计算机硬件技术基础 第七章(外部存储器).ppt

计算机硬件技术基础第七章第七章 外部存储器外部存储器硬盘硬盘光盘储存系统光盘储存系统移动存储器移动存储器计算机硬件技术基础计算机存算机存储器系器系统外存的特点：外存的特点：容容量量大大、单单位位容容量量成成本本低低、非非易易失失性性、寻寻址址和和访访问问速速度度慢慢、存存储储体体可更换可更换等等。外部存储器概述外部存储器概述计算机硬件技术基础7.1 7.1 硬盘系统硬盘系统硬硬盘的的发展展 1956年年，IBM发明明世世界界上上第第一一台台硬硬盘（IBM350），1973年年，又又发明明了了Winchester(温温氏氏)硬硬盘（IMB3340）。其其核核心心就就是是：磁磁盘片片被被密密封封、固固定定并并且且不不停停高高速速旋旋转，磁磁头悬浮浮于于盘片片上上方方沿沿磁磁盘径径向向移移动，并并且且不不和和盘片接触。后来的硬片接触。后来的硬盘基本都沿用了基本都沿用了这一一结构。构。计算机硬件技术基础7.1 7.1 硬盘系统硬盘系统硬硬盘的的发展展体体积：5.255.25英寸英寸/全高全高 3.53.5英寸英寸/半高半高(用于台式用于台式PC)PC)2.52.5英寸英寸(用于笔用于笔记本本PC)PC)容量：容量：101040MB(8086/286)10040MB(8086/286)100500MB(386/486)500MB(386/486)1 1400GB(400GB(目前目前)连续传输速率：速率：100KB/s 50MB/s100KB/s 50MB/s平均平均寻道道时间：80ms 5ms80ms 5ms转速：速：36003600转/s 10000/s 10000转/s/s计算机硬件技术基础7.1.17.1.1硬磁盘的结构原理 1.硬磁硬磁盘的的组成成 硬硬盘内内部部包包括括浮浮动磁磁头组件件、磁磁头驱动机机构构、盘体体及及主主轴驱动机机构构、前前置置读写写控控制制电路路和和接接口口电路路等等。封封装装在在硬硬盘的的净化腔体内化腔体内。计算机硬件技术基础硬磁盘的组成硬磁盘的组成 1)1)磁磁盘 MediaMedia Media Media的基板是金属或玻璃材的基板是金属或玻璃材质制成，制成，为达到高密度高达到高密度高稳定的定的质量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然后量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然后再将磁粉再将磁粉Coating Coating 溅渡到基板表面上，最后再涂上保渡到基板表面上，最后再涂上保护润滑滑层。此。此处有有2 2项高科技，一高科技，一为，如何制造出不含，如何制造出不含杂质极极细微微的磁粉的磁粉 二二为，如何将磁粉均匀的，如何将磁粉均匀的CoatingCoating上去上去.Media Media不可有任何不可有任何污染，全程制造均需在高染，全程制造均需在高洁净度的度的Clean RoomClean Room内，内，这也是硬也是硬盘机要求需在机要求需在Clean RoomClean Room才能拆解才能拆解的原因。的原因。计算机硬件技术基础硬盘的内部结构硬盘的内部结构 2)2)磁磁头组件及磁件及磁头驱动机构：机构：磁磁头组件是硬件是硬盘中最精密的部位之一，它由中最精密的部位之一，它由读写磁写磁头、传动手臂、手臂、传动轴三部份三部份组成。磁成。磁头是硬是硬盘技技术中最重要和中最重要和关关键的一的一环，它采用了非接触式，它采用了非接触式头、盘结构，加后构，加后电在高速在高速旋旋转的磁的磁盘表面移表面移动，与，与盘片之片之间的的间隙只有隙只有0.10.10.3um0.3um，这样可以可以获得很好的数据得很好的数据传输率。率。计算机硬件技术基础硬磁盘的组成硬磁盘的组成 3)3)控制控制电路路 硬硬盘的控制的控制电路位于硬路位于硬盘背面，将背面背面，将背面电路板的安装螺路板的安装螺丝拧下，翻开控下，翻开控制制电路板即可路板即可见到控制到控制电路。硬路。硬盘控制控制电路分路分为：主控制芯片主控制芯片 硬盘数据读写指令等工作硬盘数据读写指令等工作数据传输芯片数据传输芯片 将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后，将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后，经过数据接口传输到主机系统经过数据接口传输到主机系统高速数据缓存芯片高速数据缓存芯片 协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。