第四章微型计算机的存储设备

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章,微型计算机的存储设备,4.1 内存,内存是计算机中数据存储和交换的设备。在整个计算机中内存起着调节CPU和外部存储器之间速度差异过大的作用。,内存包括Cache（高速缓冲存储器）、ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器)，通常把RAM称为内存，它是由各类半导体集成芯片组成的条状物，所以也叫“内存条”,4.1.1 内存的分类,1.SDRAM,SDRAM，即Synchronous DRAM（同步动态随机存储器），同步动态随机存储器，将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，是RAM和CPU能共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间。存取速度比EDO内存提高50.,2.DDRRAM,双速率内存，可在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据。,DDR2与DDR的区别 与DDR相比，DDR2最主要的改进是在内存模块速度相同的情况下，可以提供相当于DDR内存两倍的带宽。这主要是通过在每个设备上高效率使用两个DRAM核心来实现的。作为对比，在每个设备上DDR内存只能够使用一个DRAM核心。技术上讲，DDR2内存上仍然只有一个DRAM核心，但是它可以并行存取，在每次存取中处理4个数据而不是两个数据。,3.SLDRAM同步链接内存,是一种增强和扩展的SDRAM结构，将当前的4体结构扩展到16体，并增加了新接口和控制逻辑电路。多用于高速显卡中,已经淘汰,4.RDRAM内存,RDRAM是Rambus Dynamic Random Access Memory（存储器总线式动态随机存储器）的简称,，理论上可以提供更大的带宽，单根RDRAM数据传输速率可以达到1.6GB/s。,sdram,4.1.2 内存的主要性能指标,1.内存容量,主流内存一般是64MB、128MB、256MB、512MB、1GB等系列，,内存容量是多多益善，但要受到主板支持最大容量的限制,2.数据宽度,数据宽度指内存一次输入/输出的数据量，其大小与主板上的内存插槽（Bank）有关，一个Bank的数据带宽由CPU与内存之间所需的数据通道宽度决定。,3.存取时间,指从CPU读取到内存送出的时间，目前SDRAM芯片的存取时间为68ns或10ns。存取时间越短，CPU等待的时间越短。,4.符合CPU外频,CPU在单位时间内处理指令的频率称为”主频“，由于CPU运行必须配合内存读取数据，因此速度上必须与内存匹配。,4.1.3 双通道内存技术,优点：双通道内存系统，带来内存带宽提升。双通道内存技术是双通道内存控制技术，是在当前内存技术的基础上开发的一种内存管理和控制技术。它的重点在于对内存的控制而不是内存本身，整合在芯片组北桥中的内存控制器承担了这个功能，因此说它是芯片组技术似乎更合适。,内存报价：1G的在200多左右。,4.2 硬盘驱动器,4.2.1 硬盘驱动器简称硬盘，是PC机配置的大容量外部存储器，由于采用了温彻斯特（Winchester）技术，因此又称为温盘驱动器或温盘。硬盘都是采用全密封结构。,1.盘片,硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金圆盘片的表面上。这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆，。每个粉末微粒代表状态0和1，当这些小磁铁收到来自磁头的磁力影响的时候，其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向，使每个小磁铁都可以用来存储信息,2.盘体,磁盘的盘体由多个盘片组成，转速可达5400或者7200rpm甚至更高。,3.磁头,磁盘的磁头用来读取或者修改磁盘上磁性物质的状态。磁头在停止工作时，与磁盘是接触的，但是在工作时呈飞行状态。