第7章计算机硬件技术基础

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,第,7,章 外部存储器,本章要点,7.1,磁盘存储器,7.2,光盘,7.3,磁带,7.4,移动式存储器,7.5,实例：磁盘存储器,习题,本章逻辑结构,7.1,磁盘存储器,7.1.1,磁盘存储原理,7.1.1.1,电磁原理,7.1.1.2,在磁盘上读写文件,7.1.2,软盘驱动器,7.1.3,硬盘驱动器,7.1.4,提高磁盘速度和存储量的主要技术,7.1.4.1,磁盘压缩,7.1.4.2,文件压缩,7.1.4.3,磁盘碎片整理,本章逻辑结构,7.2,光盘,7.2.1,光盘的工作原理和性能指标,7.2.2 CD,ROM,驱动器,7.2.3,可写入,CD,ROM,7.2.4 DVD,驱动器,7.2.5 CD,RW,和,DVD,RAM,7.3,磁带,7.3.1,磁带存储器概述,7.3.2,磁带机的结构,7.3.3,磁带的主要应用领域,7.3.4,磁带机的工作原理,7.3.5,企业选择备份设备的基本原则,本章逻辑结构,7.4,移动式存储器,7.4.1 Zip,驱动器,7.4.2,可移动硬盘,7.4.3,闪存,7.4.4,盒式磁带备份机,7.5,实例：磁盘存储器,7.5.1,从编号识别硬盘,7.5.2,硬盘性能测试,习题,7.1,磁盘存储器,7.1.1,磁盘存储原理,7.1.1.1,电磁原理,数字磁记录的过程是一种电磁信息的转换过程。执行写入操作时，首先将数字代码信息以电流的形式输入到写磁头线圈中，然后转换成磁场去磁化记录介质，最终将数字代码信息以磁化状态的形式记录在介质上。执行读出操作时，首先通过读磁头将磁化状态转换成电信号，最后还原成数字形式输出。常见的磁表面存储器，如软、硬磁盘、磁带等就是利用磁记录原理制成的。,1,记录介质,2,磁头,7.1,磁盘存储器,7.1.1.2,在磁盘上读写文件,在读写过程中，记录介质与磁头之间相对运动，一般是记录介质运动而磁头不动。,1,写入过程,2,读出过程,3,磁表面存储器的技术指标,磁表面存储器一般具有以下特点：,（,1,）非破坏性读出，不需再生过程；,（,2,）记录信息为永久性存储，不会因断电而丢失，可以长期保持，重复使用；,（,3,）重新磁化可以改变记录介质的磁化状态，即允许多次重写；,（,4,）数据的存取方式可为顺序存储方式,(,磁带,),，也可为直接存储方式,(,磁盘,),；,（,5,）在机械运动过程中读写，因而读写速度较慢；,（,6,）记录密度高，容量大，价格低。,7.1,磁盘存储器,7.1.2,软盘驱动器,1,软盘存储器概述,软盘常用于脱机保存信息，向系统提供程序和数据，作为廉价的小容量外存，也是计算机广泛配置的外设之一。,软盘存储器的工作原理与硬盘存储器基本相同，但它在结构上与硬盘有较大的差别，磁头工作方式也,不同，其差别见表,7.1,。,7.1,磁盘存储器,表,7.1,软盘与硬盘的差别,项目,硬盘,软盘,盘片载体,硬质,软质,盘片数,多片,单片,转速,高,低,存取速度,高,低,记录密度,高,低,容量,大,小,磁头工作方式,浮动式,接触式,盘片可否更换,大部分不可更换,可更换,造价,高,低,使用环境,要求高,要求较低,7.1,磁盘存储器,2,磁道记录格式,磁盘采取逐道逐位串行记录，在一个闭合磁道内信息的组织格式称为磁道记录格式。磁道记录格式与操作系统版本有关，有的操作系统还允许用户产生自己的非标准物理格式，以防止他人非法拷贝。,3.5in,软盘的磁道格式基本上采用了,5.25in,软盘的磁道格式。,由于盘径减小使每道记录长度缩短，因此，磁道上一些标记和间隙将被简化或缩短。间隙,1,代表索引间隙，表示该磁道的开始，由,32,46,字节,4EH,组成。间隙,2,代表标志符间隙，包含,22,字节的,4EH,，将每个扇区内标志区与数据区隔开。间隙,3,为数据块间隙，位于每个扇区中数据块之后，包含,78,84,字节的,4EH,。间隙,4,为道间隙，位于最末扇区的间隙,3,之后，写入,4EH,，直到间隙,1,出现为止。,7.1,磁盘存储器,7.1.3,硬盘驱动器,磁盘存储器分为硬盘存储器和软盘存储器两类，其中硬盘的存储容量大，使用寿命长，工作速度快，是辅存的主体。,1,硬盘的基本结构与分类,在常用的微机系统中，一般采取将设备控制器与设备相分离的模式。磁盘子系统的硬件包括磁盘适配器、磁盘驱动器。磁盘控制逻辑的大部分及磁盘与主机间的接口，合成为磁盘适配器。磁盘适配卡一般插入主机，与系统总线相连接，并通过电缆与磁盘驱动器相连。磁盘驱动器中装有盘片、磁头、主轴电机（盘片旋转驱动机构）、磁头定位机构、读写电路和控制逻辑等。,2,硬盘的信息分布,在硬盘中信息分布呈如下层次：记录面、圆柱面、磁道、信息块扇区,7.1,磁盘存储器,3,磁头定位系统,磁头定位系统驱动磁头沿盘面的径向移动寻道并精确定位。磁头定位系统应包括以下操作：,（,1,）硬盘驱动器启动后，或是中途寻道出错后，要使磁头准确地回到,0,号磁道，以等待寻道。