《外部存储器》PPT课件.ppt
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1、第第7 7章章 外部存储器外部存储器 本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、结构原理和本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能特点、技术参数和接口几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能特点、技术参数和接口类型等。类型等。7.1 7.1 7.1 7.1 软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器 7.2 7.2 7.2 7.2 硬盘硬盘硬盘硬盘 7.3 7.3 7.3 7.3 硬盘控制器接口硬盘控制器接口硬盘控制器接口硬盘控制器接口 7.4 7.4 7.4 7.4 光盘驱动器光盘驱动器光盘驱动器光盘驱动器退出退出7.1 7.1 软盘驱动器软盘驱动器
2、 7.1.1 7.1.1 软盘驱动器软盘驱动器 7.1.1.1 7.1.1.1 7.1.1.1 7.1.1.1 软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口软盘驱动器的规格和接口 软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（Floppy Floppy Disk DriverDisk Driver，FDDFDD）是对软盘进行读写的机电一体化）是对软盘进行读写的机电一
3、体化的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在系统系统BIOSBIOS程序中。软驱控制器（程序中。软驱控制器（FDD ControllerFDD Controller）提）提供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它做在做在I/OI/O卡或主板上或南桥芯片内。卡或主板上或南桥芯片内。微机常选用的软盘片有直径为英寸、存储容量为微机常选用的软盘片有直径为英寸、存储容量为和直径为英寸、存储容量为这两种，它们的驱动器分和直径为英寸、存储容量为这两种，它们的驱动器分别称为别称为5 5寸软驱和寸软驱和3 3
4、寸软驱。由于寸软驱。由于3 3寸软盘体积小、容量寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目前大多数大并带有塑料外壳不易损坏，目前大多数PCPC机仅仅配机仅仅配备一个备一个3 3寸软驱。寸软驱。3.5”3.5”软驱的外形如图软驱的外形如图7-17-1所示。所示。图7-1 3.5”软驱和软盘 3.5”3.5”软盘的结构如图软盘的结构如图7-27-2所示，它的盘片外面有所示，它的盘片外面有一个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨一个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到封住写保护孔的位置时，软盘处于可以读写的状态，到封住写保护孔的位置时，软盘处于可以读写的状态，反之为写保护状态，这时
5、软盘上的信息不会被改写，反之为写保护状态，这时软盘上的信息不会被改写，软盘也不会感染病毒。软盘也不会感染病毒。图图7-2 3.5”7-2 3.5”软盘的结构软盘的结构 软驱上有两个插座。一个电源插座，它有四个插软驱上有两个插座。一个电源插座，它有四个插针，分别为针，分别为+12V+12V输入、两个接地线和输入、两个接地线和+5V+5V输入，输入，+12V+12V给给各个马达供电，各个马达供电，+5V+5V给电路元件供电。另一个为控制及给电路元件供电。另一个为控制及数据电缆插座，它有数据电缆插座，它有3434线。用一根线。用一根3434线电缆将它与线电缆将它与I/OI/O多功能卡或主板上的软驱接
6、口（多功能卡或主板上的软驱接口（FDDFDD）相连接。）相连接。3434线电线电缆的红色线应接到两边插座的缆的红色线应接到两边插座的1 1号脚，以免电缆接反。号脚，以免电缆接反。软驱软驱3434线电缆如图线电缆如图7-37-3所示。在一些微机的系统硬件配所示。在一些微机的系统硬件配置程序置程序CMOS SetupCMOS Setup中有中有“Swap Floppy Drive”“Swap Floppy Drive”这一项，这一项，当将其设置为当将其设置为“Enabled”“Enabled”时则可对调时则可对调A A、B B两个软驱的两个软驱的逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接逻辑名
