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1、第七章 外圍設(shè)備,,返回,第七章 外圍設(shè)備,外圍設(shè)備概述 磁盤存儲設(shè)備 磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展 磁帶存儲設(shè)備 顯示設(shè)備 輸入設(shè)備和打印設(shè)備,,7.1外圍設(shè)備概述,,7.1外圍設(shè)備概述,外圍設(shè)備的特點,外圍設(shè)備的工作速度 工作速度都比主機(jī)慢的多 外圍設(shè)備的信息類型和機(jī)構(gòu)格式 各種外圍設(shè)備的信息類型和結(jié)構(gòu)格式均不相同。 外圍設(shè)備的電氣特性 信號類型、電平的極性、高低不一等等。,7.1外圍設(shè)備概述,7.2磁盤存儲設(shè)備,一、磁記錄原理 計算機(jī)的外存儲器又稱磁表面存儲設(shè)備。所謂磁表面存儲，是用某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息。磁盤存儲器、磁帶存儲器均屬于磁表面存儲器。

2、,7.2磁盤存儲設(shè)備,磁表面存儲器的優(yōu)點： 存儲容量大，位價格低； 記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用； 記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脫機(jī)存檔； 非破壞性讀出，讀出時不需要再生信息。當(dāng)然，磁表面存儲器也有缺點，主要是存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對工作環(huán)境要求較高。,7.2磁盤存儲設(shè)備,磁性材料的物理特性 見圖,7.2磁盤存儲設(shè)備,磁表面存儲器的讀寫原理 寫操作：當(dāng)寫線圈中通過一定方向的脈沖電流時，鐵芯內(nèi)就產(chǎn)生一定方向的磁通。 讀操作：當(dāng)磁頭經(jīng)過載磁體的磁化元時，由于磁頭鐵芯是良好的導(dǎo)磁材料，磁化元的磁力線很容易通過磁頭而形成閉合磁通回路。不同極性的磁化元在鐵芯里的方向是不同的。,7.2磁盤存儲設(shè)備

3、,通過電、磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈沖電流，可把一位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成載磁體存儲元的不同剩磁狀態(tài)；反之，通過磁電變換，利用磁頭讀出線圈，可將由存儲元的不同剩磁狀態(tài)表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成電信號輸出。這就是磁表面存儲器存取信息的原理。,,,,讀出過程波形圖,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,對磁盤的直觀認(rèn)識 硬盤內(nèi)部的主要組成部分有：記錄數(shù)據(jù)的磁片；馬達(dá)；磁頭及定位系統(tǒng)；電子線路。,,硬磁盤機(jī)的基本組成 硬磁盤機(jī)是指記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲器。它主要由磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動器三大部分組成。 磁盤存儲器邏輯結(jié)構(gòu)圖,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成

4、和分類,,硬磁盤機(jī)的基本組成磁盤控制器包括控制邏輯與時序、數(shù)據(jù)并-串變換電路和串-并變換電路。 磁盤驅(qū)動器包括寫入電路與讀出電路、讀寫轉(zhuǎn)換開關(guān)、讀寫磁頭與磁頭定位伺服系統(tǒng)等。磁記錄介質(zhì),7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,磁記錄介質(zhì),,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,,,磁記錄介質(zhì),,,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,硬磁盤機(jī)分類 (按盤片結(jié)構(gòu)分) 可移動磁頭固定盤片的磁盤機(jī) ：一片或一組盤片固定在主軸上，盤片不可更換 。盤片每面只有一個磁頭，存取數(shù)據(jù)時磁頭沿盤面徑向移動。 固定磁頭磁盤機(jī) ：磁頭位置固定，磁盤的每一個磁道對應(yīng)一個磁頭，盤片不可更換。優(yōu)點是存取速度快，省去磁頭找道時間，缺點是

5、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,,可移動磁頭可換盤片的磁盤機(jī) ：盤片可以更換，磁頭可沿盤面徑向移動。優(yōu)點是盤片可以脫機(jī)保存，同種型號的盤片具有互換性。,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,溫徹斯特磁盤機(jī) ：簡稱溫盤，是一種可移動磁頭固定盤片的磁盤機(jī)。它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機(jī)等驅(qū)動部件乃至讀寫電路等組裝成一個不可隨意拆卸的整體。 工作時，高速旋轉(zhuǎn)在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點是防塵性能好，可靠性高，對使用環(huán)境要求不高。,7.2.2 硬磁盤機(jī)的組成和分類,7.2.3 硬盤驅(qū)動器和控制器,磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動器之間的接口。,,磁盤驅(qū)動器是一種精密的電

