《外圍設(shè)備》PPT課件

第七章 外圍設(shè)備,返回,第七章 外圍設(shè)備,外圍設(shè)備概述 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備 顯示設(shè)備 輸入設(shè)備和打印設(shè)備,7.1外圍設(shè)備概述,7.1外圍設(shè)備概述,外圍設(shè)備的特點(diǎn),外圍設(shè)備的工作速度 工作速度都比主機(jī)慢的多 外圍設(shè)備的信息類型和機(jī)構(gòu)格式 各種外圍設(shè)備的信息類型和結(jié)構(gòu)格式均不相同。 外圍設(shè)備的電氣特性 信號(hào)類型、電平的極性、高低不一等等。,7.1外圍設(shè)備概述,7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備,一、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。所謂磁表面存儲(chǔ)，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存儲(chǔ)信息。磁盤存儲(chǔ)器、磁帶存儲(chǔ)器均屬于磁表面存儲(chǔ)器。,7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備,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。當(dāng)然，磁表面存儲(chǔ)器也有缺點(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。,7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備,磁性材料的物理特性 見圖,7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備,磁表面存儲(chǔ)器的讀寫原理 寫操作：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。 讀操作：當(dāng)磁頭經(jīng)過載磁體的磁化元時(shí)，由于磁頭鐵芯是良好的導(dǎo)磁材料，磁化元的磁力線很容易通過磁頭而形成閉合磁通回路。不同極性的磁化元在鐵芯里的方向是不同的。,7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備,通過電、磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈沖電流，可把一位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成載磁體存儲(chǔ)元的不同剩磁狀態(tài)；反之，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。這就是磁表面存儲(chǔ)器存取信息的原理。,讀出過程波形圖,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,對(duì)磁盤的直觀認(rèn)識(shí) 硬盤內(nèi)部的主要組成部分有：記錄數(shù)據(jù)的磁片；馬達(dá)；磁頭及定位系統(tǒng)；電子線路。,硬磁盤機(jī)的基本組成 硬磁盤機(jī)是指記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲(chǔ)器。它主要由磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動(dòng)器三大部分組成。 磁盤存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)圖,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,硬磁盤機(jī)的基本組成磁盤控制器包括控制邏輯與時(shí)序、數(shù)據(jù)并-串變換電路和串-并變換電路。 磁盤驅(qū)動(dòng)器包括寫入電路與讀出電路、讀寫轉(zhuǎn)換開關(guān)、讀寫磁頭與磁頭定位伺服系統(tǒng)等。磁記錄介質(zhì),7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,磁記錄介質(zhì),7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,磁記錄介質(zhì),7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,硬磁盤機(jī)分類 (按盤片結(jié)構(gòu)分) 可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī) ：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) ：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。,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,可移動(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。,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,溫徹斯特磁盤機(jī) ：簡(jiǎn)稱溫盤，是一種可移動(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。,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,7.2.3 硬盤驅(qū)動(dòng)器和控制器,磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的接口。,磁盤驅(qū)動(dòng)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)相同，主要由定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。如下圖是磁盤驅(qū)動(dòng)器外形和結(jié)構(gòu)示意圖。,7.2.3 硬盤驅(qū)動(dòng)器和控制器,7.2.3 硬盤驅(qū)動(dòng)器和控制器,硬盤按其接口類型，主要有IDE、SCSI等種類。