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1、第七章 外圍設(shè)備7.1 外圍設(shè)備概述7.2 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備7.3 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展7.4 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備7.5 光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備7.7 輸入設(shè)備和打印設(shè)備*7.6 顯示設(shè)備* v除 了 CPU和 主 存 ， 其 他 部 件 都 是 “ 外 設(shè) ” 。v外 設(shè) 的 功 能提 供 不 同 計(jì) 算 機(jī) 之 間 的 聯(lián) 系 ；提 供 計(jì) 算 機(jī) 與 用 戶 的 聯(lián) 系 。v外 設(shè) 的 基 本 組 成存 儲(chǔ) 介 質(zhì) : 具 有 保 存 信 息 的 物 理 特 征 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 : 用 于 移 動(dòng) 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) 控 制 電 路 : 向 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 或 從 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) 接
2、受 數(shù)據(jù) 。 7.1.1 外圍設(shè)備的一般功能 外圍設(shè)備（磁盤）基本組成磁盤就是一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的例子，它是用記錄在盤上的磁化元表示信息。例如，磁盤設(shè)備中，驅(qū)動(dòng)裝置用于轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤并進(jìn)行定位。(3)控制電路，它向存儲(chǔ)介質(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)或從存儲(chǔ)介質(zhì)接受數(shù)據(jù)。例如，磁盤讀出時(shí)，控制電路把盤上用磁化元形式表示的信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所需要的電信號(hào)，并把這些信號(hào)用電纜送給計(jì)算機(jī)主機(jī)。(1) 存儲(chǔ)介質(zhì)，它具有保存信息的物理特征。(2) 驅(qū)動(dòng)裝置，它用于移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)并定位。 7.1.2 外圍設(shè)備的分類一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配備什么樣的外圍設(shè)備，是根據(jù)實(shí)際需要來(lái)決定的。計(jì)算機(jī)的五大類外圍設(shè)備，這只是一個(gè)典型化了的計(jì)算機(jī)環(huán)境。通過I/O口
3、和主機(jī)連接，并受主機(jī)控制，它還能控制外設(shè)工作。適 配 器也 叫 接 口系 統(tǒng) 總 線連 接 主 機(jī)和 接 口 外 總 線連 接 設(shè) 備 B 7.2 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備7.2.1 磁記錄原理計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器又稱磁表面存儲(chǔ)設(shè)備。是用某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來(lái)存儲(chǔ)信息。磁盤存儲(chǔ)器、磁帶存儲(chǔ)器、軟磁盤均屬于磁表面存儲(chǔ)器。磁表面存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大，位價(jià)格低；記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用；記錄信息可以長(zhǎng)期保存而不丟失，甚至可以脫機(jī)存檔；非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。缺點(diǎn)，主要是存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工作環(huán)境要求較高。 磁表面存儲(chǔ)器由于存儲(chǔ)容量大，位成本低，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作為輔助