计算机硬件技术基础硬磁盘的组成硬磁盘的组成盘体及主体及主轴驱动机构机构计算机硬件技术基础硬盘的数据传输接口硬盘的数据传输接口 最最常常见见的的数数据据传传输输接接口口有有PATAPATA（IDEIDE）、SATASATA、SCSISCSI三三种种，前前两两种种接接口口方方式式主主要要应应用用在在个个人人PCPC上上，而而SCSISCSI接接口口则则主要使用在服务器领域。主要使用在服务器领域。硬磁盘的组成硬磁盘的组成计算机硬件技术基础硬盘的连线硬盘的连线硬磁盘的组成硬磁盘的组成IDE电源连线计算机硬件技术基础2.2.磁道、扇区和柱面磁道、扇区和柱面计算机硬件技术基础2.2.磁道、扇区和柱面磁道、扇区和柱面计算机硬件技术基础位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（bPIbPI）。）。道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（TPITPI）。）。面密度：面密度：=位密度位密度*道密度道密度3.3.记录格式记录格式 每一扇区除存放每一扇区除存放512512字节的用户数据外，还存放着用于字节的用户数据外，还存放着用于同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据一般只作用于硬盘内部。一般只作用于硬盘内部。计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 1.1.容量容量 容量永容量永远是硬磁是硬磁盘最重要的指最重要的指标,其中其中单碟容量是硬碟容量是硬盘相相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬的档次高低。硬盘是由多个存是由多个存储碟片碟片组合而成的，而合而成的，而单碟容量就是一个存碟容量就是一个存储碟所能存碟所能存储的最大数据量。硬的最大数据量。硬盘厂商在增加硬厂商在增加硬盘容量容量时，可，可以通以通过两种手段：一个是增加存两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬碟片的数量，但受到硬盘整体体整体体积和生和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在在5 5片以内；而另一个片以内；而另一个办法就是增加法就是增加单碟容量。靠增加碟片碟容量。靠增加碟片来来扩充容量充容量满足不断增足不断增长的存的存储容量的需求是不可行的。只容量的需求是不可行的。只有提高每有提高每张碟片的容量才能从根本上解决碟片的容量才能从根本上解决这个个问题。目前主。目前主流硬流硬盘的的单碟容量大都在碟容量大都在80GB80GB以上。以上。面密度面密度 =位密度位密度磁道密度（磁道密度（Mb/Mb/平方英寸或平方英寸或GbitGbit/平方英寸）平方英寸）计算机硬件技术基础7.1.3 7.1.3 硬盘的使用硬盘的使用 硬硬盘在使用之前必在使用之前必须经过低低级格式化、分区和高格式化、分区和高级格式化格式化三个步三个步骤。1.1.低低级格式化格式化 一般硬一般硬盘在出厂之前都做在出厂之前都做过低低级格式化，低格式化，低级格式化和操格式化和操作系作系统无关。无关。低低级格式化的作用：低格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种：格式化的主要作用用以下几种：测试硬硬盘介介质，对已已损坏的磁道和扇区做坏的磁道和扇区做“坏坏”标记。写入扇区写入扇区IDID，清空扇区内容，清空扇区内容 ，每一，每一块的开的开头部分写入一个扇部分写入一个扇区区IDID并且清空数据区。并且清空数据区。设置交置交错因子因子 计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 1.1.容量容量 容量永容量永远是硬磁是硬磁盘最重要的指最重要的指标,其中其中单碟容量是硬碟容量是硬盘相相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬的档次高低。硬盘是由多个存是由多个存储碟片碟片组合而成的，而合而成的，而单碟容量就是一个存碟容量就是一个存储碟所能存碟所能存储的最大数据量。硬的最大数据量。硬盘厂商在增加硬厂商在增加硬盘容量容量时，可，可以通以通过两种手段：一个是增加存两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬碟片的数量，但受到硬盘整体体整体体积和生和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在在5 5片以内；而另一个片以内；而另一个办法就是增加法就是增加单碟容量。