计算机组成原理外存储器_外存储器的工作原理,组成,分类情况,接口类型

外存储器

计算机的外存储器又称为辅助存储器，目前主要使用磁表面存储器。

磁表面存储器

所谓“磁表面存储”，是指把某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面上作为载磁体来存储信息。磁盘存储器、磁带存储器和磁鼓存储器均属于磁表面存储器。

优点:

①存储容量大，位价格低;
②记录介质可以重复使用;
③记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档;
④非破坏性读出，读出时不需要再生。

缺点:

①存取速度慢;
②机械结构复杂;
③对工作环境要求较高。

原理:当磁头和磁性记录介质有相对运动时，通过电磁转换完成读/写操作。
编码方法:按某种方案（规律），把一连串的二进制信息变换成存储介质磁层中一个磁化翻转状态的序列，并使读/写控制电路容易、可靠地实现转换。
磁记录方式:通常采用调频制（FM）和改进型调频制（MFM）的记录方式。

磁盘设备的组成

存储区域
一块硬盘含有若干个记录面，每个记录面划分为若干条磁道，而每条磁道又划分为若干个扇区，扇区（也称块）是磁盘读写的最小单位，也就是说磁盘按块存取。


硬盘存储器
硬盘存储器由磁盘驱动器、磁盘控制器和盘片组成。
磁盘驱动器:核心部件是磁头组件和盘片组件，温彻斯特盘是一种可移动头固定盘片的硬盘存储器。
磁盘控制器:是硬盘存储器和主机的接口，主流的标准有IDE、SCSI、SATA等。

性能指标

磁盘的容量
一个磁盘所能存储的字节总数称为磁盘容量。磁盘容量有非格式化容量和格式化容量之分。
非格式化容量是指磁记录表面可以利用的磁化单元总数。
格式化容量是指按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量。

记录密度
记录密度是指盘片单位面积上记录的二进制的信息量，通常以道密度、位密度和面密度表示。
道密度是沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数;
位密度是磁道单位长度上能记录的二进制代码位数;
面密度是位密度和道密度的乘积。
注意:磁盘所有磁道记录的信息量一定是相等的,并不是圆越大信息越多，故每个磁道的位密度都不同。

平均存取时间
平均存取时间=寻道时间（磁头移动到目的磁道)+
旋转延迟时间（磁头定位到所在扇区）+
传输时间（传输数据所花费的时间)

数据传输率:磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数，称为数据传输率。
假设磁盘转数为r(转/秒），每条磁道容量为N个字节，则数据传输率为D,=rN

磁盘地址

地址结构 驱动器号 柱面号（磁道） 盘面号 扇区号

硬盘的工作过程

硬盘的主要操作是寻址、读盘、写盘。每个操作都对应一个控制字，硬盘工作时，第一步是取控制字，第二步是执行控制字。
硬盘属于机械式部件，其读写操作是串行的，不可能在同一时刻既读又写，也不可能在同一时刻读两组数据或写两组数据。

磁盘阵列

RAID（廉价冗余磁盘阵列）是将多个独立的物理磁盘组成一个独立的逻辑盘，数据在多个物理盘上分割交叉存储、并行访问，具有更好的存储性能、可靠性和安全性。

光盘存储器

光盘存储器是利用光学原理读/写信息的存储装置，它采用聚焦激光束对盘式介质以非接触的方式记录信息。
特点:
存储密度高
携带方便
成本低
容量大
存储期限长
容易保存

固态硬盘

在微小型高档笔记本电脑中，采用高性能Flash Memory作为硬盘来记录数据，这种“硬盘”称固态硬盘。
固态硬盘除了需要Flash Memory外，还需要其他硬件和软件的支持。
注:闪存(Flash Memory)是在E2PROM的基础上发展起来的，本质上是只读存储器。