4、大容量存儲(chǔ)器使用，用以存放系統(tǒng)軟件、大型文件、數(shù)據(jù)庫(kù)等大量程序與數(shù)據(jù)信息。 1、磁性材料的物理特性（簡(jiǎn)單看一下） 圖 7.2 磁性材料的磁滯回線 用于存儲(chǔ)設(shè)備的磁性材料，是一種具有矩形磁滯回線的磁性材料。這種磁性材料在外加磁場(chǎng)的作用下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B與外加磁場(chǎng)H的關(guān)系，可以用矩形滯回線來(lái)描述。磁化后，有兩個(gè)剩磁狀態(tài)。+Br（正剩磁）狀態(tài)表示“1”； Br（負(fù)剩磁）狀態(tài)表示“0”； 2、磁表面存儲(chǔ)器的讀寫原理 在磁表面存儲(chǔ)器中，利用一種稱為“磁頭”的裝置來(lái)形成和判別磁層中的不同磁化狀態(tài)。寫入時(shí)，利用磁頭使盤片具有不同的磁化狀態(tài)，而在讀出時(shí)又利用磁頭來(lái)判別不同的磁化狀態(tài)。磁頭實(shí)際上是由軟磁材料做鐵
5、芯繞有讀寫線圈的電磁鐵。S N S N寫 線 圈 讀 線 圈鐵 芯 磁 層 載 磁 體運(yùn) 動(dòng) 方 向 磁 頭 當(dāng)寫線圈中通過一定方向的脈沖電流時(shí)，鐵芯內(nèi)就產(chǎn)生一定方向的磁通。如圖所示電流方向?yàn)閷憽?”，那么寫線圈的電流方向相反后，就是寫“0”寫操作： 讀操作：當(dāng)磁頭對(duì)載磁體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于磁頭鐵芯中磁通的變化，使讀出線圈中感應(yīng)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。不同的磁化狀態(tài)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)方向不同。經(jīng)過讀出放大器放大鑒別，就可判知讀出的信息是“1”，還是“0”。 如 何 實(shí) 現(xiàn) 寫 操 作 和 讀 操 作 ？ 寫 ： 通 過 電 -磁 變 換 ， 利 用 磁 頭 寫 線 圈 中 的 脈 沖 電 流 ， 可把
6、 一 位 二 進(jìn) 制 代 碼 轉(zhuǎn) 換 成 載 磁 體 存 儲(chǔ) 元 的 不 同 剩 磁 狀 態(tài) ； 讀 ： 通 過 磁 -電 變 換 ， 利 用 磁 頭 讀 出 線 圈 ， 可 將 由 存 儲(chǔ) 元的 不 同 剩 磁 狀 態(tài) 表 示 的 二 進(jìn) 制 代 碼 轉(zhuǎn) 換 成 電 信 號(hào) 輸 出 。 磁 層 上 的 存 儲(chǔ) 元 被 磁 化 后 ， 它 可 以 供 多 次 讀 出 而 不 被 破壞 。 當(dāng) 不 需 要 這 批 信 息 時(shí) ， 可 通 過 磁 頭 把 磁 層 上 所 記 錄 的 信息 全 部 抹 去 ， 稱 之 為 寫 “ 0” 。什 么 是 寫 0？ 7.2.2 磁盤的組成和分類1、磁盤的組
7、成： 寫入時(shí)，將計(jì)算機(jī)并行送來(lái)的數(shù)據(jù)取至并串變換寄存器，變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后一位一位地由寫電流驅(qū)動(dòng)器作功率放大并加到寫磁頭線圈上產(chǎn)生電流，從而在盤片磁層上形成按位的磁化存儲(chǔ)元。 讀出時(shí)，當(dāng)記錄介質(zhì)相對(duì)磁頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，位磁化存儲(chǔ)元形成的空間磁場(chǎng)在讀磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此讀出信息經(jīng)放大檢測(cè)就可還原成原來(lái)存入的數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)是一位一位串行讀 出的，故要送至串并變換寄存器變換為并行數(shù)據(jù)，再并行送至計(jì)算機(jī)。磁記錄介質(zhì)磁盤控制器磁盤驅(qū)動(dòng)器 硬磁盤按盤片結(jié)構(gòu)，分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動(dòng)磁頭和固定磁頭兩種。2、分類:v可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī)v固定磁頭磁盤機(jī)v可移動(dòng)磁頭可換盤片的磁盤機(jī)v