靠增加碟片碟容量。靠增加碟片来来扩充容量充容量满足不断增足不断增长的存的存储容量的需求是不可行的。只容量的需求是不可行的。只有提高每有提高每张碟片的容量才能从根本上解决碟片的容量才能从根本上解决这个个问题。目前主。目前主流硬流硬盘的的单碟容量大都在碟容量大都在80GB80GB以上。以上。面密度面密度 =位密度位密度磁道密度（磁道密度（Mb/Mb/平方英寸或平方英寸或GbitGbit/平方英寸）平方英寸）计算机硬件技术基础7.1.3 7.1.3 硬盘的使用硬盘的使用 硬硬盘在使用之前必在使用之前必须经过低低级格式化、分区和高格式化、分区和高级格式化格式化三个步三个步骤。1.1.低低级格式化格式化 一般硬一般硬盘在出厂之前都做在出厂之前都做过低低级格式化，低格式化，低级格式化和操格式化和操作系作系统无关。无关。低低级格式化的作用：低格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种：格式化的主要作用用以下几种：测试硬硬盘介介质，对已已损坏的磁道和扇区做坏的磁道和扇区做“坏坏”标记。写入扇区写入扇区IDID，清空扇区内容，清空扇区内容 ，每一，每一块的开的开头部分写入一个扇部分写入一个扇区区IDID并且清空数据区。并且清空数据区。设置交置交错因子因子 计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 1.1.容量容量 容量永容量永远是硬磁是硬磁盘最重要的指最重要的指标,其中其中单碟容量是硬碟容量是硬盘相相当重要的参数之一，一定程度上决定着硬当重要的参数之一，一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬的档次高低。硬盘是由多个存是由多个存储碟片碟片组合而成的，而合而成的，而单碟容量就是一个存碟容量就是一个存储碟所能存碟所能存储的最大数据量。硬的最大数据量。硬盘厂商在增加硬厂商在增加硬盘容量容量时，可，可以通以通过两种手段：一个是增加存两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬碟片的数量，但受到硬盘整体体整体体积和生和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在在5 5片以内；而另一个片以内；而另一个办法就是增加法就是增加单碟容量。靠增加碟片碟容量。靠增加碟片来来扩充容量充容量满足不断增足不断增长的存的存储容量的需求是不可行的。只容量的需求是不可行的。只有提高每有提高每张碟片的容量才能从根本上解决碟片的容量才能从根本上解决这个个问题。目前主。目前主流硬流硬盘的的单碟容量大都在碟容量大都在80GB80GB以上。以上。面密度面密度 =位密度位密度磁道密度（磁道密度（Mb/Mb/平方英寸或平方英寸或GbitGbit/平方英寸）平方英寸）计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 2.2.最大内部数据最大内部数据传输率率 是指磁是指磁头至硬至硬盘缓存存间的最大数据的最大数据传输率，一般取决于率，一般取决于硬硬盘的的盘片片转速和速和盘片片线密度密度(指同一磁道上的数据容量指同一磁道上的数据容量)。注意，在注意，在这项指指标中常常使用中常常使用Mb/sMb/s或或MbpsMbps为单位，位，这是兆位是兆位/秒的意思，如果需要秒的意思，如果需要转换成成MB/s(MB/s(兆字兆字节/秒秒)，就必，就必须将将MbpsMbps数据除以数据除以8(8(一字一字节8 8位数位数)。例如，某硬。例如，某硬盘给出的最大内出的最大内部数据部数据传输率率为683Mbps683Mbps，如果按，如果按MB/sMB/s计算就只有算就只有85.37MB/s85.37MB/s左右。左右。）计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 3.3.主主轴转速速 硬硬盘的主的主轴转速是决定硬速是决定硬盘内部数据内部数据传输率的决定因素率的决定因素之一，它在很大程度上决定了硬之一，它在很大程度上决定了硬盘的速度，同的速度，同时也是区也是区别硬硬盘档次的重要档次的重要标志。目前硬志。目前硬盘的有速度有的有速度有54005400、56005600、64006400、72007200、1000010000、甚至、甚至1500015000转/分分钟。计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 4.4.