7、称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接口（口（FDCFDC）的信号定义如表）的信号定义如表7-17-1。图7-3 软驱的34线电缆 7.1.1.2 7.1.1.2 7.1.1.2 7.1.1.2 软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理软盘驱动器的结构原理 软盘驱动器（软盘驱动器（FDDFDD）由数据读写系统、磁头定位）由数据读写系统、磁头定位系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是其工系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是其工作的核心部件。磁头分为上、下两个，上磁头称为作的核心部件。磁头分为上、下两个，上磁头称为“1“1号磁头号磁头”，下磁头称为，下磁头称为“0“
8、0号磁头号磁头”，它们固定在磁头，它们固定在磁头小车上，并始终接触盘片。当盘片由主轴马达驱动以小车上，并始终接触盘片。当盘片由主轴马达驱动以每分钟每分钟300300多转的高速旋转时，磁头小车由步进马达驱多转的高速旋转时，磁头小车由步进马达驱动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下两面的所有磁道，实现读、写操作。两面的所有磁道，实现读、写操作。所谓写操作是指软驱接收到主机发来的数据编码所谓写操作是指软驱接收到主机发来的数据编码信号，经过写电路的一系列处理后，通过磁头将数据信号，经过写电路的一系列处理后，通过磁头将数据的电流信号转换为磁信号记录在
9、磁盘上。而读操作是的电流信号转换为磁信号记录在磁盘上。而读操作是写操作的逆过程，即把磁盘上记录的磁信息通过磁头写操作的逆过程，即把磁盘上记录的磁信息通过磁头转换为电流信号，然后经过读电路的一系列处理后，转换为电流信号，然后经过读电路的一系列处理后，还原出电信号的数据信息发送给主机。还原出电信号的数据信息发送给主机。软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器元件。比如元件。比如“0“0磁道开关磁道开关”、“写保护传感器写保护传感器”。磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如图图7-47-4所示，主要包括数据读写
10、系统、磁头定位系统、所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、盘片驱动系统和控制电路等部分。盘片驱动系统和控制电路等部分。图图7-4 7-4 磁盘驱动器的磁盘驱动器的原理方框原理方框 7.1.2 7.1.2 超级软驱超级软驱 目前还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如目前还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如ZIP100ZIP100、LS-120LS-120和和UHCUHC等。由于价格较高和软盘交换性等。由于价格较高和软盘交换性等原因，都尚未被等原因，都尚未被PCPC机普遍采用。机普遍采用。7.1.2.1 LS-120 7.1.2.1 LS-120 7.1.2.1 LS-120 7.1.2.1
11、 LS-120软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器 LS-120 LS-120（Laser Servo-120MBLaser Servo-120MB）是一种采用激光）是一种采用激光伺服机构的大容量伺服机构的大容量3.5”3.5”软盘驱动器，主要部件采用激软盘驱动器，主要部件采用激光光学轨迹读写技术，并配备高容量高密度软磁盘。光光学轨迹读写技术，并配备高容量高密度软磁盘。LS-120 LS-120盘片容量可达盘片容量可达l20MBl20MB，是原寸软盘的，是原寸软盘的8383倍。倍。读写速度为原软驱的读写速度为原软驱的5 5倍。倍。LS-120LS-120使用标准使用标准IDEIDE接口。接
12、口。它与原寸软驱兼容，即可以读写软盘。许多新的它与原寸软驱兼容，即可以读写软盘。许多新的BIOSBIOS都支持都支持LS-120LS-120软驱，软驱，DOSDOS、Windows 9xWindows 9x和和Windows NTWindows NT可以使用这种软驱。可以使用这种软驱。LS-120LS-120软盘驱动器有望成为未来软盘驱动器有望成为未来PCPC机的大容量外存设备。机的大容量外存设备。内外置内外置LS-120LS-120的安装是不同的。的安装是不同的。1 1外置式外置式LS-120LS-120软驱的安装：软驱的安装：2 2内置式内置式LS-120LS-120软驱的安装：软驱的安装
