任务2.3 深入认知内存与硬盘 （课件）-《计算机组装与维护》（电子工业出版第3版）同步精品课堂

任务2.3 深入认知内存与硬盘 计算机组装与维护 同步精品课堂 电子工业出版社第3版 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 教学目标 1. 认知内存 2. 认知硬盘 知识目标 3.内存的主要性能指标 4. 硬盘的主要性能指标 能力目标 教学重难点 二 重难点 教学难点 学会并运用内存的主要性能指标 教学重点 认知内存和硬盘 导入新课 三 认知内存和硬盘，学习内存和硬盘的主要性能指标。 每人或每组1台完整的计算机，硬盘1块，内存若干条。 任务引入 新知讲授 四 在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，那就是存储器。存储器是用来存储程序 和数据的部件。有了存储器，计算机才拥有记忆功能，才能正常工作。存储器的种类很多， 按其用途可分为主存储器和辅助存储器。 1.认知内存 新知讲授 四 1.认知内存 step 01 step 02 step 03 CPU 直接与内存进行数据交换，用其存储当前正在使用的(执 行中)的数据和程序，程序和数据只能暂时存储在内存中，一旦关闭电源或断电，其中的程 序和数据就会丢失 主存储器也叫内存储器，简称内存，它的物理实质就是一组或多组具备数据输入与输出 和数据存储功能的集成电路。 也就是说，内存上存储的信息是掉电丢失的。内存的存取速度和内存的 大小也直接影响着计算机的性能。 新知讲授 四 Cache内存的主要作用是弥补CPU与主存之间的速度差异，提高系统整体性能。它是利用SRAM（静态随机访问存储器）构成的，运行速度介于CPU和内存DRAM之间。 根据内存条所应用的主机不同，内存产品有各自不同的特点。台式机内存是DIY 市场 上最为普遍的内存，价格也相对便宜。笔记本内存则对尺寸、稳定性、散热性方面有一定的要求，价格要高于台式机内存。 1.认知内存 新知讲授 四 而应用于服务器的内存则对稳定性以及内存纠错功能要求严格，同时更加强调稳定性。 1)台式机内存的外观 台式机内存从外观上来看都是一条长长的条状板卡，俗称内存条，板卡上面有一颗颗内存颗粒，以及一长排金色的接点(金手指)。台式机内存从外观看分为裸条、马甲条和灯条。 1.认知内存 新知讲授 四 2)DDR 内存 1.认知内存 作为PC 不可缺少的核心部件，内存也在规格、技术、总线带宽等各个方面不断更新换代， 从286时代的30pin SIMM内存、486时代的72pin SIMM内存，到奔腾时代的 EDO DRAM 内存、PII 时代的SDRAM 内存，再到P4 时代的 DDR 内 存 、DDR2 内 存 、DDR3内存，最 后到现阶段的主流DDR4 内存。 01 不过，万变不离其宗，内存变化的目的归根结底就是提高内 存带宽，以满足CPU 不断攀升的带宽要求，避免成为高速CPU 运算的瓶颈。 02 新知讲授 四 2)DDR 内存 1.认知内存 DDR内存，又称DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM), 原文的意思 是比前一代的内存SDRAM 多两倍速率。 03 这是由于SDRAM 内存仅在时钟周期的“上升波段” 才能传输数据，而DDR 内存在一个时钟周期的“上升波段”“下降波段”都能传送数据。 04 新知讲授 四 2)DDR 内存 1.认知内存 DDR2 内存与DDR 内存相比，DDR2 内存最主要的改进是在内存模块速率相同的情况下， 可以提供相当于 DDR 内存2倍的带宽。 05 这主要是通过在每个设备上高效率使用两个 DRAM 核芯来实现的。 06 新知讲授 四 2)DDR 内存 1.认知内存 DDR3 内存在设计思路上与DDR2 内存的差别并不大，仍然是通过提高传输速率的方法 提高预读位数。DDR3 内存预读位数由4bit 升级为8bit, 这 样DRAM内核的频率只有接口 频率的1/8。 07 DDR3-1600 内存的核芯工作频率为200MHz, 同 时DDR3 内存采用100nm 以下 的生产工艺，将工作电压从1.8V 降至1.5V。