第8章外部设备(终)

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1、1蒋本珊蒋本珊 编著编著中国计算机学会中国计算机学会“2121世纪大学本科计算机专业系列教材世纪大学本科计算机专业系列教材”23 外部设备是计算机系统中不可缺少外部设备是计算机系统中不可缺少的重要组成部分，本章将介绍磁介质存的重要组成部分，本章将介绍磁介质存储器的存储原理，常用磁介质存储设备储器的存储原理，常用磁介质存储设备和其他辅助存储设备，以及常见的输入和其他辅助存储设备，以及常见的输入输出设备的工作原理。输出设备的工作原理。4本章学习内容本章学习内容 8.1 外部设备概述外部设备概述 8.2 磁介质存储器的性能和原理磁介质存储器的性能和原理 8.3 磁介质存储设备磁介质存储设备 8.4

2、磁盘阵列（磁盘阵列（RAID）8.5 光盘存储器光盘存储器 8.6 新型辅助存储器新型辅助存储器 8.7 键盘输入设备键盘输入设备 8.8 其他输入设备其他输入设备 8.9 打印输出设备打印输出设备 8.10 显示设备显示设备5本章学习要求本章学习要求 了解：外部设备分类了解：外部设备分类 了解：磁介质存储器的读写原理和技术指标了解：磁介质存储器的读写原理和技术指标 理解：常见的数字磁记录方式理解：常见的数字磁记录方式 理解：硬盘上的信息分布和磁盘地址理解：硬盘上的信息分布和磁盘地址 了解：磁盘阵列的基本概念了解：磁盘阵列的基本概念 了解：光盘的基本概念。了解：光盘的基本概念。了解：新型辅助存

3、储器了解：新型辅助存储器 理解：键盘的类型和非编码键盘的工作原理理解：键盘的类型和非编码键盘的工作原理 了解：其他输入设备了解：其他输入设备 理解：印字输出设备的特点和点阵针式打印机理解：印字输出设备的特点和点阵针式打印机的工作原理的工作原理 理解：显示设备特点和字符显示器的工作原理理解：显示设备特点和字符显示器的工作原理68 8.1.1 外部设备概述外部设备概述 中央处理器（中央处理器（CPU）和主存储器（和主存储器（MM）构成计算机的主机。除主机以外，构成计算机的主机。除主机以外，而又围绕着主机设置的各种硬件装置称为而又围绕着主机设置的各种硬件装置称为外部设备或外围设备。它们主要用来完成外

4、部设备或外围设备。它们主要用来完成数据的输入、输出、成批存储以及对信息数据的输入、输出、成批存储以及对信息加工处理的任务。加工处理的任务。78 8.1.1.1.1 外部设备的分类外部设备的分类1.输入输出设备输入输出设备 从计算机的角度出发，向计算机输从计算机的角度出发，向计算机输入信息的外部设备称为输入设备；接收入信息的外部设备称为输入设备；接收计算机输出信息的外部设备称为输出设计算机输出信息的外部设备称为输出设备。备。输入设备有键盘、鼠标、扫描器、输入设备有键盘、鼠标、扫描器、数字化仪、磁卡输入设备、语音输入设数字化仪、磁卡输入设备、语音输入设备等。输出设备有显示设备、绘图机、备等。输出设

5、备有显示设备、绘图机、打印输出设备等。打印输出设备等。82.辅助存储器辅助存储器 辅助存储器是指主机以外的存储装置，又辅助存储器是指主机以外的存储装置，又称为后援存储器。辅助存储器的读写，就其本称为后援存储器。辅助存储器的读写，就其本质来说也是输入或输出，所以可以认为辅助存质来说也是输入或输出，所以可以认为辅助存储器也是一种复合型的输入输出设备。储器也是一种复合型的输入输出设备。常见的辅助存储器有软磁盘存储器、硬磁盘常见的辅助存储器有软磁盘存储器、硬磁盘存储器、磁带存储器及光盘存储器等。存储器、磁带存储器及光盘存储器等。3.终端设备终端设备 终端设备由输入设备、输出设备和终端控终端设备由输入设

6、备、输出设备和终端控制器组成，通常通过通信线路与主机相连。终制器组成，通常通过通信线路与主机相连。终端设备具有向计算机输入信息和接收计算机输端设备具有向计算机输入信息和接收计算机输出信息的能力，具有与通信线路连接的通信控出信息的能力，具有与通信线路连接的通信控制能力，有些还具有一定的数据处理能力。制能力，有些还具有一定的数据处理能力。9 当计算机进行实时控制时，原始参数当计算机进行实时控制时，原始参数需要先用模数转换器将模拟量转换为数字需要先用模数转换器将模拟量转换为数字量，然后再输入计算机进行处理。而经计量，然后再输入计算机进行处理。而经计算机处理后的控制信息，需先经数模转换算机处理后的控制