,（,2,）要能快速、准确地将磁头移到指定磁道的中心位置。,（,3,）当硬盘驱动器发生故障或掉电后，要使磁头迅速退出盘面数据区，以保护盘面免受擦伤。,4,寻址过程,（,1,）磁盘地址,（,2,）定位（寻道）,（,3,）寻找起始扇区,5,磁盘存储器参数的计算,7.1,磁盘存储器,7.1.4,提高磁盘速度和存储量的主要技术,尽管可以设计有效的编码方案来表示字符、图像和声音，但是包含这些数据的文件十分巨大。一秒钟的视频需要,9M,空间，一幅全屏的位图至少需要,307,，,200,个字节，,45,分钟的波形声音文件可能需要,475M,空间。大文件需要大量的存储空间，容易形成磁盘碎片，从而降低计算机硬盘的利用率，并且需要更长的传输时间。如果可以减少文件的大小而不丢失数据，就可以避免这些问题。,数据压缩是对数据重新进行编码，以减少所需存储空间的通用术语。数据压缩是可逆的，因此数据可以恢复成原状。数据压缩的逆过程有时也称为解压缩、展开等。,7.1,磁盘存储器,7.1.4.1,磁盘压缩,数据压缩技术大致可分为两种：磁盘压缩和文件压缩。磁盘压缩把文件压缩后放到特定的硬盘卷上。硬盘卷是一个有唯一名字的磁盘或区域，可以视作一个分离的磁盘。磁盘压缩会创建一个压缩卷来包含重新编码过的数据，以便使存储空间的使用更为有效。当你想使用磁盘压缩卷上的文件，计算机会自动把文件展开到原始大小。当你将一个文件存储到压缩卷上时，计算机会自动进行压缩。磁盘压缩的优点是不需要购买新的硬盘就可以获得存储空间。在理想情况下，可以使硬盘的容量翻一倍，但通常情况下获得的磁盘空间达不到这个水平。,磁盘压缩有两个潜在的不足：首先，如果你决定不再想要磁盘上的压缩卷，必须要有足够的空间来存放所有解压后的文件。许多用户通过磁盘压缩获得存储空间之后，将不会有空闲的磁盘空间了。第二个不足是压缩卷上的一个文件错误会丢失压缩卷上的所有数据。所以对磁盘压缩而言，经常性的备份是很重要的。,7.1,磁盘存储器,7.1.4.2,文件压缩,文件压缩把一个或多个文件压缩成一个单独的较小文件。和磁盘压缩创建压缩卷不同，文件压缩创建一个压缩文件。在展开这个压缩文件之前，不能使用这个文件。,PKZIP,、,WinZip,和,WinRAR,是压缩和解压缩方面流行的共享软件。用计算机的术语来讲，压缩一个文件有时也称为,zipping,，解压缩称为,unzipping,。压缩文件的优点在于你可以有选择地进行压缩，并把他们放到一张软盘中，或上载、或用电子邮件发出等。而缺点在于使用前必须手工把这些文件解压缩。,文件压缩的一个变通方法是自展开可执行文件，它包含有压缩后的数据和展开它需要用到的软件。这些文件以“,.exe”,为扩展名。一旦运行一个自展开可执行文件时，它会自动展开它所包含的数据。这能节省你寻找压缩软件、定位要展开的文件和运行展开文件功能的时间。,使用文件压缩工具，可以将文本文件和,BMP,文件压缩,70%,左右。然而，有些类型的文件因为它们本身就是以压缩格式存储的，因而很难再进行压缩。如,.,tif,和,.,pcx,等类型的文件。,7.1,磁盘存储器,7.1.4.3,磁盘碎片整理,硬盘中的文件是以离散簇的形式进行存储的，不管是,Windows 98,使用的,FAT,FAT32,文件系统或是,Windows NT,2000,XP,所使用的更高级一点的,NTFS,文件系统，在电脑使用一段时间后，由于文件的存储和删除操作，硬盘上的文件和可用空间都会变得比较零碎，我们称之为“磁盘碎片”。碎片是怎样产生的呢？当一个文件被保存时，,Windows,会试着把数据放到硬盘上的可用空间里。如果没有足够大的连续空间来保存整个文件，系统就会把文件分割成多个片断来保存。这种情况会降低再次读取文件时硬盘驱动器的速度，影响文件读写的性能，因为系统在写入数据时不得不搜索空闲的空间，而在读数据时又不得不搜索文件的各个片断。磁盘碎片会导致很多文件无法以连续簇的方式进行保存，它不仅降低了文件的存取效率，而且还加重了系统的不稳定性。,磁盘碎片整理过程会将碎片合并到一起，同时整合可用硬盘空间，从而消除频繁的搜索，改善系统性能。,Windows XP,以及之前的,Windows 2000,98,都提供了磁盘碎片整理工具，而不少第三方的碎片整理软件也为用户提供很好的磁盘碎片整理功能,.,7.2,光盘,7.2.1,光盘的工作原理和性能指标,1,光盘存储器的组成及读写原理,（,1,）光盘存储器的组成,光盘存储器由光盘控制器和多台光盘驱动器及接口组成。光盘控制器主要包括数据输入缓冲器、记录格式器、编码器、读出格式器、数据输出缓冲器等部分。,光盘驱动器主要包括主轴电机驱动机构、定位机构、光头装置及电路等。其中光头装置部分最复杂，是驱动器的关键部分。,光盘片是指整个盘片，包括光盘的基片和记录介质。基片一般采用甲基丙烯酸甲脂，即一种耐热的有机玻璃，不同类型的光盘所用的记录介质是不同的。,7.2,光盘,（,2,）只读光盘的读原理,无论光盘储存储的是什么信息，它所有的数据都经过数字化处理，变成了“,0”,与“,1”,，对应在光盘上就是沿着盘面螺旋形状的信息轨道上的一系列凹点（,Pits,）和平面（,Lands,）。