1、第第8章章 外围设备外围设备第第1节节 外围设备概述外围设备概述第第2节磁盘存储设备节磁盘存储设备 第第3节磁带存储设备节磁带存储设备第第4节节 光盘和磁光盘存储设备光盘和磁光盘存储设备一、一、外围设备的一般功能外围设备的一般功能外围设备的定义：外围设备的定义：外围设备涉及到相当广泛的计算机部件。计算机系统的每一部分都可作为一个外围设备来看待。外围设备的功能：外围设备的功能：在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系的“桥梁”。外围设备的基本组成：外围设备的基本组成：(1)存储介质，它具有保存信息的物理特征。(2)驱动装置。(3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。二
2、、外围设备的分类二、外围设备的分类 一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实际需要来决定的。中央部分是中央部分是CPUCPU和主存（主机）和主存（主机），通过总线总线与第二层的适适配器配器(接口接口)部件相连，第三层是各种外围设外围设备控制器备控制器，最外层则是。外围设备可分为几大类。每一种外围设备，都是在它自己的设备控制器控制下进行工作，而设备控制器则通过适配器和主机连接，并受主机控制.一、一、磁记录原理与记录方式磁记录原理与记录方式 计算机的外存储器又称。所谓磁表面存储，是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。均属于磁表面存储器。磁表面存储器的优点：(1)存储容量
3、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，读出时不需要再生信息。磁表面存储器的缺点：存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。通过写入电流变化产生不同的磁化状态来表示信息。磁性材料上呈现剩磁状态的地方形成了一个磁化元磁化元或存储元存储元，它是记录一个二进制信息位的最小单位。它是记录一个二进制信息位的最小单位。通过电电-磁变换磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流写线圈中的脉冲电流，可把转
4、换成载磁体存储元的不同剩磁状态；反之，通过，利用，可将由存储元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出。运动方向记录方式记录方式。记录方式是一种编码方式，它按某种规律将一串二进制数字信息变换成磁层中相应的磁化元状态，用读写控制电路实现这种转换。在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、相位在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、相位、频率变化不同，从而形成了不同的记录方式。、频率变化不同，从而形成了不同的记录方式。常用记录方式可分为RZ归零制、不归零制(NRZ)，调相制(PM)，调频制(FM)几大类。(具体细节双学位同学部要求)RZ归零制归零制 正脉冲表示“1”，负脉冲表示“0”。两位信息之间
5、线圈里的电流为0，这是归零制的特点。NRZ不归零制不归零制 正向电流表示“1”；反向电流表示“0”。对于连续记录“1”或“0”写电流的方向不变。此方法比规零的方法减少了磁化翻转的次数。PM调相制调相制利用两个相位相差180的磁化翻转方向代表数据“0”和“1”。FM调频制调频制在纪录“1”时，不仅在位周期中心产生磁化翻转，在位与位之间也翻转。记录“0”，在位周期中心不产生磁化翻转，但在位与位之间也翻转。MFM记录“1”，在位周期中心产生磁化翻转中心产生磁化翻转，记录记录“0”，不翻转。记录两个或两个以上的不翻转。记录两个或两个以上的“0”，位与位之间，位与位之间才翻转。才翻转。硬磁盘机硬磁盘机是