8、溫徹斯特磁盤機(jī)(溫盤) 每 面 一 個(gè) 磁 頭 ， 盤 片 旋 轉(zhuǎn) ， 磁 頭 徑 向 移 動(dòng) ；每 磁 道 一 個(gè) 磁 頭 n磁 頭 徑 向 移 動(dòng) ； n盤 片 可 更 換n可 移 動(dòng) 磁 頭 固 定 盤 片 的 磁 盤 機(jī) ；n目 前 微 機(jī) 中 使 用 的 是 溫 盤 。 可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī)的特點(diǎn)是一片或一組盤片固定在主軸上，盤片不可更換。盤片每面只有一個(gè)磁頭，存取數(shù)據(jù)時(shí)磁頭沿盤面徑向移動(dòng)。 固定磁頭磁盤機(jī)特點(diǎn)是磁頭位置固定，磁盤的每一個(gè)磁道對(duì)應(yīng)一個(gè)磁頭，盤片不可更換。優(yōu)點(diǎn)是存取速度快，省去磁頭找道時(shí)間，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？梢苿?dòng)磁頭可換盤片的磁盤機(jī)：盤片可以更換，磁頭可沿盤面徑向
9、移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是盤片可以脫機(jī)保存，同種型號(hào)的盤片具有互換性。 溫徹斯特磁盤簡(jiǎn)稱溫盤，是一種采用先進(jìn)技術(shù)研制的可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī) 它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機(jī)等驅(qū)動(dòng)部件乃至讀寫電路等組裝成一個(gè)不可隨意拆卸的整體。工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。 優(yōu)點(diǎn)是防塵性能好，可靠性高，對(duì)使用環(huán)境要求不高，成為最有代表性的硬磁盤存儲(chǔ)器，而普通的硬磁盤要求具有超凈環(huán)境，只能用于大型計(jì)算機(jī)中。 7.2.3 磁盤驅(qū)動(dòng)器和控制器 是一種精密的電子和機(jī)械裝置，因此各部件的加工安裝有嚴(yán)格的技術(shù)要求。對(duì)溫盤驅(qū)動(dòng)器，還要求在超凈環(huán)境下組裝。各類磁盤驅(qū)動(dòng)器的具體結(jié)構(gòu)雖然有差別，但基本結(jié)構(gòu)
10、相同，主要由定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。1、定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)磁頭沿盤面徑向位置運(yùn)動(dòng)以尋找目標(biāo)磁道位置的機(jī)構(gòu)叫磁頭定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它由驅(qū)動(dòng)部件、傳動(dòng)部件、運(yùn)載部件（磁頭小車組成）。2、主軸系統(tǒng) 安裝盤片，并驅(qū)動(dòng)它們以額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 控制數(shù)據(jù)的寫入和讀出，包括磁頭、磁頭選擇電路、讀寫電路以及索引、區(qū)標(biāo)電路等。 一、 磁盤驅(qū)動(dòng)器 如下圖是磁盤驅(qū)動(dòng)器外形和結(jié)構(gòu)示意圖。（課本P214頁(yè)） 磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的接口，通常被制作成一塊電路板插在主機(jī)總線插槽中。電路板實(shí)物見下圖(a)所示。二、 磁盤控制器 它的作用是接收由主機(jī)發(fā)來(lái)的命令，將它轉(zhuǎn)換成磁盤驅(qū)動(dòng)器的控