6、子和機(jī)械裝置，因此各部件的加工安裝有嚴(yán)格的技術(shù)要求。對溫盤驅(qū)動器，還要求在超凈環(huán)境下組裝。各類磁盤驅(qū)動器的具體結(jié)構(gòu)雖然有差別，但基本結(jié)構(gòu)相同，主要由定位驅(qū)動系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。如下圖是磁盤驅(qū)動器外形和結(jié)構(gòu)示意圖。,7.2.3 硬盤驅(qū)動器和控制器,,7.2.3 硬盤驅(qū)動器和控制器,硬盤按其接口類型，主要有IDE、SCSI等種類。IDE接口有40/80針，最初是為AT結(jié)構(gòu)的電腦設(shè)計的，又稱為ATA接口。,7.2.3 硬盤驅(qū)動器和控制器,,SATA接口的硬盤傳輸速度，抗干擾能力更強(qiáng)，具備的熱插撥功能。,7.2.3 硬盤驅(qū)動器和控制器,磁盤片由一組繞軸旋轉(zhuǎn)的盤片組成，柱面指的就是多個磁片

7、上具有相同編號的磁道，它的數(shù)目和磁道是相同的。,1、硬盤的磁道與柱面,7.2.4 磁盤上信息的分布,,,2、記錄面、磁道、扇區(qū)記錄面：記錄信息的磁盤片的上下兩面。磁道（每一個盤片有5002500條磁道）。扇區(qū)，所有磁道具有相同數(shù)目的扇區(qū)。每個扇區(qū)512字節(jié),7.2.4 磁盤上信息的分布,,2、記錄面、磁道、扇區(qū) 磁道的編址是從外向內(nèi)依次編號，最外一個同心圓叫0磁道，最里面的一個同心圓叫n磁道，n磁道里面的圓面積并不用來記錄信息。 每個扇區(qū)記錄定長的數(shù)據(jù),7.2.4 磁盤上信息的分布,,,,7.2.4 磁盤上信息的分布,3、磁盤上信息的地址 信息地址由盤面號(或磁頭號)、磁道號（或柱面號）和

8、扇區(qū)號組成。,,,盤面號：磁道號：扇區(qū)號,磁道號：盤面號：扇區(qū)號,,7.2.4 磁盤上信息的分布,,4、數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式： 一個扇區(qū)(一記錄塊)由頭部空白段、序標(biāo)段、數(shù)據(jù)段、校驗字段及尾部空白段組成。其中空白段用來留出一定的時間作為磁盤控制器的讀寫準(zhǔn)備時間。,7.2.4 磁盤上信息的分布,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),磁盤存儲器的主要指標(biāo)包括存儲密度、存儲容量、存取時間及數(shù)據(jù)傳輸率。 1、存儲密度： 道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。 位密度：磁道單位長度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)， 單位為位/英寸。 面密度：位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。,,,2、

9、存儲容量 ：磁盤存儲器所能存儲的字節(jié)總數(shù)。 存儲容量分為：非格式化容量和格式化容量非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。非格式化容量=記錄面數(shù)*柱面數(shù)*內(nèi)圓周長*位密度,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,2、存儲容量 ： 格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。格式化容量=記錄面數(shù)*柱面數(shù)*扇區(qū)數(shù)*扇區(qū)容量格式化容量一般是非格式化容量的6070%,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,3、存取時間 磁盤讀寫數(shù)據(jù)過程包括：定位：磁頭從當(dāng)前位置移動到要讀寫的數(shù)據(jù)塊的始端。傳輸：傳輸當(dāng)前磁頭下的一塊位流（扇區(qū)）,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指

10、標(biāo),,磁盤存取時間=尋道時間+？,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,磁盤存取時間=尋道時間+旋轉(zhuǎn)時間+？,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,磁盤訪問時間=尋道時間+旋轉(zhuǎn)時間+傳輸時間,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,磁頭定位時間包括兩部分： 尋道時間：將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時間； 等待時間：尋道完成后至磁道上需要訪問的信息到達(dá)磁頭下的時間。,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,平均存取時間平均存取時間：等于平均尋道時間與平均等待時間之和。平均尋道時間：最大找道時間與最小找道時間的平均值。平均等待時間和磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時間的一半來表示。,7.2.5 磁盤存儲器