7、信息，需先经数模转换器把数字量转换成模拟量，再送到执行部器把数字量转换成模拟量，再送到执行部件对控制对象进行自动调节。模数、数模件对控制对象进行自动调节。模数、数模转换设备均是过程控制设备。转换设备均是过程控制设备。4.过程控制设备过程控制设备108.1.2 8.1.2 外部设备的地位和作用外部设备的地位和作用 外部设备是计算机和外界联系的纽带、外部设备是计算机和外界联系的纽带、接口和界面。如果没有外部设备，计算机接口和界面。如果没有外部设备，计算机将无法工作。外部设备在计算机系统中占将无法工作。外部设备在计算机系统中占据的地位变得越来越重要了。据的地位变得越来越重要了。外部设备在计算机系统中

8、的作用有：外部设备在计算机系统中的作用有：外部设备是人机对话的通道外部设备是人机对话的通道 外部设备是完成数据媒体变换的设备外部设备是完成数据媒体变换的设备 外部设备是计算机系统软件和信息的驻在外部设备是计算机系统软件和信息的驻在地地 外部设备是计算机在各领域应用的桥梁外部设备是计算机在各领域应用的桥梁11 磁介质存储器的存储过程是一种电磁磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。常见的磁介质存储器，如磁转换的过程。常见的磁介质存储器，如磁盘、磁带等就是利用磁记录原理制成的。盘、磁带等就是利用磁记录原理制成的。8 8.2.2 磁介质存储器的性能和原理磁介质存储器的性能和原理121.磁记录介质

9、和磁头磁记录介质和磁头磁记录介质磁记录介质 在磁介质存储器中，信息是记录在一在磁介质存储器中，信息是记录在一薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。磁层与所附着的载体称为记录介质或记录磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。媒体。载体是由非磁性材料制成的。根据载载体是由非磁性材料制成的。根据载体的性质，又可分为软质载体和硬质载体。体的性质，又可分为软质载体和硬质载体。8 8.2.1.2.1 磁介质存储器的读写磁介质存储器的读写13磁头磁头 磁头是磁记录设备的关键部件之一，磁头是磁记录设备的关键部件之一，是一种电磁转换元件，能把电脉冲表示的是一种电磁转换元件，能

10、把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电态，即电磁转换；反过来，能把磁记录磁转换；反过来，能把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁电转换。电转换。在读写过程中，磁记录介质与磁头之在读写过程中，磁记录介质与磁头之间相对运动，一般是记录介质运动而磁头间相对运动，一般是记录介质运动而磁头不动。不动。1.磁记录介质和磁头（续）磁记录介质和磁头（续）14 写入时，在写磁头线圈中通以一定方写入时，在写磁头线圈中通以一定方向的写电流，所产生的磁通将从磁头的头向的写电流，所产生的磁通将从磁头的头隙进入记录介质，然后流回

11、磁头，形成一隙进入记录介质，然后流回磁头，形成一个回路，于是在磁头下方的一个局部区域个回路，于是在磁头下方的一个局部区域被磁化，形成一个磁化单元（或称记录单被磁化，形成一个磁化单元（或称记录单元）。元）。3.读出过程读出过程 读出时，读磁头线圈不外加电流。当读出时，读磁头线圈不外加电流。当某一磁化单元运动到读磁头下方时，使得某一磁化单元运动到读磁头下方时，使得磁头中流过的磁通有很大的变化，于是在磁头中流过的磁通有很大的变化，于是在读磁头线圈两端产生感应电动势读磁头线圈两端产生感应电动势e。2.写入过程写入过程151.记录密度记录密度 记录密度是指磁介质存储器上单位长记录密度是指磁介质存储器上单

12、位长度或单位面积所存储的二进制信息量。度或单位面积所存储的二进制信息量。道密度。道密度又叫横向密度，是道密度。道密度又叫横向密度，是指垂直于磁道方向上单位长度中的磁道数指垂直于磁道方向上单位长度中的磁道数目，道密度的单位是道目，道密度的单位是道/in(TPI)或道或道/mm(TPM)。位密度。位密度又叫纵向密度，是位密度。位密度又叫纵向密度，是指沿磁道方向上单位长度中所记录的二进指沿磁道方向上单位长度中所记录的二进制信息的位数，位密度的单位为位制信息的位数，位密度的单位为位/in(bpi)或位或位/mm(bpm)。8 8.2.2.2.2 磁介质存储器的技术指标磁介质存储器的技术指标16 存储容