6、指记录介质为硬质圆形盘片的磁表面存储器。它主要由磁记录介质磁记录介质、磁盘控制器磁盘控制器、磁盘驱磁盘驱动器动器三大部分组成。磁盘控制器磁盘控制器 包括控制逻辑与时序、数据并-串变换电路和串-并变换电路。包括写入电路与读出电路、读写转换开关、读写磁头与磁头定位伺服系统等。硬磁盘机通常按以下方法分类：按盘片结构分成可换盘片式与固定盘片式两种；磁头也分为可移动磁头和固定磁头两种。二、硬磁盘机的基本组成和分类二、硬磁盘机的基本组成和分类磁盘驱动器磁盘驱动器定位,读写电路1.1.磁盘驱动器磁盘驱动器主要由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统组成。2.磁盘控制器磁盘控制器 主机主机与与磁盘驱动器磁盘驱动
7、器。由于磁盘存储器是高速外存设备，故与主机之间采用成批交换数据方式。作为主机与驱动器之间的控制器，它需要有两个方面的接口：，控制外存与主机总线之间交换数据；另一个是与设备的接口，另一个是与设备的接口，根据主机 命令控制设备的操作。前者称为系统级接口，后者称为设备级接口。四、磁盘上信息的分布四、磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，记录面上一系列同心圆称为。每个盘片表面通常有几十到几百个磁道，每个磁道又分为若干个。磁道的编址是从外向内依次编号，最外一个同心圆叫0磁道，最里面的一个同心圆叫n磁道，n磁道里面的圆面积并不用来记录信息。对活动头磁盘组来说，0磁磁道道扇区扇区n磁磁道道圆柱面圆柱
8、面 在一个盘组中，各记录面上相同编号（位置）的诸磁道在一个盘组中，各记录面上相同编号（位置）的诸磁道构成一个圆柱面。例如，某驱动器有构成一个圆柱面。例如，某驱动器有4片片8面，则面，则8个个0号磁号磁道构成道构成0号圆柱面，号圆柱面，8个个1号磁道构成号磁道构成1号圆柱面，号圆柱面，。硬。硬盘的圆柱面数等于一个记录面上的磁道数，圆柱面号即对盘的圆柱面数等于一个记录面上的磁道数，圆柱面号即对应的磁道号。应的磁道号。0n五、磁盘存储器的技术指标五、磁盘存储器的技术指标 磁盘存储器的主要指标包括。存储密度存储密度:分道密度、位密度和面密度分道密度、位密度和面密度。是沿磁盘半径方向沿磁盘半径方向上的磁
9、道数，上的磁道数，单位为道/英寸。是磁道磁道上能记录的二进制代码位上能记录的二进制代码位数，数，单位为位/英寸。是位密度和道密度的乘积，单位为位/平方英寸。存储容量存储容量 一个磁盘存储器所能存储的字节总数，称为磁盘存储器的存储容量。存储容量有格式化容量格式化容量和非格式化容量非格式化容量之分: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，也就是用户可以真正使用的容量。非格式化容量是磁记录表面可以利用的磁化单元 总数。平均存取时间平均存取时间 存取时间是指从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置，到开始从盘片表面读出或写入信息所需要的时间。磁头定位至所要求的磁道上所需的
10、时间定位时间或找道时间；找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间，称为等待时间，这两个时间(找道时间、等待时间)都是随机变化的，因此往往使用平均值来表示。等于、之和。平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均值。Ta=Ts+1/2r+b/(rN)平均找道时间平均等待时间数据传输时间 r 为磁盘旋转速率，转/秒；N为每磁道字节数目前平均找道时间为1020ms。平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间的一半来表示。目前固定头盘转速高达6000转/分，故平均等待时间为5ms。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，叫，传输率与存储设备和主机接口逻辑有关。从存
11、储设备考虑，假设磁盘旋转速度为每秒n转，每条磁道容量为N个字节，则数据传输率Dr=nN(字节/秒)。也可以写成Dr=Dv(字节/秒)，其中D为位密度，v为磁盘旋转的线速度。平均存取时间虽然包括数据传输时间虽然包括数据传输时间，但这一时间相对平均找道时间和平均等待时间来说可以忽略不计。所以磁盘的平均存取时间Ta，近似地由平均找道时间Ts 和平均等待时间Tw 组成：Ta=Ts+Tw=Tsmax+Tsmin 2Twmax+Twmin 2+【例例】磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速2400转/