所有的凹点都具有相同的深度和长度，其深度约为,0.11,至,0.13m,，宽度约为,0.4m,到,0.5m,，而激光光束能在,1s,内从,1m2,的面积内获得清晰的反射信号。一张,CD,光盘上大约有,28,亿个这样的光点，当激光映射到盘片上时，如果是照在平面上就会有,70%,到,80%,的激光被反射回；如果照在凹点上就无法反射回激光。根据其反射回激光的状况，光盘驱动器就能将其解读为“,0”,或“,1”,的数字编码了。,CD,ROM,光盘表面由一个保护层覆盖。这个涂层用以保护凹点，避免被划伤或污染而造成信息读取错误。,7.2,光盘,（,3,）,WORM,光盘的读写原理,WORM,的写入是利用聚焦成,1m,左右的激光束的热能，使记录介质的形状发生永久性变化而完成的，所以只能写入一次，不能擦除和改写。,（,4,）可读写型光盘（,CD,Rewritable,，,CD,RW,）的读写原理,目前常用的可读写型光盘有磁光材料记录介质（,MO,）和相变型（,PC,）两种。以磁光材料记录介质（,MO,）为例，它是利用磁光的热作用改变磁畴方向来记录信息的，这种光盘也称磁光盘。,2,光盘的有关技术指标,光盘的性能指标与磁盘类似。,（,1,）存储容量,（,2,）存取速度,（,3,）数据传输率,7.2,光盘,7.2.2 CD,ROM,驱动器,光盘储存了大量的信息和数据，而,CD,ROM,驱动器则是从这些光盘中把信息和数据读取出来，并传送给计算机内部的一个输入设备。,首先来看看,CD,ROM,驱动器的原理。在它的核心部分有一个激光头，产生一束毫瓦级的激光束，首先通过对准直透镜变成平行光束，再通过分光棱镜，经过反射后再由物镜将激光束准确地会聚在光盘上。经由光盘上的凹坑和平面的反射，不同强度的光束沿原来的光路返回，通过分光棱镜转向光电检测器，并转换为电信号输出。再经过解调和纠错处理，即可获得从光盘上读出的原始数据。在整个过程中，寻迹和聚焦是最为关键的两个技术，它们是影响光驱读取数据的准确性和稳定性的决定因素。,7.2,光盘,7.2.3,可写入,CD,ROM,可写入,CD,ROMCD Record able,（可录式光盘）的简称为,CD,R,光驱，或,CD,R,刻录机。其特点是可以将数据写入一次性刻写的,CD,R,光盘，其盘片制造成本低、读写速度快、使用寿命长，刻好的,CD,R,盘片可以在任何,CD,ROM,上读出，具有出色的兼容性。,在刻录,CD,R,盘片时，通过大功率激光照射,CD,R,盘片的染料层，在染料层上形成一个个平面（,Land,）和凹坑（,Pit,），光驱在读取这些平面和凹坑的时候就能够将其转换为,0,和,1,。由于这种变化是一次性的，不能恢复到原来的状态，所以,CD,R,盘片只能写入一次，不能重复写入。,1,刻录机的接口规格,早期的,CD,R,刻录机大都是,SCSI,接口，,SCSI,接口的刻录机占用系统资源少，刻录时相对稳定，但必须安装,SCSI,卡，过程比较繁琐，价格也较高。,7.2,光盘,2,刻录机的速度,刻录机和,CD,ROM,光驱一样也有倍速之分，只不过刻录机有三个速度指标：刻录速度、复写速度和读取速度。比如说某刻录机标称速度为,321240,，说明此刻录机刻录,CD,R,盘片的最高速度为,32,倍速，复写和擦写,CD,RW,盘片的最高速度为,12,倍速，读取普通,CD,ROM,盘片（包括,CD,R,和,CD,RW,）的最高速度为,40,倍速。,3,刻录机的缓存,为保证刻录质量，高速刻录时除了对盘片的要求比较高以外，缓存大小也十分重要。在刻录开始前，刻录机需要先将一部分数据载入到缓存中，刻录过程中不断从缓存中读取数据刻录到盘片上，同时缓存中的数据也在不断补充。一旦数据传送到缓存里的速度低于刻录机的刻录速度，缓存中的数据就会减少，缓存完全清空之后，就会发生缓存欠载问题（,Buffer Under Run,），导致盘片报废。,所以在没有防刻死技术的刻录机上，缓存大小直接影响到刻录的成功率。缓存越大，发生缓存欠载问题的可能性就越低。,4,CAV,、,CLV,、,P,CAV,和,Z,CLV,CLV,（恒定线速度）是早期光驱使用的读盘方式，多用于,8,倍速以前的光驱，特点是读取盘片内圈和外圈时的数据流量相同，想要达到这个要求，主轴电机就必须不断地改变转速，读内圈数据时转速高，读外圈数据时转速低。随着光驱的速度不断提高，电机频繁地改变转速势必会大幅度缩短寿命，于是,CAV,（恒定角速度）就出台了。,CAV,方式下主轴电机的转速恒定不变，读取内圈数据时数据流量较低，读取外圈数据时数据流量较高。,P,CAV,（局部恒定角速度）则是将以上两种方式的优点结合起来，在读取内圈数据的时候采用,CLV,方式，读取外圈数据的时候采用,CAV,方式。,7.2,光盘,7.2,光盘,7.2.4 DVD,驱动器,1,DVD,光盘,DVD,的全名原本是,Digital Video Disk,，即数字视频光碟或数字影碟，是利用,MPEG,2,的压缩技术来存储影像，希望以更小的体积、更大的储存容量，取代,12in,的,LD,影碟。