11、制命令，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送，并控制驅(qū)動(dòng)器的讀/寫。 主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯見下圖(b)。 磁盤上的信息經(jīng)讀磁頭讀出以后送讀出放大器，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的分離，再進(jìn)行串并變換、格式變換，最后送入數(shù)據(jù)緩沖器，經(jīng)DMA(直接存儲(chǔ)器傳送)控制將數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)總線。主機(jī)與設(shè)備之間采用SCSI接口 7.2.4 磁盤上信息的分布盤片的上下兩面都能記錄信息，通常把磁盤片表面稱為記錄面。 記錄面上一系列同心圓稱為磁道。每個(gè)盤片表面通常有幾百到幾千個(gè)磁道，每個(gè)磁道又分為若干個(gè)扇區(qū)從圖中看出，外面扇區(qū)比里面扇區(qū)面積要大。磁盤上的這種磁道和扇區(qū)的排列稱為格式。 v 盤 片 的 上
12、 下 面 都 可 記 錄 信 息 ；溫 盤 最 上 (下 )盤 片 只 使 用 一 個(gè) 記 錄 面 。v 每 個(gè) 記 錄 面 上 有 幾 十 至 幾 百 個(gè) 環(huán) 形 磁 道 ；從 外 向 內(nèi) 對(duì) 磁 道 編 號(hào) ， 0、 1、 2、 、 n。n磁 道 的 內(nèi) 側(cè) 面 積 不 用 。v 柱 面 ： 多 個(gè) 盤 片 上 具 有 相 同 編 號(hào) 的 磁 道 0磁 道n磁 道PC機(jī) 中 每 個(gè) 扇 區(qū) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 容 量 是 512B而每一個(gè)磁道又按512個(gè)字節(jié)為單位劃分為等分，叫做扇區(qū)， 對(duì)活動(dòng)頭磁盤組來(lái)說(shuō)，磁盤地址由記錄面號(hào)（磁頭號(hào)）、柱面號(hào)（磁道號(hào)）、扇區(qū)號(hào)三部分組成。數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式思考
13、：是不是扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 就是每條磁道容量？磁頭數(shù)就是面數(shù)？磁道數(shù)等于柱面數(shù)？ 7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)磁盤存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)1、存儲(chǔ)密度：道密度、位密度和面密度。2、存儲(chǔ)容量3、存取時(shí)間4、數(shù)據(jù)傳輸率 道密度：沿磁盤半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。位密度：磁道單位長(zhǎng)度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。面密度：位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。0磁 道n磁 道 2、存儲(chǔ)容量： 一個(gè)磁盤存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)，稱為磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。3、存取時(shí)間： 存取時(shí)間是指從發(fā)出讀寫命令后，磁頭從某一起始位置移動(dòng)至新的記錄位置，到開始從盤片表面讀出或?qū)懭胄畔⒓由蟼?/p>
14、送數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。取決于三個(gè)因素決定。 第一個(gè)是將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時(shí)間，稱為找道時(shí)間。第二個(gè)是找道完成后至磁道上需要訪問的信息到達(dá)磁頭下的時(shí)間，稱為等待時(shí)間。這兩個(gè)時(shí)間都是隨機(jī)變化的 因此使用平均值來(lái)表示，平均找道時(shí)間是最大找道時(shí)間與最小找道時(shí)間的平均值。 平均等待時(shí)間和磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半來(lái)表示。第三個(gè)是數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。Ta=Ts+1/2r+b/rN磁盤總的平均存取時(shí)間： 平均找道時(shí)間平均等待時(shí)間數(shù)據(jù)傳送時(shí)間 磁盤存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，叫數(shù)據(jù)傳輸率從存儲(chǔ)設(shè)備考慮，假設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度為n轉(zhuǎn)/秒每條磁道容量為N個(gè)字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率：Dr=n