寻道道时间 该指指标是指硬是指硬盘磁磁头移移动到数据所在磁道而所用的到数据所在磁道而所用的时间，单位位为毫秒毫秒(ms)(ms)。平均。平均寻道道时间则为磁磁头移移动到正中到正中间的磁道的磁道需要的需要的时间。注意它与平均。注意它与平均访问时间的差的差别。硬。硬盘的平均的平均寻道道时间越小性能越小性能则越高，越高，现在一般在一般选用平均用平均寻道道时间在在10ms10ms以下以下的硬的硬盘。计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 5.5.高速高速缓存存 该指指标指在硬指在硬盘内部的高速存内部的高速存储器。目前硬器。目前硬盘的高速的高速缓存一般存一般为2MB2MB8MB8MB，SCSISCSI硬硬盘的更大。的更大。购买时最好最好选用用缓存存为8M8M以上的硬以上的硬盘）计算机硬件技术基础7.1.2 7.1.2 硬磁盘的性能指标硬磁盘的性能指标 6.S.M.A.R.T 6.S.M.A.R.T S.M.A.R.T S.M.A.R.T：该指指标的英文全称是的英文全称是SelfSelfMonitoring Monitoring AnalysisAnalysisReporting TechnologyReporting Technology，中文含，中文含义是自是自动监测分分析析报告技告技术。这项技技术指指标使得硬使得硬盘可以可以监测和分析自己的和分析自己的工作状工作状态和性能，并将其和性能，并将其显示出来。用示出来。用户可以随可以随时了解硬了解硬盘的运行状况，遇到的运行状况，遇到紧急情况急情况时，可以采取适当措施，确保硬，可以采取适当措施，确保硬盘中的数据不受中的数据不受损失。采用失。采用这种技种技术以后，硬以后，硬盘的可靠性得的可靠性得到了很大的提高。到了很大的提高。计算机硬件技术基础7.1.3 7.1.3 分区和格式化 硬硬盘在使用之前必在使用之前必须经过低低级格式化、分区和高格式化、分区和高级格式化格式化三个步三个步骤。1.1.低低级格式化格式化 一般硬一般硬盘在出厂之前都做在出厂之前都做过低低级格式化，低格式化，低级格式化和操格式化和操作系作系统无关。无关。低低级格式化的作用：低格式化的作用：低级格式化的主要作用用以下几种：格式化的主要作用用以下几种：测试硬硬盘介介质，对已已损坏的磁道和扇区做坏的磁道和扇区做“坏坏”标记。写入扇区写入扇区IDID，清空扇区内容，清空扇区内容 ，每一，每一块的开的开头部分写入一个扇部分写入一个扇区区IDID并且清空数据区。并且清空数据区。设置交置交错因子因子 计算机硬件技术基础7.1.3 7.1.3 硬盘的使用硬盘的使用标准记录：标准记录：分区记录：分区记录：位密度外低内高位密度外低内高;位密度相等位密度相等;浪费存储能力；浪费存储能力；充分利用存储能力；充分利用存储能力；数据传输速率相等。数据传输速率相等。数据传输速率外高内低。数据传输速率外高内低。计算机硬件技术基础7.1.3 7.1.3 硬盘的使用硬盘的使用2.2.分区分区(DOS(DOS中使用中使用FDISK)FDISK)将将硬硬盘分分成成多多个个分分区区，每每个个分分区区可可支支持持不不同同的的操操作作系系统。DOSDOS分分区区可可分分为一一个个主主分分区区和和一一个个扩展展分分区区，扩展展分分区区又又可可分分成多个成多个逻辑分区，每个分区分区，每个分区对应一个一个逻辑磁磁盘。计算机硬件技术基础主引导记录格式主引导记录格式计算机硬件技术基础硬盘文件系统硬盘文件系统簇簇：磁磁盘空空间的的基基本本配配置置单位位，一一个个文文件件总是是占占据据整整数数个个簇簇的空的空间，一个文件如果包含多个簇，一个文件如果包含多个簇，则建立一种建立一种链式式结构。构。FAT16FAT16，FAT32FAT32和和NTFSNTFSFAT16FAT16：我我们以以前前用用的的DOSDOS、WindowsWindows9595都都使使用用FAT16FAT16文文件件系系统。它它最最大大可可以以管管理理大大到到2GB2GB的的分分区区，但但每每个个分分区区最最多多只只能能有有6553565535个簇（簇是磁个簇（簇是磁盘空空间的配置的配置单位）。位）。FAT32FAT32：随随着着大大容容量量硬硬盘的的出出现，从从WindowsWindows9898开开始始，FAT32FAT32开开始始流流行行。它它是是FAT16FAT16的的增增强版版本本，可可以以支支持持大大到到2TB2TB的的分分区区。FAT32FAT32使用的簇比使用的簇比FAT16FAT16小，从而有效地小，从而有效地节约了硬了硬盘空空间。