然而，,DVD,的大存储容量和它高传真的数位声音使得电脑界和音乐界对,DVD,同样寄予厚望。于是有人又称,DVD,是,Digital Versatile Disk,，是数字多用途光碟。,DVD,的技术核心是,MPEG,2,标准，,MPEG,2,标准的图像格式共有,11,种组合，,DVD,采用的是其中,“,主要等级,”,的图像格式，使其图像质量达到广播级水平。,2,DVD,的特点：,（,1,）高密度,（,2,）高兼容性,（,3,）高可靠性,7.2,光盘,3,DVD,驱动器,DVD,驱动器是用来读取,DVD,盘上数据的设备，从外形上看和,CD,ROM,驱动器一样。,DVD,是个统称，也是个较模糊的概念，有时指,DVD,ROM,、,DVD,RAM,驱动器，有时指,DVD,光盘，通常讲的,DVD,都是指,DVD,光盘片。,DVD,驱动器对应,DVD,光盘片的应用有,5,种，它们分别是：类似于,VCD,播放机的,DVD,Video,播放器；类似于,CD,机的,DVD,Audio,播放器；类似于,CD,ROM,的,DVD,ROM,；类似于,CD,R,的,DVD,R,和,DVD,RW,，,DVD,RW,是,DVD,R,的扩充产品，且两者实体规格类似；类似于,CD,MO,的,DVD,RAM,。前两种产品可合二为一，适用于家庭视听节目的播放。而后三种产品则是用于计算机的设备。,7.2,光盘,7.2.5 CD,RW,和,DVD,RAM,CD,RW,是,CD Rewritable,（可重写光盘）的简称，是指可以对专用的,CD,RW,盘片进行反复擦写（达,1000,次以上）的光盘刻录机，由理光（,RICOH,）公司,1996,年首先推出。,CD,RW,驱动器兼容,CD,R,、,CD,ROM,，因此可以刻写,CD,R,光盘。刻录好的,CD,RW,盘片可以在刻录机、具有,MultiRead,功能的,CD,ROM,以及,DVD,ROM,RAM,上读取。目前随着刻录技术的不断发展和进步，,CD,RW,刻录机的制造成本和,CD,R,刻录机已相差无几，因此正逐步取代,CD,R,刻录机。,以相变型（,PC,）可重写光盘为例。,CD,RW,盘片的记录层采用的是一种独特的相变材料，这种材料的主要成份是银、铟、锑和碲等稀有金属。它们在激光的烧灼下可以在非结晶状态和结晶状态之间来回进行转换，从而记录下信息。,CD,RW,盘片反射层的反射率很低，一般只有,15%,左右。,7.3,磁带,7.3.1,磁带存储器概述,无论软盘还是硬盘，都属于直接存取设备，只要给出信息所在的磁道、盘面和扇区，磁头就能直接运动到那个位置进行信息存储的操作。而磁带存储器是顺序存取设备，即磁带上的文件是依次存放的。如果某个文件存放在磁带的尾部，而磁头当前位置又在磁带首部时，磁带必须空转到尾部才能读取文件。因此，磁带的存取时间比磁盘长，但是，由于磁带可以卷成带盘形状，因此在相同空间内磁带的记录面积要比磁盘大，且单位价格低，使用方便，易于保存。,1,磁带存储器分,磁带存储器由磁带机和磁带两部分组成。磁带是存储信息的介质，它有许多种分类方式。按其宽度分类，有,1,4in,、,1,2in,、,1in,和,3in,几种；按磁带外形分类，有开盘式和盒式磁带两种；按其长度分类，带长有,2400ft,、,1200ft,和,600ft,等；按记录位密度分类，有,800bpi,、,1600bpi,、,6250bpi,、,8000bpi,等几种；按磁带表面并行记录信息的磁道数分类，有,4,道、,7,道、,9,道等。在现代计算机系统中，普遍采用,I,2in,开盘式磁带和,1,4in,盒式磁带，这两种都是标准磁带。,7.3,磁带,2,磁带存储器的主要技术指标,磁带存储器与磁盘存储器不同的技术指标主要有：,（,1,）带速，是指磁带相对于磁头的运动速度，单位是,in,s,或,cm,s,。它直接影响到数据传输率。,（,2,）记录间隙，指相邻两个记录块间的间隔距离，单位是英寸或 毫米。,（,3,）启停距离，启停距离和记录间隙直接有关。启动时，从静止状态到获得正常带速这一段时间（启动时间）里磁带走过的长度叫做启动距离；停止走带时，从开始减速到完全停止（停止时间）磁带所走过的长度叫做停止距离。启动距离和停止距离基本相等，统称为启停距离。启停距离要与记录间隙相适应，以确保读写操作结束时，磁头停在间隙区内。,（,4,）反绕时间，是指一定长度的满盘磁带的反绕时间，以秒为单位。,（,5,）带宽及磁道数，是指磁道横向的宽度和该宽度上的磁道数。,7.3,磁带,7.3.2,磁带机的结构,不同种类的磁带机的结构有很大的差别，下面仅对开盘启停式磁带机和数据流磁带机作一些简单介绍。,1,开盘启停式磁带机,开盘式磁带机上有两个磁带盘，一个供带盘，一个收带盘，都是可拆卸的。由于读写是以记录块为单位进行的，在记录块和记录块之间，磁带机需要快速的启动和停止，因此，这种磁带机的结构比较复杂，它主要由走带和导向机构、磁带缓冲机构、带盘驱动机构、磁头等部分组成。