12、分。问（）(1)共有多少柱面?(2)盘组总存储容量是多少?(3)数据传输率多少?(4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址?(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上?(1)有效存储区域有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)因为道密度因为道密度=40道道/cm，所以，所以405.5=220道，即道，即220个圆柱面个圆柱面(2)内层磁道周长为内层磁道周长为2R=23.1411=69.08(cm)每道信息量每道信息量=400位位/cm69.08cm=27632位位=3454B 每面信息量每面信息量=34
13、54B220=759880B 盘组总容量盘组总容量=759880B10=7598800B(3)磁盘数据传输率磁盘数据传输率Dr=rN,N为每条磁道容量，为每条磁道容量，N=3454B,r为磁盘转速，为磁盘转速，r=2400转转/60秒秒=40转转/秒秒 Dr=rN=403454B=13816B/s(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块个记录块(一个扇区一个扇区)，每个记录块记录固定字节数，每个记录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式的编址方式可用
14、如下格式(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读/写速度快。写速度快。六六 磁盘存储设备的技术发展磁盘存储设备的技术发展1磁盘磁盘cache(1)磁盘磁盘cache的概念的概念磁盘驱动器的存取时间仍停留在毫秒(ms)级;主存的存取时间为纳秒(ns)级;两者速度差别十分突出。两者速度差别十分突出。改进方法:增加磁盘主轴转速，提高I/O总线速度，改进该读/写算法和采用磁盘磁盘cache等措施。高速缓存(cache)是增强相对慢速存储设备存取速度的暂存存储器。在主
15、存储器和CPU之间设置的cache是为了弥补主存和CPU之间速度的差别；同样磁盘cache是为了弥补慢速磁盘和主存之间的速度差异。所以硬盘和内存之间的所以硬盘和内存之间的Cache就叫做就叫做磁盘高速缓存磁盘高速缓存。磁。磁盘盘cache一次存取的数量大，数据集中，速度要求比一次存取的数量大，数据集中，速度要求比CPU高速缓存低，而且大容量缓存管理工作较复杂，因高速缓存低，而且大容量缓存管理工作较复杂，因此此磁盘磁盘cache的管理和实现一般由硬件和软件共同完成的管理和实现一般由硬件和软件共同完成。目前的磁盘驱动器一般都带有高速缓存，容量在目前的磁盘驱动器一般都带有高速缓存，容量在1MB几几
16、MB之间，可由之间，可由 SRAM或或DRAM组成。组成。这项技术可使计算机读写时的存储系统平均数据传输率提高510倍，适应了当前激增的海量数据存储需求。(2)磁盘磁盘cache的工作原理的工作原理在磁盘cache中，由一些数据块组成的一个基本单位称为。当一个I/O请求送到磁盘驱动器时，首先搜索驱动器上的高速缓存行是否已被写上，数据如果是读操作，且要读的数据已在cache中，则为命中，可从cache中读出数据否则需从磁盘介质上读出。写入操作和CPU中的cache类似，有“直写”和“写回”两种方法。缓存利用了被访问数据的空间局部性和时间局部性空间局部性和时间局部性规则。空间局部性是指当某些数据被
17、存取时，该数据附近的其他数据可能也将很快被存取；时间局部性是指当某些数据被存取后，不久这些数据还可能被再次存取。2 磁盘阵列存储器磁盘阵列存储器RAID 廉价冗余磁盘阵列廉价冗余磁盘阵列(Redundent Array Of Inexpensive Disk，简称简称RAID)是是用多台磁盘存储器组成的大容量外存储子系统用多台磁盘存储器组成的大容量外存储子系统。其基础是数据分块技术，即在多个磁盘上交错存放数据使之其基础是数据分块技术，即在多个磁盘上交错存放数据使之可以并行存取。可以并行存取。在阵列控制器阵列控制器的组织管理下，能实现数据的并行、交叉存储或单独存储操作。由于阵列中的一部分磁盘存有