有的厂商已经推出1.35V 的低压版DDR3 内存。 08 新知讲授 四 2)DDR 内存 1.认知内存 DDR4 内存与DDR3 内存相比最大的区别有三点：DDR4 为16bit预取机制(DDR3 内存 为 8bit),同样内核频率下，理论速度是DDR3 内存的2倍； 09 DDR4 采用更可靠的传输规范， 使数据可靠性进一步提升；DDR4 的工作电压降为1.2V和更低的1.0V, 而频率在2133MHz 以上 。 10 新知讲授 四 辅助存储器也叫外存储器，简称外存，是能够长期保存信息的存储设备。与内存不同，外存上的信息是掉电不丢失的。外存上信息的存取是通过机械部件来实现的，与CPU 存取 数据相比，速率要低得多，故CPU 是不直接与外存进行数据交换的。 2.认知硬盘 新知讲授 四 1)硬盘的分类 硬盘是计算机最常用的外存设备，根据应用不同，分为台式机硬盘、笔记本硬盘和服务器硬盘。 2.认知硬盘 台式机硬盘就是最为常见的个人计算机内部使用的存储设备。随着用户对个人计算机性 能的需求日益提高，台式机硬盘也在朝着大容量、高速率、低噪音的方向发展，单碟容量逐 年提高，目前1TB 的单碟容量是市场主流，转速也达到7200r/min, 甚至还有了10000r/min 转速的SATA接口硬盘。 新知讲授 四 1)硬盘的分类 硬盘是计算机最常用的外存设备，根据应用不同，分为台式机硬盘、笔记本硬盘和服务器硬盘。 2.认知硬盘 顾名思义，笔记本硬盘就是应用于笔记本式计算机的存储设备，它强调的是便携性和移 动性，因此笔记本硬盘必须在体积、稳定性、功耗上达到很高的要求，而且防震性能要好。 新知讲授 四 1)硬盘的分类 硬盘是计算机最常用的外存设备，根据应用不同，分为台式机硬盘、笔记本硬盘和服务器硬盘。 2.认知硬盘 笔记本硬盘和台式机硬盘虽然从产品结构和工作原理上看，没有本质的区别，但是笔记本硬 盘受盘片直径小、功耗限制、防震等因素制约，在性能上要落后于台式机硬盘，在缓存容量 方面也略少于台式机硬盘。转速和缓存都低，自然数据传输率也较低。 新知讲授 四 1)硬盘的分类 硬盘是计算机最常用的外存设备，根据应用不同，分为台式机硬盘、笔记本硬盘和服务器硬盘。 2.认知硬盘 笔记本硬盘上往往保 存着重要数据，再加上笔记本式计算机的移动特性，所以其安全性能是很重要的指标。笔记 本硬盘本身设计了比台式机硬盘更好的防震功能，在遇到震动时能够暂时停止转动，保护 硬盘。 新知讲授 四 1)硬盘的分类 硬盘是计算机最常用的外存设备，根据应用不同，分为台式机硬盘、笔记本硬盘和服务器硬盘。 2.认知硬盘 服务器硬盘在性能上的要求要远远高于台式机硬盘，这是由服务器大数据量、高负荷、 高速率等要求所决定的。服务器硬盘一般采用SCSI接口，高端服务器还有采用光纤通道接口的， 极少的低端服务器采用台式计算机上的ATA 硬盘。 新知讲授 四 服务器硬盘具有以下四个特点。 2.认知硬盘 一是速率 快。服务器硬盘转速很高，达到7200转、10000转的产品已经相当普及，甚至还有达到15000 转的，平均访问时间比较短；外部传输率和内部传输率也很高，它还配备了较大的回写式缓存， 一般为2MB 、4MB 、8MB或16MB, 甚至还有64MB的产品。 二是可靠性高。因为服务器硬 盘几乎24小时不停地运转，承受着巨大的工作量。除了采用家用硬盘具备的自监测、分析和 报告技术，硬盘厂商还采用了各自独有的先进技术来保证数据的安全。为了避免意外的损失， 服务器硬盘一般都能承受300G到1000G的冲击力； 新知讲授 四 服务器硬盘具有以下四个特点。 2.认知硬盘 三是多使用SCSI 接口。多数服务器采用了数据吞吐 量大、CPU 占有率极低的SCSI 硬盘。SCSI 硬盘必须通过SCSI 接口才能使用，因此有的服务 器主板集成了SCSI 接口，有的安有专用的SCSI 接口卡，一块SCSI 接口卡可以接7个SCSI 设备，这是IDE接口所不能比拟的。 四是可支持热插拔。热插拔是一些服务器支持的硬盘安 装方式，可以在服务器不停机的情况下，拔出或插入一块硬盘，操作系统自动识别硬盘的改动。这种技术对24小时不间断运行的服务器来说，是非常必要的。 新知讲授 四 2)硬盘内部结构 硬盘 (Hard Disk) 是计算机中容量最大的外部存储器，其内部结构比较复杂。 