11、的技術(shù)指標(biāo),,,等待時間平均延遲是磁盤轉(zhuǎn)半圈的時間，轉(zhuǎn)速一般在每分鐘3600轉(zhuǎn)到12000轉(zhuǎn)之間。所以對大部分磁盤的平均旋轉(zhuǎn)時間TAR為：,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),平均定位時間Ta由平均尋道時間Tsa和平均等待時間Twa組成。計算公式如下： 工業(yè)界報告的平均尋道時間約為：5ms-10ms 平均等待時間約為：3ms-6ms,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),日立公司近日宣布面向全球發(fā)售15000rpm轉(zhuǎn)數(shù)的世界最大的4503.5英寸,提供目前15000轉(zhuǎn)企業(yè)級硬盤產(chǎn)品中最高的存儲容量450。 該硬盤的平均尋道時間只有33毫秒，快速旋轉(zhuǎn)速度將平均延遲時間縮短到2毫秒，從而使客戶能夠更迅速

12、、高效地訪問數(shù)據(jù)。,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),4、數(shù)據(jù)傳輸率 外部數(shù)據(jù)傳輸率：指主機(jī)接口從（向）硬盤緩存讀出（寫入）數(shù)據(jù)的速度。例如采用Ultra DMA/66接口的外部傳輸率可達(dá)66.6MB/s。 內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：指讀寫磁頭定位在要讀寫的數(shù)據(jù)塊的始端后，連續(xù)從磁道中讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)的速度。一般在20MB/s到30MB/s之間。,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：Dr=D*V=rm (D-存儲密度，V-磁介質(zhì)與磁頭相對運動速度，r-轉(zhuǎn)速，m-道容量),7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),舉例1 有一個磁盤組，外徑355.6mm(14英寸)，20個記錄面，每面有51mm區(qū)域用

13、于記錄信息，道密度為3.92道/mm，位密度為90B/mm，則：,-每面磁道數(shù)：51x3.92=200道 最內(nèi)圈周長：3.14x(355.6-2x51)=796.71mm -每磁道信息量：796.71x90=71904位 -盤組信息總量：20 x200 x71904 =2.868x108位,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),舉例2 某磁盤存儲器轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分，共有4個記錄面，每道記錄信息為12288B，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問： 1、磁盤存儲器的存儲容量是多少？ 122882754=33792004=13516800B 2、磁盤存儲器的數(shù)據(jù)傳輸率是多少？ N為每條磁道容

14、量，r為磁盤轉(zhuǎn)速=3000轉(zhuǎn)/60秒=50轉(zhuǎn)/秒 數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rN= 1228850=614400B/s 3、平均等待時間是多少？ t=1/50 1/2=10ms,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,舉例3 磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。存儲區(qū)域內(nèi)徑22cm ，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分。問： (1)共有多少柱面? (2)盤組總存儲容量是多少? (3)數(shù)據(jù)傳輸率多少? (4)采用定長數(shù)據(jù)塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么?尋址命令中如何表示磁盤地址? (5)如果某文件長度超過一個磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個

15、存儲面上，還是記錄在同一個柱面上?,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),,(1)有效存儲區(qū)域=16.5-11=5.5(cm) 因為道密度=40道/cm，所以405.5=220道，即220個圓柱面(2)內(nèi)層磁道周長為2R=23.1411=69.08(cm) 每道信息量=400位/cm69.08cm=27632位=3454B 每面信息量=3454B220=759880B 盤組總?cè)萘?759880B10=7598800B(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rN, N為每條磁道容量， N=3454B,r為磁盤轉(zhuǎn)速， r=2400轉(zhuǎn)/60秒=40轉(zhuǎn)/秒 Dr=rN=403454B=13816B/s,7.2.5 磁盤

16、存儲器的技術(shù)指標(biāo),,(4)采用定長數(shù)據(jù)塊格式，直接尋址的最小單位是一個記錄塊(一個扇區(qū))，每個記錄塊記錄固定字節(jié)數(shù)目的信息，在定長記錄的數(shù)據(jù)塊中，活動頭磁盤組的編址方式可用如下格式： 此地址格式表示有4臺磁盤，每臺有16個記錄面，每面有256個磁道，每道有16個扇區(qū)。 (5)如果某文件長度超過一個磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個柱面上，因為不需要重新找道，數(shù)據(jù)讀/寫速度快。,7.2.5 磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo),7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,一、磁盤cache 隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，CPU的速度每年增長1倍左右，主存芯片容量和磁盤驅(qū)動器的容量每15年增長1倍左右。但磁盤驅(qū)動器的存取時間沒有出現(xiàn)相