13、量是指整个磁介质存储器所能存储容量是指整个磁介质存储器所能存储的二进制信息的总量，一般以字节为存储的二进制信息的总量，一般以字节为单位表示，它与存储介质的尺寸和记录密单位表示，它与存储介质的尺寸和记录密度直接相关。度直接相关。磁介质存储器的存储容量有非格式化磁介质存储器的存储容量有非格式化容量和格式化容量两种指标。非容量和格式化容量两种指标。非格式化容格式化容量是指磁记录介质上全部的磁化单元数；量是指磁记录介质上全部的磁化单元数；格式化容量是指用户实际可以使用的存储格式化容量是指用户实际可以使用的存储容量容量，也就是制造商给出的标称容量。格，也就是制造商给出的标称容量。格式化容量一般约为非格式

14、化容量的式化容量一般约为非格式化容量的6070左右。左右。2.存储容量存储容量17 在磁介质存储器中，当磁头接到读写命在磁介质存储器中，当磁头接到读写命令后，从原来的位置移动到指定位置并完成令后，从原来的位置移动到指定位置并完成读写操作的时间叫存取时间。对于采用直接读写操作的时间叫存取时间。对于采用直接存取方式的磁盘存储器来说，存取时间主要存取方式的磁盘存储器来说，存取时间主要包括包括4部分：第一部分是指磁头从原先位置部分：第一部分是指磁头从原先位置移动到目的磁道所需要的时间，称为定位时移动到目的磁道所需要的时间，称为定位时间或寻道时间；第二部分是指在到达目的磁间或寻道时间；第二部分是指在到达

15、目的磁道以后，等待被访问的记录块旋转到磁头下道以后，等待被访问的记录块旋转到磁头下方的等待时间，称为旋转时间或等待时间；方的等待时间，称为旋转时间或等待时间；第第3部分是信息的读写操作时间，也称为传部分是信息的读写操作时间，也称为传输时间；最后是磁盘控制器的开销。输时间；最后是磁盘控制器的开销。3.平均存取时间平均存取时间18 由于寻找不同磁道和等待不同记录块由于寻找不同磁道和等待不同记录块所花的时间不同，所以通常取它们的平均所花的时间不同，所以通常取它们的平均值。传输时间和控制器的开销相对平均寻值。传输时间和控制器的开销相对平均寻道时间道时间Ts和平均等待时间和平均等待时间Tw来说要小得多来

16、说要小得多，所以磁盘的平均存取时间，所以磁盘的平均存取时间Ta约等于：约等于：TaTs+Tw=+3.平均存取时间（续）平均存取时间（续）2ttmaxssmix2ttmaxwwmix19 磁介质存储器在单位时间内向主机磁介质存储器在单位时间内向主机传送数据的位数或字节数，称为数据传传送数据的位数或字节数，称为数据传输率输率Dr，单位为单位为b/s或或B/s。5.误码率误码率 误码率是衡量磁介质存储器出错概误码率是衡量磁介质存储器出错概率的参数，它等于读出的出错信息位数率的参数，它等于读出的出错信息位数和读出总的信息位数之比。和读出总的信息位数之比。读出错误有硬错误和软错误之分。读出错误有硬错误和

17、软错误之分。硬错误又称不可恢复的错误；软错误又硬错误又称不可恢复的错误；软错误又称可恢复的错误，可用重复的读操作来称可恢复的错误，可用重复的读操作来改正。改正。4.数据传输率数据传输率208 8.2.3.2.3 数字磁记录方式数字磁记录方式 为了提高磁介质存储器的性能，扩为了提高磁介质存储器的性能，扩大存储容量，加快存取速度，除了要不大存储容量，加快存取速度，除了要不断改善磁头和记录介质的电磁性能和机断改善磁头和记录介质的电磁性能和机械性能之外，选用高性能的数字磁记录械性能之外，选用高性能的数字磁记录方式对提高记录密度和可靠性也是很重方式对提高记录密度和可靠性也是很重要的。要的。磁记录方式是一