18、冗余信息，一旦系统中某一磁盘失效，可以利用冗余信息重建用户数据。促进磁盘阵列技术快速发展的因素主要有以下三点：(1)CPU速度的增长大大超过了磁盘驱动器数据传输率的增长。速度的增长大大超过了磁盘驱动器数据传输率的增长。(2)小盘径阵列磁盘驱动器与大型驱动器相比具有成本低、功耗小、性能好小盘径阵列磁盘驱动器与大型驱动器相比具有成本低、功耗小、性能好等优点。等优点。(3)能保证极高的可靠性和数据的可用性。能保证极高的可靠性和数据的可用性。RAID标准分为7级(RAID0-6),这些标准指出了不同存储容量、可靠性、数据传输能力、I/O请求速率的应用需求。其中RAID0是低成本的标准，未使用校验技术，
19、可靠性级别低。RAID 0可以把多块硬盘连接在一起形成一个容量更大的存储设备。最简单的RAID 0技术只是提供更多的磁盘空间，把4块磁盘组合在一起形成一个独立的逻辑驱动器，容量相当于任何一块单独硬盘的4倍。图中彩色区域所示，数据被依次写入到各磁盘中。当一块磁盘的空间用尽时，数据就会被自动写入到下一块磁盘中。这种设置方式只有一个好处这种设置方式只有一个好处，那就是可以增加磁盘的容量。也可以通过设置，使用RAID 0来提高磁盘的性能和吞吐量。RAID0没有冗余或错误修复能力，但是实现成本是最低的。与“多体交叉存储器”类似，通过创建条带集，在同一时间内向多块磁盘写入数据。所有用户的数据、系统数据可以
20、被看成逻辑的条带，存储于逻辑盘。物理磁盘也可以用条带划分，每个条带是一些物理的块、扇区或其他单位。数据条带以轮转方式连续存于于磁盘阵列。具体如图所示:图中可以清楚的看到通过建立带区集，原先顺序写入的数据被分散到所有的四块硬盘中同时进行读写。四块硬盘的并行操作使同一时间内磁盘读写的速度提升了4倍。RAID 0的数据映射补充阅读ppt40-46 考试不要求RAID1 亦称镜像盘，使用双备份磁盘。亦称镜像盘，使用双备份磁盘。每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写到另一个冗余每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写到另一个冗余盘，形成信息的两份复制品。盘，形成信息的两份复制品。特点：昂贵、系统可靠性高、效率
21、低特点：昂贵、系统可靠性高、效率低(冗余度太大冗余度太大)RAID3 位交叉奇偶校验盘阵列，是单盘容错并行传输的阵列。位交叉奇偶校验盘阵列，是单盘容错并行传输的阵列。数据以位或字节交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息数据以位或字节交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存储在一台专用盘上。存储在一台专用盘上。将磁盘分组，读写要访问组中所有盘，每组中有一个盘作为将磁盘分组，读写要访问组中所有盘，每组中有一个盘作为校验盘。校验盘。RAID2 位交叉式海明编码阵列。位交叉式海明编码阵列。特点特点:原理上比较优越，但冗余信息的开销太大。原理上比较优越，但冗余信息的开销太大。补充阅读 校验盘一般采用奇偶
22、校验法，当一个磁盘出故障时，可校验盘一般采用奇偶校验法，当一个磁盘出故障时，可以通过奇偶校验磁盘中的校验和来恢复出错数据。以通过奇偶校验磁盘中的校验和来恢复出错数据。简单理解为：先将分布在各个数据盘上的一组数据加起简单理解为：先将分布在各个数据盘上的一组数据加起来，将和存放在冗余盘上。一旦某一个盘出错，只要将冗来，将和存放在冗余盘上。一旦某一个盘出错，只要将冗余盘上的和减去所有正确盘上的数据，得到的差就是出错余盘上的和减去所有正确盘上的数据，得到的差就是出错的盘上的数据。的盘上的数据。缺点：恢复时间较长缺点：恢复时间较长RAID4 专用奇偶校验独立存取盘阵列。专用奇偶校验独立存取盘阵列。数据以
23、块数据以块(块大小可变块大小可变)交叉的方式存于各盘，冗余的奇交叉的方式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存在一台专用盘上。偶校验信息存在一台专用盘上。特点特点:允许独立存取，多个访问请求可同时进行允许独立存取，多个访问请求可同时进行补充阅读RAID3 RAID4RAID5 块交叉分布式奇偶校验盘阵列。块交叉分布式奇偶校验盘阵列。数据以块交叉的方式存于各盘，无专用校验盘，冗余的奇数据以块交叉的方式存于各盘，无专用校验盘，冗余的奇偶校验信息均匀分布于所有盘。偶校验信息均匀分布于所有盘。特点特点:无瓶颈盘，多个写访问请求可同时进行无瓶颈盘，多个写访问请求可同时进行RAID3 和 RAID41591317