17、應(yīng)的下降，仍停留在毫秒(ms)級。而主存的存取時間為納秒(ns)級，兩者速度差別十分突出，因此磁盤I/O系統(tǒng)成為整個系統(tǒng)的瓶頸。為了減少存取時間，可采取的措施有：提高磁盤機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，提高I/O總線速度，采用磁盤cache等。主存和CPU之間設(shè)置高速緩存cache是為了彌補主存和CPU之間速度上的差異。同樣，磁盤cache是為了彌補慢速磁盤和主存之間速度上的差異。,7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,一、磁盤cache的原理 現(xiàn)在大多數(shù)磁盤驅(qū)動器中都使用了預(yù)讀策略，根據(jù)局部性原理預(yù)取一些不久將可能讀入的數(shù)據(jù)放到磁盤cache中。CPU的cache存取時間一般小于10ns，命中率95%以上，全用硬件來實

18、現(xiàn)。磁盤cache一次存取的數(shù)量大，數(shù)據(jù)集中，速度要求較CPU的cache低，管理工作較復(fù)雜，因此一般由硬件和軟件共同完成。其中cache采用SRAM或DRAM。,7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,二、磁盤陣列RAID RAID稱廉價冗余磁盤陣列，它是用多臺磁盤存儲器組成的大容量外存系統(tǒng)。其構(gòu)造基礎(chǔ)是利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)和并行處理技術(shù)，在多個磁盤上交錯存放數(shù)據(jù)，使之可以并行存取。在RAID控制器的組織管理下，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行存儲、交叉存儲、單獨存儲。,7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,二、磁盤陣列RAID RAID是1988年由美國加州大學(xué)伯克利分校一個研究小組提出的，它的設(shè)計理念是用多個小容量磁盤代替一

19、個大容量磁盤，并用分布數(shù)據(jù)的方法能夠同時從多個磁盤中存取數(shù)據(jù)，因而改善了I/O性能，增加了存儲容量，現(xiàn)已在超級或大型計算機(jī)中使用。 工業(yè)上制定了一個稱為RAID的標(biāo)準(zhǔn)，它分為7級(RAID 0RAID 6)。這些級別不是表示層次關(guān)系，而是指出了不同存儲容量、可靠性、數(shù)據(jù)傳輸能力、I/O請求速率等方面的應(yīng)用需求。,,下面以RAID 0級為例來說明?？紤]到低成本比可靠性更重要，RAID 0未采用奇偶校驗等冗余技術(shù)。RAID 0用于高速數(shù)據(jù)傳輸和高速I/O請求。 對RAID 0,用戶和系統(tǒng)數(shù)據(jù)分布在陣列中的所有磁盤上。與單個大容量磁盤相比，其優(yōu)點是：如果兩個I/O請求正在等待兩個不同的數(shù)據(jù)塊，則被請

20、求的塊有可能在不同的盤上。因此，兩個請求能夠并行發(fā)出，減少了I/O排隊的時間。見下圖。,7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,,7.4 磁帶存儲設(shè)備,一、磁帶機(jī)的組成與分類一、磁帶存儲器信息的存儲二、磁帶存儲器的特點與用途,一、磁帶機(jī)的組成與分類,磁帶存儲器由磁帶和磁帶機(jī)兩部分組成。 磁帶的磁道是沿著磁帶長度方向的直線，存儲密度主要用位密度來衡量。,磁帶機(jī)的分類 按磁帶機(jī)規(guī)模分由標(biāo)準(zhǔn)半英寸磁帶機(jī)、海量寬帶磁帶機(jī)和盒式磁帶機(jī)三種。 按磁帶的記錄格式分有啟停式和數(shù)據(jù)流式。數(shù)據(jù)流式磁帶機(jī)已成為現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)的主要后備存儲器。其位密度可達(dá)8000bpi。,,一、磁帶機(jī)的組成與分類,磁帶的分類 按寬度分有1/4

21、英寸、1/2英寸、3英寸等幾種； 按磁帶長度分有有2400英尺、1200英尺、600英尺等 按記錄密度分有800bpi、1600bpi和6250bpi等。 按道數(shù)分有7道、9道、16道等； 按外形分有開盤式和盒式磁帶兩種。,二、磁帶存儲器信息的存儲,傳統(tǒng)的啟停式磁帶機(jī)上的信息保存在并行排列的磁道上，每個磁道記錄一個字中的一位信息。下圖為9道磁帶的格式。其中8條磁道用于記錄一個字節(jié)信息，一條用于垂直奇偶校驗。,,二、磁帶存儲器信息的存儲,磁帶中的磁道 ..數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)采用串行讀寫方式。其記錄格式類似于軟盤。,二、磁帶存儲器信息的存儲,,啟停式磁帶的記錄格式 磁帶與主機(jī)間進(jìn)行信息傳送的最小單位是數(shù)

