1、計(jì)算機(jī)維護(hù)技術(shù),主講教師：何華平,系部：計(jì)算機(jī)科學(xué)系,第5章 外存儲(chǔ)設(shè)備,學(xué)習(xí)目的及要求：,1、了解硬盤(pán)的工作原理和選用,2、掌握硬盤(pán)的性能指標(biāo)和常見(jiàn)故障處理,3、了解光驅(qū)的工作原理、分類(lèi)和選用,4、掌握光驅(qū)的性能指標(biāo)和常見(jiàn)故障處理,5、了解其他的外存設(shè)備,課前閱讀資料：外存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程,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，

2、第一款“玻璃硬盤(pán)”問(wèn)世。 2001年，新的磁頭技術(shù)GMR 2002年，真正意義上的偉大技術(shù)革命IBM AFC技術(shù)誕生。,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，,課前閱讀資料：外存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程,5.1 硬 盤(pán),硬盤(pán)的外部結(jié)構(gòu),控制 芯片,電容,硬盤(pán)數(shù)據(jù)線(xiàn)接口,硬盤(pán) 跳線(xiàn),電源

3、接口,緩存,硬盤(pán)的外部結(jié)構(gòu),硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),浮動(dòng)磁頭組件,磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),盤(pán)片,盤(pán)片主軸 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),前置讀寫(xiě)控制電子線(xiàn)路,硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),硬盤(pán)的邏輯結(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(chēng)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

4、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)每扇區(qū)字節(jié)數(shù)磁頭數(shù),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)的分類(lèi)(1),按尺寸分:,按接口分:,硬盤(pán)的分類(lèi)(2),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)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。臺(tái)式機(jī)硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速主要有兩種：10000

5、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(fǎng)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(xiàn)交換數(shù)據(jù)提供場(chǎng)所。,硬盤(pán)接口方式及比較,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(chēng)之為電子集成驅(qū)動(dòng)器。IDE接口的硬盤(pán)具有價(jià)格低廉、兼容性好、

6、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。,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。,IEEE1394接口：IEEE1394的前身稱(chēng)之為了FireWire（火線(xiàn)）規(guī)范，它有兩種版本，IEEE1394a和IEEE1394b，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

7、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)。,USB接口：USB接口也叫通用串行總線(xiàn)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)。,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。,硬盤(pán)接口方式及比較,IDE跳線(xiàn)設(shè)置,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

8、測(cè)到的設(shè)備。Cable Select表示使用特殊的硬盤(pán)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接主板,硬盤(pán)新技術(shù),主軸電機(jī)技術(shù)。SG的FDB3使轉(zhuǎn)速高達(dá)10000轉(zhuǎn),長(zhǎng)壽命,低噪音,抗震。,ULTRADSP的應(yīng)用。比一般CPU快1050倍，縮短平均尋道時(shí)間。,OAW（光學(xué)輔助溫式）技術(shù)。突破傳統(tǒng)超順磁極限，提高記錄密度。,濕盤(pán)（WETDISK）技術(shù)。磁頭和盤(pán)片接觸，提高靈敏度，增加記錄密度；采用濕盤(pán)技術(shù)減小摩擦。,PRML讀取通道技術(shù)：部分響應(yīng)完全匹配。PRML技術(shù)簡(jiǎn)單地講就是將硬盤(pán)數(shù)據(jù)讀取電路分成兩段“操作流水線(xiàn)”，流水線(xiàn)第一段將磁頭讀取的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后只選取部分“標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)”移交給第二段繼續(xù)處理。第二段流水線(xiàn)將所

9、接收的信號(hào)與PRML芯片預(yù)置的信號(hào)模型進(jìn)行對(duì)比，然后選取差異最小的信號(hào)進(jìn)行組合后輸出，以完成數(shù)據(jù)的讀取過(guò)程,硬盤(pán)的選購(gòu),硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速,硬盤(pán)的容量,硬盤(pán)的接口類(lèi)型,硬盤(pán)的緩存及尋道時(shí)間,廠(chǎng)商和售后服務(wù)。WD、MAXTOR、SG、FUJIST，一年、三年、五年。,流行硬盤(pán)介紹,5.2 軟驅(qū)與軟盤(pán),5.2.1 軟驅(qū)的結(jié)構(gòu)與工作原理 軟驅(qū)從外形尺寸上分有兩種類(lèi)型：一是5.25英寸軟驅(qū)，現(xiàn)已淘汰；一是3.5英寸軟驅(qū)，是現(xiàn)在軟驅(qū)的主流尺寸。 軟驅(qū)主要由控制電路板、馬達(dá)、磁頭定位器和磁頭等幾部分組成。 軟驅(qū)的工作原理是：馬達(dá)帶動(dòng)軟盤(pán)的盤(pán)片轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)速較慢，大約每分鐘300轉(zhuǎn)），磁頭定位機(jī)構(gòu)是一個(gè)很小的步進(jìn)馬達(dá)，