13、：7.1.2.2 ZIP 7.1.2.2 ZIP 7.1.2.2 ZIP 7.1.2.2 ZIP驱动器驱动器驱动器驱动器 ZIP ZIP驱动器是一种活动式存储驱动器，它使用的盘驱动器是一种活动式存储驱动器，它使用的盘片容量为片容量为100MB100MB。它的盘片比传统。它的盘片比传统3.5”3.5”盘片厚许多，盘片厚许多，它不兼容传统软盘。按接口形式分，它不兼容传统软盘。按接口形式分，ZIPZIP有有IDEIDE内置式、内置式、SCSISCSI内置式、内置式、SCSISCSI外置式和并口外置式等。采用与硬外置式和并口外置式等。采用与硬盘同样的盘同样的SCSISCSI和和IDEIDE接口，使接口
14、，使ZIPZIP驱动器的存取时间大驱动器的存取时间大大提高，达到大提高，达到2929毫秒。而采用通用的并行口，则使毫秒。而采用通用的并行口，则使ZIPZIP驱动器可以非常方便地接入台式、便携式或其它各式驱动器可以非常方便地接入台式、便携式或其它各式计算机，但并行口会使计算机，但并行口会使ZIPZIP的访问速度明显变慢。的访问速度明显变慢。IDEIDE接口、接口、SCSISCSI接口和并行接口的接口和并行接口的ZIPZIP软驱的安装方法软驱的安装方法均与原来的均与原来的3 3寸软驱不同。寸软驱不同。2.3 UHC 2.3 UHC 2.3 UHC 2.3 UHC软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器软盘驱
15、动器 UHC UHC（Ultra High CapacityUltra High Capacity）即超高容量软盘驱）即超高容量软盘驱动器，由日本动器，由日本MitsumiMitsumi公司开发。它的盘片容量为公司开发。它的盘片容量为150MB150MB，也兼容原的寸软盘。它的主轴马达转速为，也兼容原的寸软盘。它的主轴马达转速为3600RPM3600RPM。它的磁头与盘面不接触，与硬盘原理一样。它的磁头与盘面不接触，与硬盘原理一样。它的平均搜寻时间为它的平均搜寻时间为20mS20mS，比，比LS-120LS-120的的60mS60mS快快3 3倍。倍。预言各种新型大容量软盘驱动器的发展前景，到
16、预言各种新型大容量软盘驱动器的发展前景，到底谁能够取代传统的软盘驱动器，不仅仅取决于它自底谁能够取代传统的软盘驱动器，不仅仅取决于它自身的性能优良和价格便宜，一个重要因素就是它能否身的性能优良和价格便宜，一个重要因素就是它能否与当前仍独霸与当前仍独霸PCPC机的软盘驱动器相兼容和方便地交换机的软盘驱动器相兼容和方便地交换共享数据。共享数据。7.2 7.2 硬盘硬盘 7.2.1 7.2.1 硬盘驱动器简介硬盘驱动器简介 硬盘驱动器（硬盘驱动器（Hard Disk DriverHard Disk Driver，HDDHDD）也是微机）也是微机系统的基本外存设备。与软盘驱动器不同的是，它的系统的基本
17、外存设备。与软盘驱动器不同的是，它的磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所以也可统称为硬盘。与软盘相比，它的存储容量要大以也可统称为硬盘。与软盘相比，它的存储容量要大得多，速度也快得多，而体积也较小。得多，速度也快得多，而体积也较小。3”3”软盘的容量软盘的容量为，而目前为，而目前PCPC机硬盘容量在机硬盘容量在10GB10GB到到60GB60GB。目前市面上。目前市面上硬盘的主流品牌为昆腾（硬盘的主流品牌为昆腾（QuantumQuantum）、希捷）、希捷（SeagateSeagate）、钻石（）、钻石（MaxtorMaxtor）、西部数
18、据）、西部数据（WestdataWestdata）和）和IBMIBM等。等。硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动程序和硬盘接口。硬盘的控制器（程序和硬盘接口。硬盘的控制器（HDD ControllerHDD Controller）做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程序包含在系统序包含在系统BIOSBIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与程序中。硬盘的构成和工作原理与软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它的内部的内部ROMROM固化了控制软件
19、，用来实现加电时的自我诊固化了控制软件，用来实现加电时的自我诊断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的位置控制等功能。位置控制等功能。硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件HDAHDA（Head Disk AssembllyHead Disk Assemblly）构成。）构成。硬盘的内部结构如图硬盘的内部结构如图7-57-5所示。所示。图7-5 硬盘的内部结构示意 硬盘按其盘片直径大小可分为、和英寸等多种，硬盘按其盘片直径大小可分为、和英寸等多种，按其接口类型分有按其接口类型分有IDEIDE接口及接口