22、據(jù)塊，或稱為記錄塊（block）。記錄塊的存儲位置和編號與磁帶的長度保持嚴(yán)格的線性關(guān)系。,三、磁帶存儲器的特點與用途,磁帶存儲器的特點： 存儲容量大、價格便宜。但只能順序存取，不能像磁盤存儲器那樣直接存取，并且訪問速度慢。 磁帶存儲器的用途： 主要用作脫機(jī)的后備存儲裝置。用于資料保存、文件復(fù)制、備份存儲等。,CD-RAM 1、光驅(qū)的工作原理 2、光驅(qū)的分類 3、光驅(qū)的常用技術(shù)參數(shù) 4、DVD驅(qū)動器 5、磁光盤,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,光驅(qū)的工作原理的工作原理 光盤驅(qū)動器(光驅(qū))是一個結(jié)合光學(xué)、機(jī)械及電子技術(shù)的產(chǎn)品。在光學(xué)和電子結(jié)合方面，激光光源來自于一個激光二極管，它可以產(chǎn)生波長約0

23、.54-0.68微米的光束，經(jīng)過處理后光束更集中且能精確控制，光束首先打在光盤上，再由光盤反射回來，經(jīng)過光檢測器捕獲信號。 光盤上有兩種狀態(tài)，即凹點和空白，它們的反射信號相反，很容易經(jīng)過光檢測器識別。檢測器所得到的信息只是光盤上凹凸點的排列方式，驅(qū)動器中有專門的部件把它轉(zhuǎn)換并進(jìn)行校驗，然后我們才能得到實際數(shù)據(jù)。光盤在光驅(qū)中高速的轉(zhuǎn)動，激光頭在司服電機(jī)的控制下前后移動讀取數(shù)據(jù)。,光盤 CD-ROM是只能讀出而不能寫入的光盤，。它的制作成本低、信息存儲量大、保存時間長。 CD-ROM只有一面有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刻錄在光滑的一面。在CDROM上，數(shù)據(jù)的讀取靠激光來實現(xiàn)，表面的灰塵和劃痕都會影響到讀盤質(zhì)量。

24、 CD-ROM的容量不是固定的，最常見的是12厘米的一種。CD-R74可存儲650M字節(jié)的數(shù)據(jù)或74分鐘的音樂，CD-R63可存儲550M字節(jié)的數(shù)據(jù)或63分鐘的音樂。 一張CD-R74有333,000個扇區(qū)，每個扇區(qū)有2048個字節(jié)，則它可錄制333,0002,048=681,984,000字節(jié)，即650M。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,,,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,信息記錄的軌跡稱為光道。光道上劃分出一個個扇區(qū)，它是光盤的最小可尋址單位。扇區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖所示。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,【例2】CDROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)的播放時間為60分鐘。計算

25、模式1和模式2（校驗區(qū)也用來放數(shù)據(jù)）情況下光盤存儲容量是多少? 解： 扇區(qū)總數(shù)=60分60秒75扇區(qū)/秒=270 000(扇區(qū)) 模式1存放計算機(jī)程序和數(shù)據(jù)，其存儲容量為 270 0002048B/220=527MB 模式2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲容量為270 0002336B/220=601MB,光盤刻錄機(jī) 1、CD-R光盤的結(jié)構(gòu) 2、光盤刻錄機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 3、光盤刻錄機(jī)的使用 CD-R驅(qū)動器，也叫光盤刻錄機(jī)，外觀上和CD-ROM驅(qū)動器一樣，只是它里面的激光器，比標(biāo)準(zhǔn)CD-ROM驅(qū)動器的激光器功率要大。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,CD-R刻錄機(jī)（CD-Re

26、corder或CD-Recordable的縮寫） 一張光盤只可以讓用戶寫一次的光盤驅(qū)動器，其數(shù)據(jù)格式與CD-ROM相同;CD-R規(guī)格書由菲利浦公司（Philips）和索尼公司（Sony）共同制定并于1990年頒布，雅馬哈公司（Yamaha）在同年推出了第一部2倍速CD-R驅(qū)動器。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,CD-R驅(qū)動器是一次寫入多次讀出的驅(qū)動器。 CD-R和CD-ROM類似，非常適合于存儲大量的數(shù)據(jù)文件。記錄的介質(zhì)是有機(jī)染料或者是金屬。 CD-R有兩種記錄方式，一種是用激光在金屬記錄層燒熔出凹坑，另一種是利用激光加熱使染料型記錄層發(fā)生變色，變色部分的反射率比附近區(qū)域低得多。讀出數(shù)據(jù)時

