第6章 外部存储设备.ppt

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1、第6章外部存储设备第6章外部存储设备6.1硬盘驱动器6.2软盘驱动器6.3光盘驱动器6.1硬盘驱动器硬盘驱动器的盘片是涂有金属氧化物的刚性金属盘片，所以称为硬盘。它与软盘最明显的区别是，硬盘的生产过程是在无尘环境中进行的，盘片和磁头全部密封在金属盒子中，因此它的容量在出厂之前就已经固定了。1968年，IBM公司在美国加州坎贝尔市温彻斯特大街的研究所首次提出温彻斯特(Winchester)技术，探讨对硬盘进行技术改造。1973年，IBM公司制造出了第一台采用温彻斯特技术的硬盘，此后硬盘的发展一直沿用这种技术。6.1.1硬盘的工作原理和结

2、构硬盘是一种磁介质存储设备，数据存储在密封、洁净的硬盘驱动器内腔的多片磁盘片上，这些盘片一般是在以铝材料为主要成分的基片表面涂上磁性介质所形成。在盘片的每一面上都有一个读写磁头，所有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面。1．硬盘的工作原理硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置。初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。当主机下达存取盘片上数据的命令时，通过前置放大控制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁头定

3、位机构将磁头移动，搜寻定位它要存取数据的磁道扇区位置，进行数据读写。2．硬盘的外部结构硬盘的外观如图6-6所示，在外部结构上可分为三大部分：（1）接口接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，其中电源接口插座与主机电源插头相连接；数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道，通过排线与主板的IDE接口或其它控制适配器的接口相连接。图6-6两种硬盘的外观，左图为正面、右图为背面（2）控制电路板大多数硬盘控制电路板都采用贴片式焊接，它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上还有一

4、块ROM芯片，其中固化的程序可进行硬盘的初始化，如执行加电和启动主轴电机、加电初始寻道、定位以及故障检测等。硬盘控制电路板上有三个主要的芯片：主控制芯片、数据传输芯片、高速缓存芯片。其中，主控制芯片负责硬盘数据读写指令等工作；数据传输芯片则是将硬盘磁头前置控制电路读出的数据经过校正及变换后，通过数据接口传输到主机系统；高速缓存芯片是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设置的，其容量一般为2～16MB。（3）固定面板固定面板就是硬盘正面的面板，它与底板结合成一个密封的整体，保证了硬盘腔体内的盘片、磁头和其它机构在绝对无尘的环境中稳

5、定运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签，上面印有品牌名、型号、序列号、生产日期以及硬盘参数等。除此之外，还有一个透气孔，它的作用是使硬盘内部气压与大气压保持一致。3．硬盘的内部结构硬盘的内部结构主要包括盘片、主轴组件、浮动磁头组件、磁头驱动机构、前置控制电路等几部分，其中磁头和盘片组件是构成硬盘的核心，它密封在硬盘的净化腔体内。硬盘的内部结构如图6-2所示。（1）盘片和主轴组件（2）浮动磁头组件（3）磁头驱动机构（4）前置控制电路6.1.2硬盘的主要技术指标1．硬盘容量硬盘容量是指硬盘能够存储数据的总量，通常以兆字节（MB）或千兆字节

6、（GB）为单位。影响硬盘容量大小的因素有单碟容量和盘片数量。2．转速硬盘的转速是指带动盘片旋转的主轴电机的最高旋转速度，目前主流IDE硬盘的转速一般为每分钟7200转。SCSI硬盘主轴转速可达10000，最高的SCSI硬盘转速高达15000（希捷的捷豹X15系列）。通常，转速越高，硬盘的数据传输率也越高，综合性能也越佳。但是由此也带来价格的提高，以及发热量和噪声增大等问题，随之而来的是硬盘的降温问题，由此而发展了专为硬盘降温的风扇。3．内部数据传输率内部数据传输率也称为持续数据传输率，它是指从磁头到硬盘高速缓存之间的传输速度。目前主流

7、硬盘在容量、平均访问时间、转速等方面都相差不大，但在内部数据传输率上的差别比较大，它的高低也会影响到系统的整体性能。另外，硬盘的外部数据传输率高于其内部传输率，所以提高内部数据传输率对系统的整体性能提升有很大的意义。目前，主流硬盘的内部数据传输率大多在40～60MB/s之间，只有外部数据传输率的60%左右。4．外部数据传输率外部数据传输率也称为突发数据传输率，它是指从硬盘高速缓存到系统总线之间的传输速度。外部数据传输率与硬盘接口类型和高速缓存大小有关。目前，主流硬盘通常采用UltraATA133接口，它的最大外部数据传输率即为133M

8、B/s；SATA接口硬盘的外部数据传输率为150MB/s；而SCSI接口硬盘的外部数据传输率可达160MB/s。5．数据缓存(Cache)数据缓存是指在硬盘内部的高速缓冲存储器。使用硬盘Cache后，可将磁头需要读取的数