2.认知硬盘 新知讲授 四 人们通常是将磁性物质附着在金属盘片上，并将盘片安装到主轴电动机上，当硬盘开始 工作时，主轴电动机将带动盘片一起转动，盘片表面悬浮的磁头在电路和传动臂的控制下进 行移动，并将指定位置的数据读取出来，或将数据存储在指定的位置上。 2.认知硬盘 新知讲授 四 3)硬盘外部结构 硬盘的外部结构比较简单，其正面一般记录了硬盘的相关信息，背面是集成主控芯片的 PCB电路板，后侧则是硬盘的电源接口和数据接口。 2.认知硬盘 新知讲授 四 硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型号、序列号、生产日期、 容量、参数和主从设置方法等。这些信息是正确使用硬盘的基本说明。 2.认知硬盘 新知讲授 四 4)硬盘的接口 硬盘接口有IDE 接口 、SATA 接 口、SCSI 接口 。IDE接口是早期的个人计算机硬盘接口； SATA 接口是当今主流的硬盘接口，在个人计算机领域中已经替代了IDE 接口；SCSI 接口主 要应用于服务器硬盘。 2.认知硬盘 新知讲授 四 IDE(Integrated Drive Electronics,电子集成驱动器)是较早出现的硬盘接口类型。经过 不断发展，IDE 的性能不断提高，并且拥有价格低廉、兼容性强的特点，由此成就了过去其 无法替代的地位，而后发展出更多类型的硬盘接口，如 ATA 、Ultra ATA 、DMA 、Ultra DMA 等接口都是在早期IDE 接口的基础上升级得来的，目前 IDE 接口已经被淘汰。 2.认知硬盘 新知讲授 四 IDE接口。 2.认知硬盘 新知讲授 四 SCSI(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口)是同IDE 完全不同的接 口 。IDE 接口是普通PC 的标准接口，而SCSI 不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应 用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI 接口具有应用范围广、多任务、带宽大、 CPU 占 用率低及热插拔等优点，但高价格使它很难如IDE 接口般普及，因此 SCSI 接口主要应用于中、 高端服务器和专业工作站中。 2.认知硬盘 新知讲授 四 为SCSI 接口。 2.认知硬盘 新知讲授 四 SATA(Serial ATA)目前是个人计算机硬盘常用的接口类型。 SATA 采用串行连接方式， 使用嵌入式时钟信号，具备更强的纠错能力。与以往的硬盘接口相比，其最大的特点是具有数据传输可靠、结构简单、支持热插拔等优点。 2.认知硬盘 新知讲授 四 相对于并行ATA来 说 ，SATA具有非常多的优势。首先，SATA以连续串行的方式传送 数据，一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆的数目变少，效率也会更高。 2.认知硬盘 实际上，SATA仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、 连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和系统复杂性。 新知讲授 四 相对于并行ATA来 说 ，SATA具有非常多的优势。首先，SATA以连续串行的方式传送 数据，一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆的数目变少，效率也会更高。 2.认知硬盘 其次， SATA的起点更高、发展潜力更大，如 SATA 1.0定义的数据传输率可达150Mbit/s, 比并行 ATA(ATA/133) 所能达到的133Mbit/s 最高数据传输率还高，SATA 2.0的数据传输率可达 到300Mbit/s, 而 SATA 3.0可实现600Mbit/s 的最高数据传输率。 新知讲授 四 图2-26所示为SATA接口及供电线缆。 2.认知硬盘 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 1)内存容量 内存容量是指该内存的存储容量，是内存最关键的性能指标。