24、21.2610141822.3711151925.P0P1P2P3P4P5.04812P420.159P31621.26P2131722.3P110141825.P07111519P5.RAID5048121620.补充阅读RAID6（P+Q）双维奇偶校验独立存取盘阵列。双维奇偶校验独立存取盘阵列。数据以块数据以块(块大小可变块大小可变)交叉的方式存于各盘，冗余的检、交叉的方式存于各盘，冗余的检、纠错信息均匀地分布在所有磁纠错信息均匀地分布在所有磁 盘上。盘上。每次写入数据都要访问一个数据盘和两个校验盘，可容忍每次写入数据都要访问一个数据盘和两个校验盘，可容忍双盘出错。双盘出错。RAID7 采
25、用采用Cache和异步技术的和异步技术的RAID6，提高响应速度和传输速，提高响应速度和传输速率率(可达每秒几十兆字节可达每秒几十兆字节)。补充阅读(1)各级各级RAID的结构特点的结构特点RAID级级数据磁数据磁盘数盘数可正常工作的最多失可正常工作的最多失效盘数效盘数检测磁盘检测磁盘数数0 非冗余非冗余8001 镜像镜像8182 存储器式存储器式ECC8143 位交叉奇偶校验位交叉奇偶校验8114 块交叉奇偶校验块交叉奇偶校验8115 块交叉分布奇偶块交叉分布奇偶校验校验8116 P+Q冗余冗余8227 Cache+异步异步822(2)实现盘阵列的三种方式实现盘阵列的三种方式 软件方式软件方
26、式 由主机实现阵列管理软件。由主机实现阵列管理软件。优点优点:成本低成本低 缺点：缺点：阵列卡方式阵列卡方式 把把RAID管理软件固化在管理软件固化在I/O控制卡上，从而可不占用主控制卡上，从而可不占用主机时间。机时间。子系统方式子系统方式 一种基于通用接口总线的开放式平台，可用于各种一种基于通用接口总线的开放式平台，可用于各种主机平台和网络系统。主机平台和网络系统。一、磁带机的原理、分类 在所有磁存储介质中，磁带是单位存储信息成本最低、容量最大的存储介质，常用来做数据备份常用来做数据备份。整个磁带机的组成包括：磁头、磁带及基本的硬件结构。下面将对磁带机的工作原理、磁带机所采用技术、磁带和磁带
27、机的分类作以介绍。（1）磁带机的工作原理）磁带机的工作原理一般磁带机的主要组成部分有：走带机构、磁带盘驱动机构、走带机构、磁带盘驱动机构、磁带缓冲机构、读磁带缓冲机构、读/写装置和自动装、卸带机构写装置和自动装、卸带机构等。磁带机工作时，其磁头固定不动，磁带在磁头下面作恒速运动，磁头在读/写电路作用下对磁带作写入或读出操作。磁带机中磁带读写简图磁带机中磁带读写简图（3）磁带和磁带机的分类）磁带和磁带机的分类 磁带的种类很多，可以分为6种规格。有2 2种规格的磁带种规格的磁带采用螺旋扫描读写方式，他们适用于DAT（4mm）磁带机和8mm磁带机。另外的磁带，都采用数据流存储技术（2）磁带机采用的技
28、术）磁带机采用的技术根据磁带的读写工作原理，读写工作原理，可将磁带机所采用的技术分为：螺旋扫描技术线性记录（数据流）技术DLT(数码线性磁带)技术LTO技术(LTO（Linear Tape-Open，开放线性磁带）磁带机 DLT 3480/3490 DC6000 Travan 8mm DAT 4mm DAT 螺旋扫描磁带机机 数据流磁带机 1/4 英寸（QIC）1/2 英寸 磁带机的分类QIC（Quarter Inch Cartridge：1/4英寸带卷）磁带：它包括DC6000和DC2000两种规格。DAT（Digital Audio Tape）磁带8mm磁带1/2英寸磁带：又分为DLT（D
29、igital L i n e a r T a p e）磁 带 和IBM3480/3490/3590系列磁带两类。HP DAT40磁带机DAT40是HP公司的DAT格式磁带机，是螺旋记录格式螺旋记录格式中体积最小巧的产品，广泛应用在各种服务器中。小巧的4mm磁带具有40GB的单盘容量，足以满足典型局域网环境下的备份要求。DAT40磁带机传输率达到6MB/s，40GB数据的备份在两小时之内即可完成。SDLT320压缩容量达 320GB*压缩性能达 115GB/h*HP Ultrium(傲群）460（LTO磁带机)HP Ultrium磁带机是世界上最快的磁带机之一，单盘磁带的容量目前已经达到200G