IDE接口有40/80針，最初是為AT結(jié)構(gòu)的電腦設(shè)計(jì)的，又稱為ATA接口。,7.2.3 硬盤驅(qū)動(dòng)器和控制器,SATA接口的硬盤傳輸速度，抗干擾能力更強(qiáng)，具備的熱插撥功能。,7.2.3 硬盤驅(qū)動(dòng)器和控制器,磁盤片由一組繞軸旋轉(zhuǎn)的盤片組成，柱面指的就是多個(gè)磁片上具有相同編號(hào)的磁道，它的數(shù)目和磁道是相同的。,1、硬盤的磁道與柱面,7.2.4 磁盤上信息的分布,2、記錄面、磁道、扇區(qū)記錄面：記錄信息的磁盤片的上下兩面。磁道（每一個(gè)盤片有5002500條磁道）。扇區(qū)，所有磁道具有相同數(shù)目的扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)512字節(jié),7.2.4 磁盤上信息的分布,2、記錄面、磁道、扇區(qū) 磁道的編址是從外向內(nèi)依次編號(hào)，最外一個(gè)同心圓叫0磁道，最里面的一個(gè)同心圓叫n磁道，n磁道里面的圓面積并不用來記錄信息。 每個(gè)扇區(qū)記錄定長(zhǎng)的數(shù)據(jù),7.2.4 磁盤上信息的分布,7.2.4 磁盤上信息的分布,3、磁盤上信息的地址 信息地址由盤面號(hào)(或磁頭號(hào))、磁道號(hào)（或柱面號(hào)）和扇區(qū)號(hào)組成。,盤面號(hào)：磁道號(hào)：扇區(qū)號(hào),磁道號(hào)：盤面號(hào)：扇區(qū)號(hào),7.2.4 磁盤上信息的分布,4、數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式： 一個(gè)扇區(qū)(一記錄塊)由頭部空白段、序標(biāo)段、數(shù)據(jù)段、校驗(yàn)字段及尾部空白段組成。其中空白段用來留出一定的時(shí)間作為磁盤控制器的讀寫準(zhǔn)備時(shí)間。,7.2.4 磁盤上信息的分布,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),磁盤存儲(chǔ)器的主要指標(biāo)包括存儲(chǔ)密度、存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間及數(shù)據(jù)傳輸率。 1、存儲(chǔ)密度： 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。,2、存儲(chǔ)容量 ：磁盤存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)。 存儲(chǔ)容量分為：非格式化容量和格式化容量非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。非格式化容量=記錄面數(shù)*柱面數(shù)*內(nèi)圓周長(zhǎng)*位密度,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),2、存儲(chǔ)容量 ： 格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。格式化容量=記錄面數(shù)*柱面數(shù)*扇區(qū)數(shù)*扇區(qū)容量格式化容量一般是非格式化容量的6070%,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),3、存取時(shí)間 磁盤讀寫數(shù)據(jù)過程包括：定位：磁頭從當(dāng)前位置移動(dòng)到要讀寫的數(shù)據(jù)塊的始端。傳輸：傳輸當(dāng)前磁頭下的一塊位流（扇區(qū)）,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),磁盤存取時(shí)間=尋道時(shí)間+？,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),磁盤存取時(shí)間=尋道時(shí)間+旋轉(zhuǎn)時(shí)間+？,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),磁盤訪問時(shí)間=尋道時(shí)間+旋轉(zhuǎn)時(shí)間+傳輸時(shí)間,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),磁頭定位時(shí)間包括兩部分： 尋道時(shí)間：將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時(shí)間； 等待時(shí)間：尋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。,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),平均存取時(shí)間平均存取時(shí)間：等于平均尋道時(shí)間與平均等待時(shí)間之和。平均尋道時(shí)間：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)間的一半來表示。,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),等待時(shí)間平均延遲是磁盤轉(zhuǎn)半圈的時(shí)間，轉(zhuǎn)速一般在每分鐘3600轉(zhuǎn)到12000轉(zhuǎn)之間。所以對(duì)大部分磁盤的平均旋轉(zhuǎn)時(shí)間TAR為：,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),平均定位時(shí)間Ta由平均尋道時(shí)間Tsa和平均等待時(shí)間Twa組成。計(jì)算公式如下： 工業(yè)界報(bào)告的平均尋道時(shí)間約為：5ms-10ms 平均等待時(shí)間約為：3ms-6ms,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),日立公司近日宣布面向全球發(fā)售15000rpm轉(zhuǎn)數(shù)的世界最大的4503.5英寸,提供目前15000轉(zhuǎn)企業(yè)級(jí)硬盤產(chǎn)品中最高的存儲(chǔ)容量450。 該硬盤的平均尋道時(shí)間只有33毫秒，快速旋轉(zhuǎn)速度將平均延遲時(shí)間縮短到2毫秒，從而使客戶能夠更迅速、高效地訪問數(shù)據(jù)。