第 7章 辅助存储器本章主要内容：
本章讲述辅助存储器的构成,原理,性能指标及记录方式等内容 。 重点要求掌握磁记录方式以及磁盘存储器的性能参数计算 。
7.1 硬盘存储设备
7.2 RAID（冗余磁盘阵列）
7.3 软盘存储设备
7.4 激光存储设备
7.1 硬盘存储设备
7.1.1 磁记录原理与记录方式
1,磁性材料的物理特性
磁表面存储器是利用磁性材料两种不同的磁化状态来表示二进制信息,0”和,1”的特性。
磁表面存储器是通过磁头和记录介质的相对运动完成信息的写入和读出的 。
2,记录方式
形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。
（ 1）归零制（ RZ）
（ 2） 不归零制 （ NRZ）
（ 3） 见,1”就翻不归零制 （ NRZ1）
（ 4） 调相制 （ PM）
（ 5） 调频制 （ FM）
（ 6） 改进调频制 （ MFM）
3,磁表面存储器存取信息的原理
7.1.2 硬盘机的基本组成与分类
1,根据磁头的工作方式分类
按此方法可分为移动头硬盘存储器和固定头硬盘存储器 。
2,根据磁盘是否可更换分类
根据磁盘是否可更换可将磁盘分为可换盘存储器和固定盘存储器两种 。
7.1.3 硬盘驱动器和硬盘控制器
1,磁头定位驱动系统
定位驱动系统由驱动部件和运载部件组成。
2,主轴系统与数据转换系统
主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴电路和有关控制电路。
编码电路 写入驱动器选头信号 磁头选择译码电路 读放大器输入输出磁头写入线圈磁头读出线圈写入电路读出电路
图 7-3 硬盘存储器读写电路框图
（ 1） 写入过程
（ 2） 读出数据的过程
3,磁盘控制器图 7-4 硬盘控制器接口读放大器数据分离器数据编码器磁盘
S T5 0 6 接口主机读时钟产生器数据译码串 / 并转换并 / 串转换写放大器格式控制数据缓冲
DMA
控制
ES D I 接口
SMD 接口
ID E 接口
S C S I 接口磁盘数据控制器
7.1.4 硬盘的主要技术指标
磁盘存储器的主要指标包括存储密度,存储容量,存取时间及数据传输率等 。
7.2 RAID（冗余磁盘阵列）
7.2.1 RAID 0级
RAID 0级不是 RAID家族中的真正成员，
因为它不采用冗余来改善性能。
1,RAID 0用于高速数据传输
2,RAID 0用于高速的 I/O请求
7.2.2 RAID 1级
RAID 1和 RAID 2到 RAID 5的区别在于实现冗余的方法。
图 7-7 RAID 1（镜像）
条 12
条 8
条 4
条 0
条 13
条 9
条 5
条 1
条 14
条 10
条 6
条 2
条 15
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条 7
条 3
7.2.3 RAID 2级
RAID 2和 RAID 3都使用了并行存取技术。
图 7-8 RAID 2（冗余用于海明码）
b 0
b 1
b 2
b 3
f 0 ( b )
f 1 ( b )
f 2 ( b )
7.2.4 RAID 3级
RAID 3的组织方式与 RAID 2相同，所不同的是不管磁盘阵列多大,RAID 3只需要一个冗余盘。
图 7-9 RAID 3（位交错奇偶校验）
b 0
b 1
b 2
b 3
P ( b )
1,冗余
2,性能
7.2.5 RAID 4级
RAID 4和 RAID 5都采用一种独立的存取技术图 7-10 RAID 4（块级奇偶校验）
条 12
条 8
条 4
条 0
条 13
条 9
条 5
条 1
条 14
条 10
条 6
条 2
条 15
条 11
条 7
条 3
P ( 1 2 ～ 15)
P ( 8 ～ 1 1 )
P ( 4 ～ 7)
P ( 0 ～ 3)
7.2.6 RAID 5级
RAID 5和 RAID 4的组织方式相同，所不同的是,RAID 5在所有磁盘上分布了奇偶校验区。
图 7-11 RAID 5（块级分布式奇偶校验）
P ( 1 6 ～ 19)
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P ( 1 2 ～ 15)
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P ( 8 ～ 1 1 )
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条 10
P ( 4 ～ 7)
条 3
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条 7
P ( 0 ～ 3)
7.3 软盘存储设备
软磁盘存储器由软盘片、软盘驱动器和软盘控制器构成。
7.3.1 软盘片
7.3.2 软盘驱动器和控制器
7.4 激光存储设备
7.4.1 光盘存储器的种类
1,只读型光盘 （ CD-ROM）
（ 1） CD-ROM盘片
（ 2） 数据结构
2,只写 一次型光盘 （ WORM）
3,可擦写型光盘 （ CD-RW）
7.4.2 光盘的读写原理
光盘存储器是利用激光束在记录表面上存储信息的。
1,形变
2．相变
3,磁光存储