30、B，持续传输率30 MB/s（压缩），支持Ultra SCSI LVD（低压差分）或Ultra 2 SCSI，5.25英寸全高设计可以方便地安装在各种服务器中。Ultrium的单轴磁带采用了先进的线性记录技术（目前支持Ultrium-1记录格式），在半高磁带介质上形成8通道线性螺旋形记录。数据流磁带机数据流磁带机：数据流磁带机是将数据连续地写在磁带上，每个数据块间插入记录间隙，使磁带机在数据块间不启停。它用电子控制代替机械控制从而简化了磁带机的结构，降低了成本，提高了可靠性。数据流磁带机有1/2英寸开盘式开盘式和1/4英寸盒式盒式两种。盒式磁带的结构类似于录音带和录像带，盒带内部装有供带盘和收
31、带盘，二、磁带的记录格式二、磁带的记录格式 数据流磁带机是串行逐道记录，其读写顺序类似于磁盘。记录信息时，从0号磁道开始，偶数磁道从磁带首端BOT到磁带末端EOT，而奇数磁道则从EOT到BOT，且要依次首尾相接。这种方式称做蛇形串行记录蛇形串行记录。1/4英寸盒式数据流磁带也是一种通用的标准磁带。其中9道磁带记录格式括:前同步、数据块标志(1B)、用户数据(512B)、地址号(4B)、CRC校验码(2B)和后同步。数据流磁带数据流磁带3210例例5*不要求不要求,仅供参考仅供参考 现有半英寸(1英寸=25.4mm)9道磁带机，记录密度为每英寸6250B，带速3m/s，启停 时间5ms，带长90
32、0m，按块记录文件；每条记录长128B，块化系数为16(磁带的块化系数是指每个数据块所容纳的记录条数)，块间间隔为10mm。求：(1)磁带记录密度每毫米多少字节；(2)数据传输率；(3)每个块占磁带长度；(4)整盘带可容纳的记录条数；(5)读出160 000条记录所需的时间。9个磁道对应个磁道对应9个磁头个磁头磁道号9磁道号1.(1)因为已知记录密度因为已知记录密度d=6250B/英寸，所以磁带记录密英寸，所以磁带记录密度度d=6250B/25.4mm=246B/mm(2)根据公式根据公式c=dv，已知，已知v=3m/s,d=246B/mm，则数据传输率则数据传输率c=246B/mm31000
33、mm/s=738千字节千字节/s(3)每块所占磁带长度包括两部分：一是记录一块数据每块所占磁带长度包括两部分：一是记录一块数据的长度，二是块间间隔。的长度，二是块间间隔。一块数据所占字节数一块数据所占字节数=(字节数字节数/每个记录每个记录)块化系数块化系数=12816=2048字节字节2048字节占有的带长字节占有的带长=2048/(记录密度记录密度)=2048/246=8mm 每块占磁带长度每块占磁带长度=8mm+10mm=18mm(4)一盘带能存储的记录块数一盘带能存储的记录块数=总带长总带长/一个块长一个块长=9001000mm/18mm=50103块块 所以，整盘带可容纳的记录条数所
34、以，整盘带可容纳的记录条数=块化系数块化系数块数块数=1650103=800 000条记录条记录(5)160 000条记录需要的记录块数条记录需要的记录块数=160 000/块化系数块化系数=160 000/16=10103块块 读出读出160 000条记录所需时间条记录所需时间t=启停时间启停时间(t1)+有效时间有效时间(t2)+间隔时间间隔时间(t3)启停时间启停时间t1：读出：读出160 000条记录需启停一次磁带机的时条记录需启停一次磁带机的时间，已知间，已知t1=5ms;有效时间有效时间t2：不包括块间间隔，：不包括块间间隔，160 000条记录的读出时间条记录的读出时间，已求出传
35、输率为，已求出传输率为738千字节千字节/s，故，故 t2=(160 000128)/(738*1024/s)=27s；间隔时间间隔时间t3：计算出总的块间隔长度，然后除以带速。因：计算出总的块间隔长度，然后除以带速。因160 000条记录共分条记录共分10 000块，块间隔共长块，块间隔共长100m，故，故t3=33.333s,因此总时间因此总时间t=5ms+27s+33.333s=60.338s 第第4节节 光盘和磁光盘存储设备光盘和磁光盘存储设备一、光盘存储设备一、光盘存储设备二、磁光盘存储设备二、磁光盘存储设备一、光盘存储设备一、光盘存储设备 光存储器简称光盘光盘，是近年来颇受重视的一