,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),4、數(shù)據(jù)傳輸率 外部數(shù)據(jù)傳輸率：指主機(jī)接口從（向）硬盤緩存讀出（寫入）數(shù)據(jù)的速度。例如采用Ultra DMA/66接口的外部傳輸率可達(dá)66.6MB/s。 內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：指讀寫磁頭定位在要讀寫的數(shù)據(jù)塊的始端后，連續(xù)從磁道中讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)的速度。一般在20MB/s到30MB/s之間。,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：Dr=D*V=rm (D-存儲(chǔ)密度，V-磁介質(zhì)與磁頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，r-轉(zhuǎn)速，m-道容量),7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),舉例1 有一個(gè)磁盤組，外徑355.6mm(14英寸)，20個(gè)記錄面，每面有51mm區(qū)域用于記錄信息，道密度為3.92道/mm，位密度為90B/mm，則：,-每面磁道數(shù)：51x3.92=200道 最內(nèi)圈周長(zhǎng)：3.14x(355.6-2x51)=796.71mm -每磁道信息量：796.71x90=71904位 -盤組信息總量：20 x200 x71904 =2.868x108位,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),舉例2 某磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄面，每道記錄信息為12288B，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問： 1、磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量是多少？ 122882754=33792004=13516800B 2、磁盤存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸率是多少？ N為每條磁道容量，r為磁盤轉(zhuǎn)速=3000轉(zhuǎn)/60秒=50轉(zhuǎn)/秒 數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rN= 1228850=614400B/s 3、平均等待時(shí)間是多少？ t=1/50 1/2=10ms,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),舉例3 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2400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?,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),(1)有效存儲(chǔ)區(qū)域=16.5-11=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=rN, N為每條磁道容量， N=3454B,r為磁盤轉(zhuǎn)速， r=2400轉(zhuǎn)/60秒=40轉(zhuǎn)/秒 Dr=rN=403454B=13816B/s,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),(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)頭磁盤組的編址方式可用如下格式： 此地址格式表示有4臺(tái)磁盤，每臺(tái)有16個(gè)記錄面，每面有256個(gè)磁道，每道有16個(gè)扇區(qū)。 (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匦抡业溃瑪?shù)據(jù)讀/寫速度快。,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),7.3磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,一、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15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。,7.3磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,一、磁盤cache的原理 現(xiàn)在大多數(shù)磁盤驅(qū)動(dòng)器中都使用了預(yù)讀策略，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。CPU的cache存取時(shí)間一般小于10ns，命中率95%以上，全用硬件來實(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。,7.3磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,二、磁盤陣列RAID RAID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)。,7.3磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,二、磁盤陣列RAID 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，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)，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。,下面以RAID 0級(jí)為例來說明?？紤]到低成本比可靠性更重要，RAID 0未采用奇偶校驗(yàn)等冗余技術(shù)。RAID 0用于高速數(shù)據(jù)傳輸和高速I/O請(qǐng)求。 對(duì)RAID 0,用戶和系統(tǒng)數(shù)據(jù)分布在陣列中的所有磁盤上。