NTFSNTFS：微微软WindowsWindowsNTNT内内核核的的系系列列操操作作系系统支支持持，NTFSNTFS也也是是以以簇簇为单位位来来存存储数数据据文文件件，但但NTFSNTFS中中簇簇的的大大小小并并不不依依赖于于磁磁盘或分区的大小或分区的大小。计算机硬件技术基础3 3.高高级格式化格式化(DOS(DOS中使用中使用FORMAT)FORMAT)将将全全部部扇扇区区分分成成引引导区区、文文件件分分配配表表(FAT)(FAT)、文文件件根根目目录表和数据区四个区域。表和数据区四个区域。引引导区：磁区：磁盘参数和引参数和引导程序等程序等。文件分配表文件分配表(FAT)(FAT)：数据区的每一个簇对应文件分配表中的数据区的每一个簇对应文件分配表中的两个字节，表示该簇被某文件占用并指明该文件下一簇。两个字节，表示该簇被某文件占用并指明该文件下一簇。文件根目录：文件根目录：一个文件的目录称为一个目录项。存放文件一个文件的目录称为一个目录项。存放文件名、修改日期时间、文件长度及起始簇。名、修改日期时间、文件长度及起始簇。7.1.3 7.1.3 硬盘的使用硬盘的使用查目录找所需要查目录找所需要的文件的文件找到该文件的起找到该文件的起始簇号始簇号根据起始簇号查根据起始簇号查FATFAT表计算文件在磁盘中的表计算文件在磁盘中的具体位置具体位置读出读出所需要所需要的文件的文件计算机硬件技术基础硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础计算机硬件技术基础FAT16的文件分配表计算机硬件技术基础FATFAT文件系文件系统的的优点点 文件系文件系统所占容量与所占容量与计算机的开算机的开销少；少；支持各种操作系支持各种操作系统可移植；可移植；方便的用于方便的用于传送数据。送数据。FATFAT文件系文件系统的缺点的缺点容易受容易受损害害 FATFAT文件系统损坏时，计算机就要瘫痪或者不正常关机文件系统损坏时，计算机就要瘫痪或者不正常关机 单用用户不保存文件的权限信息；只包含隐藏、只读等公共属性不保存文件的权限信息；只包含隐藏、只读等公共属性 非最佳更新策略非最佳更新策略 在磁盘的第一个扇区保存其目录信息在磁盘的第一个扇区保存其目录信息 没有防止碎片的最佳措施没有防止碎片的最佳措施 硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础 (2)NTFS (2)NTFS文件系文件系统(New Technology File System)New Technology File System)windows 2000 Serverwindows 2000 Server推荐使用的高性能文件系推荐使用的高性能文件系统；它支持它支持许多新的文件安全、存多新的文件安全、存储和容和容错功能；功能；设计目目标是在大容量的硬是在大容量的硬盘上能上能够很快地很快地执行行读、写和搜索等、写和搜索等标准的文件操作，甚至包括文件系准的文件操作，甚至包括文件系统恢复等高恢复等高级操作；操作；NTFSNTFS文件系文件系统包括了文件服包括了文件服务器和高端个人器和高端个人计算机所需的安全算机所需的安全特性；特性；还支持支持对于关于关键数据、十分重要的数据数据、十分重要的数据访问控制和私有控制和私有权限限;是惟一允是惟一允许为单个文件指定个文件指定权限的文件系限的文件系统。硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础 优点：点：更更为安全的文件保障，提供文件加密，能安全的文件保障，提供文件加密，能够大大提高信息的大大提高信息的安全性。安全性。更好的磁更好的磁盘压缩功能；功能；支持最大达支持最大达2TB2TB的大硬的大硬盘，并且随着磁，并且随着磁盘容量的增大，容量的增大，NTFSNTFS的的性能不像性能不像FATFAT那那样随之降低；随之降低；可以可以赋予予单个文件和文件个文件和文件夹权限：限：对同一个文件或者文件同一个文件或者文件夹为不同用不同用户可以指定不同的可以指定不同的权限；可以限；可以为单个用个用户设置置权限限;恢复能力：用恢复能力：用户在在NTFSNTFS卷中很少需要运行磁卷中很少需要运行磁盘修复程序。在修复程序。在系系统崩崩溃事件中，事件中，NTFSNTFS文件系文件系统使用日志文件和复使用日志文件和复查点信息点信息自自动恢复文件系恢复文件系统的一致性；的一致性；硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础可以在可以在NTFSNTFS卷中卷中压缩单个文件和文件个文件和文件夹。且用。