15、N(字節(jié)/秒)或Dr=Dv(字節(jié)/秒)D為位密度，v為磁盤旋轉(zhuǎn)的線速度4、數(shù)據(jù)傳輸率 【例1】磁盤組有6片磁盤，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分。問：(1)共有多少柱面?(2)盤組總存儲(chǔ)容量是多少?(3)數(shù)據(jù)傳輸率多少?(4)采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么?尋址命令中如何表示磁盤地址?(5)如果某文件長(zhǎng)度超過一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)存儲(chǔ) 面上，還是記錄在同一個(gè)柱面上? P217頁(yè) 臺(tái)號(hào)柱號(hào)（磁道）號(hào)扇區(qū)號(hào)盤面號(hào)/磁頭號(hào) 解：(1)有效存儲(chǔ)區(qū)域=16.5-11=
16、5.5(cm)因?yàn)榈烂芏?40道/cm，所以405 5=220道，即220個(gè)圓柱面。(2)內(nèi)層磁道周長(zhǎng)為2R=23.1411=69.08(cm)每道信息量=400位/cm69.08cm=27632位=3454B每面信息量=3454B220=759880B盤組總?cè)萘?759880B10=7598800B(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rNN為每條磁道容量，N=3454B r為磁盤轉(zhuǎn)速，r=6000轉(zhuǎn)/60秒=100轉(zhuǎn)/秒Dr=rN=1003454B=345400B/s(4)采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊格式，直接尋址的最小單位是一個(gè)記錄塊(一個(gè)扇區(qū))每個(gè)記錄塊記錄固定字節(jié)數(shù)目的信息在定長(zhǎng)記錄的數(shù)據(jù)塊中，活動(dòng)頭磁盤組的
17、編址方式可用如下格式： 此地址格式表示有4臺(tái)磁盤（2位），每臺(tái)有16個(gè)記錄面/盤面（4位），每面有256個(gè)磁道（8位），每道有16個(gè)扇區(qū)（4位）。(5)如果某文件長(zhǎng)度超過一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)柱面上，因?yàn)椴恍枰匦抡业?，?shù)據(jù)讀/寫速度快。 例2，某雙面磁盤每面有220道，內(nèi)層磁道周長(zhǎng)70cm，位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，問：(1)磁盤存儲(chǔ)容量是多少？(2)數(shù)據(jù)傳輸率是多少？7. 解：（1）每道信息量 = 400位/cm 70cm = 28000位 = 3500B 每面信息量 = 3500B 220 = 770000B 磁盤總?cè)萘?= 770000B 2 = 15400
18、00B（2）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率（磁盤帶寬）Dr = r N N為每條磁道容量 N = 3500B r為磁盤轉(zhuǎn)速 r = 3000 轉(zhuǎn)/60s = 50轉(zhuǎn)/s 所以 Dr = 50/s 3500B = 175000B/s C 7.3 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展7.3.1 磁盤cache隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，CPU的速度每年增長(zhǎng)1倍左右主存芯片容量和磁盤驅(qū)動(dòng)器的容量每1.5年增長(zhǎng)1倍左右但磁盤驅(qū)動(dòng)器的存取時(shí)間沒有出現(xiàn)相應(yīng)的下降，仍停留在毫秒(ms)級(jí)而主存的存取時(shí)間為納秒(ns)級(jí)，兩者速度差別十分突出因此磁盤I/O系統(tǒng)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸為了減少存取時(shí)間，可采取的措施有：提高磁盤機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，提高I/O