與單個(gè)大容量磁盤相比，其優(yōu)點(diǎn)是：如果兩個(gè)I/O請(qǐng)求正在等待兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊，則被請(qǐng)求的塊有可能在不同的盤上。因此，兩個(gè)請(qǐng)求能夠并行發(fā)出，減少了I/O排隊(duì)的時(shí)間。見下圖。,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,一、磁帶機(jī)的組成與分類一、磁帶存儲(chǔ)器信息的存儲(chǔ)二、磁帶存儲(chǔ)器的特點(diǎn)與用途,一、磁帶機(jī)的組成與分類,磁帶存儲(chǔ)器由磁帶和磁帶機(jī)兩部分組成。 磁帶的磁道是沿著磁帶長(zhǎng)度方向的直線，存儲(chǔ)密度主要用位密度來衡量。,磁帶機(jī)的分類 按磁帶機(jī)規(guī)模分由標(biāo)準(zhǔn)半英寸磁帶機(jī)、海量寬帶磁帶機(jī)和盒式磁帶機(jī)三種。 按磁帶的記錄格式分有啟停式和數(shù)據(jù)流式。數(shù)據(jù)流式磁帶機(jī)已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要后備存儲(chǔ)器。其位密度可達(dá)8000bpi。,一、磁帶機(jī)的組成與分類,磁帶的分類 按寬度分有1/4英寸、1/2英寸、3英寸等幾種； 按磁帶長(zhǎng)度分有有2400英尺、1200英尺、600英尺等 按記錄密度分有800bpi、1600bpi和6250bpi等。 按道數(shù)分有7道、9道、16道等； 按外形分有開盤式和盒式磁帶兩種。,二、磁帶存儲(chǔ)器信息的存儲(chǔ),傳統(tǒng)的啟停式磁帶機(jī)上的信息保存在并行排列的磁道上，每個(gè)磁道記錄一個(gè)字中的一位信息。下圖為9道磁帶的格式。其中8條磁道用于記錄一個(gè)字節(jié)信息，一條用于垂直奇偶校驗(yàn)。,二、磁帶存儲(chǔ)器信息的存儲(chǔ),磁帶中的磁道 .數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)采用串行讀寫方式。其記錄格式類似于軟盤。,二、磁帶存儲(chǔ)器信息的存儲(chǔ),啟停式磁帶的記錄格式 磁帶與主機(jī)間進(jìn)行信息傳送的最小單位是數(shù)據(jù)塊，或稱為記錄塊（block）。記錄塊的存儲(chǔ)位置和編號(hào)與磁帶的長(zhǎng)度保持嚴(yán)格的線性關(guān)系。,三、磁帶存儲(chǔ)器的特點(diǎn)與用途,磁帶存儲(chǔ)器的特點(diǎn)： 存儲(chǔ)容量大、價(jià)格便宜。但只能順序存取，不能像磁盤存儲(chǔ)器那樣直接存取，并且訪問速度慢。 磁帶存儲(chǔ)器的用途： 主要用作脫機(jī)的后備存儲(chǔ)裝置。用于資料保存、文件復(fù)制、備份存儲(chǔ)等。,CD-RAM 1、光驅(qū)的工作原理 2、光驅(qū)的分類 3、光驅(qū)的常用技術(shù)參數(shù) 4、DVD驅(qū)動(dòng)器 5、磁光盤,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,光驅(qū)的工作原理的工作原理 光盤驅(qū)動(dòng)器(光驅(qū))是一個(gè)結(jié)合光學(xué)、機(jī)械及電子技術(shù)的產(chǎn)品。在光學(xué)和電子結(jié)合方面，激光光源來自于一個(gè)激光二極管，它可以產(chǎn)生波長(zhǎng)約0.54-0.68微米的光束，經(jīng)過處理后光束更集中且能精確控制，光束首先打在光盤上，再由光盤反射回來，經(jīng)過光檢測(cè)器捕獲信號(hào)。 光盤上有兩種狀態(tài)，即凹點(diǎn)和空白，它們的反射信號(hào)相反，很容易經(jīng)過光檢測(cè)器識(shí)別。檢測(cè)器所得到的信息只是光盤上凹凸點(diǎn)的排列方式，驅(qū)動(dòng)器中有專門的部件把它轉(zhuǎn)換并進(jìn)行校驗(yàn)，然后我們才能得到實(shí)際數(shù)據(jù)。光盤在光驅(qū)中高速的轉(zhuǎn)動(dòng)，激光頭在司服電機(jī)的控制下前后移動(dòng)讀取數(shù)據(jù)。,光盤 CD-ROM是只能讀出而不能寫入的光盤，。它的制作成本低、信息存儲(chǔ)量大、保存時(shí)間長(zhǎng)。 CD-ROM只有一面有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刻錄在光滑的一面。在CDROM上，數(shù)據(jù)的讀取靠激光來實(shí)現(xiàn)，表面的灰塵和劃痕都會(huì)影響到讀盤質(zhì)量。 CD-ROM的容量不是固定的，最常見的是12厘米的一種。CD-R74可存儲(chǔ)650M字節(jié)的數(shù)據(jù)或74分鐘的音樂，CD-R63可存儲(chǔ)550M字節(jié)的數(shù)據(jù)或63分鐘的音樂。 一張CD-R74有333,000個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有2048個(gè)字節(jié)，則它可錄制333,0002,048=681,984,000字節(jié)，即650M。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,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。扇區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖所示。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,【例2】CDROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)的播放時(shí)間為60分鐘。計(jì)算模式1和模式2（校驗(yàn)區(qū)也用來放數(shù)據(jù)）情況下光盤存儲(chǔ)容量是多少? 