,2,数据流式磁带机,数据流式磁带机与启停式磁带机最根本的区别在于信息是连续地写在磁带上的，每个信息块间插入记录间隙，磁带机不需要每读写一个信息块就停止一次，从而简化了磁带机的结构。在数据流磁带机中省去了前述的许多机构，用单片机调节系统保证带速和张力的平稳，不仅降低了成本，而且使可靠性大大提高，由于连续不断地传送信息，使数据传输率比传统磁带机高出几倍。因此，数据流磁带机在,80,年代已作为小型、微型计算机系统硬盘机的后备装置。,7.3,磁带,7.3.3,磁带的主要应用领域,二十世纪中期以前，磁带是大型计算机流行的存储设备。当二十世纪八十年代,IBM,推出微机之后，磁带存储技术使用的是盒式磁带，和录音机使用的磁带类似。因为磁带是顺序存取，不能够随机存取，所以使用磁带作为主要存储设备比硬盘要慢许多，并且很不方便。由于随机访问技术的速度优势，使得磁盘在计算机应用中迅速成为存储设备的首选。,目前在计算机上，磁带主要作为备份设备来使用，用于备份磁盘上的数据，而不作为主要存储器。,因磁盘上的数据容易被破坏、删除或丢失。加之硬盘上的数据量一般很大，重新建立非常耗时间，而且也非常困难，所以磁盘上数据的安全对用户非常重要。磁带备份就是将磁盘上的数据复制到磁带上，以便发生意外时恢复丢失的数据。如果硬盘上的数据丢失或被破坏，就可以从磁带备份中取出丢失的数据，重新放到硬盘上。磁带的低成本和大容量使得它在计算机上仍旧占有一席之地。但由于磁带执行顺序访问，速度非常慢，所以一般用户不必直接使用磁带上的数据。,7.3,磁带,7.3.4,磁带机的工作原理,1,、磁带机的读写工作原理,下面以开盘式磁带机为例讨论磁带机的读写原理。,（,1,）磁带命令,磁带机通常执行,7,种命令：,写带命令：写带时要给出交换字节数和主存缓冲区首地址；,读带命令：读带时要给出交换字节数和主存缓冲区首地址；,正向留空命令：正向走带时指出正向越过几个记录块就停止；,反向留空命令：反向走带时指出反向越过几个记录块就停止；,倒带命令：把全盘磁带从收带盘倒回到供带盘上，这时不进行读写或其它操作；,倒带卸载命令：将磁带倒带到供带盘上，遇到始标,BOT,后不停止，倒带完毕取下供带盘；,抹带命令：如果记录的文件未被保护，则用抹带命令抹带,63,5mm,长度；主要用于放弃一段坏带不用。,7.3,磁带,（,2,）磁带的读写过程,数据的写入过程,写入数据之前，程序必须给出以下数据，如：横向校验是采用奇校验还是偶校验（九磁道带常采用奇校验）；要写入字节数的补码；磁带机使用主存缓冲区的首地址等。同时要找到磁带上的记录块（寻址），并用留空命令把磁头停于所要写入的记录块之前。,数据的读出过程,数据的读出过程和写入过程类似，利用正、反留空命令找到所要读出的记录块，由读带命令启动读出电路工作，读出的信息经放大、整形后送主机。读出操作可分为正读和反读。如果读出有错，则自动重复执行，多次出错后，才向系统报告为不可恢复的故障。,7.3,磁带,7.3.5,企业选择备份设备的基本原则,企业备份的常用设备主要是磁盘、光盘和磁带三种。,磁盘可以说是计算机系统中最经典的存储介质，数据访问的快速度是其最大的特点。但相对来讲单位成本也较高。,企业选择备份设备时，必须同时考虑如下因素：,1,存储介质必须满足体积小和容量大的要求。,2,存储介质必须满足长期保存的要求。,3,存储的目的在于数据共享及再利用，保存下来的数据如不能重新利用，就失去了存储的意义。,4,存储介质必须满足数据传输速度的要求。,7.4,移动式存储器,7.4.1 Zip,驱动器,Zip,驱动器是用以代替现有,1.44MB,软驱的存储设备。其特点是容量大、速度快、安全性高，且,ZIP,盘的外壳十分坚硬，比软盘更为可靠。,Zip,驱动器的读写磁头可以按照任何顺序对磁盘上的任何扇区进行读写，即随机存取或称为直接存取。随机存取的特点使得,Zip,驱动器可以快速存取任何位置的数据。所以与软驱相比，,Zip,驱动器的性能要高出很多：,Zip,盘片相当于,69,片,1,44MB,软盘，,Zip,驱动器比,3,5,寸软驱快,22,倍，相当于,8,倍速光驱。另外,Zip,驱动器安装简单、使用方便、安全可靠。,ZIP,驱动器分为内置式和外置式两种，内置的接口类型有,IDE,和,SCSI,接口，外置的分为,USB,和,IEEE1394,，再早一点还有并口产品。,在光学存储设备还太过昂贵很难普及时，,ZIP,驱动器是非常有吸引力的。它可以装在电脑内部、外部，可以接在,IDE,、,SCSI,、,USB,和通用并行端口上。在某些情况下它用起来很方便，但是也有以下一些劣势：,7.4,移动式存储器,1.,迄今为止每张盘最大容量是,750M,，并且只能使用,Iomega,生产的驱动盘。,2.,有某些被称为“,Click of Death,（点击死）”的隐患会导致数据损失而不得不更换驱动器。,3. ZIP,并行端口传输速度非常慢。,4.,使用,SCSI,接口时需要加装一块单独的,SCSI,控制卡，要增加额外的费用。