1、Working with storage devicesWorking with storage devicesgoal:recognize storage devices in EnglishLesson 3floppy disk軟盤軟盤CD-ROM只讀光盤只讀光盤hard disk硬盤硬盤硬盤的英文是Hard Disk，簡稱HD，它是一種儲存量巨大的設備，作用是儲存計算機運行時需要的數據。flash disk閃存盤閃存盤mobile hard disk移動硬盤移動硬盤6磁盤存儲器原理 磁介質存儲器：涂有磁性材料的塑料帶、塑料片或鋁合金片 磁盤：硬盤和軟盤帶磁硬盤軟盤7 工作過程：磁盤隨著電

2、機主軸繞中心高速旋轉磁盤控制器帶動讀寫磁頭沿著盤片直線移動磁頭縫隙處的磁介質被局部磁化。磁盤控制器盤 片讀 /寫 磁 頭C P U8磁記錄： 磁介質存儲信息的過程。基本原理： 磁記錄是以磁介質受外磁場的磁化，在去掉 外磁場后仍能保持剩余磁化狀態這一性質為基本原理的。 磁化因子： 磁介質中出現的運動物質。 磁記錄原理9磁盤讀/寫原理示意圖 讀寫縫隙 磁盤面 磁鐵芯 讀寫電流 磁通 10 硬盤(Hard Disk)(Hard Disk) 涂有磁介質的硬質鋁合金片，主要的外存設備。組成： 硬盤驅動器、硬盤控制器、驅動器線纜接口 硬盤主機磁盤控制器磁盤驅動器盤片11特點： 讀寫速度快、容量大、可靠性高

3、、使用壽命長，目前流行：ATA(IDE)ATA(IDE)硬盤和SATA(SATA(串行ATA )ATA )硬盤15 ATA ATA 硬盤簡介 硬盤與CPUCPU之間交換數據的過程被定義為一個接口標準，以便不同的CPUCPU和不同的硬盤之間能以同樣的接口標準連接。 接口標準對每一根信號線進行定義, , 內容包括信號的屬性（控制信號、狀態信號、數據信號）、方向和有效電平（高電平有效還是低電平有效）。注意：市場上常用接口協議作為硬盤的簡稱。硬盤的外部物理結構硬盤主要由盤體、控制電路板和接口部件組成。 盤體是一個密封的腔體。(后續將介紹硬盤的內部物理結構即是指盤體的內部結構)。 控制電路板上主要有硬盤

4、BIOS、硬盤緩存（Cache）和主控制芯片等單元。硬盤接口包括插座、數據接口和主、從跳線等。硬盤的內部物理結構硬盤盤體是完全密封的，里面主要有磁頭、盤片等部件。 硬盤的盤片材料硬度和耐磨性要求很高，一般采用合金材料，多數為鋁合金。(早期有塑料，陶瓷的，現在也出現了玻璃材料的)。盤基上涂上磁性材料。硬盤盤片厚一般在0.5mm左右，盤片的轉速與盤片大小有關，考慮到慣性及盤片穩定性，盤片越大轉速越低。 有些硬盤只裝一張盤片，有此則多張。硬盤盤片安裝在主軸電機的轉軸上，在主軸電機的帶動下作高速旋轉。每張盤片的容量稱為單碟容量，而一塊硬盤的總容量就是所有盤片容量的總和。早期硬盤由于單碟容量低，所以盤片

5、較多。現代的硬盤盤片一般只有少數幾片。一塊硬盤內的所有盤片都是完全一樣的，否則控制部分就太復雜了。 盤片上的記錄密度很大，而且盤片工作時會高速旋轉，為保證其工作的穩定，數據保存的長久，所以硬片都是密封在硬盤內部的，內部并非真空。不可自行拆卸硬盤，在普通環境下空氣中的灰塵，都會對硬盤造成永久損害。 以上介紹的是盤片，一張單面的盤片需要一個磁頭，雙面的盤片則需要兩個磁頭。硬盤采用高精度、輕型磁頭驅動和定位系統。這種系統能使磁頭在盤面上快速移動，讀寫硬盤時，磁頭依靠磁盤的高速旋轉引起的空氣動力效應懸浮在盤面上，與盤面的距離不到1微米(約為頭發直徑的百分之一)，可以在極短的時間內精確定位到計算機指令指