且用户不需要不需要使用解使用解压软件将件将这些文件展开，而直接些文件展开，而直接读写写压缩文件；文件；支持活支持活动目目录和域：可以帮助用和域：可以帮助用户方便灵活地方便灵活地查看和控看和控制网制网络资源；源；支持稀疏文件：支持稀疏文件：应用程序生成的一种特殊文件，它的文用程序生成的一种特殊文件，它的文件尺寸非常大，但件尺寸非常大，但实际上只需要很少的磁上只需要很少的磁盘空空间；NTFSNTFS只需要只需要给这种文件种文件实际写入的数据分配磁写入的数据分配磁盘存存储空空间；支持磁支持磁盘配配额：可以管理和控制每个用：可以管理和控制每个用户所能使用的最所能使用的最大磁大磁盘空空间。硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础 NTFSNTFS的安全特性的安全特性 许可可权定定义用用户或或组可以可以访问哪些文件或哪些文件或记录，并，并不同不同为的用的用户提供不同的提供不同的访问等等级；审计可将与可将与NTFSNTFS安全有关的事件安全有关的事件记录到安全到安全记录中，中，可利用可利用“事件事件查看器看器”进行行查看；看；拥有有权记住文件的所属关系，住文件的所属关系，创建文件或目建文件或目录的用的用户拥有有对它的全部它的全部权限；管理限；管理员或个或个别具有相具有相应许可的可的人可以接受文件或目人可以接受文件或目录的的拥有有权。硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础上次上次访问时间标记；自自动缓写功能写功能基于基于记录的文件系的文件系统，记录文件和目文件和目录的的变化，化，记录在系在系统失效情况下如何取消（失效情况下如何取消（undoundo）和重作）和重作（redoredo）这些些变更；更；热修复功能修复功能当扇区当扇区发生写故障生写故障时，NTFSNTFS会自会自动进行行检测，把有故障的簇加上不能使用，把有故障的簇加上不能使用标记，并写入新簇；，并写入新簇；磁磁盘镜像功能像功能文件加密文件加密 硬盘文件系统硬盘文件系统计算机硬件技术基础FATFAT32NTFSDOSWindows 98Windows NT4.0Windows Server 2003分区大小2GB512MB至至2TB10MB至至2TB各种文件系统的比较各种文件系统的比较 计算机硬件技术基础7.2光盘存储系统基本概念基本概念1.CDROM光盘。CDROM（CompactDiskReadOnlyMemory），意译为只读式紧凑光盘。出现于1983年，1988年订为国际标准。CDROM利用聚焦成1m直径光斑的780nm的高能量激光束在存储介质上进行光学读写而获得的。CDROM光盘上有一条从内向外由凹坑和凸区（平坦表面）相互交替组成的连续的螺旋形路径，在这条路径上，每个信号元素所占的长度是相等的。计算机硬件技术基础7.2光盘存储系统读盘原理原理光盘上存储的各种类型的信息（音乐（Audio）、数据（Data）视频（Video）等），都经过数字化处理变成0与1，其所对应的就是光盘上的Pits（凹点）和Lands（平面）。当激光映射到盘片上时，如果是照在Lands上，那么就会有70到80激光被反射回；如果照在Pits上，就无法反射回激光。根据反射和无反射的情况，光盘驱动器就可以解读0或1的数字编码了。计算机硬件技术基础7.2光盘存储系统1、光驱的前面板计算机硬件技术基础7.2光盘存储系统2、光驱的后面板计算机硬件技术基础7.2光盘存储系统底部结构 包括：伺服系统、控制系统和主控电路等组成部分。计算机硬件技术基础7.2光盘存储系统机芯结构.激光头组件.主轴马达.光盘托架.启动机构计算机硬件技术基础7.2.1光盘的种类目前光盘储存系统有CD和DVD两类：CD：存储容量约650MB，按读写属性可分为只读、一次可写，可擦写三种。DVD：可双面存储信息，而且每面可存储两层信息。单面单层4.7GB，双面单层9.4GB，双面双层17GB。CDCD-ROMVCDCD-IPhotoCDCD-RCD-RWDVDDVD-ROMDVD-RDVD-RW计算机硬件技术基础CD类光盘按应用和介质分类CD-DA(DigitalAudio)：激光唱盘。CD-ROM(ReadOnlyMemory)：只读光盘，作为电子出版物载体。PhotoCD：Kodak公司制定的，用压缩方式存储数字照片的CD格式标准。CD-I(Interactive)：一种支持交互的CD技术规范。VCD(VideoCD)：用MPEG-1压缩方式存储数字化视频和音频的CD标准。其视频分辨率约为240X320，伴音为双声道立体声，播放时间约74分钟。CD-R(Recordable)：可写入的介质光盘，可分多次写入。CD-RW(ReWritable)：可擦写的介质盘。计算机硬件技术基础CD的基本结构及原理激光唱盘、CD-ROM、数字激光视盘等统称为CD盘。