18、种编码方式，即按磁记录方式是一种编码方式，即按照某种规律将一连串的二进制数字信息照某种规律将一连串的二进制数字信息变换成记录介质上相应磁通翻转形式。变换成记录介质上相应磁通翻转形式。21直接记录方式直接记录方式000011111RZNRZNRZ-1T0图图8-2(a)直接记录方式的写电流波形直接记录方式的写电流波形22 当记录密度较低时，可以不编码，直当记录密度较低时，可以不编码，直接按记录信息的接按记录信息的“0”、“1”排序记录。排序记录。归零制（归零制（RZ）记录记录“1”时，写磁头线圈中通以正时，写磁头线圈中通以正向脉冲电流；记录向脉冲电流；记录“0”时，通以反向脉时，通以反向脉冲电流

19、。由于脉冲电流均要回到零，故称冲电流。由于脉冲电流均要回到零，故称为归零制。归零制的两个脉冲之间有一段为归零制。归零制的两个脉冲之间有一段间隔没有电流，相应的这段磁层未被磁化。间隔没有电流，相应的这段磁层未被磁化。1.直接记录方式直接记录方式23不归零制（不归零制（NRZ）记录记录“1”时，写磁头线圈中通以正向电流；时，写磁头线圈中通以正向电流；记录记录“0”时，通以反向电流。由于磁头中电流时，通以反向电流。由于磁头中电流不回到零，故称为不归零制。如果记录的相邻不回到零，故称为不归零制。如果记录的相邻两位信息相同时，写电流方向不变；只有当记两位信息相同时，写电流方向不变；只有当记录的相邻两位信

20、息不相同时，写电流才改变方录的相邻两位信息不相同时，写电流才改变方向，所以又称为向，所以又称为“见变就翻见变就翻”的不归零制。的不归零制。不归零不归零1制（制（NRZ-1）这是一种改进的不归零制，记录这是一种改进的不归零制，记录“1”时，时，在位周期中间写电流改变方向；而记录在位周期中间写电流改变方向；而记录“0”时，时，写电流方向维持不变，所以称之为见写电流方向维持不变，所以称之为见“1”就翻就翻的不归零制。的不归零制。1.直接记录方式（续）直接记录方式（续）24按位编码记录方式按位编码记录方式000011111PEFMMFMM2FMT0图图8-2(b)按位编码记录方式的写电流波形按位编码记

21、录方式的写电流波形25调相制（调相制（PE）调相制又称相位编码方式。它采用调相制又称相位编码方式。它采用0和和180相位的不同分别表示相位的不同分别表示“1”或或“0”。它的编码规则是：记录。它的编码规则是：记录“1”时，时，写电流在位周期中间由负变正；记录写电流在位周期中间由负变正；记录“0”时，写电流在位周期中间由正变负。当连时，写电流在位周期中间由正变负。当连续出现两个或两个以上续出现两个或两个以上“1”或或“0”时，时，为了维持上述原则，在位周期的边界上也为了维持上述原则，在位周期的边界上也要翻转一次。这种记录方式常用于磁带机要翻转一次。这种记录方式常用于磁带机中。中。2.按位编码记录

22、方式按位编码记录方式26调频制（调频制（FM）调频制是根据写电流的频率来区分记调频制是根据写电流的频率来区分记录录“1”或或“0”的。记录的。记录“1”时，写电时，写电流在位周期中间和边界各改变一次方向；流在位周期中间和边界各改变一次方向；记录记录“0”时，写电流仅在位周期边界改时，写电流仅在位周期边界改变一次方向。因此，记录变一次方向。因此，记录“1”的磁通翻的磁通翻转频率为记录转频率为记录“0”时的两倍，故又称倍时的两倍，故又称倍频制。若以频制。若以T0表示位周期，则调频制的磁表示位周期，则调频制的磁通翻转间距为通翻转间距为0.5T0和和T0。这种记录方式主这种记录方式主要应用于早期的硬磁

23、盘机和单密度软磁盘要应用于早期的硬磁盘机和单密度软磁盘机中。机中。2.按位编码记录方式（续）按位编码记录方式（续）27改进的调频制（改进的调频制（MFM）MFM制是在制是在FM制基础上改进的一种制基础上改进的一种记录方式，其编码规则是：记录记录方式，其编码规则是：记录“1”时，时，写电流在位周期中间改变方向；记录独立写电流在位周期中间改变方向；记录独立的一个的一个“0”时，写电流不改变方向；记时，写电流不改变方向；记录连续的两个录连续的两个“0”时，写电流在位周期时，写电流在位周期边界改变方向。边界改变方向。改进的调频制的磁通翻转间距有改进的调频制的磁通翻转间距有3种：种：T0、1.5T0、2

