速度（CLV）”技術(shù)，CD-

ROM會(huì)根據(jù)現(xiàn)在正在讀取的是光盤外道數(shù)據(jù)還是

內(nèi)道數(shù)據(jù)來控制電機(jī)以不同的角速度旋轉(zhuǎn)光盤，

讀內(nèi)道數(shù)據(jù)時(shí)，光盤轉(zhuǎn)速快，讀外道數(shù)據(jù)時(shí)，光

盤轉(zhuǎn)速慢。這樣就能夠保證在盤片的不同區(qū)域內(nèi)

保持恒定的數(shù)據(jù)傳輸率，并且對光盤的糾錯(cuò)性能

也能有一定的提高。

2012年6月26日星期二79

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

但是在光驅(qū)速度進(jìn)一步提高之后，如果仍采用

恒定線速度的方法，電機(jī)將在高速的旋轉(zhuǎn)下，不斷

地改變速度以保證在不同的內(nèi)、外光道時(shí)線速度仍

然相同，這將使電機(jī)的老化加劇。

為了解決上述問題，對于12倍速以上的高速

光驅(qū)采用了“恒定角速度(ConstantAnguler

Velocity,CAV)”技術(shù)。此時(shí)，光驅(qū)主軸的轉(zhuǎn)速

是恒定的，由于在光盤外道讀取的數(shù)據(jù)要比內(nèi)道多,

所以外道的數(shù)據(jù)傳輸率高于內(nèi)道的數(shù)據(jù)傳輸率。

2012年6月26日星期二80

7.5光盤存儲(chǔ)器材算機(jī)殂或原理

2.CD-R驅(qū)動(dòng)器

由于CD-R驅(qū)動(dòng)器可以對光盤寫入，因此也稱為光

盤刻錄機(jī)。光盤刻錄機(jī)的速度有讀取速度和寫入速度，

而后者才是刻錄機(jī)的重要技術(shù)指標(biāo)。其次應(yīng)該注意數(shù)據(jù)

緩沖區(qū)的大小。緩沖區(qū)的大小是衡量刻錄機(jī)的重要指標(biāo)

之一。

3.CD-RW驅(qū)動(dòng)器

CD-RW驅(qū)動(dòng)器可代替大部分的CD-R驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)?/p>

CD-RW驅(qū)動(dòng)器與CD-R完全兼容，并能以同樣的能力讀

寫通用的CD-R介質(zhì)。CD-RW光盤的燒制或刻錄的方式

也與CD-R光盤相同，主要區(qū)別在于它們可以擦除掉而

多次重寫，重寫次數(shù)可以達(dá)1000多次。

2012年6月26日星期二81

7.5光盤存儲(chǔ)器必算機(jī)殂就原理

7.5.4DVD

DVD技術(shù)與CD技術(shù)相似，盤片大小也相同，

但采用的激光波長更短，所以同樣大小的光盤上,

可以記錄更大量的數(shù)據(jù)。

單面單層DVD容量為4.7GB,雙層則可達(dá)

8.5GB,雙面則為上述容量的2倍。分別為9.4GB

和17GB。

DVD光驅(qū)與CD光驅(qū)相似，一樣可以使用

IDE/ATA或SCSI接口。

2012年6月26日星期二82

7.6新型輔助存儲(chǔ)器材算機(jī)殂或原理

7.6.1大容量可移動(dòng)存儲(chǔ)器

1、磁盤

書上介紹的相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)（Zip盤和LS-120

盤）在90年代中后期曾有一些流行，但進(jìn)入21世紀(jì)

后，特別是由于U盤的出現(xiàn)已經(jīng)使其市場受到很

大的影響，現(xiàn)在一般的商用微型機(jī)很少有配置。

2、磁光盤

是結(jié)合光學(xué)和電磁學(xué)技術(shù)的一種可移動(dòng)的軟

盤。容量可達(dá)數(shù)GB。同樣受到U盤的沖擊。

2012年6月26日星期二83

7.6新型輔助存儲(chǔ)器材算機(jī)殂或原理

3、磁帶

磁帶特別適合作為大容量的備份介質(zhì)。大型

數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)備份經(jīng)常會(huì)使用。

7.6.2閃存卡和USB電子盤

閃存卡和USB電子盤都屬于半導(dǎo)體介質(zhì)的存

儲(chǔ)設(shè)備。

1、閃存卡

CF卡，SmartMedia卡，記憶棒，SD和MMC

卡，xD卡

2、USB電子盤

2012年6月26日星期二84

7.7鍵盤輸入設(shè)備必算機(jī)殂就原理

鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備，人

們通過鍵盤上的按鍵直接向計(jì)算機(jī)輸入各種數(shù)據(jù)、

命令及指令，從而使計(jì)算機(jī)完成不同的運(yùn)算及控

制任務(wù)。

2012年6月26日星期二85

7.7鍵盤輸入設(shè)備制算機(jī)殂或原理

7.7.1鍵開關(guān)和鍵盤類型

鍵盤上的每個(gè)按鍵起一個(gè)開關(guān)的作用，故又稱

為鍵開關(guān)。鍵開關(guān)分為接觸式和非接觸式兩大類。

接觸式鍵開關(guān)中有一對觸點(diǎn)，最常見的接觸式

鍵開關(guān)是機(jī)械式鍵，它是靠按鍵的機(jī)械動(dòng)作來控制

開關(guān)開啟的。當(dāng)鍵帽被按下時(shí)，兩個(gè)觸點(diǎn)被接通；

當(dāng)釋放時(shí)，彈簧恢復(fù)原來觸點(diǎn)斷開的狀態(tài)。這種鍵

開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但開關(guān)通斷會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)抖

動(dòng)，而且使用壽命較短。

2012年6月26日星期二86

7.7鍵盤輸入設(shè)備必算機(jī)殂就原理

非接觸式鍵開關(guān)的特點(diǎn)是：開關(guān)內(nèi)部沒有機(jī)

械接觸，只是利用按鍵動(dòng)作改變某些參數(shù)或利用

某些效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電路的通、斷轉(zhuǎn)換。非接觸式鍵

開關(guān)主要有電容式鍵和霍爾鍵兩種，其中電容式

鍵是比較常用的。這種鍵開關(guān)無機(jī)械磨損，不存

在觸點(diǎn)抖動(dòng)現(xiàn)象，性能穩(wěn)定，壽命長，已成為當(dāng)

前鍵盤的主流。

2012年6月26日星期二87

7.7鍵盤輸入設(shè)備制算機(jī)殂或原理

按照鍵碼的識別方法，鍵盤可分為兩大類型：

編碼鍵盤和非編碼鍵盤。

編碼鍵盤是用硬件電路來識別按鍵代碼的鍵

盤，當(dāng)某鍵接下后，相應(yīng)電路即給出一組編碼信

息（如ASCII碼）送主機(jī)去進(jìn)行識別及處理。編

碼鍵盤的響應(yīng)速度快；但它以復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)為

代價(jià)，并且其硬