CD盘主要由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳脂衬垫组成，如图所示。计算机硬件技术基础CD的基本结构及原理数据是怎样写入到数据是怎样写入到CD盘上的盘上的CD盘上的数据是用压模(stamper)冲压而成的，而压模是用原版盘(master disc)制成的。在制作原版盘时，是用编码后的二进制数据去调制聚焦激光束，如果写入的数据为“0”，就不让激光束通过，写入“1”时，就让激光束通过，或者相反。在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶，曝了光的地方经化学处理后就形成凹坑，没有曝光的地方保持原样，二进制信息就以这样的形式刻录在原版盘上。在经过化学处理后的玻璃盘表面上镀一层金属，用这种盘去制作母盘(mother disc)，然后用母盘制作压模，再用压模去大批量复制。计算机硬件技术基础CD的基本结构及原理据是怎样从据是怎样从CDCD盘读出的盘读出的光学读出头是CD系统的核心部件之一，它由光电检测器、透镜、激光束分离器、激光器等元件组成，它的结构如图11-06所示。激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据。计算机硬件技术基础CD的基本结构及原理计算机硬件技术基础CD的基本结构及原理CDR盘片的基本结构及原理盘片的基本结构及原理CD-R标准是飞利浦公司于1990年制定的，被称作橙皮书Part。具有与一般CD盘片相同的外观尺寸，它上面所记载资料的方式与一般CD光盘片一样，也是利用激光的反射来读取资料，所以CDR盘片可以放在CDROM上读取。在CDR盘片上以连续的槽沟(Groove)取代“坑”，并组成螺旋状的轨道(Track)，而“坑”就被记录在这些槽沟内。在空白的盘片上，槽沟有几个重要的用途，包括转速控制、寻道控制及时间指示等。在槽沟上面是感光层(有机染料，Organic dye material)及反射层(黄金，Gold)，最后再加上保护层及印刷层。计算机硬件技术基础CD的基本结构及原理CD-RW光盘的读写原理CD-RW的刻录原理与CD-R的刻录、播放原理大同小异。不同之处在于CD-RW利用“相变”原理，而不是“变形”。利用Laser将相变材料加热到熔点以上，再进行快速冷却，就会固定在原子排序不整齐的非晶体状态。CD-RW的数据清除原理热力学上，将被Laser照到的非晶体状态视为不稳定状态。因此，从外部提供充分的能量即可恢复到晶体状态。这就是CD-RW的数据消除原理。此时，恢复到晶体状态的温度被称之为晶化温度（Tc）。只要调整激光强度就可自由自在地写入或清除数据。计算机硬件技术基础7.2.2光盘存储系统为了使光盘具备多重会话能力，产生CD-ROMXA扩展标准(模式2)。包括两种格式。同步(12字节)头部(8字节)用户数据(2048字节)纠错/检错码(284字节)同步(12字节)头部(8字节)用户数据(2048字节)纠错码(280字节)模式2，格式1子头部(8字节)检错码(4字节)模式1同步(12字节)头部(8字节)用户数据(2324字节)模式2，格式2子头部(8字节)检错码(4字节)计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理 1994年9月，日本的PIONEER（先锋）公司宣布将推出一种尺寸与CD-ROM相同、容量却要大8倍的新型光存储介质DVD。DVD光盘的构造与CD光盘基本相同，直径都是12cm，存储密度则比后者大得多，单层单面的DVD光盘的容量即高达4.7GB，是CD光盘的7倍多，双层双面的容量更是高达17GB。这主要得益于DVD光盘上记录数据的凹坑尺寸和轨道间距都比CD光盘小，因此大大提高了数据的存储密度。DVD的超大容量使它能提供比CD更好的音质和图像质量。DVD-Video 采用MPEG2视频压缩技术，支持8种语言，可播放135分钟的高清晰影片；DVD-Audio则采用96kHz的采样率和24位的采样，这些性能指标都比对应的CD规格高得多。计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理DVD的主要规格 DVD主要有：DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM等。1.DVD-ROM DVD-ROM是用来读取数字资料的DVD规格，总共有四种容量，分别为4.7GB、8.5GB、9.4GB、17GB，硬件产品称为只读式DVD-ROM光驱。