7.4.3 光盘驱动器及接口
1,数据传输率
2,数据缓冲器容量
3,接口类型
本章讲述辅助存储器的构成,原理,性能指标及记录方式等内容 。 重点要求掌握磁记录方式以及磁盘存储器的性能参数计算 。
7.1 硬盘存储设备
7.2 RAID（冗余磁盘阵列）
7.3 软盘存储设备
7.4 激光存储设备
7.1 硬盘存储设备
7.1.1 磁记录原理与记录方式
1,磁性材料的物理特性
磁表面存储器是利用磁性材料两种不同的磁化状态来表示二进制信息,0”和,1”的特性。
磁表面存储器是通过磁头和记录介质的相对运动完成信息的写入和读出的 。
2,记录方式
形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。
（ 1）归零制（ RZ）
（ 2） 不归零制 （ NRZ）
（ 3） 见,1”就翻不归零制 （ NRZ1）
（ 4） 调相制 （ PM）
（ 5） 调频制 （ FM）
（ 6） 改进调频制 （ MFM）
3,磁表面存储器存取信息的原理
7.1.2 硬盘机的基本组成与分类
1,根据磁头的工作方式分类
按此方法可分为移动头硬盘存储器和固定头硬盘存储器 。
2,根据磁盘是否可更换分类
根据磁盘是否可更换可将磁盘分为可换盘存储器和固定盘存储器两种 。
7.1.3 硬盘驱动器和硬盘控制器
1,磁头定位驱动系统
定位驱动系统由驱动部件和运载部件组成。
2,主轴系统与数据转换系统
主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴电路和有关控制电路。
编码电路 写入驱动器选头信号 磁头选择译码电路 读放大器输入输出磁头写入线圈磁头读出线圈写入电路读出电路
图 7-3 硬盘存储器读写电路框图
（ 1） 写入过程
（ 2） 读出数据的过程
3,磁盘控制器图 7-4 硬盘控制器接口读放大器数据分离器数据编码器磁盘
S T5 0 6 接口主机读时钟产生器数据译码串 / 并转换并 / 串转换写放大器格式控制数据缓冲
DMA
控制
ES D I 接口
SMD 接口
ID E 接口
S C S I 接口磁盘数据控制器
7.1.4 硬盘的主要技术指标
磁盘存储器的主要指标包括存储密度,存储容量,存取时间及数据传输率等 。
7.2 RAID（冗余磁盘阵列）
7.2.1 RAID 0级
RAID 0级不是 RAID家族中的真正成员，
因为它不采用冗余来改善性能。
1,RAID 0用于高速数据传输
2,RAID 0用于高速的 I/O请求
7.2.2 RAID 1级
RAID 1和 RAID 2到 RAID 5的区别在于实现冗余的方法。
图 7-7 RAID 1（镜像）
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条 8
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7.2.3 RAID 2级
RAID 2和 RAID 3都使用了并行存取技术。
图 7-8 RAID 2（冗余用于海明码）
b 0
b 1
b 2
b 3
f 0 ( b )
f 1 ( b )
f 2 ( b )
7.2.4 RAID 3级
RAID 3的组织方式与 RAID 2相同，所不同的是不管磁盘阵列多大,RAID 3只需要一个冗余盘。
图 7-9 RAID 3（位交错奇偶校验）
b 0
b 1
b 2
b 3
P ( b )
1,冗余
2,性能
7.2.5 RAID 4级
RAID 4和 RAID 5都采用一种独立的存取技术图 7-10 RAID 4（块级奇偶校验）
条 12
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条 1
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P ( 1 2 ～ 15)
P ( 8 ～ 1 1 )
P ( 4 ～ 7)
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7.2.6 RAID 5级
RAID 5和 RAID 4的组织方式相同，所不同的是,RAID 5在所有磁盘上分布了奇偶校验区。
图 7-11 RAID 5（块级分布式奇偶校验）
P ( 1 6 ～ 19)
条 12
条 8
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P ( 1 2 ～ 15)
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7.3 软盘存储设备
软磁盘存储器由软盘片、软盘驱动器和软盘控制器构成。
7.3.1 软盘片
7.3.2 软盘驱动器和控制器
7.4 激光存储设备
7.4.1 光盘存储器的种类
1,只读型光盘 （ CD-ROM）
（ 1） CD-ROM盘片
（ 2） 数据结构
2,只写 一次型光盘 （ WORM）
3,可擦写型光盘 （ CD-RW）
7.4.2 光盘的读写原理
光盘存储器是利用激光束在记录表面上存储信息的。
1,形变
2．相变
3,磁光存储
7.4.3 光盘驱动器及接口
1,数据传输率
2,数据缓冲器容量
3,接口类型
