第四章微型计算机的存储设备

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SynchronousDRAM（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RambusDynamicRandomAccessMemory（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。sdram4.1.2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6～8ns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2MB4MB8MB。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9～10ms•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60GB80GB•6.传输模式•主要有UltraDMA/33、UltraDMA/66、UltraDMA/100、UltraDMA/133。UltraDMA/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、MAXTOR4.2.4SATA硬盘•UltraDMA/100UltraDMA/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SerialATA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WindowsXP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WindowsXP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Windows98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20GB～100GB，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MPEGAudioLayer3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4.4.3DVD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所走的距离差（距离差称为相位提升，时光盘中存储与读取数据的基础）。经光电读取装置反射到感光器的光（经过平面有凹槽反射回的光）将转换成1与0的形式存在。在发射激光时，数据为1，则发射光。当开始刻录时，光盘刻录机的激光束通过塑胶基片（