,4.电机,磁盘内的电机都为无刷电机，在高速轴承支撑下机械磨损很小，可以长时间连续工作。磁盘磁头的寻道伺服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机，在伺服跟踪的调节下精确的跟踪盘片的磁道。,5.控制电路板,硬盘的控制电路板大多采用帖片式元件焊接，包括主轴调用电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等,6.固定盖板,固定盖板就是外壳,7.硬盘的接口,硬盘的接口包括电源接口和数据接口两部分。其中电源插口与主机电源相连，数据接口则是硬盘数据和主板控制器之间进行传输交换的纽带。,4.2.2 硬盘的常用技术指标,1.容量,最主要的参数，硬盘的容量以兆字节（MB）或吉字节（GB）为单位，1GB=1024MB，,2.转速,硬盘的转速越快，需要等待的时间越短，转速在很大程度上决定了硬盘的速度。IDE硬盘在5400、7200、1000rpm等。,3.缓存,起数据缓冲作用，提高硬盘和外部数据的传输速度，速度越大越好。一般为2MB 4MB 8MB。缓存容量的加大可以使得更多的预读数据被容纳,4.平均寻道时间,是指在磁盘面上移动磁头到所指定磁道所需的时间。一般都在910ms,5.单碟容量,仅次于硬盘转速的重要因素。越大代表扇区间的密度越大。在硬盘转速相同的情况下，单碟容量越大在相同的时间内可以读取更多的文件，传输速率也会加快。容量是60GB 80GB,6.传输模式,主要有Ultra DMA/33、Ultra DMA/66、Ultra DMA/100、Ultra DMA/133。Ultra DMA/100也就是ATA/100,它是在原有的ATA/66基础上推出的新一代接口类型，得到了Intel和其他一些第一流芯片制造商的支持。特点及好处就是将硬盘的最大外部数据传输速率提高到了100MB/s。,7.发热量,硬盘发热量的大小对硬盘使用寿命有一定影响。,4.2.3 硬盘的选用,1.硬盘接口,IDE接口具有速度快、兼容性好、价格低廉的优点。,2.主轴转速,尽量选用7200或者是10000rpm的硬盘,3.缓存容量,尽量选用缓存容量在1MB以上的硬盘,4.稳定性,稳定性要高。,5.发热问题,在发热量和转速之间寻求一个平衡。,6.品牌,QUANTUM（昆腾）、SEAGATE、IBM、MAXTOR,4.2.4 SATA硬盘,Ultra DMA/100 Ultra DMA/133和SATA接口最根本的不同在于，前者硬盘所有的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据处理，因此统称为并行ATA,而Serial ATA是采用串行方式进行数据传输。目前它的传输速度已经达到150MB/s，以后会增长到300MB/s，第三代会发展到600MB/s。,SATA硬盘与ATA硬盘相比优势和区别,（1）采用SATA的存储设备配置起来要比采用并行ATA简便的多。,（2）SATA还采用低电压差分信号技术，数据传输速率更高更远，而且信号电压从并行ATA的5V降到了SATA的0.7V，不仅降低了磁盘驱动器的功耗，还缩小了开关控制器的尺寸。,（3）SATA采用了点对点拓扑结构，而不是普遍应用于并行ATA或SCSI技术的基于总线的架构，所以SATA可以为每个连接设备提供全部带宽，从而提高了总体性能。,（4）SATA最重要的特性就是热插拔。给普通用户带来的好处就是不需要再买昂贵的移动硬盘，配合外置的SATA接口，完全可以用SATA硬盘作为外置存储设备。,（5）目前使用的SATA标准为2.0，用于数据传输的有效速率峰值达到了150MB/s。,（6）价格略高于传统PATA硬盘，还有一个缺点就是：再Windows XP中SATA硬盘需要安装附加的驱动程序。因为WindowsXP本身不直接支持串行ATA控制器，安装Windows XP的时候必须从软驱中搜索第三方的SATA驱动，若没有主板附带的软盘驱动时，必须将光盘中的驱动拷贝到软盘中。所以，首先须要有软驱才行。如果你安装Windows 98系统的话，只需要在BIOS中把启动选择为SCSI/SATA就可以像普通IDE硬盘一样正常安装了,4.3 移动硬盘与优盘,4.3.1 移动硬盘,外观轻便，便于携带。