24、T0，所以又称为三频制。采所以又称为三频制。采用用MFM制的记录密度是制的记录密度是FM制的两倍，这制的两倍，这种记录方式广泛应用于硬磁盘机和倍密度种记录方式广泛应用于硬磁盘机和倍密度软磁盘机上。软磁盘机上。2.按位编码记录方式（续）按位编码记录方式（续）28改进的改进型调频制（改进的改进型调频制（M2FM）M2FM制是改进的制是改进的MFM制方式。其编码规则制方式。其编码规则是：记录是：记录“1”时，写电流在位周期中间改变方时，写电流在位周期中间改变方向；记录独立的一个向；记录独立的一个“0”时，写电流不改变方时，写电流不改变方向；记录连续的两个向；记录连续的两个“0”时，写电流在第二个时，

25、写电流在第二个“0”起始的位周期边界处改变方向；记录连续起始的位周期边界处改变方向；记录连续多个多个“0”时，写电流在前两个时，写电流在前两个“0”的位周期的位周期边界处改变方向；以后每隔两个边界处改变方向；以后每隔两个“0”在位周在位周期边界处写电流再改变一次方向。期边界处写电流再改变一次方向。改进的改进型调频制的磁通翻转间距有改进的改进型调频制的磁通翻转间距有4种：种：T0、1.5T0、2T0、2.5T0，所以又称为四频制。所以又称为四频制。M2FM曾在软盘机和一些特殊用途的数字磁带机曾在软盘机和一些特殊用途的数字磁带机中使用。中使用。2.按位编码记录方式（续）按位编码记录方式（续）29

26、成组编码方式，如群码制（成组编码方式，如群码制（GCR）、）、三位调制码（三位调制码（3PM）和游程长度受限码（和游程长度受限码（RLL）等，它们将数据序列中的数据位几位等，它们将数据序列中的数据位几位分成一组，然后按一定的变换规则变换成分成一组，然后按一定的变换规则变换成对应的记录码，再采用对应的记录码，再采用NRZ-1制写入记录制写入记录介质，从而使记录密度得以提高。介质，从而使记录密度得以提高。3.成组编码记录方式成组编码记录方式30 硬盘中最流行的编码方式为游程长度硬盘中最流行的编码方式为游程长度受限（受限（RLL）码，它的记录密度是调频制码，它的记录密度是调频制的的3倍。游程长度受限

27、码通常每次编码一倍。游程长度受限码通常每次编码一组数据而不是单个数据。游程长度受限源组数据而不是单个数据。游程长度受限源于这些编码的两个主要特性，即两个实际于这些编码的两个主要特性，即两个实际的磁通转换之间允许的最小转换单元数目的磁通转换之间允许的最小转换单元数目（游程长度）和最大的转换单元数目（游（游程长度）和最大的转换单元数目（游程受限）。该方式的不同变种使用不同的程受限）。该方式的不同变种使用不同的长度和受限参数，但只有两种真正得到普长度和受限参数，但只有两种真正得到普及：及：RLL2,7和和RLL1,7。3.成组编码记录方式（续）成组编码记录方式（续）31 尽管存在着很多种编码方式，但

28、只有尽管存在着很多种编码方式，但只有少部分仍然流行。近些年最流行的三种基少部分仍然流行。近些年最流行的三种基本类型是：本类型是：调频制（调频制（FM）改进的调频制（改进的调频制（MFM）游程长度受限（游程长度受限（RLL）8 8.2.4.2.4 编码方式的比较编码方式的比较32用用FM、MFM和和RLL2,7编码方式的比较编码方式的比较 000001111110000011 1000 00TTTTTTTTTTNTNNNNN NNNNNN NNNTNTTTTTNTTNNTNNNNNNTNN.FM(RLL0,1)编码（1时钟）MFM(RLL1,3)编码（2时钟）RLL(RLL2,7)编码（3时钟）

29、T=翻转（磁通转向）N=无翻转.=数据位边界（时钟定时）图图8-3 用用FM、MFM和和RLL2,7编码编码ASCII字符字符“X”的写电流波形的写电流波形 33 磁介质存储器主要包括硬盘存储器、磁介质存储器主要包括硬盘存储器、软盘存储器和磁带存储器，它们的容量大、软盘存储器和磁带存储器，它们的容量大、位价格低，是当今辅助存储器的主体。位价格低，是当今辅助存储器的主体。8 8.3.3 磁介质存储设备磁介质存储设备34 硬盘存储器的硬件包括硬盘控制器硬盘存储器的硬件包括硬盘控制器（适配器）、硬盘驱动器以及连接电缆。（适配器）、硬盘驱动器以及连接电缆。硬盘控制器（硬盘控制器（HDC）对硬盘进行管理