,5. ZIP,驱动器的价格比一般的普通,CD,刻录机要高。,6. ZIP,驱动器不能制成启动盘用来启动计算机系统。,因此，光学存储设备、闪存和可移动硬盘等存储技术的日益普及，已经对,ZIP,驱动器构成了极大威胁。,7.4,移动式存储器,7.4.2,可移动硬盘,移动硬盘主要指采用计算机标准接口的硬盘，就是用小巧的笔记本硬盘加上特制的配套硬盘盒构成的一个便携的大容量存储系统。,移动硬盘从接口类型上大致可分为四种：并口、,PCMCIA,接口、,USB,口和,IEEE1394,接口。早期的移动硬盘多是并口和,PCMCIA,接口，现已基本从市场上消失。,USB,口和,IEEE1394,接口的移动硬盘以大容量、传输速度快和良好的兼容性逐渐成为市场的主导。,并口移动硬盘是最早的移动硬盘的接口方式，比串口速度要快一些，通常为,115KB,s,，因为最早没有更好的接口方案，虽然速度慢些，以及需要外接电源等不便之处，但还是存在一定的市场需求，现在已基本淘汰。,USB,移动硬盘得益于,USB,接口的广泛普及，它各方面的性能都比以前的移动硬盘要好许多，尤其是其对操作系统、机型的全面适应，为其迅速流行提供了很好的条件。,7.4,移动式存储器,7.4.3,闪存,便携存储（,USB Flash Disk,），也称为闪存盘。是采用,USB,接口和闪存（,Flash Memory,）技术结合的方便携带的移动存储器。,闪存采用一种新型的,EEPROM,内存（电可擦可写可编程只读内存），具有内存可擦可写可编程的优点，还具有写入的数据在断电后不会丢失的优点。所以被广泛应用用于数码相机，,MP3,，及移动存储设备。,闪存有许多种类型，从结构上分主要有,AND,、,NAND,、,NOR,等。其中,NOR,和,NAND,型闪存是目前大家接触得最多的闪存，它在存储格式和读写方式上都与大家常用的内存相近，支持随机读写，具有较高的速度，这也使其非常适合存储程序及相关数据。但是,NOR,型的最大缺点就是容量小。而,NAND,容量可以做到很大，但其读写速度比较慢。,闪盘的结构相对比较简单，主要由接品界面（,USB,接口），控制电路，闪存模块三大部分组成。,7.4,移动式存储器,7.4.4,盒式磁带备份机,计算机上使用最广泛的磁带机使用的是盒式磁带，其尺寸和标准有很多种。根据磁带的规格可以分为以下几种：,QIC,（,Quarter Inch Cartridge,，,1,4,英寸带卷）：磁带容量从,340MB,2GB,不等。包括,DC6000,和,DC2000,两种规格。其中,DC6000,已经淘汰。,DC2000,使用,3.5,英寸驱动器，一盒容量多为,400MB,。由于驱动器成本低、标准化程度高、生产厂家多且相互兼容，所以目前应用较多。,DAT,（,Digital Audio Tape,，数字式音频磁带）：最初是一种音频记录格式，但是现在用于数据存储。,4,毫米宽的,DAT,磁带存储容量从,2GB,12GB,不等。,DAT,还采用即写即读和压缩技术，使系统的可靠性和数据传输率都达到很高水平。,8mm,磁带：它依靠螺旋扫描磁鼓的高速运转，使磁带自身的转速要求大大降低，于是整个备份体系的数据传输速率、可靠性、磁介质耐磨性等性能大大提高。它将原先盒式磁带机容量以兆字节（,MB,）为单位计量的极限提高到了,2.5GB,。,7.4,移动式存储器,图,7.11,计算机系统中的盒式磁带机,对于用于数据备份的设备来说，访问时间不重要，从硬盘上将数据拷贝到磁带上用的时间才是需要考虑的。设备制造商通常不提供这样的性能参数，但是大部分的磁带备份,100MB,的数据大约花费,15,20,分钟的时间。图,7.11,显示了在计算机系统中使用的磁带备份设备。,7.5,实例：磁盘存储器,在计算机系统中最重要的外存就是磁盘存储器中的硬盘，在这一节里，我们将就硬盘编号的识别、测试等方面进行学习。,7.5.1,从编号识别硬盘,与,CPU,和内存一样，每块硬盘也都有着不同的硬盘编号，以便可以从中解读出硬盘的容量、转速、接口类型、缓存等各项性能指标。目前流行的桌面计算机系统使用的硬盘大多都是希捷（,Seagate,）、迈拓（,Maxtor,）、西部数据（,Western Digital,）、日立（,HITACHI,，原,IBM,）和三星（,Samsung,）等几家厂商的产品。下面就以这些厂家的主流的硬盘产品为主，详细介绍各厂家的硬盘编号。,1,希捷,(Seagate),当前主流的希捷硬盘编号形式如图,7.12,所示：,图,7.12,希捷硬盘编号格式,7.5,实例：磁盘存储器,从图中可以看到，希捷硬盘编号共分为五部分，各部分含义如下：,第,1,部分，,ST,代表,Seagate,，即希捷，是希捷硬盘产品的标志。,第,2,部分，这部分代表硬盘外形尺寸。,1,代表,3.5,英寸全高硬盘，,3,代表,3.5,英寸半高硬盘，,4,代表现在已被淘汰的,5.25,英寸硬盘。,第,3,部分由,3,到,4,位数字组成，代表硬盘容量，单位为,100MB,。