1.4.3 微型计算机的存储器
存储器一般分为内存储器、外存储器、缓冲存储器等。内存储器用来存放计算机运行时随时需要使用的程序和数据,其工作速度快,存储容量小,主要采用半导体存储器,按随机存取方式工作。外存储器是一种不直接向中央处理器提供程序和数据的大容量存储器,其工作速度慢,存储容量大,主要采用磁表面存储器和光存储器,按串行存储方式工作。缓冲存储器是位于内存储器与外存储器之间的、起缓冲作用的存储器。例如,高速缓冲存储器、先进先出缓冲器等。
按存储媒介分类,存储器又可分为半导体(MOS)存储器、磁表面存储器和光存储器等。半导体存储器广泛使用的是金属氧化物半导体存储器,即MOS存储器。随机存储器主要采用的是MOS存储器,可分为动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)、视频随机存储器(VRAM)等。MOS也可用来做只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦编程只读存储器(EPROM)、电可擦编程只读存储器(EEPROM)、快可擦编程只读存储器(Flash EPROM),后三种半导体存储器可现场编程来更新原存储信息。
外存储器容量大,但存取速度相对较慢。外存储器有:硬盘、光盘、移动硬盘、U盘等,如图1-16所示。
图1-16 外存储器
数据在存储介质上的存储(读/写)由存储系统完成。外存储器一般由存储盘片、驱动器组成,如图1-17所示。
图1-17 存储系统
1.硬盘
1)硬盘结构原理
硬盘可以理解成许多软盘的重叠,其存储原理和软盘相同,硬盘和硬盘控制器整合在一起形成一个整体,一般装在主机箱中。目前大多数硬盘采用温切斯特(Winchester)技术,所以又叫温盘,容量从几百GB~几TB。其特点是较软盘存储容量大,存取速度快,但不易拆卸,不易携带,拆卸搬运时应注意防震。
硬盘的结构和软盘差不多,是由磁道(track)、扇区(sector)、柱面(cylinder)、磁头(head)组成的,如图1-18所示
图1-18 硬盘盘片示意图
硬盘容量计算:硬盘容量=柱面数(磁道数)×扇区数×字节数/扇区×磁头数
一个有2048个柱面,1024个扇区,256个磁头的硬盘容量为:
2048×1024×512×256=274877906944B=256GB
2)硬盘与主机接口标准
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件。从整体看,硬盘接口分为IDE/EIDE、SATA、SCSI和光纤通道四种。
IDE(integrated device electronics)接口是最常见的硬盘接口,具有安装方便,价格低廉,兼容性好的特点。IDE的本意实际上是把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,现在PC使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连接起来即可。IDE接口是一种类型的总称,但在实际应用中,发展出更多类型的接口,如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等都属于IDE接口。
SATA(Serial ATA)接口的硬盘又称串口硬盘。SATA采用了串行连接方式,具备了更强的纠错能力,与以往相比最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动更正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单,支持热拔插的优点。同时,SATA接口的数据传输率可以超过150Mbit/s,新的接口规范已达到600Mbit/s。目前市场上已经有大量该接口的硬盘,它已成为个人PC硬盘的主流选择。
SCSI接口完全不同于IDE等家用硬盘接口,它具有很高的性能和数据传输率,SCSI接口不仅是一个接口,而且具有总线的特点,一个SCSI接口可以很好地将多台外设与主机连接起来,但是价格昂贵,一般应用于服务器和高档工作站中。
2.光盘
人们习惯将CD-ROM盘片称为光盘,因为它采用激光来读出内容,CD-ROM是致密只读存储器(compact disk read only memory)的简称,从字面上可以看出,它是一种只能读出,不能写入的存储器。由于CD ROM具有成本低,容量大(几百MB到几GB)、寿命长、方便保存等优点,颇受用户欢迎。目前,可读可写光盘(如CD-R、CD-RW等)的出现,使光盘的使用变得十分普及。光盘的使用离不开光盘驱动器(光驱),光驱从早期的倍速到现在常用的32倍速、40倍速只不过经历了十几年时间,因此,光盘的推广应用十分迅速。
安装CD-ROM盘片时,只要按驱动器上的弹出按钮,盘盒会自动弹出。把标有标签的一面朝上轻轻放入,再按一次弹出按钮或轻推盘盒,盘盒就会进入驱动器。大多数CD-ROM驱动器都有一个耳机插口可供用户使用。
3.U盘、可移动硬盘
U盘又称闪存盘(flash disk),是一种较为广泛使用的移动存储产品。U盘采用一种可读/写的半导体存储器——闪速存储器(flash memory)作为存储介质。U盘主要用于存储较大的数据文件和在计算机之间方便地交换文件。U盘不需要物理驱动器,也不需外接电源,只需要通过通用串行总线接口(USB)与主机相连,可热拔插,读/写文件、格式化操作与软、硬盘操作一样,使用非常方便。目前的Flash Disk产品存储容量大多在4GB~32GB之间,可擦写100万次以上,数据至少可保存10年,而存取速度至少比软盘快15倍以上。U盘体积小、质量轻、抗震防潮、携带方便,是移动办公和文件交换的理想产品。
可移动硬盘又称USB硬盘,它与主机内的“温盘”相比具有较强的抗震性,其使用方法与U盘一样,容量一般在100GB~4TB之间。