系统对内存的识别是以 Byte (字节)为单位，每个字节由8位二进制数组成。目前内存容量以GB 为单位，可以简 写 为G, 内存容量一般都是2的整次方倍，如4GB、8GB、16GB 等。 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 1)内存容量 内存容量的大小直接影响计算机的执行速率，容量越大，存储的数据越多，CPU 读取 数据块的容量越大，运行速率也越快。现今市场主流内存容量有单条和套装两种，单条内存 有16GB 、8GB 、4GB 、2GB容量规格，套装内存有16GB×4 、16GB×2 、8GB×4 、8GB×2、 4GB×4 、4GB×2 、2GB×2容量规格。 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 1)内存容量 一台计算机内存的容量等于插在主板内存插槽上的所有内存条容量的总和。内存容量的 上限一般由主板芯片组和内存插槽决定，不同主板芯片组可以支持的容量不同。比如，Inter 公司的B360系列芯片组最高支持32GB内存，多余的内存将无法识别。 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 1)内存容量 目前，多数芯片组 可以支持32GB 以上的内存。此外，主板内存插槽的数量也会对内存容量造成限制，如使用 单条容量为8GB 内存，主板由两个内存插槽，那么计算机最高使用内存只能是16GB。因此，在选择内存时要考虑主板内存插槽数量，并且需要考虑将来是否有升级的余地。 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 2)内存主频 内存主频和 CPU 主频一样，习惯上被用来表示内存的速率，它代表着该内存所能达到 的最高工作频率。内存主频越高，在一定程度上代表着内存所能达到的速率越高。内存主频 决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 2)内存主频 目前，市场上按照内存主频进行分类，可将内存分为4000MHz 及以上、3600MHz、 3400MHz 、3200MHz 、3000MHz 、2800MHz 、2666MHz 、2400MHz 、2133MHz 、1333MHz 以下等规格。 新知讲授 四 内存的时序参数对内存的速率也有较大影响，一般不用考虑，但内存超频时可能会用到 以下几个参数。 1.内存的主要性能指标 (4)TRas: 列动态时间，又称tRAS。它表示一个内存芯片上两个不同的列逐一寻址时 所造成的延迟，以时钟周期数为单位，通常是最后也是最大的一个数字。 (3)RAS Precharge: 列地址控制器预充电时间，简称tRP。它表示对回路预充电所需要 的时钟循环数，以决定列地址。同样以时钟周期数为单位，该值越小越好。 03 04 (2)RAS to CAS:列地址至行地址的延迟时间，简称RCD。 它表示在已经决定的列地 址和已经送出行地址之间的时钟循环数，以时钟周期数为单位。例如，2表示延迟周期为两 个时钟周期。该值越小越好。 (1)CAS Latency:行地址控制器延迟时间，简称 CL。 它表示到达输出缓存器的数据所 需要的时钟循环数。对内存来说，这是最重要的一个参数，该值越小，系统读取内存数据的 速率越高。 01 02 时序参数 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 4)模块名称 内存模块上都要标注内存制造商，在使用一些测试软件时很容易看到相关信息。如果未 显示，则说明该内存的SPD 信息不完整或属于无名品牌。 新知讲授 四 内存的相关指标很多，下面介绍几个常用的指标，供大家在实际应用的时候进行对比。 1.内存的主要性能指标 5)内存电压 随着内存的升级，内存电压设计得越来越低。DDR 内存的工作电压为2.5V,DDR2 内 存的工作电压降到1.8V,DDR3 内存的工作电压为1.5V 或1.35V, 而 DDR4 内存的工作电 压为1.2V 和1.0V。 