27、，就是根據(jù)反射激光的強(qiáng)弱變化來實現(xiàn)的。 光驅(qū)在讀取這些平面和凹坑的時候就能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為0和1。由于這種變化是一次性的，不能恢復(fù)到原來的狀態(tài)，所以CD-R盤片只能寫入一次，不能重復(fù)寫入。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,CD-RW刻錄機(jī)（CD-ReWritable的縮寫） 允許用戶在同一張可擦寫光盤上反復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擦寫操作的光盤驅(qū)動器,由RICOH公司首先推出。CD-RW采用相變技術(shù)來存儲信息。 相變技術(shù)是指在盤片的記錄層上，某些區(qū)域是處于低反射特性的非晶體狀態(tài)；數(shù)據(jù)是通過一系列的由非晶體到晶體的變遷來表示。 CD-RW驅(qū)動器在進(jìn)行記錄時，通過改變激光強(qiáng)度來對記錄層進(jìn)行加熱，從而導(dǎo)致從非晶體

28、狀態(tài)到晶體狀態(tài)的變遷。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,與CD-R驅(qū)動器相比，CD-RW具有明顯的優(yōu)勢: CD-R驅(qū)動器所記錄的資料是永久性的，刻成就無法改變。若刻錄中途出錯，則既浪費時間又浪費CD-R光盤;而CD-RW驅(qū)動器一旦遭遇刻錄失敗或須重寫，可立即通過軟件下達(dá)清除數(shù)據(jù)的指令，令CD-RW光盤重獲“新生”，又可重新寫入數(shù)據(jù)。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,,DVD驅(qū)動器 DVD是“數(shù)字多功能光盤”(Digital Versatile Disc)的簡稱，或數(shù)字激光視盤(Digital Video Disc)，它具有高密度、高畫質(zhì)、高音質(zhì)等特點。 滿足人們對大存儲容量、高性能存儲媒體的需

29、求，主要用于存儲多媒體軟件和影視節(jié)目。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,DVD光盤： DVD大小和普通的CD-ROM完全一樣，為了增大光盤容量，在DVD盤的生產(chǎn)采用了一種新的技術(shù)：即采用波長為635mm650mm的紅激光刻盤，使軌道的間距減少，大大增加光盤的存儲容量。 DVD定義了四種格式：單面單層，單面雙層，雙面單層，雙面雙層四種規(guī)格。容量分別是：4.7G、8.5G、9.4G和17G字節(jié)。普通的CD-ROM容量僅為650M。 DVD和CD-ROM、VCD一樣，既可以存儲數(shù)據(jù)，也可以存儲電影數(shù)據(jù)。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,二、磁光盤存儲設(shè)備 磁光盤的基本工作原理

30、是：利用熱磁效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)：當(dāng)激光束將磁光介質(zhì)上的記錄點加熱到居里點溫度以上時，外加磁場作用改變記錄點的磁化方向，而不同的磁化方向可表示數(shù)字“0”和“1”。利用磁光克爾效應(yīng)讀出數(shù)據(jù)：當(dāng)激光束照射到記錄點時，記錄點的磁化方向不同，會引起反射光的偏振面發(fā)生不同結(jié)果，從而檢測出所記錄的數(shù)據(jù)“1”或“0”。,7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備,磁光盤操作的四種情況： 圖(a)表示未編碼的磁盤，例如所有磁化點均存“0”。 圖(b)表示寫操作：高功率激光束照射加熱點（記錄點），磁頭線圈中外加電流后產(chǎn)生的磁場使其對應(yīng)的記錄點產(chǎn)生相反的磁性微粒，從而寫入“1”。 圖(c)表示讀操作：低功率的激光束反射掉相反極性的磁性粒子且使它的極性變化。如果這些粒子沒有被反射掉，則反射激光束的極性是不變化的。 圖(d)表示擦除操作：高功率激光束照射記錄點，外加磁場改變方向，使磁性粒子恢復(fù)到原始極性。 總之，MO盤介質(zhì)材料發(fā)生的物理特性改變是可逆變化，因此信息是可重寫的。,