,第,4,部分是硬盘标志，它由主标志和副标志组成。,第,5,部分由,1,到,3,个字母组成，代表硬盘接口类型。,2,迈拓,(Maxtor),以前的迈拓硬盘一直采用的是,7,位硬盘编号，不过从金钻系列,Diamondmax,Plus 9,开始，迈拓在原有的硬盘编号后面又添加了,6,位，从而将硬盘编号由原来的,7,位增加到了,13,位。但对我们硬盘有用的仍然是前面的,7,位编号，这,7,位硬盘编号共分为,4,个部分，格式如图,7.13,所示。,7.5,实例：磁盘存储器,图,7.13,迈拓硬盘编号格式,7.5,实例：磁盘存储器,第,1,部分代表硬盘产品系列型号，“,6Y”,表示金钻系列,Diamondmax,Plus 9(,俗称金钻九代,),，“,6E”,表示金钻八代，“,6L”,为金钻七代，“,5T”,为金钻六代。,第,2,部分代表硬盘容量，单位为,GB,。例如，“,200”,表示该硬盘容量为,200GB,。,第,3,部分代表了硬盘的缓存容量、接口及轴承马达类型，“,H”,代表,Ultra ATA100/133,接口、,2MB,缓存，“,J”,代表,Ultra ATA133,接口、,2MB,缓存并使用滚珠轴承马达；“,L”,代表,Ultra ATA133,接口、,2MB,缓存并使用液态轴承马达；“,P”,代表,Ultra ATA133,接口、,8MB,缓存并使用液态轴承马达；“,M”,代表,Serial ATA150,即串行,ATA 1.0,接口、,8MB,缓存并使用液态轴承马达。,第,4,部分代表磁头数。我们可以用“硬盘单碟容量,=2,硬盘总容量,/,磁头数”很容易地推算出硬盘的单碟容量。但是从金钻系列,Diamondmax,Plus 9,开始，该数字却变成了“,0”,。不过由于金钻九代都是单碟,80GB,的产品，所以这并不妨碍标志的辨识。,7.5,实例：磁盘存储器,3,西部数据,(Western Digital),西部数据的硬盘编号通常由主编号和附加编号构成，其中,1-6,位是主编号，,7-12,位为附加编号。硬盘编号格式如图,7.14,所示：,图,7.14,西部数据硬盘编号格式,7.5,实例：磁盘存储器,第,1,部分“,WD”,代表“,Western Digital”,，即西部数据的产品标志。,第,2,部分由,3,到,4,位数字组成，代表硬盘容量，单位为,100MB,。例如，,4,位的“,1200”,表示容量为,120GB,，,3,位的“,800”,则表示容量为,80GB,。,第,3,部分代表硬盘转速及缓存容量，“,A”,为,5400,转,/,分，“,B”,为,7200,转,/,分，“,J”,为,7200,转,/,分、,8MB,缓存。,第,4,部分代表硬盘接口类型，“,A”,为,Ultra ATA66,接口，“,B”,为,Ultra ATA100,接口，“,C”,为,IEEE1394,接口，“,F”,为光纤通道的,SCSE,接口。,第,5,部分代表,OEM,客户标志，“,00“,为面向零售市场的产品，其他字符则为,OEM,客户的代码，不同的编号对应不同,OEM,客户。,第,6,部分代表硬盘单碟容量，“,C”,为,40GB,，“,D”,为,66GB,，“,E”,代表,83GB,。,第,7,部分代表同系列硬盘的版本代码，该代码随着系列而变。,第,8,部分代表硬盘的固件（,Firmware,）版本。,7.5,实例：磁盘存储器,4,日立,(HITACHI,，原,IBM),日立硬盘是日立公司合并了,IBM,的硬盘部门后推出的，因此。日立在市场上的硬盘产品也有两种，一种是继续沿用以前,IBM,硬盘编号的产品，另一种是日立推出的最新款的,Deskstar,7K250,桌面型硬盘，就是继,IBM,Deskstar,180GXP,系列之后推出的,7200,转,/,分、单碟容量达,83GB,的新产品，所以其性能要比早期产品更加出色。在这里，只介绍新款日立硬盘的编号，其编号格式如图,7.15,所示。,图,7.15,日立硬盘的编号格式,7.5,实例：磁盘存储器,第,1,部分的,HDS,是日立,HITACHI,的,Deskstar,硬盘产品的标志。,第,2,部分代表硬盘转速，“,72”,表示,7200,转,/,分。,第,3,部分代表该硬盘系列产品的最大容量。“,25”,代表此系列硬盘最大容量为,250GB,。,第,4,部分代表硬盘容量，单位为,GB,或者,10GB,，“,40”,为,40GB,，“,80”,为,80GB,，“,12”,为,120GB,，“,16”,为,160GB,，“,25”,为,250GB,。,第,5,部分代表硬盘的生产代码，当前所有,Deskstar,7K250,系列的该代码都是“,V”,。,第,6,部分代表硬盘高度，“,L”,为,1,英寸，“,T”,为,0.49,英寸，“,N”,为,0.37,英寸。,第,7,部分代表硬盘接口类型，“,AT”,代表,Ultra ATA100,接口，“,SA”,代表,Serial ATA150,接口，即串行,ATA 1.0,接口。