30、，并对硬盘进行管理，并在主机和硬盘之间传送数据。硬盘控制器在主机和硬盘之间传送数据。硬盘控制器以适配卡的形式插在主板上或直接集成在以适配卡的形式插在主板上或直接集成在主板上，然后通过电缆与硬盘驱动器相连；主板上，然后通过电缆与硬盘驱动器相连；许多新型硬盘则已将控制器集成到驱动器许多新型硬盘则已将控制器集成到驱动器单元中去了。硬盘驱动器（单元中去了。硬盘驱动器（HDD）中有盘中有盘片、磁头、主轴电机（盘片旋转驱动机片、磁头、主轴电机（盘片旋转驱动机构）、磁头定位机构、读写电路和控制逻构）、磁头定位机构、读写电路和控制逻辑等。辑等。8 8.3.1.3.1 硬盘存储器的基本结构与分类硬盘存储器的基本

31、结构与分类35 为了提高单台驱动器的存储容量，在为了提高单台驱动器的存储容量，在硬盘驱动器内使用了多个盘片，它们被叠硬盘驱动器内使用了多个盘片，它们被叠装在主轴上，构成一个盘组；每个盘片的装在主轴上，构成一个盘组；每个盘片的两面都可用作记录面，所以一个硬盘的存两面都可用作记录面，所以一个硬盘的存储容量又称为盘组容量。储容量又称为盘组容量。根据头盘是否是一个密封的整体，根据头盘是否是一个密封的整体，硬盘存储器可分为温彻斯特盘和非温彻斯硬盘存储器可分为温彻斯特盘和非温彻斯特盘两类。特盘两类。根据磁头是否可移动，硬盘存储器可根据磁头是否可移动，硬盘存储器可分为固定头硬盘和活动头硬盘两类。分为固定头硬

32、盘和活动头硬盘两类。8 8.3.1.3.1 硬盘存储器的基本结构与分类（续）硬盘存储器的基本结构与分类（续）361.磁头磁头 温盘的磁头采用接触启停式。所谓接温盘的磁头采用接触启停式。所谓接触启停是指在读写操作时磁头浮空，不与触启停是指在读写操作时磁头浮空，不与盘面记录区相接触，以免划伤记录区。但盘面记录区相接触，以免划伤记录区。但由于磁头的浮起要依靠盘片高速旋转时产由于磁头的浮起要依靠盘片高速旋转时产生的气垫浮力，因此在启动前和停止后，生的气垫浮力，因此在启动前和停止后，磁头将仍与盘面接触。磁头将仍与盘面接触。在读写时，磁头与盘面之间的间隙极在读写时，磁头与盘面之间的间隙极小，这样，磁头在通

33、以写电流后，盘面的小，这样，磁头在通以写电流后，盘面的磁化单元很小，记录密度可以大大提高。磁化单元很小，记录密度可以大大提高。8 8.3.2.3.2 硬盘驱动器硬盘驱动器372.磁头定位系统磁头定位系统 磁头定位系统驱动磁头沿盘面径向移磁头定位系统驱动磁头沿盘面径向移动寻道并精确定位。磁头定位系统应包括动寻道并精确定位。磁头定位系统应包括以下操作：以下操作：硬盘驱动器启动后，或是中途寻道硬盘驱动器启动后，或是中途寻道出错后，要使磁头准确地回到出错后，要使磁头准确地回到0号磁道，号磁道，以等待寻道命令。以等待寻道命令。要能快速、准确地将磁头移到指定要能快速、准确地将磁头移到指定磁道的中心位置。磁

34、道的中心位置。当硬盘驱动器发生故障或掉电后，当硬盘驱动器发生故障或掉电后，要使磁头迅速退出盘面数据区，以保护盘要使磁头迅速退出盘面数据区，以保护盘面免受擦伤。面免受擦伤。382.磁头定位系统（续）磁头定位系统（续）磁头定位系统有两种类型：磁头定位系统有两种类型：步进电机定位机构步进电机定位机构 在道密度不是很高的小容量磁盘中，在道密度不是很高的小容量磁盘中，一般采用步进电机驱动。整个定位机构是一般采用步进电机驱动。整个定位机构是一个开环系统。步进电机定位机构的结构一个开环系统。步进电机定位机构的结构紧凑、控制简单，但定位精度比较低。紧凑、控制简单，但定位精度比较低。音圈电机定位机构音圈电机定位