DVD光盘的规格 名称格式容量 DVD-5单面单层4.7GB DVD-9单面双层8.5GB DVD-10双面单层9.4GB DVD-18双面双层17GB 计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理DVD-Video DVD-Video是用来储存数字影音资料的DVD规格，DVD-Video与Video CD都是采用视讯压缩的技术，不同的是Video CD是用MPEG-1技术的应用，所使用的是固定式的位速率压缩；而DVD-Video是采用MPEG-2的视讯压缩技术，所使用的是可变位速率技术，MPEG-2它提高了画质并减低了失真率，所以在整体的画质上提升很多计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理DVD-Audio DVD-Audio是用来读取数字音乐资料的DVD光盘片，大多着重于超高音质的表现，主要是应用在消费性电子的领域，其硬件产品称之为DVD音乐光驱(DVD-Audio光驱)。DVD-Audio可说是CD-Audio的延伸产品，采用96KHz的取样频率，其取样量为24bits，每秒流量大约为384Kbps，还可以选用音乐的储存格式，例如：AC-3、DTS等。计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理DVD-R DVD-R是可以写入一次数字资料的DVD规格，其硬件产品称之为单次写入式数字多功能光驱(DVD-R光驱)，然而第一代3.95GB的容量无法配合容量4.7GB（DVD-5）的DVD-ROM在软件制作方面的应用，因此才会有第二代4.7GB DVD-R的诞生。DVD-R是用有机染料当作纪录，其原理与CD-R的烧录方式相类似，是利用激光1在染料层上刻出pit纪录资料，可以提供DVD-ROM读取，也可以在DVD-Video播放机里播放。计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理DVD-RAM DVD-RAM在目前用到的范围很广，有点类似计算机上的MO机，主要分为计算机专用与家电专用两种。在家电方面，目前只有 松下有在研发(DRM-E10)，储存容量为4.7GB，可以重复读写数字资料的DVD规格。另外在计算机方面，硬件产品称为可覆写式数字多功能光驱(DVD-RAM 光驱)，然而第一代2.6GB的容量与DVD-ROM容量相差太大，因此有后续第二代4.7GB DVD-RAM的诞生。至于兼容性的问题，DVD-RAM光盘片有TYPE 1和TYPE II两种规格的片子，其中TYPE II的片子，可以从卡夹式保护外壳中拿出来，以方便一般的DVD机器播放。计算机硬件技术基础7.2.3DVD的基本结构及原理DVDRW 继DVD-RAM之后，DVD联盟（DVD Forum）所提出的第二种可以重复读写数字资料的DVD规格，其硬件产品称之为可覆写式数字多功能光驱(DVD-RW光驱)，其主导的厂商有先锋，参与制造的厂商有三星、夏普、SONY等。DVD+RW是DVD系统里面的可多次写入DVD光驱，它的定位有点类似CD-RW的感觉，这是由三菱、理光、飞利浦、惠普、Yamaha等公司所力推的产品。第二代的DVDRW它的光盘容量将会规定是4.7GB，而且除了可以烧录DVDRW的片子外，还可以支持烧录DVD-R、DVD-RW、CD-R、CD-RW这些光盘片。计算机硬件技术基础7.2.4 CD和DVD技术 CD和DVD采用类似的技术，两种盘都是同样的尺寸（直径为120mm，厚度为1.2mm，中心，孔洞直径15mm），盘上都有以聚碳酸脂基印制的凹陷和平地。计算机硬件技术基础7.2.5 光盘驱动器光盘驱动器就是我们平常所说的光驱（CD-ROM），读取光盘信息的设备。光盘存储容量大,价格便宜,保存时间长,适宜保存大量的数据,如声音、图像、动画、视频信息、电影等多媒体信息。光盘驱动器有CDROM、CDR、CDRW,、DVD-ROM及其盘片DVD-R、DVD-RW。计算机硬件技术基础7.2.5 光盘驱动器1.光盘驱动器构成计算机硬件技术基础7.2.5 光盘驱动器 2.光盘驱动器的分类 计算机硬件技术基础7.2.5 光盘驱动器3、光驱的性能指标、光驱的性能指标1、数据传输率 表明光驱从光盘上读取数据的快慢。单速：是指最初的光驱读取速率150KB/S 倍速：指是最初光驱读取速率的多少倍的读取速率的光驱。2、平均读取时间（Average Seek Time)是指CD-ROM从光头定位到开始读盘的时间，一般是越小越好。不能超过95ms。3、缓存（CACHE或BUFFER MEMORY表示）作用是提供一个数据的缓冲区域，将读取的数据暂时保存，然后一次性进行传输和转换。CACHE一般最少要有128K，现在的光驱一般是256