10、負(fù)責(zé)把磁頭移動(dòng)到正確的磁道上，由磁頭完成讀寫(xiě)操作。當(dāng)軟盤(pán)插入軟驅(qū)時(shí)，它的讀寫(xiě)孔被打開(kāi)，磁頭通過(guò)該讀寫(xiě)孔與盤(pán)片接觸（軟驅(qū)磁頭在進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)是接觸盤(pán)片的）進(jìn)行讀寫(xiě)。,軟盤(pán)的結(jié)構(gòu),其他幾種新型的軟驅(qū)介紹,ZIP驅(qū)動(dòng)器又稱(chēng)海量存儲(chǔ)器，是最早出現(xiàn)的大容量軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，ZIP采用非接觸式磁頭設(shè)計(jì)讀寫(xiě)速度更快，更穩(wěn)定，且不易損壞。,MO(Magneto Optical)也簡(jiǎn)稱(chēng)光盤(pán)機(jī)，尺寸通常為5.25英寸，它是一種結(jié)合光學(xué)原理與磁場(chǎng)原理來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的新式存儲(chǔ)設(shè)備。,LS-120它采用了接觸式磁頭結(jié)構(gòu)，內(nèi)建了8KB緩存。可以讀取現(xiàn)存的上億張3.5英寸的傳統(tǒng)軟盤(pán)。LS-120的兼容性要好于ZIP和MO，但價(jià)格也較

11、高，一般用戶(hù)無(wú)法承受。,5.3光存儲(chǔ)設(shè)備,CD-ROM光盤(pán),CD-ROM驅(qū)動(dòng)器,5.3.1 CD-ROM驅(qū)動(dòng)器,CD-ROM的結(jié)構(gòu)(外部),CD-ROM驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部組成包括三個(gè)部分CD-ROM光盤(pán)旋轉(zhuǎn)裝置（小型電機(jī)）、光頭控制系統(tǒng)（包括激光發(fā)射器、檢測(cè)器、反射棱鏡、光頭控制電路等）、信號(hào)處理電路。,CD-ROM的結(jié)構(gòu)(內(nèi)部),光盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式,CD-ROM光盤(pán)片是用特殊的透明塑料或有機(jī)玻璃制成，上面附著一層金屬薄膜用來(lái)記錄信息。光盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是記錄在數(shù)據(jù)軌道中的。數(shù)據(jù)軌道的形狀為阿基米德螺旋線(xiàn)。當(dāng)高能量激光光束照射到光盤(pán)表面時(shí)，會(huì)使照射處的金屬膜熔化而形成一個(gè)凹坑(溝)，沒(méi)有照射到的地方相對(duì)于

12、凹坑來(lái)說(shuō)就是凸起(岸)。光盤(pán)表面金屬膜的岸溝兩種狀態(tài)的交替變化就記錄了二進(jìn)制的“0”和“1”，由溝到岸或由岸到溝的跳變處記錄數(shù)據(jù)“1”，溝內(nèi)或岸上處記錄數(shù)據(jù)“0”。光盤(pán)表面金屬膜上的這種凹凸不平的小坑是一種不易改變的物理狀態(tài)，它記錄的信息是永久的，不能改變。,CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的性能指標(biāo)(1),倍速與數(shù)據(jù)傳輸率：倍速是指光驅(qū)讀盤(pán)的最大速度，用多少倍的方式來(lái)標(biāo)稱(chēng)。,緩存大?。汗怛?qū)內(nèi)部帶有緩存，安裝于驅(qū)動(dòng)器的電路板上，用于存儲(chǔ)將要發(fā)送給計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)。它實(shí)際上也是實(shí)現(xiàn)“預(yù)處理”操作的一種存儲(chǔ)器，提前為下一步操作準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，以提高光驅(qū)的讀取速度。,平均查找時(shí)間：又叫平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間或平均尋道時(shí)間，是指光驅(qū)

