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1、第第7 7章章 辅助存储器辅助存储器本章主要内容：本章主要内容：l本本章章讲述述辅助助存存储器器的的构构成成、原原理理、性性能能指指标及及记录方方式式等等内内容容。重重点点要要求求掌掌握握磁磁记录方式以及磁方式以及磁盘存存储器的性能参数器的性能参数计算。算。7.1 7.1 硬盘存储设备硬盘存储设备 7.2 RAID 7.2 RAID（冗余磁盘阵列）（冗余磁盘阵列）7.3 7.3 软盘存储设备软盘存储设备 7.4 7.4 激光存储设备激光存储设备7.1 硬盘存储设备硬盘存储设备l7.1.1 磁记录原理与记录方式磁记录原理与记录方式l1磁性材料的物理特性l磁表面存储器是利用磁性材料两种不同的磁表面
2、存储器是利用磁性材料两种不同的磁化状态来表示二进制信息磁化状态来表示二进制信息“0”和和“1”的特性。的特性。l磁磁表表面面存存储储器器是是通通过过磁磁头头和和记记录录介介质质的的相相对运动完成信息的写入和读出的。对运动完成信息的写入和读出的。l2记录方式记录方式l形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。l（1）归零制（）归零制（RZ）l（2）不归零制（）不归零制（NRZ）l（3）见）见“1”就翻不归零制（就翻不归零制（NRZ1）l（4）调相制（）调相制（PM）l（5）调频制（）调频制（FM）l（6）改进调频制（）改进调频制（MFM）l3磁表面存储器
3、存取信息的原理磁表面存储器存取信息的原理硬盘机的基本组成与分类硬盘机的基本组成与分类l1根据磁头的工作方式分类l按按此此方方法法可可分分为为移移动动头头硬硬盘盘存存储储器器和和固固定定头硬盘存储器。头硬盘存储器。l2根据磁盘是否可更换分类l根根据据磁磁盘盘是是否否可可更更换换可可将将磁磁盘盘分分为为可可换换盘盘存储器和固定盘存储器两种。存储器和固定盘存储器两种。硬盘驱动器和硬盘控制器硬盘驱动器和硬盘控制器l1磁头定位驱动系统磁头定位驱动系统l定位驱动系统由驱动部件和运载部件组成。定位驱动系统由驱动部件和运载部件组成。l2 2主轴系统与数据转换系统主轴系统与数据转换系统ll主轴系统的作用是安装盘
4、片，并驱动它们以主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴电路和有关控制电路。电路和有关控制电路。l图7-3 硬盘存储器读写电路框图l（1）写入过程）写入过程l（2）读出数据的过程）读出数据的过程l3磁盘控制器磁盘控制器图7-4 硬盘控制器接口 7.1.4 硬盘的主要技术指标硬盘的主要技术指标l磁磁盘盘存存储储器器的的主主要要指指标标包包括括存存储储密密度度、存存储容量、存取时间及数据传输率等。储容量、存取时间及数据传输率等。7.2 RAID（冗余磁盘阵列）（冗余磁盘阵列）l7.2.1 RAID 0级级lRAID 0级不是级不
5、是RAID家族中的真正成员，家族中的真正成员，因为它不采用冗余来改善性能。因为它不采用冗余来改善性能。l1RAID 0用于高速数据传输用于高速数据传输l2RAID 0用于高速的I/O请求7.2.2 RAID 1级级lRAID 1和和RAID 2到到RAID 5的区别在于实的区别在于实现冗余的方法。现冗余的方法。图7-7 RAID 1（镜像）7.2.3 RAID 2级级lRAID 2和和RAID 3都使用了并行存取技术。都使用了并行存取技术。图7-8 RAID 2（冗余用于海明码）7.2.4 RAID 3级级lRAID 3的组织方式与的组织方式与RAID 2相同，所不相同，所不同的是不管磁盘阵列
6、多大，同的是不管磁盘阵列多大，RAID 3只需只需要一个冗余盘。要一个冗余盘。图7-9 RAID 3（位交错奇偶校验）l1冗余冗余l2性能性能7.2.5 RAID 4级级lRAID 4和和RAID 5都采用一种独立的存取都采用一种独立的存取技术技术 图7-10 RAID 4（块级奇偶校验）7.2.6 RAID 5级级lRAID 5和和 RAID 4的组织方式相同，所不的组织方式相同，所不同的是，同的是，RAID 5在所有磁盘上分布了奇在所有磁盘上分布了奇偶校验区。偶校验区。图7-11 RAID 5（块级分布式奇偶校验）7.3 软盘存储设备软盘存储设备l软磁盘存储器由软盘片、软盘驱动器和软软磁盘
7、存储器由软盘片、软盘驱动器和软盘控制器构成。盘控制器构成。l7.3.1 软盘片软盘片l7.3.2 软盘驱动器和控制器软盘驱动器和控制器7.4 激光存储设备激光存储设备l7.4.1 光盘存储器的种类光盘存储器的种类l1只读型光盘（CD-ROM）l（1）CD-ROM盘片盘片l（2）数据结构）数据结构l2只写只写一次型光盘（一次型光盘（WORM）l3可擦写型光盘（CD-RW）7.4.2 光盘的读写原理光盘的读写原理l光盘存储器是利用激光束在记录表面上存光盘存储器是利用激光束在记录表面上存储信息的。储信息的。l1 1形变形变l 2相变l3磁光存储光盘驱动器及接口光盘驱动器及接口l1数据传输率数据传输率l2数据缓冲器容量数据缓冲器容量l3接口类型接口类型