第四章 微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備 4 1內(nèi)存 內(nèi)存是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換的設(shè)備 在整個(gè)計(jì)算機(jī)中內(nèi)存起著調(diào)節(jié)CPU和外部存儲(chǔ)器之間速度差異過大的作用 內(nèi)存包括Cache 高速緩沖存儲(chǔ)器 ROM 只讀存儲(chǔ)器 和RAM 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 通常把RAM稱為內(nèi)存 它是由各類半導(dǎo)體集成芯片組成的條狀物 所以也叫 內(nèi)存條 4 1 1內(nèi)存的分類 1 SDRAMSDRAM 即SynchronousDRAM 同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 將CPU與RAM通過一個(gè)相同的時(shí)鐘鎖在一起 是RAM和CPU能共享一個(gè)時(shí)鐘周期 以相同的速度同步工作 避免了不必要的等待周期 減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間 存取速度比EDO內(nèi)存提高50 2 DDRRAM雙速率內(nèi)存 可在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù) DDR2與DDR的區(qū)別與DDR相比 DDR2最主要的改進(jìn)是在內(nèi)存模塊速度相同的情況下 可以提供相當(dāng)于DDR內(nèi)存兩倍的帶寬 這主要是通過在每個(gè)設(shè)備上高效率使用兩個(gè)DRAM核心來實(shí)現(xiàn)的 作為對(duì)比 在每個(gè)設(shè)備上DDR內(nèi)存只能夠使用一個(gè)DRAM核心 技術(shù)上講 DDR2內(nèi)存上仍然只有一個(gè)DRAM核心 但是它可以并行存取 在每次存取中處理4個(gè)數(shù)據(jù)而不是兩個(gè)數(shù)據(jù) 3 SLDRAM同步鏈接內(nèi)存是一種增強(qiáng)和擴(kuò)展的SDRAM結(jié)構(gòu) 將當(dāng)前的4體結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到16體 并增加了新接口和控制邏輯電路 多用于高速顯卡中 已經(jīng)淘汰4 RDRAM內(nèi)存RDRAM是RambusDynamicRandomAccessMemory 存儲(chǔ)器總線式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 的簡稱 理論上可以提供更大的帶寬 單根RDRAM數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到1 6GB s sdram 4 1 2內(nèi)存的主要性能指標(biāo) 1 內(nèi)存容量主流內(nèi)存一般是64MB 128MB 256MB 512MB 1GB等系列 內(nèi)存容量是多多益善 但要受到主板支持最大容量的限制2 數(shù)據(jù)寬度數(shù)據(jù)寬度指內(nèi)存一次輸入 輸出的數(shù)據(jù)量 其大小與主板上的內(nèi)存插槽 Bank 有關(guān) 一個(gè)Bank的數(shù)據(jù)帶寬由CPU與內(nèi)存之間所需的數(shù)據(jù)通道寬度決定 3 存取時(shí)間指從CPU讀取到內(nèi)存送出的時(shí)間 目前SDRAM芯片的存取時(shí)間為6 8ns或10ns 存取時(shí)間越短 CPU等待的時(shí)間越短 4 符合CPU外頻CPU在單位時(shí)間內(nèi)處理指令的頻率稱為 主頻 由于CPU運(yùn)行必須配合內(nèi)存讀取數(shù)據(jù) 因此速度上必須與內(nèi)存匹配 4 1 3雙通道內(nèi)存技術(shù) 優(yōu)點(diǎn) 雙通道內(nèi)存系統(tǒng) 帶來內(nèi)存帶寬提升 雙通道內(nèi)存技術(shù)是雙通道內(nèi)存控制技術(shù) 是在當(dāng)前內(nèi)存技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種內(nèi)存管理和控制技術(shù) 它的重點(diǎn)在于對(duì)內(nèi)存的控制而不是內(nèi)存本身 