13、的激光頭從原來(lái)的位置移動(dòng)到指定將要讀取的數(shù)據(jù)區(qū)后，開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)到將數(shù)據(jù)傳輸至緩存所用的時(shí)間，單位為毫秒（ms）。,接口方式：CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的接口是驅(qū)動(dòng)器與主機(jī)的連接口，是從驅(qū)動(dòng)器到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸途徑，不同的接口方式也會(huì)影響光驅(qū)的傳輸速度。,CPU占有率：也叫CPU占用時(shí)間，是指光驅(qū)在保持一定的轉(zhuǎn)速和數(shù)據(jù)傳輸率時(shí)所占用CPU的時(shí)間。,CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的性能指標(biāo)(2),5.3.2 DVD驅(qū)動(dòng)器,DVD驅(qū)動(dòng)器的分類(lèi),DVD盤(pán)片的物理結(jié)構(gòu),最小凹坑長(zhǎng)度為0.83微米，道間距為1.6微米，采用波長(zhǎng)為780納米790納米的紅外激光器讀取數(shù)據(jù),最小凹坑長(zhǎng)度為0.4微米，道間距為0.74微米，采用波長(zhǎng)

14、為635納米650納米的紅外激光器讀取數(shù)據(jù),按照單/雙面和單/雙層結(jié)構(gòu)的組合，DVD盤(pán)片可以分為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層四種物理結(jié)構(gòu)。在外形尺寸上，DVD盤(pán)片也有兩種尺寸，一是直徑為12cm的盤(pán)片，一是直徑為8cm的盤(pán)片,DVD盤(pán)片的物理結(jié)構(gòu),DVD驅(qū)動(dòng)器的性能指標(biāo),速度:是指DVD驅(qū)動(dòng)器的倍速，采取與CD-ROM驅(qū)動(dòng)器倍速一樣的標(biāo)注方式，以多少倍來(lái)表示。DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器的1倍速約等于CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的9倍速。,光頭:目前市場(chǎng)上DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器主要有兩種光頭，一為單激光頭，一為雙激光頭。單激光頭使用同一個(gè)光頭讀取數(shù)據(jù)。,平均讀取時(shí)間:指DVD驅(qū)動(dòng)器的激光頭移動(dòng)到指定數(shù)據(jù)

15、區(qū)后，開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)到將數(shù)據(jù)傳送到緩存所需的時(shí)間，單位毫秒。,緩存大小:與CD-ROM一樣，DVD光驅(qū)內(nèi)部也有緩存，用于“預(yù)處理”操作。緩存大小同樣會(huì)影響DVD光驅(qū)的整體性能。,DVD驅(qū)動(dòng)器的性能指標(biāo),兼容性:指DVD光驅(qū)對(duì)其他格式盤(pán)片的認(rèn)可度。,區(qū)域代碼:區(qū)域代碼是為防止DVD盤(pán)片被盜版和翻版而采取的一項(xiàng)DVD技術(shù)生產(chǎn)的限制措施CSS（內(nèi)容亂碼系統(tǒng)）。區(qū)域代碼采用分區(qū)制，將全球劃分為六個(gè)區(qū)，不同區(qū)內(nèi)的DVD驅(qū)動(dòng)器只能讀取本區(qū)內(nèi)的DVD盤(pán)片。,DVD驅(qū)動(dòng)器的性能指標(biāo),DVD可重復(fù)刻錄格式,DVD-RW與DVD+RW的性能對(duì)比,5.3.3 CD-R/RW,寫(xiě)入16X,讀48X,擦除48X,CD-R