19、總線速度，采用磁盤cache等主存和CPU之間設(shè)置高速緩存cache是為了彌補(bǔ)主存和CPU之間速度上的差異 同樣，磁盤cache是為了彌補(bǔ)慢速磁盤和主存之間速度上的差異 磁盤cache的原理在磁盤cache中，由一些數(shù)據(jù)塊組成的一個(gè)基本單位稱為cache行。當(dāng)一個(gè)I/O請(qǐng)求送到磁盤驅(qū)動(dòng)時(shí)，首先搜索驅(qū)動(dòng)器上的高速緩沖行是否已寫上數(shù)據(jù)？如果是讀操作，且要讀的數(shù)據(jù)已在cache中，則為命中可從cache行中讀出數(shù)據(jù)，否則需從磁盤介質(zhì)上讀出。寫入操作和CPU中的cache類似，有“直寫”和“寫回”兩種方法。磁盤cache利用了被訪問數(shù)據(jù)的空間局部性和時(shí)間局部性原理?？臻g局部性是指當(dāng)某些數(shù)據(jù)被存取時(shí)，該
20、數(shù)據(jù)附近的其他數(shù)據(jù)可能也將很快被存取時(shí)間局部性是指當(dāng)一些數(shù)據(jù)被存取后，不久這些數(shù)據(jù)還可能再次存取因此現(xiàn)在大多數(shù)磁盤驅(qū)動(dòng)器中都使用了預(yù)讀策略， CPU的cache存取時(shí)間一般小于10ns，命中率95%以上，全用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。磁盤cache一次存取的數(shù)量大，數(shù)據(jù)集中，速度要求較CPU的cache低管理工作較復(fù)雜，因此一般由硬件和軟件共同完成。其中cache采用SRAM或DRAM而根據(jù)局部性原理預(yù)取一些不久將可能讀入的數(shù)據(jù)放到磁盤cache中 7.3.2 磁盤陣列RAIDRAID稱廉價(jià)冗余磁盤陣列，它是用多臺(tái)磁盤存儲(chǔ)器組成的大容量外存系統(tǒng)其構(gòu)造基礎(chǔ)是利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)和并行處理技術(shù)，在多個(gè)磁盤上交錯(cuò)存放
21、數(shù)據(jù)，使之可以并行存取在RAID控制器的組織管理下，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行存儲(chǔ)、交叉存儲(chǔ)、單獨(dú)存儲(chǔ)。陣列中的一部分磁盤存有冗余信息，一旦系統(tǒng)中某一磁盤失效，可以利用冗余信息重建用戶信息RAID是1988年由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校一個(gè)研究小組提出的它的設(shè)計(jì)理念是用多個(gè)小容量磁盤代替一個(gè)大容量磁盤， 因而改善了I/O性能，增加了存儲(chǔ)容量，現(xiàn)已在超級(jí)或大型計(jì)算機(jī)中使用。工業(yè)上制定了一個(gè)稱為RAID的標(biāo)準(zhǔn)，它分為7級(jí)(RAID 0RAID 6)。這些級(jí)別不是表示層次關(guān)系，而是指出了不同存儲(chǔ)容量、可靠性、數(shù)據(jù)傳輸能力、I/O請(qǐng)求速率等方面的應(yīng)用需求。并用分布數(shù)據(jù)的方法能夠同時(shí)從多個(gè)磁盤中存取數(shù)據(jù) 7.4 磁帶
22、存儲(chǔ)設(shè)備 磁帶機(jī)的記錄原理與磁盤機(jī)基本相同，只是它的載磁體是一種帶狀塑料，叫做磁帶。寫入時(shí)可通過磁頭把信息代碼記錄在磁帶上。當(dāng)記錄有代碼的磁帶在磁頭下移動(dòng)時(shí)， 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備由磁帶機(jī)和磁帶兩部分組成，它通常用作為海量存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)備份磁帶速度比磁盤速度慢，原因是磁帶上的數(shù)據(jù)采用順序訪問方式磁盤則采用隨機(jī)訪問方式。就可在磁頭線圈上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，即讀出信息代碼。7.5 光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備7.5.1 光盤存儲(chǔ)設(shè)備 目前的光盤有CD-ROM、WORM、CD-R等 只讀型光盤系統(tǒng)都基于一個(gè)共同原理，即光盤上的信息以坑點(diǎn)形式分布，有坑點(diǎn)表示為“1”，無(wú)坑點(diǎn)表示為“0”，一系列的坑點(diǎn)(存儲(chǔ)元)形成信息記錄道
