硬盘磁带磁存储设备磁存储设备利用读写磁头与磁表面的磁感应效应课件

第五章第五章在计算机中存储信息在计算机中存储信息第五章在计算机中存储信息1本章主要内容本章主要内容q磁存储设备磁存储设备q光存储设备光存储设备q提高驱动器性能提高驱动器性能本章主要内容磁存储设备2存储设备存储设备q存储介质：用于存储数据的物理材料存储介质：用于存储数据的物理材料q存储设备：把数据写入存储介质、从存储设备：把数据写入存储介质、从存储介质读取数据的硬件存储介质读取数据的硬件q主要存储技术主要存储技术磁存储磁存储磁存储磁存储光存储光存储光存储光存储存储设备存储介质：用于存储数据的物理材料3磁存储设备磁存储设备q利用利用磁性材料磁性材料作为存储介质作为存储介质q常用磁存储设备：软盘、硬盘、磁带常用磁存储设备：软盘、硬盘、磁带磁存储设备利用磁性材料作为存储介质4磁存储设备磁存储设备q磁存储设备利用读磁存储设备利用读/写磁头与磁表面的写磁头与磁表面的磁磁感应感应效应，将磁表面按要磁化为具有效应，将磁表面按要磁化为具有不同不同磁化方向磁化方向的磁化单元，从而的磁化单元，从而存储信息存储信息q写：通过改变磁头线圈电流方向在磁表面写：通过改变磁头线圈电流方向在磁表面记录记录0和和1串串q读：磁头线圈不通电，磁头通过磁表面时读：磁头线圈不通电，磁头通过磁表面时产生感应电流，根据感应电流的方向确定产生感应电流，根据感应电流的方向确定存储的存储的0或或1磁存储设备磁存储设备利用读/写磁头与磁表面的磁感应效应，将磁5磁存储设备磁存储设备q磁道（磁道（track）磁道上的同心圆环，最外圈为磁道上的同心圆环，最外圈为磁道上的同心圆环，最外圈为磁道上的同心圆环，最外圈为0 0 道道道道q扇区（扇区（sector）每个磁道划分成多个区域每个磁道划分成多个区域每个磁道划分成多个区域每个磁道划分成多个区域q簇（簇（cluster）多个扇区构成一个簇多个扇区构成一个簇多个扇区构成一个簇多个扇区构成一个簇文件分配的基本单位文件分配的基本单位文件分配的基本单位文件分配的基本单位扇区扇区磁道磁道磁存储设备磁道（track）扇区磁道6磁存储设备磁存储设备q数据定位：数据定位：主引导记录：第一次运行计算机时执行的程序主引导记录：第一次运行计算机时执行的程序主引导记录：第一次运行计算机时执行的程序主引导记录：第一次运行计算机时执行的程序文件分配表（文件分配表（文件分配表（文件分配表（FATFAT）：记录每个文件的存储信）：记录每个文件的存储信）：记录每个文件的存储信）：记录每个文件的存储信息和每个簇的状态息和每个簇的状态息和每个簇的状态息和每个簇的状态根目录表：格式化时产生，更好地管理文件根目录表：格式化时产生，更好地管理文件根目录表：格式化时产生，更好地管理文件根目录表：格式化时产生，更好地管理文件数据区：存放文件内容及子目录表数据区：存放文件内容及子目录表数据区：存放文件内容及子目录表数据区：存放文件内容及子目录表磁存储设备数据定位：7软盘软盘q盘片与驱动器分离盘片与驱动器分离q软盘驱动器的结构：软盘驱动器的结构：读读读读/写磁头写磁头写磁头写磁头磁头传动机构磁头传动机构磁头传动机构磁头传动机构主轴电机主轴电机主轴电机主轴电机软盘盘片与驱动器分离8硬盘硬盘q191956,IBM56,IBM展示了第一台磁盘存储系统展示了第一台磁盘存储系统IBM350RAMAC,5MB,50IBM350RAMAC,5MB,50个个2424英寸的磁盘英寸的磁盘q1973,IBM1973,IBM发明温盘，密封式，磁头悬浮发明温盘，密封式，磁头悬浮q1979,IBM1979,IBM发明薄膜磁头发明薄膜磁头q1991,IBM1991,IBM发明磁阻磁头发明磁阻磁头硬盘1956,IBM展示了第一台磁盘存储系统IBM350RA9硬盘硬盘q通常包含多个安装在中心轴上的盘片通常包含多个安装在中心轴上的盘片q盘片固定在驱动器中盘片固定在驱动器中q读读/写磁头工作时悬浮在盘片上方写磁头工作时悬浮在盘片上方磁头驱动机构2面面旋转机构1面面0面面硬盘通常包含多个安装在中心轴上的盘片磁头2面旋转机构1面0面10硬盘硬盘q柱面（柱面（cylinder）：所有盘片的同号磁道）：所有盘片的同号磁道q分区：分区：0 