35、机构 在道密度较高的磁盘中，多采用音圈在道密度较高的磁盘中，多采用音圈电机驱动。整个定位系统是一个带有速度电机驱动。整个定位系统是一个带有速度和位置反馈的闭环调节自动控制系统，其和位置反馈的闭环调节自动控制系统，其特点是寻道速度快，定位精度高。特点是寻道速度快，定位精度高。391.硬盘的信息分布硬盘的信息分布 在硬盘中信息分布呈以下层次：记录在硬盘中信息分布呈以下层次：记录面、圆柱面、磁道和扇区。面、圆柱面、磁道和扇区。记录面记录面 一台硬盘驱动器中有多个盘片，每个一台硬盘驱动器中有多个盘片，每个盘片有两个记录面，每个记录面对应一个盘片有两个记录面，每个记录面对应一个磁头，所以记录面号就是磁头

36、号磁头，所以记录面号就是磁头号。所有的所有的磁头安装在一个公用的传动设备或支架上，磁头安装在一个公用的传动设备或支架上，磁头一致地沿盘面径向移动，单个磁头不磁头一致地沿盘面径向移动，单个磁头不能单独地移动。能单独地移动。8 8.3.3.3.3 硬盘的信息分布和磁盘地址硬盘的信息分布和磁盘地址 40磁盘组的记录面磁盘组的记录面 主轴记录面小车磁头图图8-4(a)磁盘组的记录面磁盘组的记录面 41磁道磁道 在记录面上，一条条磁道形成一组同心圆，在记录面上，一条条磁道形成一组同心圆，最外圈的磁道为最外圈的磁道为0号，往内则磁道号逐步增加。号，往内则磁道号逐步增加。圆柱面圆柱面 在一个盘组中，各记录面

37、上相同编号（位在一个盘组中，各记录面上相同编号（位置）的诸磁道构成一个圆柱面。置）的诸磁道构成一个圆柱面。引入圆柱面的概念是为了提高硬盘的存储引入圆柱面的概念是为了提高硬盘的存储速度。当主机要存入一个较长的文件时，若一速度。当主机要存入一个较长的文件时，若一条磁道存不完，就需要存放在同一圆柱面上的条磁道存不完，就需要存放在同一圆柱面上的不同磁道上。由于各记录面的磁头已同时定位，不同磁道上。由于各记录面的磁头已同时定位，换道的时间只是磁头选择电路的译码时间，相换道的时间只是磁头选择电路的译码时间，相对于定位操作可以忽略不计。对于定位操作可以忽略不计。1.硬盘的信息分布（续）硬盘的信息分布（续）4

38、2磁盘圆柱面磁盘圆柱面 0n图图8-4(c)磁盘圆柱面磁盘圆柱面43扇区扇区 通常将一条磁道划分为若干个段，每通常将一条磁道划分为若干个段，每个段称为一个扇区或扇段，每个扇区存放个段称为一个扇区或扇段，每个扇区存放一个定长信息块（如一个定长信息块（如512个字节）个字节）。一条一条磁道划分多少扇区，每个扇区可存放多少磁道划分多少扇区，每个扇区可存放多少字节，一般由操作系统决定。磁道上的扇字节，一般由操作系统决定。磁道上的扇区编号从区编号从1开始，不像磁头或柱面编号从开始，不像磁头或柱面编号从0开始。开始。1.硬盘的信息分布（续）硬盘的信息分布（续）44磁盘扇区磁盘扇区0道n道扇区图图8-4(b

39、)磁盘扇区磁盘扇区 45 主机向磁盘控制器送出有关寻址信息，主机向磁盘控制器送出有关寻址信息，磁盘地址一般表示为：磁盘地址一般表示为：驱动器号、圆柱面（磁道）号、记录驱动器号、圆柱面（磁道）号、记录面（磁头）号、扇区号面（磁头）号、扇区号 通常，主机通过一个硬盘控制器可以通常，主机通过一个硬盘控制器可以连接几台硬盘驱动器，所以需送出驱动器连接几台硬盘驱动器，所以需送出驱动器号或台号。调用磁盘常以文件为单位，故号或台号。调用磁盘常以文件为单位，故寻址信息一般应当给出文件起始位置所在寻址信息一般应当给出文件起始位置所在的圆柱面号与记录面号（这就确定了具体的圆柱面号与记录面号（这就确定了具体磁道）、