整合在芯片組北橋中的內(nèi)存控制器承擔(dān)了這個(gè)功能 因此說它是芯片組技術(shù)似乎更合適 內(nèi)存報(bào)價(jià) 1G的在200多左右 4 2硬盤驅(qū)動(dòng)器 4 2 1硬盤驅(qū)動(dòng)器簡稱硬盤 是PC機(jī)配置的大容量外部存儲(chǔ)器 由于采用了溫徹斯特 Winchester 技術(shù) 因此又稱為溫盤驅(qū)動(dòng)器或溫盤 硬盤都是采用全密封結(jié)構(gòu) 1 盤片 硬盤盤片是將磁粉附著在鋁合金圓盤片的表面上 這些磁粉被劃分成稱為磁道的若干個(gè)同心圓 每個(gè)粉末微粒代表狀態(tài)0和1 當(dāng)這些小磁鐵收到來自磁頭的磁力影響的時(shí)候 其排列的方向會(huì)隨之改變 利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方向 使每個(gè)小磁鐵都可以用來存儲(chǔ)信息 2 盤體 磁盤的盤體由多個(gè)盤片組成 轉(zhuǎn)速可達(dá)5400或者7200rpm甚至更高 3 磁頭 磁盤的磁頭用來讀取或者修改磁盤上磁性物質(zhì)的狀態(tài) 磁頭在停止工作時(shí) 與磁盤是接觸的 但是在工作時(shí)呈飛行狀態(tài) 4 電機(jī) 磁盤內(nèi)的電機(jī)都為無刷電機(jī) 在高速軸承支撐下機(jī)械磨損很小 可以長時(shí)間連續(xù)工作 磁盤磁頭的尋道伺服電機(jī)多采用音圈式旋轉(zhuǎn)或者直線運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 在伺服跟蹤的調(diào)節(jié)下精確的跟蹤盤片的磁道 5 控制電路板 硬盤的控制電路板大多采用帖片式元件焊接 包括主軸調(diào)用電路 磁頭驅(qū)動(dòng)與伺服定位電路 讀寫電路 控制與接口電路等6 固定蓋板固定蓋板就是外殼 7 硬盤的接口 硬盤的接口包括電源接口和數(shù)據(jù)接口兩部分 其中電源插口與主機(jī)電源相連 數(shù)據(jù)接口則是硬盤數(shù)據(jù)和主板控制器之間進(jìn)行傳輸交換的紐帶 4 2 2硬盤的常用技術(shù)指標(biāo) 1 容量最主要的參數(shù) 硬盤的容量以兆字節(jié) MB 或吉字節(jié) GB 為單位 1GB 1024MB 2 轉(zhuǎn)速硬盤的轉(zhuǎn)速越快 需要等待的時(shí)間越短 轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了硬盤的速度 IDE硬盤在5400 7200 1000rpm等 3 緩存起數(shù)據(jù)緩沖作用 提高硬盤和外部數(shù)據(jù)的傳輸速度 速度越大越好 一般為2MB4MB8MB 緩存容量的加大可以使得更多的預(yù)讀數(shù)據(jù)被容納4 平均尋道時(shí)間是指在磁盤面上移動(dòng)磁頭到所指定磁道所需的時(shí)間 一般都在9 10ms 5 單碟容量僅次于硬盤轉(zhuǎn)速的重要因素 越大代表扇區(qū)間的密度越大 在硬盤轉(zhuǎn)速相同的情況下 單碟容量越大在相同的時(shí)間內(nèi)可以讀取更多的文件 傳輸速率也會(huì)加快 容量是60GB80GB6 傳輸模式主要有UltraDMA 33 UltraDMA 66 UltraDMA 100 UltraDMA 133 UltraDMA 100也就是ATA 100 它是在原有的ATA 66基礎(chǔ)上推出的新一代接口類型 得到了Intel和其他一些第一流芯片制造商的支持 特點(diǎn)及好處就是將硬盤的最大外部數(shù)據(jù)傳輸速率提高到了100MB s 7 發(fā)熱量硬盤發(fā)熱量的大小對(duì)硬盤使用壽命有一定影響 4 2 3硬盤的選用 1 硬盤接口IDE接口具有速度快 兼容性好 價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn) 2 主軸轉(zhuǎn)速盡量選用7200或者是10000rpm的硬盤3 緩存容量盡量選用緩存容量在1MB以上的硬盤4 穩(wěn)定性穩(wěn)定性要高 5 發(fā)熱問題在發(fā)熱量和轉(zhuǎn)速之間尋求一個(gè)平衡 6 品牌QUANTUM 昆騰 SEAGATE IBM MAXTOR 4 2 4SATA硬盤 UltraDMA 100UltraDMA 133和SATA接口最根本的不同在于 前者硬盤所有的ATA接口類型都是采用并行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 