7.3 外部存储设备（教案） - 《计算机原理》（电工版第五版）同步精品课堂

《计算机原理》教案 课 题 7.3 外部存储设备 课 型 课 时 4 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本书为中等职业教育国家规划教材，以教育部颁布的"计算机原理”课程教学大纲为依据编写。本课程是中等职业学校计算机及应用专业的一门主干专业基础课程。其任务是使学生掌握必要的计算机硬件和软件知识，掌握微型计算机组成结构和各部件的工作原理，了解指令系统，了解计算机系统常见的外围设备的功能和使用方法，为学生学习专业知识和提高技能， 适应职业变化及继续学习打下基础。 学情分析 本书以计算机基本原理为重点，其主要内容包括数字设备中数和字符的表示方法、计算机系统的组成、中央处理单元、存储系统、总线系统、输入/输出系统和常见外部设备。在学习本课程前应当掌握一种面向用户的高级程序设计语言及学习过数字电路。 学习目标 1.了解外部存储设备的种类和用途。 2.掌握硬磁盘、光盘、固态盘等工作特点。 学习重难点 1.了解外部存储设备的种类和用途。 2.掌握磁表面存储原理。 3.了解硬磁盘、光盘、固态盘等工作特点。 教学方法 多媒体教学、讲练结合 课前准备 教学课件、分层作业 （若有教具等教师自行增加） 教学媒体 多媒体教学 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 1.内存&外存 按照与CPU的接近程度，存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。 内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成部分；外存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。 CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行。外部存储设备是内存的延伸和后援，已经是计算机系统中不可缺少的组成部分。2.外部存储设备有哪些？ 由于使用了新材料和新工艺，外部存储设备的性价比不断提高，高速度、大容量的外部存储设备使用得相当广泛。常见的外部存储器包含硬盘、软盘、U盘、光盘等。 1、分组讨论 分组讨论内存和外存的定义，了解内存和外存的区别和联系。 激发学生的学习兴趣，初步了解外部存储设备的相关知识。 活动二： 调动思维 探究新知 1、 磁表面存储原理 1.磁头和磁记录介质 磁表面存储器的存储介质是一层仅有数纳米(nm)，甚至不到1nm厚的矩磁材料薄膜，所以称为磁表面存储。矩磁材料具有矩形磁化曲线特性，充分磁化后，剩磁密度接近于饱和磁通密度，可利用它的不同剩磁状态来存储信息。磁表面存储原理如图7.18所示。 这层磁膜需依附在某种载体(基体)之上，根据载体的形状可分为磁盘、磁带和磁卡。根据载体的性质，磁膜又可分为软性载体和硬性载体。在磁带和软磁盘中，使用软性载体，一般为塑料，允许磁头与介质间采用接触式读/写，并使磁带可卷成带盘形。在硬磁盘中，使用硬性载体，一般为硬质铝合金片，或玻璃、工程陶瓷等。在读/写时要求磁头采取浮动式，不与盘面接触。 在软盘片的制造中，将磁记录材料用特殊工艺处理，制成极细的颗粒，然后涂敷在盘面上。在硬盘中要求更高，采用电镀工艺，甚至溅射工艺，在盘面上形成更细密、均匀、光滑的磁膜。 磁头是实现信息读/写的部件，通过电磁转换进行写入，通过磁电转换进行读出。磁头用软磁材料制成，要求磁导率高、饱和磁感应强度高、剩磁小、矫顽力小，硬度高、电阻率高、高频特性好、对温度变化不敏感。常用的磁性材料主要有两类，一类是金属软磁材料，如坡莫合金。这种合金磁导率高、饱和磁感应强度高、矫顽力小、但硬度不够高、使用寿命短，且电阻率低、高频特性差，因而不适于高记录密度，常用于音频信号记录。另一类材料是铁氧体，虽然磁导率和饱和磁感应强度较低，但电阻率很高、高频损耗很小，能满足高密度记录的要求，广泛应用在磁表面存储器中。 采取传统工艺制造的磁头几何尺寸较大，且较重，不利于磁头寻道速度的提高。而且硬盘采取浮动式磁头工作方式，即要求磁头能在气垫作用下浮空于盘面之上。另外，硬盘中常采用多盘片叠装，需将磁头伸入到两个盘片之间，因此希望磁头体积尽量小，厚度尽量薄，质量尽量轻。因此在硬盘中广泛采用一种“薄膜”磁头，用类似于半导体工艺的淀积和成形技术，在基板上形成导磁薄膜和导电薄膜，再利用蚀刻技术在导电薄膜上刻出一个平面螺旋式线圈，从而形成一个薄膜磁头。这种磁头体积小、质量轻、尺寸精确、高频性能好，其重量仅为常规磁头的几十分之一。 如前所述，按磁头与磁介质之间接触与否，可分为接触式与浮动式两种。在磁带和软盘中，由于基体是软质材料，只能采用接触式。它的结构简单，但会因磨损而降低磁头与记录介质的使用寿命。在硬盘中，由于基体是硬质材料，必须减小磨损(特别是记录区)，而且盘片旋转速度较高，因此采用浮动式磁头。 如图7