0面面面面0 0道道道道1 1扇区称为主引导扇区，其中存放了扇区称为主引导扇区，其中存放了扇区称为主引导扇区，其中存放了扇区称为主引导扇区，其中存放了分区表和主引导程序分区表和主引导程序分区表和主引导程序分区表和主引导程序分区表存放各个分区的具体情况，以及启动分区表存放各个分区的具体情况，以及启动分区表存放各个分区的具体情况，以及启动分区表存放各个分区的具体情况，以及启动机器时使用的分区（活动分区）机器时使用的分区（活动分区）机器时使用的分区（活动分区）机器时使用的分区（活动分区）硬盘柱面（cylinder）：所有盘片的同号磁道11可移动高容量磁盘可移动高容量磁盘q高容量软盘高容量软盘19951995，IomegaIomega公司推出公司推出公司推出公司推出ZIPZIP驱动器驱动器驱动器驱动器19961996，ImationImation推出超级磁盘驱动器推出超级磁盘驱动器推出超级磁盘驱动器推出超级磁盘驱动器LS-120LS-120，兼容标准软盘片，兼容标准软盘片，兼容标准软盘片，兼容标准软盘片可移动高容量磁盘高容量软盘12可移动高容量磁盘可移动高容量磁盘q热交换硬盘热交换硬盘主要用于服务器主要用于服务器主要用于服务器主要用于服务器可在开机状态下插拔可在开机状态下插拔可在开机状态下插拔可在开机状态下插拔q磁盘盒磁盘盒可移动高容量磁盘热交换硬盘13磁带驱动器磁带驱动器q容量大、价格低容量大、价格低q用于数据备份用于数据备份q顺序访问顺序访问磁带驱动器容量大、价格低14光存储设备光存储设备qCD-ROM：只读型光盘：只读型光盘650M/650M/片片片片250000250000250000250000页文本信息页文本信息页文本信息页文本信息7000700070007000张图片信息张图片信息张图片信息张图片信息19191919小时语音信息小时语音信息小时语音信息小时语音信息74747474分钟视频分钟视频分钟视频分钟视频光存储设备CD-ROM：只读型光盘15光存储设备光存储设备qDVD-ROM：数字视频：数字视频/多功能盘多功能盘采用了高密、双面、双层、数据压缩等技术采用了高密、双面、双层、数据压缩等技术采用了高密、双面、双层、数据压缩等技术采用了高密、双面、双层、数据压缩等技术DVD-5:4.74GB(DVD-5:4.74GB(DVD-5:4.74GB(DVD-5:4.74GB(单面单层，单面单层，单面单层，单面单层，SS/SL)SS/SL)SS/SL)SS/SL)DVD-9:8.5GB(DVD-9:8.5GB(DVD-9:8.5GB(DVD-9:8.5GB(单面双层，单面双层，单面双层，单面双层，SS/DL)SS/DL)SS/DL)SS/DL)DVD-10:9.4GB(DVD-10:9.4GB(DVD-10:9.4GB(DVD-10:9.4GB(双面单层，双面单层，双面单层，双面单层，DS/SL)DS/SL)DS/SL)DS/SL)DVD-18:17GB(DVD-18:17GB(DVD-18:17GB(DVD-18:17GB(双面双层，双面双层，双面双层，双面双层，DS/DL)DS/DL)DS/DL)DS/DL)光存储设备DVD-ROM：数字视频/多功能盘16光存储设备光存储设备q可记录光技术可记录光技术CD-RCD-R：写一次：写一次：写一次：写一次CD-RWCD-RW：多次擦写：多次擦写：多次擦写：多次擦写PhotoCDPhotoCDDVD-RDVD-RDVD-RAMDVD-RAM光存储设备可记录光技术17新兴的存储技术新兴的存储技术qFMD-ROM（多荧光层光盘）（多荧光层光盘）q智能卡智能卡q全息照相技术全息照相技术新兴的存储技术FMD-ROM（多荧光层光盘）18度量和提高驱动器性能度量和提高驱动器性能q平均访问时间：设备将读平均访问时间：设备将读/写头移动到存写头移动到存储介质上某个点所用的时间储介质上某个点所用的时间软盘：软盘：软盘：软盘：100ms100ms硬盘：硬盘：硬盘：硬盘：10ms10ms以下以下以下以下光盘：光盘：光盘：光盘：100ms100ms以下以下以下以下磁带：磁带：磁带：磁带：s s度量和提高驱动器性能平均访问时间：设备将读/写头移动到存储介19度量和提高驱动器性能度量和提高驱动器性能q数据传输速度（磁盘）数据传输速度（磁盘）最大内部数据传输率：磁头到硬盘缓存的数最大内部数据传输率：磁头到硬盘缓存的数最大内部数据传输率：磁头到硬盘缓存的数最大内部数据传输率：磁头到硬盘缓存的数据传输率，取决于盘片转速和盘片线密度据传输率，取决于盘片转速和盘片线密度据传输率，取决于盘片转速和盘片线密度据传输率，取决于盘片转速和盘片线密度外部数据传输率（突发传输率）：通过数据外部数据传输率（突发传输率）：通过数据外部数据传输率（突发传输率）：通过数据外部数据传输率（突发传输率）：通过数据总线从硬盘内部缓冲区读取数据的最高速率总线从硬盘内部缓冲区读取数据的最高速率总线从硬盘内部缓冲区读取数据的最高速率总线从硬盘内部缓冲区读取数据的最高速率度量和提高驱动器性能数据传输速度（磁盘）20度量和提高驱动器性能度量和提高驱动器性能q驱动器的接口驱动器的接口IDEIDE（集成驱动器电子设备）：将控制器与（集成驱动器电子设备）：将控制器与（集成驱动器电子设备）：将控制器与（集成驱动器电子设备）：将控制器与盘体集成在一起盘体集成在一起盘体集成在一起盘体集成在一起EIDEEIDE（增强型（增强型（增强型（增强型IDE IDE）SCSISCSI（小型计算机系统接口）：总线型接口，（小型计算机系统接口）：总线型接口，（小型计算机系统接口）：总线型接口，（小型计算机系统接口）：总线型接口，可连接可连接可连接可连接8 8个个个个SCSISCSI设备设备设备设备度量和提高驱动器性能驱动器的接口21度量和提高驱动器性能度量和提高驱动器性能q数据压缩：提高磁盘容量数据压缩：提高磁盘容量WinZipWinZipWinWarWinWarq优化磁盘性能优化磁盘性能清理不需要的文件清理不需要的文件清理不需要的文件清理不需要的文件扫描磁盘中的错误扫描磁盘中的错误扫描磁盘中的错误扫描磁盘中的错误整理磁盘碎片整理磁盘碎片整理磁盘碎片整理磁盘碎片度量和提高驱动器性能数据压缩：提高磁盘容量22硬盘技术硬盘技术q从速度、容量、可靠性等方面从速度、容量、可靠性等方面更高的主轴电机转速更高的主轴电机转速更高的主轴电机转速更高的主轴电机转速UltraDSPUltraDSP技术的应用：缩短寻道时间技术的应用：缩短寻道时间技术的应用：缩短寻道时间技术的应用：缩短寻道时间高速缓存技术高速缓存技术高速缓存技术高速缓存技术多盘片封装技术多盘片封装技术多盘片封装技术多盘片封装技术新兴磁头技术新兴磁头技术新兴磁头技术新兴磁头技术数据保护技术数据保护技术数据保护技术数据保护技术硬盘技术从速度、容量、可靠性等方面23