因此統(tǒng)稱為并行ATA 而SerialATA是采用串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 目前它的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到150MB s 以后會(huì)增長到300MB s 第三代會(huì)發(fā)展到600MB s SATA硬盤與ATA硬盤相比優(yōu)勢和區(qū)別 1 采用SATA的存儲(chǔ)設(shè)備配置起來要比采用并行ATA簡便的多 2 SATA還采用低電壓差分信號(hào)技術(shù) 數(shù)據(jù)傳輸速率更高更遠(yuǎn) 而且信號(hào)電壓從并行ATA的5V降到了SATA的0 7V 不僅降低了磁盤驅(qū)動(dòng)器的功耗 還縮小了開關(guān)控制器的尺寸 3 SATA采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 而不是普遍應(yīng)用于并行ATA或SCSI技術(shù)的基于總線的架構(gòu) 所以SATA可以為每個(gè)連接設(shè)備提供全部帶寬 從而提高了總體性能 4 SATA最重要的特性就是熱插拔 給普通用戶帶來的好處就是不需要再買昂貴的移動(dòng)硬盤 配合外置的SATA接口 完全可以用SATA硬盤作為外置存儲(chǔ)設(shè)備 5 目前使用的SATA標(biāo)準(zhǔn)為2 0 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行俾史逯颠_(dá)到了150MB s 6 價(jià)格略高于傳統(tǒng)PATA硬盤 還有一個(gè)缺點(diǎn)就是 再WindowsXP中SATA硬盤需要安裝附加的驅(qū)動(dòng)程序 因?yàn)閃indowsXP本身不直接支持串行ATA控制器 安裝WindowsXP的時(shí)候必須從軟驅(qū)中搜索第三方的SATA驅(qū)動(dòng) 若沒有主板附帶的軟盤驅(qū)動(dòng)時(shí) 必須將光盤中的驅(qū)動(dòng)拷貝到軟盤中 所以 首先須要有軟驅(qū)才行 如果你安裝Windows98系統(tǒng)的話 只需要在BIOS中把啟動(dòng)選擇為SCSI SATA就可以像普通IDE硬盤一樣正常安裝了 4 3移動(dòng)硬盤與優(yōu)盤 4 3 1移動(dòng)硬盤外觀輕便 便于攜帶 它擁有安全 穩(wěn)定 便捷 大容量 存儲(chǔ)高速的特性 多采用USB接口 支持熱插拔技術(shù) 容量大約在20GB 100GB 傳輸速率12MB s 平均尋道時(shí)間為12ms 優(yōu)的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備還內(nèi)置數(shù)據(jù)加密 確保數(shù)據(jù)不外泄 4 3 2優(yōu)盤與MP3播放器 1 優(yōu)盤優(yōu)盤由硬件部分和軟件部分組成 其中硬件部分包括Flash存儲(chǔ)芯片 控制芯片 USB接口 PCB板 外殼 電容 電阻等 軟件部分由嵌入式程序與應(yīng)用軟件組成 嵌入式程序嵌入在控制芯片中 是閃存的核心技術(shù) 它決定了該優(yōu)盤是否支持雙啟動(dòng)和是否支持USB2 0協(xié)議等 優(yōu)盤按功能可以分為 1 加密型一種是專門制作的加密產(chǎn)品 另一種是在無驅(qū)動(dòng)型優(yōu)盤的基礎(chǔ)上附加了加密軟件 2 啟動(dòng)型在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后 優(yōu)盤被認(rèn)做一個(gè)硬盤以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)3 無驅(qū)動(dòng)型在任何系統(tǒng)中不需要驅(qū)動(dòng) 真正實(shí)現(xiàn) 即插即用 2 MP3播放器 MP3是MPEGAudioLayer3的簡稱 MP3播放器由液晶顯示屏 微處理器 數(shù)碼信號(hào)處理器芯片 輸入輸出控制器 放大器和一些按鈕組成 價(jià)格 4 4光盤驅(qū)動(dòng)器 光盤驅(qū)動(dòng)器又稱為CD ROM驅(qū)動(dòng)器 只讀光盤驅(qū)動(dòng)器 具有容量大 速度快 兼容性強(qiáng) 盤體成本低等優(yōu)點(diǎn) 4 4 1光驅(qū)的結(jié)構(gòu)和工作原理1 光驅(qū)的工作原理 在無盤狀態(tài)下 光驅(qū)加電后 