6、定的磁道上。 注意：由于磁盤是旋轉的，則連續寫入的數據是排列在一個圓周上的。我們稱這樣的圓周為一個磁道(Track)。磁道track 盤片platter在中心軸帶動下做高速旋轉，磁頭連續寫入的數據是排列在一個圓周上的。我們稱這樣的圓周為一個磁道(Track)。可以假想有很多個同心圓，大小不同的磁道組成盤面。 每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭。磁道離主軸最近的，即線速度最小的地方，是一個特殊的區域，它不存放任何數據，稱為啟停區或著陸區(Landing Zone)，啟停區外就是數據區。在最外圈，離主軸最遠的地方是“0”磁道，硬盤數據的存放就是從最外圈開始的。 硬盤有一個“0”磁道檢測器，由它來完成

7、硬盤的初始定位。“0”磁道十分重要，很多硬盤僅僅因為“0”磁道損壞就報廢了，十分可惜。磁頭head 磁頭用來讀取或者修改盤片上磁性物質的狀態，一般說來，每一個磁面都會有一個磁頭，從最上面起由0開始編號。磁頭在停止工作時與磁盤是接觸的停放在啟停區，但是在工作時呈飛行狀態。啟停區不存放任何數據，磁頭在此區域啟停，不會損害任何數據。讀取數據時盤片高速旋轉，對磁頭運動采用的空氣動力學設計。此時磁頭離盤面數據區0.2到0.5微米高度進行飛行。這樣既不與盤面接觸，又能很好的讀取數據。磁頭之所以能夠飛起來，完全是靠空氣的“浮力”。如果沒有空氣的話磁頭將與磁盤直接接觸，除非能生產出無磨檫的光滑平面，否則在一瞬

8、間就會使整個磁盤表面劃傷。目前來看，絕對光滑的平面是不現實的。柱面cylinder 我們認為離圓心最遠的磁道為0磁道，依此往里為1磁道.。不同面上相同磁道編號則組成了一個圓柱面，即所稱的柱面(Cylinder)。 每個柱面上的磁頭由上而下從“0”開始編號。數據讀寫按柱面進行，即磁頭讀寫數據時首先在同一柱面內從“0”磁頭開始進行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面(即磁頭上)進行操作，只有在同一柱面所有的磁頭全部讀寫完畢后磁頭才轉移到下一柱面，因為選取磁頭只需通過電子切換即可，而選取柱面則必須通過機械切換。電子切換比從在機械上磁頭向鄰近磁道移動快得多。因此，數據的讀寫按柱面進行，而不按盤面進行。

9、讀寫數據都是按照這種方式進行，盡可能提高了硬盤讀寫效率。 當然現今硬盤多半只有一個盤片兩個盤面。扇區sector 根據硬盤規格的不同，磁道數可以從幾百到成千上萬不等。一個磁道上可以容納數KB的數據，但計算機并不需要一次讀寫這么多數據。這這基礎上，又把磁道劃分成若干段，每段稱為一個扇區(Sector)。扇區是硬盤上存儲的物理單位，包括512個字節的數據和一些其他信息。即使計算機只需要硬盤上存儲的某個字節，也須一次把這個字節所在的扇區中的全部512字節讀入內存，再選擇所需的那個字節。 扇區數據主要有兩個部分：存儲數據的標識符和存儲數據的數據段。 簇cluster 我們上邊已經了解扇區是實際物理單位，簇就是硬盤上存儲文件的一個邏輯單位。物理相鄰的若干個扇區其實就組成了一個簇。操作系統讀寫磁盤的基本單位是扇區，而文件系統的基本單位是簇(Cluster)。 在你的Windows下，隨便找個幾十字節的文件，右鍵屬性，看看實際大小與占用空間兩項內容，如大小：15 字節 (15 字節) 占用空間：8.00 KB (8,192 字節)。這里的占用空間就是你機器分區的簇大小，因為再小的文件都會占用空間，邏輯基本單位是8K，所以都會占用8K。 簇一般有這幾類大小 4K，8K，16K，32K，64K等。 簇越大存儲性能越好