,第,8,部分代表硬盘缓存容量，“,2”,代表,2MB,缓存，“,8”,代表,8MB,缓存。,第,9,部分是硬盘的保留编号。,7.5,实例：磁盘存储器,5,三星,(Samsung),三星硬盘在国内市场中出现是近两年的事，现在市面上的三星硬盘主要分为“,P”,和“,V”,两大类，其硬盘编号的格式如图,7.16,所示。,图,7.16,三星硬盘的编号格式,7.5,实例：磁盘存储器,第,1,部分代表硬盘产品系列，“,S”,代表,SpinPoint,，目前国内市场上的三星硬盘都是,SpinPoint,系列。,第,2,部分代表不同硬盘转速的产品系列，“,V”,代表,5400,转,/,分的,V,系列，“,P”,代表了,7200,转,/,分的,P,系列。,第,3,部分代表硬盘容量，单位为,GB,。,第,4,部分代表采用不同技术的相同容量产品的编号，“,0”,代表,2MB,缓存，“,1”,代表,8MB,缓存，但也有例外。它们的区别通常在单碟、缓存容量或单,/,双头设计上。,第,5,部分代表硬盘磁头数，可以据此推算出硬盘的单碟容量。,第,6,部分代表硬盘接口类型，“,D”,代表,Ultra ATA66,接口，“,H”,代表,Ultra ATA 100,接口，“,N”,代表,Ultra ATA133,接口，“,C”,代表,Serial ATA150,接口。,图,7.16,中这款编号为“,SP0802N”,的硬盘就是三星出品的,SpinPoint,家族,7200,转,/,分的,SpinPoint,系列硬盘产品，其硬盘总容量为,80GB,，缓存容量为,2MB,，硬盘磁头数为,2,，为采用,Ultra ATA133,接口。,7.5,实例：磁盘存储器,7.5.2,硬盘性能测试,硬盘测试的工具软件有很多，不同生产厂家也大多有针对自己产品推出专门的硬盘工具，在这里，我们仅使前面学过的,WinBench99,和,SiSoft,Sandra,进行硬盘性能的测试。这些测试工具也可用于其它外存储器，例如，,DVD/CD-ROM,的性能测试。,使用,SiSoft,Sandra,进行硬盘性能测试,SiSoft,Sandra Professional 2004,的“文件系统对比”模块可以对软盘、硬盘的性能进行测试，而“,CD-ROM/DVD,对比”模块则可以对,CD-ROM,和,DVD,的性能进行测试。如图,7.17,所示。,7.5,实例：磁盘存储器,图,7.17,SiSoft,Sandra,中的硬盘性能测试,7.5,实例：磁盘存储器,从图中可以看到磁盘的缓冲读,/,写、随机读写、平均访问时间等各种数据信息。从中还可看到当前磁盘与其它型号磁盘的标准性能的对比。,除了以上功能外，还可以使用“可删除存储器,/,闪存对比”模块进行对比测试，通过“,SCSI,信息”查看硬盘的型号、实际容量等数据，如图,7.18,所示。,图,7.18,硬盘的型号、实际容量信息,7.5,实例：磁盘存储器,2,使用,WinBench99,进行磁盘性能测试,WinBench99,能够比较公平、公正地对系统中的磁盘系统及图形子系统的性能进行评定。在,WinBench99,测试软件中反映磁盘性能的有两项，即商用,Disk,WinMark(Business,Disk,WinMark,),及高端应用,Disk,WinMark(High,-End Disk,WinMark,),，可以在“,Run”,按钮右侧的列表中进行选择。使用,High-End Disk,WinMark,项进行硬盘性能测试的结果如图,7.19,所示。,图,7.19,高端应用,Disk,WinMark,99,测试,7.5,实例：磁盘存储器,商用,Disk,WinMark,99,反映的是磁盘子系统在运行商用软件,(,软件自带,FrontPage,、,PhotoShop,、,Premiere,、,Visual C+,等软件模拟环境，模拟这些软件的运行，分别给出不同环境下的测试得分,),时的性能；高端应用,Disk,WinMark,99,测试以高端,Winstone,99,套件中所使用的磁盘读写操作为依据，反映磁盘子系统的性能。,从图中可以看到进行,FrontPage,、,PhotoShop,、,Premiere,、,Visual C+,等软件环境模拟的得分情况，得分越高则表示该项性能越好。,3,使用,AIDA32,查看硬盘信息,通过测试软件,AIDA32,的相关功能，可以查看到硬盘的详细数据信息，如图,7.20,所示。,7.5,实例：磁盘存储器,图,7.20,硬盘数据信息,7.5,实例：磁盘存储器,从图中可以看到，当前选择的硬盘型号为,WDC WD400BB-32CFC0,，序列号为,WD-WMA9J1159578,，当前,UDMA,传输模式,UDMA 5 (ATA-100),，硬盘缓存为,2 MB,，未格式化前的总容量,44727 MB,，支持,SMART,功能等等。除此以外，还可以看到硬盘的结构信息：柱面数为,77545,，磁头数为,16,，每磁道的扇区是,63,，每扇区,600,字节等。,