激光頭組件啟動(dòng) 此時(shí)光驅(qū)面板指示燈將閃亮 同時(shí)激光頭組件移動(dòng)到主軸馬達(dá)附近 并由內(nèi)向外順著軌道步進(jìn)移動(dòng) 最后又回到主軸馬達(dá)附近 激光頭聚焦透鏡將向上移動(dòng)三次搜索光盤 同時(shí)主軸馬達(dá)也順時(shí)針啟動(dòng)三次 然后激光頭組件復(fù)位 主軸馬達(dá)停止運(yùn)行 面板指示燈熄滅 光驅(qū)中若放人光盤 激光頭聚焦透鏡重復(fù)搜索 找到光盤后主軸馬達(dá)將加速旋轉(zhuǎn) 此時(shí)若讀取光盤 面板指示燈不停閃動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)激光頭組件移動(dòng)到光盤數(shù)據(jù)處 聚焦透鏡將數(shù)據(jù)發(fā)射到接收光電管 再由數(shù)據(jù)帶傳送到系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)就可讀取光盤數(shù)據(jù) 若停止讀取光盤 激光頭組件和馬達(dá)仍將處于加載狀態(tài)中 面板指示燈熄滅 2 光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)的原理 光驅(qū)數(shù)據(jù)能否被準(zhǔn)確的讀出由三個(gè)主要因素 1 磁道聚焦 即聚焦于適當(dāng)磁道的能力 2 徑向聚焦 光束停留于某以磁道的能力 3 恒定的數(shù)據(jù)速率 從螺旋狀磁道得到的恒定讀出速率 3 光驅(qū)運(yùn)作的幾種方式 1 CLV恒定線速度 2 CAV恒定角速度 4 光驅(qū)的結(jié)構(gòu) 1 耳機(jī)插孔 音量控制 指示燈 緊急出盒孔 打開 關(guān)閉 停止按鈕 播放 跳道按鈕 2 后面有電源線接口 主從跳線 數(shù)據(jù)線接口 音頻線接口 3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)激光頭組件 旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 控制電路板 光盤托架 4 4 2光驅(qū)的性能指標(biāo) 1 數(shù)據(jù)傳輸速率2 平均尋道時(shí)間3 光驅(qū)的接口類型4 CPU的占用率5 防震 靜噪等性能6 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小 4 4 3DVD光驅(qū) 數(shù)字通用光盤 同CD相比 具有更高的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量 單面單層的存儲(chǔ)量可達(dá)到4 7GB DVD區(qū)域代碼 在DVD光驅(qū) 影碟機(jī)盒其碟片上編入6個(gè)不同的區(qū)域代碼 使它們之間不能相互讀取 DVD光驅(qū)的選用 1 倍速 即數(shù)據(jù)的傳輸速率 其標(biāo)稱的4倍速 5倍速指的是讀取DVD盤片時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率 而在讀取CD盤片時(shí) 其倍速可達(dá)到24倍速以上 2 多格式支持 是指該DVD光驅(qū)能支持和兼容讀取多少種碟片的問題 3 接口方式 主要有IDE和SCSI兩種 4 數(shù)據(jù)緩存 緩存容量越大 它的Cache的命中率就越高 光驅(qū)保養(yǎng) 1 防止灰塵進(jìn)入光驅(qū)2 光驅(qū)用單獨(dú)的數(shù)據(jù)線連接IDE23 不要對(duì)IDE接口的光驅(qū)進(jìn)行熱插拔4 不要使用有裂痕的光盤 以免出現(xiàn)炸盤情況5 不要用光驅(qū)來播放 DVCD 影碟6 不要讓光驅(qū)使用嚴(yán)重 擦花 的光盤7 正確使用光盤來保證光驅(qū)讀盤順利8 不要頻繁地進(jìn)行進(jìn) 出倉操作 4 5光盤刻錄機(jī) 4 5 1工作原理它的內(nèi)部由激光器 感光器 反射光束 光電裝置 瞄準(zhǔn)鏡 目標(biāo)鏡及光柵等部件組成 它在讀盤時(shí) 激光器發(fā)出的激光射向旋轉(zhuǎn)中的光盤 然后反射光通過一片透鏡并射向接收數(shù)據(jù)的光電裝置 光電裝置的電路能辨識(shí)出激光所反射回來的數(shù)據(jù) 在光盤上 數(shù)據(jù)是以凹槽及平面的形式編碼 而光電裝置的電路能辨識(shí)出激光射中的平面及凹槽所走的距離差 距離差稱為相位提升 