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

第7章 外部设备 第4课时 外部存储设备 第5版 《计算机原理》 教学目标 一 了解外部存储设备的种类和用途。 1 2 掌握硬磁盘、光盘、固态盘等工作特点。 教学重难点 二 了解外部存储设备的种类和用途。 1 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。 导入新课 三 内存 & 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。 导入新课 三 外部存储设备有哪些？ 常见的外部存储器包含硬盘、软盘、U盘、光盘等。 新知讲授 四 （一）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。 新知讲授 四 （一）磁表面存储原理 1.磁头和磁记录介质 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。 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。 根据载体的性质，磁膜又可分为软性载体和硬性载体。 新知讲授 四 （一）磁表面存储原理 1.磁头和磁记录介质 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。 新知讲授 四 （一）磁表面存储原理 1.磁头和磁记录介质 注意：在关闭计算机电源后不能马上开机，必须待硬盘片旋转停止后才能开机，以免划伤盘面。 工作时硬盘片高速旋转，带动盘面表层气流形成气垫，使重量很轻的磁头浮起，与盘面之间保持一极小的气隙(几分之一微米)，磁头不与盘面接触。 新知讲授 四 （一）磁表面存储原理 2. 读／写原理 在读／写过程中，记录介质与磁头之间相对运动，一般是记录介质(带、盘)运动而磁头不动。 为了写入不同信息(0、1)，线圈通入磁化电流，按一定的编码方法(磁记录方式)呈变化波形。 新知讲授 四 磁表面存储器的一些特点： (1)利用不同剩磁状态来存储信息，因而在断电后不会丢失，允许长期脱机保存。 (2)利用电磁感应获得读出，因而读出过程不会破坏磁化状态，属于“非破坏性读出”，不需重写，可以一次写入，多次读出。 (3)重新磁化可以改变记录介质的磁化状态，即允许多次重写。 (4)数据的读/写属于顺序存取方式（读/写时间与位置有关）。 (5)在机械运动过程中读／写，因而读／写速度较纯电子电路的主存为慢，可靠性也较主存差些。 新知讲授 四 （二）硬磁盘存储器 1. 温彻斯特技术 目前在微型机中，所使用的硬盘均为温彻斯特磁盘机(Winchester disk drive)，简称温盘。 此技术于1968年提出，并于1973年首次应用在IBM3340型磁盘机中。 温彻斯特技术是当前磁盘技术发展的主流。至今，它已经历了数据模件和头盘组件两个发展阶段。 新知讲授 四 （二）硬磁盘存储器 1. 温彻斯特技术 基本特征： (1)采用组合件方法消除影响磁头定位精度的机械变动因素。 (2)采用密封的防尘结构减少浮动高度和有效记录磁道宽度。 (3)采用体积小，重量轻，负荷小的磁头和表面润滑磁盘，使磁头可靠地按接触起停方式在小浮动高度下工作，从而消除磁头集中加载对盘面的冲击可能引起的头盘损伤。 (4)采用薄的高性能磁盘媒体提高读写性能。 (5)采用读写集成电路，并尽可能把它安装在靠近磁头处，以改善高频信号的传输质量。 新知讲授 四 （二）硬磁盘存储器 2. 几个常用术语 (1)磁道 每个记录面上只有一个磁头工作，或是写入，或是读出。在进行读/写时，磁头固定不动，盘片高速旋转，磁化区构成一个闭合圆环，称为磁道。 (2)柱面 一台硬盘驱动器中可装入一个盘组，它有多个盘片，每片有两个记录面，各记录面上相同编号(位置)的诸磁道构成一个柱面。 新知讲授 四 （二）硬磁盘存储器 2. 几个常用术语 (3) 数据块／扇区 一条磁道上可存储大约几十千字节的数据，往往划分为若干个数据块。按磁道记录格式，硬盘有定长数据块格式与不定长数据块格式两类。在微型计算机中大多采用定长数据块格式，相应地将一条磁道划分为若干扇区，每个扇区存放一个定长数据块。 (4) 接口标