外存随着信息技术的发展,信息处理的数据量越来越大。但内存容量毕竟有限,这就需要配置另一类存储器——外存。外存可存放大量程序和数据,且断电后数据不会丢失。常见的外储存器有硬盘,U盘和光盘等。1)硬盘硬盘是微型机上主要的外部存储设备。它是由磁盘片、读写控制电路和驱动机构组成。硬盘具有容量大、存取速度快等优点,操作系统、可运行的程序文件和用户的数据文件一般都保存在硬盘上。①内部结构:一个硬盘内部包含多个盘片,这些盘片被安装在一个同心轴上,每个盘片有上下两个盘面,每个盘面被划分为磁道和扇区。磁盘的读写物理单位是扇区进行读写。[习题14]操作系统对磁盘进行读/写操作的物理单位是( )A. 磁道 B. 扇区 C. 字节 D. 文件 E. 硬盘的每个盘面有一个读写磁头,所有磁头保持同步工作状态,即在任何时刻,所有的磁头都保持在不同磁面的同一磁道。硬盘读写数据时,磁头与磁盘表面始终保持一个很小的间隙,实现非接触式读写。维持这种微笑的间隙,靠的不是驱动器的控制电路,而是硬盘高速旋转时带动的气流。由于磁头很轻,硬盘旋转时,气流将使始终磁头漂浮在磁盘表面。其主要特点是将盘片、磁头、电机驱动部件乃至读写电路等做成一个不可随意拆卸的整体,并密封起来。所以,防尘性能好、可靠性高、对环境要求不高。 F. H、柱面数C、每个磁道的扇区数S和每个扇区的字节数B。将以上几个参数相乘,乘积就是硬盘容量。即 G. (H)*柱面数(C)*磁道扇区数(S)*每扇区字节数(B) 、串行高级技术附件(SATA)和小型计算机系统接口(SCSI)。ATA和SATA接口的硬盘主要应用在个人电脑上,SCSI接口的硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。硬盘接口的性能指标主要是传输率,也就是硬盘支持的外部传输速度。以前常用的ATA接口采用传统的40脚并口数据线连接主板和硬盘,外部接口速度最大为133MB/s。ATA并口线的抗干扰性能太差,且排线占空间,不利计算机散热,故其逐渐被SATA取代。SATA又称串口硬盘,它采用串行连接方式,传输率为150Mbps。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备更强的纠错能力,而且还具有结构简单、支持热插拔等优点。目前最新的SATA标准时SATA3.0,传输率为6Gbps。SCSI是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低以及热插拔等优点。 RPM,即转/每分钟。 SCSI硬盘转速大多为10000rpm,最快为15000rpm,性能远超出普通机器。 B、500GB、750GB等,甚至已达到数TB级。目前市场上能买到的硬盘最大容量为4TB。主流硬盘各参数为SATA接口、500GB容量、7200rpm转速和150Mbps传输率。 2)快闪存储器 lash Memory)是一种新型非易失性半导体存储器(通常称U盘)。它是ERP-OM的变种,Flash Memory与ERPRPOM不同的是,它能以固定区块为单位进行删除和重写而不是整个芯片擦写。它既继承了RAM存储器速度快的优点,又具备了ROM的非易失性,即在无电源状态仍能保持片内信息,不需要特殊的高电压就可实现片内信息的擦除和重写。 USB接口即插即用,当前的计算机都配有USB接口,在Windows XP操作系统下,无须驱动程序,通过USB接口即插即用,使用非常方便。近几年来,更多小巧、轻便、价格低廉、存储量大的移动存储产品在不断涌现和普及。 USB接口的传输率有:USB1.1为12Mbps,USB2.0为480Mbps,USB为3.0为5.0Gbps。 3)光盘 光盘是以光信息作为存储物的载体来存储数据的一种物品。 D-ROM和DVD-ROM等;一类是可记录型光盘,它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW等。 D-ROM是用一张母盘压制而成,上面的数据只能被读取而不能被写入或修改。记录在母盘上的数据呈螺旋状,由中心向外散开,盘中的信息存储在螺旋形光道中。光道内部排列着一个个蚀刻的“凹陷”,这些“凹陷”和“平地”用来记录二进制0和1。读CD-ROM上的数据时,利用激光束扫描光盘,根据激光在小坑上的反射变化得到数字信息。 D-R的特点是只能写一次,在完后的数据无法被改写,但可以被多次读取,可用于重要数据的长期保存。在刻录CD-R盘片时,使用大功率激光照射CD-R盘片的染料层,通过染料层发生的化学变化,产生“凹坑”和“平地”两种状态,用来记录二进制0和1。由于这种变化是一次性的,不能恢复,所以CD-R只准写入一次。 D-RW的盘片上镀有用银、铟、硒或碲材质形成的记录层,这种材质能够呈现出结晶和非结晶两种状态,用来表示数字信息0和1。CD-RW的刻录原理与CD-R大致相同,通过激光束的照射,材质可以在结晶和非结晶两种状态之间相互转换,这种晶体材料的互换,形成了信息的写入和擦除,从而达到可重复擦除的目的。 D-ROM的后继产品为DVD-ROM。DVD采用波长更短的红色激光、更有效的调制方式和更强的纠错方法,具有更高的密度,并支持双面双层结构。在与CD大小相同的盘片上,DVD可提供相当于普通CD片8~25倍的存储容量及9倍以上的读取速度。 D)是DVD之后的下一代光盘格式之一,用以存储高品质的影音以及高容量的数据存储。蓝光的命名是由于其采用了波长405nm的蓝色激光光束来进行读写操作。通常来说波长越短的激光,能够在单位面积上记录或读取的信息越多。因此,蓝光极大地提高了光盘的存储容量。 光盘的参数指标: D光盘的最大容量大约是700MB。DVD盘片单面最大容量为4.7GB、双面为8.5GB。蓝光单面单层为25GB,双面为50GB。、 倍速:衡量光盘驱动器传输速率的指标叫倍速。光驱的读取速度以150kbps数据传输率的单倍速为基准。后来驱动器的传输速率越来越快,就出现了倍速、四倍速直至现在的32倍速、40倍速或者更高。 3层次机构 上面介绍的各种存储器各有优劣,但都不能同时满足存取速度快、存储容量大和存储位价(存储每一位的价格)低的要求。为了解决这三个相互制约的矛盾,在计算机系统中通常采用多级存储器结构,即将速度、容量和价格上各不相同的多种存储器按照一定体系结构连接起来,构成存储器系统。若只单独使用一种或孤立使用若干种存储器,会大大影响计算机的性能。如图1.13所示,存储器层次结构由上至下,速度越来越慢,容量越来越大,位价越来越低。 ache、主存和辅存三级存储系统。该系统分为“Cache—主存”层次和“主存—辅存”层次。前者主要解决CPU和主存速度不匹配问题,后者主要解决存储器系统容量问题。在存储系统中,CPU可直接访问Cache和主存;辅存则通过主存与CPU交换信息。 1.3.4输入/输出设备 I/O设备,也称为外部设备)是计算机系统不可缺少的组成部分,是计算机与外部世界进行信息交换的中介,是人与计算机联系的桥梁。