16、/RW的結(jié)構(gòu)與工作原理,CD-R光盤(pán)結(jié)構(gòu),CD-R工作原理為：利用大功率激光束的熱效應(yīng)使激光束焦點(diǎn)照射的盤(pán)區(qū)處產(chǎn)生不可逆變的物理化學(xué)變化，形成具有與CD-ROM光盤(pán)片凹坑（溝）相同光學(xué)反射特性的信息凹坑，凹坑與平面交錯(cuò)表示“0”和“1”。光驅(qū)讀取這些平面和凹坑時(shí)自動(dòng)將之轉(zhuǎn)換為0和1。這種熱效應(yīng)產(chǎn)生的變化（凹坑變化）是一次性的，一旦形成凹坑就不能再恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，所以CD-R只支持一次寫(xiě)入，不能重復(fù)寫(xiě)入。,CD-R光盤(pán)工作原理,CD-RW光盤(pán)結(jié)構(gòu),CD-R/RW的結(jié)構(gòu)與工作原理,CD-RW的工作原理與CD-R的原理相類(lèi)似，都是采用“相變”技術(shù)，即利用激光束的熱效應(yīng)使盤(pán)片發(fā)生變化。不同之處在于，

17、CD-RW進(jìn)行了相位轉(zhuǎn)換。CD-RW的盤(pán)片上鍍的是特殊的相變材料，主要分為銀、銦、硒和碲等稀有金屬。有兩種狀態(tài)：結(jié)晶和非結(jié)晶，等同于CD-R盤(pán)片的平面和凹坑。,CD-RW光盤(pán)工作原理,CD-R/RW的性能指標(biāo)(1),1、讀寫(xiě)速度：CD-R/RW也有倍速之分。與CD-ROM不同的是，CD-R/RW有三個(gè)速度指標(biāo)：刻錄速度、讀取速度和擦除速度（CD-R沒(méi)有此項(xiàng)速度），刻錄速度要慢一些。,2、接口方式：刻錄機(jī)也有內(nèi)置和外置之分別。內(nèi)置的接口有SCSI接口和IDE接口兩類(lèi)，外置接口有SCSI接口、并口、PC卡接口、USB接口、1394接口等幾種。,3、緩存容量：刻錄數(shù)據(jù)時(shí)，仍是先把數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存，刻錄軟

18、件再?gòu)木彺鎱^(qū)調(diào)用這些要刻錄的數(shù)據(jù)。在記錄的同時(shí)，后續(xù)數(shù)據(jù)再寫(xiě)入緩存中，以供下一步調(diào)用。對(duì)刻錄機(jī)來(lái)說(shuō)，緩存越大，刻錄的成功率就越高。,4、兼容性：兼容性首先是對(duì)盤(pán)片的兼容，其次是刻錄方式的兼容。,CD-R/RW的性能指標(biāo)(2),5、價(jià)格與品牌：比較同檔次的刻錄機(jī)產(chǎn)品，選購(gòu)知名品牌且價(jià)格較便宜的產(chǎn)品。,CD-R/RW的使用,1、Cdburn與Dvdburn軟件：這是兩款Windows Server 2003操作系統(tǒng)中自帶的免費(fèi)為管理員、開(kāi)發(fā)者和高級(jí)用戶(hù)設(shè)計(jì)的刻錄軟件。 2、Direct CD軟件：這是一款美國(guó)Adaptec公司開(kāi)發(fā)的刻錄軟件，主要功能是可以使用UDF技術(shù)將CD-R/RW的盤(pán)片當(dāng)作硬

19、盤(pán)使用。 3、Easy CD Creator軟件：這也是一款美國(guó)Adaptec公司開(kāi)發(fā)的軟件產(chǎn)品，它可以制作VCD、數(shù)據(jù)光盤(pán)、音樂(lè)光盤(pán)、插頁(yè)和標(biāo)簽等五種類(lèi)型的光盤(pán)，支持所有的刻錄方式，并提供光盤(pán)對(duì)刻（CD Copy），制作開(kāi)機(jī)引導(dǎo)光盤(pán)和多盤(pán)復(fù)制等刻錄功能。 4、CD-Maker Pro軟件：美國(guó)NTI公司開(kāi)發(fā)的CD刻錄軟件，可以完成許多刻錄工作，如刻錄數(shù)據(jù)光盤(pán)、多段式光盤(pán)、音樂(lè)CD、多模式CD等，也支持光盤(pán)對(duì)刻。 5、Nero-Burning ROM軟件：是德國(guó)AHEAD公司推出的刻錄軟件，也是目前深受許多用戶(hù)青睞的刻錄軟件之一。,各類(lèi)光盤(pán)比較,不要將不清潔的光盤(pán)放入光驅(qū)讀寫(xiě)，否則會(huì)因?yàn)楣獗P(pán)上的灰塵等臟