36、种外存设备，更是多媒体计算机不可缺少的设备。光盘采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度信息，以介质材料的光学性质(如反射率、偏振方向)的变化来表示所存储信息的“1”或“0”。只读类只读类(如如CD-ROM(CD-ROM(只读只读)、DVD-ROMDVD-ROM等等)可写类可写类(如如CD-R(CD-R(写一次写一次)、CD-RW(CD-RW(可读写可读写)、MO(MO(磁光磁光盘盘,多次写多次写)等等)只读型光盘，它由生产厂家预先写入数据和程序，只读型光盘，它由生产厂家预先写入数据和程序，使用时用户只能读出，不能修改或写入新内容。使用时用户只能读出，不能修改或写入新内容。这种光盘是以烧孔
37、的形式记录信息的，首先要精这种光盘是以烧孔的形式记录信息的，首先要精心制作母盘，然后通过母盘压制出复制盘。在光盘的心制作母盘，然后通过母盘压制出复制盘。在光盘的记录薄膜上有小孔表示记录记录薄膜上有小孔表示记录“1”，无小孔表示记录，无小孔表示记录“0”。CD是通过在涂有玻璃表层的主盘上，用高能红外激光束烧出0.8毫米直径的小孔制成的。用这种主盘做成模子，上面带有烧好的激光孔，然后往模子上注入熔化的多种碳酸盐脂，使激光孔的形状和玻璃主盘的形状一样，就基本上完成了CD的主体。接着，在碳酸盐脂上沉淀上一薄层的反射铝，再覆盖上一层起保护作用的表层，最后再打上标签，整个CD就完成了。碳酸盐脂底基的凹陷部
38、分叫作凹区凹区，凹区两边未经过烧制的部分叫作凸区凸区。阅读材料之一 将CD进行回放时，用一个低能激光二极管发出的波长为0.78毫米的红外光照射在二极管下“流过”的凹区和凸区。光源在碳酸盐脂层的上方，所以，当凹区经过时，激光束就会比凸区经过时伸出一些。由于凹区的高度为激光波长的1/4，从凹区反射的激光的波长为从凸区反射光的波长的一半。这样，反射光和发射光叠加，将导致光接收器接收到的从凹区反射的光线比从凸区反射的要弱。CD机通过这种途径，可以区别出凹区和凸区。虽然用凹区代表0，凸区代表1可能是最简单的表示方法，但从可靠性方面考虑，用凸区/凹区和凹区/凸区转换来表示1，而用连续的凹区或凸区来表示0的
39、可靠性要高一些，所以，CD上采用的是这种模式。阅读材料之二SYNC同步区12字节4字节扇区标识MN SCMDFR2048字节数据区288字节校验区光盘扇区结构光盘可由用户写入信息，写入后可以多次读出，但只能写入一次，信息写入后将不能再修改，所以称为只写一次型光盘 的一种，只是允许多次分段写数据。表示可重复写光盘。这种光盘是可以写入、擦除、重写的可逆型记录系统，它利用激光照射，引起记录介质的可逆性物理变化来进行记录。用银、铟、锑和碲组成的合金做记录层。相变记录（晶态非晶态转变）。CD-RW的驱动器使用。在高能激光高能激光照射下，合金熔化并从高反射性的晶态转化为低反射性的非晶态，表示凹区凹区。在能
40、量中等能量中等的激光束照射下，合金熔化并重新转化为本来的晶态，又成为凸区凸区。低能激光低能激光可以感知材料的状态（用来），但不会导致状态转换。的原意是Digital Video Disc，即数字视频光盘，现改称为Digital Versatile Disc，即数字多用光盘。二、磁光盘存储设备二、磁光盘存储设备 磁光盘（磁光盘（Magneto Optical，CD-MO）是磁场技术和激光技）是磁场技术和激光技术结合的产物，与磁盘一样由磁道和扇区组成，是重写型光盘。术结合的产物，与磁盘一样由磁道和扇区组成，是重写型光盘。MO与纯磁盘的区别是：与纯磁盘的区别是：磁光盘的磁表面需要用磁光盘的磁表面需要用高温改变磁高温改变磁极极。在常温下，磁光盘非常稳定，数据不会改变。在常温下，磁光盘非常稳定，数据不会改变。利用利用热磁效应热磁效应 写入写入 数据数据；利用利用磁光克尔效应磁光克尔效应 读出读出 数据数据 ：当激光束将磁光介质上的记录点加热到居里点温度以上时居里点温度以上时，外加磁场作用改变记录点的磁化方向，而不同的磁化方向可表示数字“0”和“1”。当激光束照射到记录点时，记录点的磁化方向不同，会引起反射光的偏振面发生不同结果，从而检测出所记录的数据“1”或“0”。