解： 扇區(qū)總數(shù)=60分60秒75扇區(qū)/秒=270 000(扇區(qū)) 模式1存放計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為 270 0002048B/220=527MB 模式2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為270 0002336B/220=601MB,光盤刻錄機(jī) 1、CD-R光盤的結(jié)構(gòu) 2、光盤刻錄機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 3、光盤刻錄機(jī)的使用 CD-R驅(qū)動(dòng)器，也叫光盤刻錄機(jī)，外觀上和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器一樣，只是它里面的激光器，比標(biāo)準(zhǔn)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的激光器功率要大。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,CD-R刻錄機(jī)（CD-Recorder或CD-Recordable的縮寫） 一張光盤只可以讓用戶寫一次的光盤驅(qū)動(dòng)器，其數(shù)據(jù)格式與CD-ROM相同;CD-R規(guī)格書由菲利浦公司（Philips）和索尼公司（Sony）共同制定并于1990年頒布，雅馬哈公司（Yamaha）在同年推出了第一部2倍速CD-R驅(qū)動(dòng)器。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,CD-R驅(qū)動(dòng)器是一次寫入多次讀出的驅(qū)動(dòng)器。 CD-R和CD-ROM類似，非常適合于存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)文件。記錄的介質(zhì)是有機(jī)染料或者是金屬。 CD-R有兩種記錄方式，一種是用激光在金屬記錄層燒熔出凹坑，另一種是利用激光加熱使染料型記錄層發(fā)生變色，變色部分的反射率比附近區(qū)域低得多。讀出數(shù)據(jù)時(shí)，就是根據(jù)反射激光的強(qiáng)弱變化來實(shí)現(xiàn)的。 光驅(qū)在讀取這些平面和凹坑的時(shí)候就能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為0和1。由于這種變化是一次性的，不能恢復(fù)到原來的狀態(tài)，所以CD-R盤片只能寫入一次，不能重復(fù)寫入。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,CD-RW刻錄機(jī)（CD-ReWritable的縮寫） 允許用戶在同一張可擦寫光盤上反復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擦寫操作的光盤驅(qū)動(dòng)器,由RICOH公司首先推出。CD-RW采用相變技術(shù)來存儲(chǔ)信息。 相變技術(shù)是指在盤片的記錄層上，某些區(qū)域是處于低反射特性的非晶體狀態(tài)；數(shù)據(jù)是通過一系列的由非晶體到晶體的變遷來表示。 CD-RW驅(qū)動(dòng)器在進(jìn)行記錄時(shí)，通過改變激光強(qiáng)度來對(duì)記錄層進(jìn)行加熱，從而導(dǎo)致從非晶體狀態(tài)到晶體狀態(tài)的變遷。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,與CD-R驅(qū)動(dòng)器相比，CD-RW具有明顯的優(yōu)勢(shì): CD-R驅(qū)動(dòng)器所記錄的資料是永久性的，刻成就無法改變。若刻錄中途出錯(cuò)，則既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)CD-R光盤;而CD-RW驅(qū)動(dòng)器一旦遭遇刻錄失敗或須重寫，可立即通過軟件下達(dá)清除數(shù)據(jù)的指令，令CD-RW光盤重獲“新生”，又可重新寫入數(shù)據(jù)。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,DVD驅(qū)動(dòng)器 DVD是“數(shù)字多功能光盤”(Digital Versatile Disc)的簡(jiǎn)稱，或數(shù)字激光視盤(Digital Video Disc)，它具有高密度、高畫質(zhì)、高音質(zhì)等特點(diǎn)。 滿足人們對(duì)大存儲(chǔ)容量、高性能存儲(chǔ)媒體的需求，主要用于存儲(chǔ)多媒體軟件和影視節(jié)目。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,DVD光盤： DVD大小和普通的CD-ROM完全一樣，為了增大光盤容量，在DVD盤的生產(chǎn)采用了一種新的技術(shù)：即采用波長(zhǎng)為635mm650mm的紅激光刻盤，使軌道的間距減少，大大增加光盤的存儲(chǔ)容量。 DVD定義了四種格式：?jiǎn)蚊鎲螌?，單面雙層，雙面單層，雙面雙層四種規(guī)格。容量分別是：4.7G、8.5G、9.4G和17G字節(jié)。普通的CD-ROM容量?jī)H為650M。 DVD和CD-ROM、VCD一樣，既可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)電影數(shù)據(jù)。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,二、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)，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”。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”。,7.5光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備,磁光盤操作的四種情況： 圖(a)表示未編碼的磁盤，例如所有磁化點(diǎn)均存“0”。 圖(b)表示寫操作：高功率激光束照射加熱點(diǎn)（記錄點(diǎn)），磁頭線圈中外加電流后產(chǎn)生的磁場(chǎng)使其對(duì)應(yīng)的記錄點(diǎn)產(chǎn)生相反的磁性微粒，從而寫入“1”。 圖(c)表示讀操作：低功率的激光束反射掉相反極性的磁性粒子且使它的極性變化。如果這些粒子沒有被反射掉，則反射激光束的極性是不變化的。 圖(d)表示擦除操作：高功率激光束照射記錄點(diǎn)，外加磁場(chǎng)改變方向，使磁性粒子恢復(fù)到原始極性。 總之，MO盤介質(zhì)材料發(fā)生的物理特性改變是可逆變化，因此信息是可重寫的。,