時(shí)光盤中存儲(chǔ)與讀取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ) 經(jīng)光電讀取裝置反射到感光器的光 經(jīng)過平面有凹槽反射回的光 將轉(zhuǎn)換成1與0的形式存在 在發(fā)射激光時(shí) 數(shù)據(jù)為1 則發(fā)射光 當(dāng)開始刻錄時(shí) 光盤刻錄機(jī)的激光束通過塑膠基片 刻錄機(jī)上 加熱有機(jī)涂料 受熱后變形上升而凸出至金屬層 這樣來回反復(fù) 將數(shù)據(jù)寫道光盤上 4 5 2性能參數(shù) 1 讀寫速度刻錄機(jī)有三個(gè)速度的指標(biāo) 刻錄速度 復(fù)寫速度 讀取速度 讀寫速度是光盤刻錄機(jī)的重要指標(biāo) 16 10 32 2 接口方式因SCSI接口在CPU資源占用和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性方面要好于其他接口 系統(tǒng)和軟件對(duì)該接口刻錄機(jī)刻錄過程的影響也較小 刻錄質(zhì)量最好 但需要另外購置SCSI接口卡 IDE接口的刻錄質(zhì)量低于SCSI接口 但價(jià)格低 兼容性好 對(duì)系統(tǒng)和軟件依賴性較強(qiáng) 并口有SPP EPP和ECP模式 其中EPP和ECP為告訴模式 這兩種接口模式刻錄機(jī)能達(dá)到6倍速讀 2倍速寫的要求 而SPP只能達(dá)到2倍速讀 1倍速寫 3 內(nèi)置或者外置內(nèi)置式的節(jié)省空間 價(jià)格便宜 一般用SCSI或者IDE接口 外置式的特點(diǎn)是散熱好 便于攜帶 一般使用SCSI接口 USB接口或者并口 內(nèi)置或外置只是接口不同 4 緩存緩存大小是衡量光盤刻錄機(jī)性能的重要指標(biāo)之一 緩存的容量越大 刻錄的成功性越高 5 兼容性刻錄機(jī)的兼容性主要表現(xiàn)在刻錄盤片與刻錄方式方面 4 5 3光盤刻錄機(jī)的選用 性能指標(biāo)方面最好選用緩存2MB或更大的刻錄機(jī) 選擇接口卡時(shí)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)條件 防塵散熱的設(shè)計(jì) 品牌 配件是否齊全 4 6軟盤驅(qū)動(dòng)器 1 盤片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)它具有一個(gè) 12v的直流伺服電機(jī)由它帶動(dòng)盤片以300轉(zhuǎn) 分的恒速旋轉(zhuǎn) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)器關(guān)門以后 磁頭加載電路使磁頭與盤面接觸 等待讀寫命令的到來 2 磁頭定位機(jī)構(gòu)采用四相雙拍步進(jìn)電機(jī) 由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)磁頭小車沿磁盤半徑方向作徑向直線運(yùn)動(dòng) 從適配器接口送來的 方向 和 步進(jìn) 控制脈沖 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使磁頭定位到需尋址的磁道和扇區(qū) 3 數(shù)據(jù)讀寫抹電路系統(tǒng)讀寫抹磁頭作為一個(gè)整體安裝在一起 下兩個(gè)磁頭共用一套讀寫電路 完成數(shù)據(jù)的讀入和寫出 4 狀態(tài)檢測系統(tǒng)包括四個(gè)檢測裝置 00磁道檢測裝置 索引孔檢測裝置 寫保護(hù)檢測裝置與盤片更換檢測裝置 它們各自向適配器輸送相應(yīng)的接口信號(hào) 00磁道檢測裝置用于檢測碰頭起始道00的位置 有微動(dòng)開關(guān)和光電傳感器兩種 當(dāng)磁頭小車回到00道位置時(shí) 應(yīng)檢測到 00道 信號(hào)索引孔檢測裝置由發(fā)光二極管和光敏元件組成 用于對(duì)索引孔進(jìn)行檢測 當(dāng)主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn) 分時(shí) 測得索引孔脈沖信號(hào)INDEX的周期為200ms 脈沖寬度約4ms 寫保護(hù)檢測裝置亦有微動(dòng)開關(guān)和光電傳感器兩種 用于對(duì)盤片的寫保護(hù)狀態(tài)進(jìn)行檢測 當(dāng)盤片處于寫保護(hù)狀態(tài) 輸出寫保護(hù)信號(hào) WriteProtect