20、及SCSISCSI接口等多种，目前使接口等多种，目前使用最多的是用最多的是IDEIDE接口的英寸硬盘。接口的英寸硬盘。IDE IDE接口来自接口来自IBM ATIBM AT机，其信号定义与机，其信号定义与ATAT机的总线机的总线相似，因此也叫相似，因此也叫ATAT总线（总线（AT BUSAT BUS）。）。IDEIDE接口的硬盘连接口的硬盘连接电缆为接电缆为4040线排线电缆，其中红色为线排线电缆，其中红色为1 1号线，如图号线，如图7-67-6所示。所示。在一个在一个IDEIDE接口上连接两个硬盘，一个硬盘上的跳接口上连接两个硬盘，一个硬盘上的跳线应设置为线应设置为“Master”“Mast
21、er”状态，另一个硬盘上的跳线应状态，另一个硬盘上的跳线应设置为设置为“Slave”“Slave”状态。状态。硬盘的电源线为硬盘的电源线为4 4线，分别为线，分别为+12V+12V（黄色）、地（黄色）、地（黑色两根）和（黑色两根）和+5V+5V（红色），（红色），12V12V供给马达，供给马达，5V5V供给供给电路元件。电路元件。图7-6 硬盘的40线电缆 硬盘装好后还要做两件事，首先要进入硬盘装好后还要做两件事，首先要进入CMOS CMOS SetupSetup设置硬盘类型（设置硬盘类型（HDD TypeHDD Type），即设置硬盘的柱面），即设置硬盘的柱面数、磁头数和扇区数。其次要用数、
22、磁头数和扇区数。其次要用FDISKFDISK、FORMATFORMAT命令进命令进行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件DMDM进进行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。7.2.2 7.2.2 硬盘的技术参数硬盘的技术参数 7.2.2.1 7.2.2.1 7.2.2.1 7.2.2.1 硬盘的技术指标硬盘的技术指标硬盘的技术指标硬盘的技术指标 1 1道密度与位密度道密度与位密度 硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是TPITPI（Track Per In
23、chTrack Per Inch）即每英寸磁道数。）即每英寸磁道数。2 2转速：转速：硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速，硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速，单位是单位是RPMRPM（Round Per MinuteRound Per Minute）即每分钟圈数。）即每分钟圈数。3 3平均存取时间平均存取时间 平均存取时间（平均存取时间（Average Access TimeAverage Access Time）是反映）是反映硬盘数据操作速度的指标，单位是毫秒（硬盘数据操作速度的指标，单位是毫秒（mSmS）。它包）。它包括三个时间段：平均寻道时间（括三个时间段：平均寻道时间（
24、Seek timeSeek time），平均定），平均定位时间（位时间（Setting timeSetting time），转动延迟（），转动延迟（Rotational Rotational latencylatency）。）。4 4缓存容量缓存容量 缓存容量（缓存容量（Cache SizeCache Size）是指硬盘内部数据的高）是指硬盘内部数据的高速缓冲存储器的大小，如速缓冲存储器的大小，如256KB256KB、512KB512KB、1MB1MB和和2MB2MB等。等。5 5平均故障间隔时间平均故障间隔时间 平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBFMTBF（Mean Time Betwe
25、en Mean Time Between FailuresFailures）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平均数。均数。6 6硬盘控制器的数据传输率硬盘控制器的数据传输率 硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机的数据传送速度。的数据传送速度。7.2.2.2 7.2.2.2 7.2.2.2 7.2.2.2 硬盘实例硬盘实例硬盘实例硬盘实例 以以Maxtor Maxtor 5T060H65T060H6硬硬盘盘为为例例，它它的的技技术术规规格格如如下下：7.2.3 7.2.3 硬盘的物理类型参数硬盘的物理类型参数
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