它拥有安全、稳定、便捷、大容量、存储高速的特性，多采用USB接口，支持热插拔技术。容量大约在20GB100GB，传输速率12MB/s，平均寻道时间为12ms，优的移动存储设备还内置数据加密，确保数据不外泄。,4.3.2 优盘与MP3播放器,1.优盘,优盘由硬件部分和软件部分组成，其中硬件部分包括Flash存储芯片、控制芯片、USB接口、PCB板、外壳、电容、电阻等。软件部分由嵌入式程序与应用软件组成，嵌入式程序嵌入在控制芯片中，是闪存的核心技术，它决定了该优盘是否支持双启动和是否支持USB2.0协议等。,优盘按功能可以分为：,1.加密型,一种是专门制作的加密产品，另一种是在无驱动型优盘的基础上附加了加密软件。,2.启动型,在计算机启动后，优盘被认做一个硬盘以实现启动,3.无驱动型,在任何系统中不需要驱动，真正实现“即插即用”,2.MP3播放器,MP3是MPEG Audio Layer 3的简称，,MP3播放器由液晶显示屏、微处理器、数码信号处理器芯片、输入输出控制器、放大器和一些按钮组成。,价格：,4.4 光盘驱动器,光盘驱动器又称为CD-ROM驱动器只读光盘驱动器。具有容量大、速度快、兼容性强、盘体成本低等优点。,4.4.1 光驱的结构和工作原理,1.光驱的工作原理：在无盘状态下，光驱加电后，激光头组件启动，此时光驱面板指示灯将闪亮，同时激光头组件移动到主轴马达附近，并由内向外顺着轨道步进移动，最后又回到主轴马达附近，激光头聚焦透镜将向上移动三次搜索光盘，同时主轴 马达也顺时针启动三次，然后激光头组件复位，主轴马达停止运行。面板指示灯熄灭。光驱中若放人光盘，激光头聚焦透镜重复搜索，找到光盘后主轴马达将加速旋转，此时若读取光盘，面板指示灯不停闪动，步进电机带动激光头组件移动到光盘数据处，聚焦透镜将数据发射到接收光电管，再由数据带传送到系统，计算机就可读取光盘数据。若停止读取光盘，激光头组件和马达仍将处于加载状态中，面板指示灯熄灭。,2.光驱读取数据的原理,光驱数据能否被准确的读出由三个主要因素：,（1）磁道聚焦，即聚焦于适当磁道的能力,（2）径向聚焦，光束停留于某以磁道的能力,（3）恒定的数据速率从螺旋状磁道得到的恒定读出速率。,3.光驱运作的几种方式,（1）CLV恒定线速度,（2）CAV恒定角速度,4.光驱的结构,（1）耳机插孔、音量控制、指示灯、紧急出盒孔、打开/关闭/停止按钮、播放/跳道按钮,（2）后面有电源线接口、主从跳线、数据线接口、音频线接口,（3）内部结构,激光头组件、旋转马达、控制电路板、光盘托架,4.4.2 光驱的性能指标,1.数据传输速率,2.平均寻道时间,3.光驱的接口类型,4.CPU的占用率,5.防震、静噪等性能,6.数据缓冲区大小,4.4.3 DVD光驱,数字通用光盘，同CD相比，具有更高的存储数据量，单面单层的存储量可达到4.7GB。,DVD区域代码：在DVD光驱、影碟机盒其碟片上编入6个不同的区域代码，使它们之间不能相互读取。,DVD光驱的选用,（1）倍速，即数据的传输速率。其标称的4倍速、5倍速指的是读取DVD盘片时的数据传输速率，而在读取CD盘片时，其倍速可达到24倍速以上。,（2）多格式支持，是指该DVD光驱能支持和兼容读取多少种碟片的问题。,（3）接口方式，主要有IDE和SCSI两种。,（4）数据缓存，缓存容量越大，它的Cache的命中率就越高。,光驱保养：,1、防止灰尘进入光驱,2、光驱用单独的数据线连接IDE2,3、不要对IDE接口的光驱进行热插拔,4、不要使用有裂痕的光盘，以免出现炸盘情况,5、不要用光驱来播放“DVCD”影碟,6、不要让光驱使用严重“擦花”的光盘,7、正确使用光盘来保证光驱读盘顺利,8、不要频繁地进行进、出仓操作,4.5 光盘刻录机,4.5.1 工作原理,它的内部由激光器、感光器、反射光束、光电装置、瞄准镜、目标镜及光栅等部件组成。它在读盘时，激光器发出的激光射向旋转中的光盘，然后反射光通过一片透镜并射向接收数据的光电装置，光电装置的电路能辨识出激光所反射回来的数据。在光盘上，数据是以凹槽及平面的形式编码，而光电装置的电路能辨识出激光射中的平面及凹槽