23、。對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用的CDROM光盤，坑點(diǎn)分布作為數(shù)字“1”、“0”代碼的寫入或讀出標(biāo)志為此必須采用激光作為光源，并采用良好的光學(xué)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。光盤的記錄信息以凹坑方式永久性存儲(chǔ)。讀出時(shí)，當(dāng)激光束聚焦點(diǎn)照射在凹坑上時(shí)將發(fā)生衍射，反射率低而聚焦點(diǎn)照射在凸面上時(shí)大部分光將返回。根據(jù)反射光的光強(qiáng)變化并進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換，即可讀出記錄信息。1、CD-ROM光盤 聚碳酸脂鋁質(zhì)聚丙酸稀脂信息記錄的軌跡稱為光道。光道上劃分出一個(gè)個(gè)扇區(qū)，它是光盤的最小可尋址單位。 2、WORM、CD-R光盤WORM：一次寫多次讀。記錄信息1時(shí)，低功率激光束在光盤表面灼燒形成微小的凹陷區(qū)CD-R：允許多次分段寫，多次讀。用激光將微型斑
24、點(diǎn)燒在有機(jī)材料的表層讀出時(shí)，燒過的地方亮度較暗。3、CD-RW光盤寫數(shù)據(jù)1時(shí)，用高溫激光束使待寫區(qū)域熔化，冷卻后成非晶形狀態(tài)一種特殊的水晶復(fù)合物作為記錄介質(zhì) 寫數(shù)據(jù)0時(shí)，用較高溫激光束使待寫區(qū)域熔化，冷卻后成晶形狀態(tài)4、DVD-ROM光盤兩面可寫多層可寫的光盤 7.5.2 磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備磁光盤的基本工作原理是：利用熱磁效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)當(dāng)激光束將磁光介質(zhì)上的記錄點(diǎn)加熱到居里點(diǎn)溫度以上時(shí)，利用磁光克爾效應(yīng)讀出數(shù)據(jù) 當(dāng)激光束照射到記錄點(diǎn)時(shí)，記錄點(diǎn)的磁化方向不同，會(huì)引起反射光的偏振面發(fā)生不同結(jié)果，從而檢測(cè)出所記錄的數(shù)據(jù)“1”或“0”。 外加磁場(chǎng)作用改變記錄點(diǎn)的磁化方向而不同的磁化方向可表示數(shù)字“0”和“1
25、”磁光介質(zhì)記錄信息的材料： 7.6 顯 示 設(shè) 備7.7 輸入設(shè)備和打印設(shè)備 本 章 小 結(jié)v 外 圍 設(shè) 備 大 體 分 為 輸 入 設(shè) 備 、 輸 出 設(shè) 備 、 外 存 設(shè) 備 、 數(shù) 據(jù) 通信 設(shè) 備 、 過 程 控 制 設(shè) 備 五 大 類 。v 磁 盤 、 磁 帶 屬 于 磁 表 面 存 儲(chǔ) 器 ， 特 點(diǎn) 是 存 儲(chǔ) 容 量 大 ， 位 價(jià) 格低 ， 記 錄 信 息 永 久 保 存 ， 但 存 取 速 度 較 慢 ， 因 此 在 計(jì) 算 機(jī) 系統(tǒng) 中 作 為 輔 助 大 容 量 存 儲(chǔ) 器 使 用 。 v 硬 磁 盤 按 盤 片 結(jié) 構(gòu) 分 為 可 換 盤 片 式 、 固 定 盤
26、片 式 兩 種 ， 磁 頭也 分 為 可 移 動(dòng) 磁 頭 和 固 定 磁 頭 兩 種 。v 溫 徹 斯 特 磁 盤 是 一 種 采 用 先 進(jìn) 技 術(shù) 研 制 的 可 移 動(dòng) 磁 頭 、 固 定盤 片 的 磁 盤 機(jī) ， 是 目 前 應(yīng) 用 廣 泛 的 硬 磁 盤 存 儲(chǔ) 器 。 v 磁 盤 存 儲(chǔ) 器 的 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo) 有 ： 存 儲(chǔ) 密 度 、 存 儲(chǔ) 容 量 、 平 均存 取 時(shí) 間 、 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 。v 光 盤 是 近 年 發(fā) 展 起 來(lái) 的 一 種 外 存 設(shè) 備 ， 是 多 媒 體 計(jì) 算 機(jī) 不 可缺 少 的 設(shè) 備 。 習(xí)題 1，6，7，8磁盤數(shù)據(jù)傳輸率（磁盤帶寬）Dr = r Nr為磁盤轉(zhuǎn)速每條磁道容量6、 每面信息量 Dr = r N9位2位2位4位 8、忽略數(shù)據(jù)傳送時(shí)間
《外圍設(shè)備新修改》PPT課件