新知讲授 四 (1)硬盘的容量。 2.硬盘的主要性能指标 1 硬盘容量是硬盘重要的性能指标，是用以存储的数据容量，单位为 GB 或 TB 。硬盘厂家通常按照1GB=1000MB,1TB=1000GB 进行换算，但是硬盘安装后实 际使用的容量比购买时标记的少，这是因为计算机是以1GB=1024MB 来计算的。 现在市场上主要的硬盘容量以1TB 、2TB 、3TB 、4TB为主。在选购硬盘时还要注意硬盘的单碟容量 和碟片数，在相同容量的情况下，单碟容量越大，硬盘越轻薄，持续数据传输速率也越高。 2 新知讲授 四 (2)硬盘的转速 2.硬盘的主要性能指标 1 硬盘中的盘片每分钟旋转的速率称为硬盘的转速，单位为r/min 。目前， SATA接口硬盘的转速为7200r/min,SAS 接口硬盘的转速主要为10000r/min和15000r/min 两种。 理论上说，转速越快，硬盘读取数据的速率也越高，但是速率的提高也会产生更大的 噪声和更高的温度。 2 新知讲授 四 (3)硬盘的缓存存储器 硬盘缓存是指硬盘内部的高速存储器。目前，主流硬盘的缓存 主要有256MB 、128MB 、64MB 、32MB。 2.硬盘的主要性能指标 新知讲授 四 (4)平均寻道时间 2.硬盘的主要性能指标 1 平均寻道时间是指磁头从得到指令至寻找到数据所在磁道的时间， 它用于描述硬盘读取数据的能力，以毫秒 (ms) 为单位。 作为完成一次传输的前提，磁头先 要快速找到该数据所在的扇区，这一定位时间称为平均寻道时间(Average Seek Times)。这 个时间越小越好，一般要选择平均寻道时间在10ms 以下的产品。 2 新知讲授 四 笔记本内存如图2-27所示。 1.服务器内存和笔记本内存 新知讲授 四 固态硬盘（SSD）接口如图所示。 2. 固态硬盘 师生互动 五 学生分组，分析本机硬盘型号和主要性能指标，查阅资料学习硬盘外壳标签的含义。查询目前市场最新的主流存储设备，写出设备品牌、主要性能指标。 随堂练习 六 下列叙述中，正确的是（ ）。 A.存储在任何内存中的信息，断电后都会丢失 B.操作系统是只对硬盘管理的程序 C.硬盘装在主机箱内，因此硬盘属于内存 D.硬盘驱动器属于外部设备 答案：D 解析：内存是计算机的内部存储器，断电后其中的信息会丢失。硬盘虽然装在主机箱内，但它是外部存储设备，用于长期存储数据。 随堂练习 六 （ ）是冯·诺依曼体系结构中的“存储程序”？ A. 指存储计算机程序的光盘 B. 将程序和数据存储在同一个存储器中 C. 将程序和数据存储在不同的存储器中 D. 将程序和数据存储在磁带上 答案：B 解析： 冯·诺依曼体系结构中的“存储程序”是指将程序和数据存储在同一个存储器中，程序可以像数据一样被读取和写入，实现了程序的灵活性和可修改性。 随堂练习 六 把内存中数据传送到计算机的硬盘上去的操作称为（ ）。 A.显示 B.写盘 C.输入 D.读盘 答案：B 解析：写盘是指将数据从内存写入到硬盘上，而读盘是指从硬盘读取数据到内存中。 随堂练习 六 微型计算机的硬件组成中，SSD硬盘通常是指（ ）。 A.U盘 B.内存条 C.固态硬盘 D.机械硬盘 答案：C 解析：SSD是固态硬盘的缩写，它是一种使用闪存作为存储介质的硬盘，与机械硬盘相比，具有更快的读写速度。 随堂练习 六 多数芯片组 可以支持( ) 以上的内存？ A. 16GB B. 8GB C. 32GB D. 64GB 答案：C 解析： 多数芯片组 可以支持32GB以上的内存。 随堂练习 六 下面哪个不是外存储器（ ）。 A.硬盘 B.内存条 C.U盘 D.光盘 答案：B 解析：内存条是计算机的内部存储器，不属于外存储器。外存储器是指硬盘、U盘、光盘等可以长期存储数据的设备。 随堂练习 六 硬盘的数据传输率是衡量硬盘速度的一个重要参数，它是指计算机从硬盘中准确找到相应数据并传送到内存的速率，它分为内部和外部传输率，其内部传输率是指：（ ） A. 硬盘的高速缓存到内存 B. CPU到Cache C. 内存到CPU D. 硬盘的磁头到硬盘的高速缓存 答案：D 解析： 硬盘的内部传输率是指硬盘的磁头到硬盘的高速缓存之间的数据传输速度，这是硬盘内部数据传输的一个重要指标。 课堂小结 七 谢谢 $$