40、起始扇区号，并给出扇区数（交磁道）、起始扇区号，并给出扇区数（交换量）。换量）。2.磁盘地址磁盘地址461.硬盘的主要性能指标硬盘的主要性能指标 硬盘容量硬盘容量 主轴转速主轴转速 道密度道密度 平均存取时间平均存取时间 缓存缓存 数据传输率数据传输率8 8.3.4.3.4 硬盘存储器的技术参数硬盘存储器的技术参数47 硬盘接口分为硬盘接口分为IDE、SCSI和和SATA等。等。I D E 接 口 也 称接 口 也 称 ATA，或 称 并 行，或 称 并 行 ATA（PATA），采用），采用16位数据并行传送方式。位数据并行传送方式。SCSI是小型计算机系统接口的缩写，它是小型计算机系统接口的

41、缩写，它并不是专门为硬盘设计的接口，而是一种并不是专门为硬盘设计的接口，而是一种接入各种类型设备的通用快速接口。接入各种类型设备的通用快速接口。SATA是是Serial ATA的缩写，即串行的缩写，即串行ATA，这是一种完全不同于传统并行这是一种完全不同于传统并行ATA的新型硬的新型硬盘接口类型。与并行盘接口类型。与并行ATA相比，相比，SATA具有比具有比较大的优势。较大的优势。2.硬盘的接口标准硬盘的接口标准48 设有一个盘面直径为设有一个盘面直径为18in的磁盘组，的磁盘组，有有20个记录面，每面有个记录面，每面有5in的区域用于记的区域用于记录信息，记录密度为录信息，记录密度为100道

42、道/in（TPI）和和1000b/in（bpi），），转速为转速为2400r/min，道道间移动时间为间移动时间为0.2ms，试计算该盘组的容试计算该盘组的容量、数据传输率和平均存取时间。量、数据传输率和平均存取时间。每一记录面的磁道数每一记录面的磁道数N为为 N5 in/面面100道道/in500道道/面面 最内圈磁道的周长为最内圈磁道的周长为 L=(18-25)in=25.12 in3.硬盘参数的计算硬盘参数的计算49 以最内圈磁道的周长当作每条磁道的以最内圈磁道的周长当作每条磁道的长度，故该盘组的存储容量（非格式化容长度，故该盘组的存储容量（非格式化容量）为量）为 C=1000b/in2

43、5.12in/道道500道道/面面20面面=251.2106 b=31.4106 B 磁盘旋转一圈的时间为磁盘旋转一圈的时间为 t=60s/min=0.025 s=25 ms 3.硬盘参数的计算（续）硬盘参数的计算（续）min/r2400150 数据传输率为数据传输率为 Dr=1004.8 b/ms=1.0048106 b/s =0.1256106 B/s=0.1256 MB/s 平均存取时间为平均存取时间为 Ta ms60 ms3.硬盘参数的计算（续）硬盘参数的计算（续）225024992.00旋转一圈的时间每一道的容量252512051 传统硬盘驱动器的每个磁道上记录的传统硬盘驱动器的每个

44、磁道上记录的扇区数是相同的，因而存储的信息量也是扇区数是相同的，因而存储的信息量也是相同的，这意味着在磁盘上位密度是变化相同的，这意味着在磁盘上位密度是变化的。因为内圈磁道的周长短，外圈磁道的的。因为内圈磁道的周长短，外圈磁道的周长长，所以内圈磁道的位密度高，外圈周长长，所以内圈磁道的位密度高，外圈磁道的位密度低，最内圈磁道的位密度磁道的位密度低，最内圈磁道的位密度（最大位密度）决定了磁盘驱动器的容量。（最大位密度）决定了磁盘驱动器的容量。又因为每个磁道记录的信息量及转速是相又因为每个磁道记录的信息量及转速是相同的，所以它们的数据传输率也是相同的。同的，所以它们的数据传输率也是相同的。8 8.

45、3.3.5 5 硬盘的分区域记录硬盘的分区域记录52每个磁道有相同数量扇区每个磁道有相同数量扇区 图图8-5 每个磁道有相同数量扇区每个磁道有相同数量扇区53 由于外圈磁道比内圈磁道更长一些，由于外圈磁道比内圈磁道更长一些，但存储的信息量却相同，所以外圈磁道上但存储的信息量却相同，所以外圈磁道上明显地存在着浪费。采用分区域记录技术明显地存在着浪费。采用分区域记录技术可以增加硬盘驱动器的容量。分区域记录可以增加硬盘驱动器的容量。分区域记录就是把磁盘柱面分成一系列的组，又称区就是把磁盘柱面分成一系列的组，又称区域域。由于外圈磁道有更长的周长，所以外由于外圈磁道有更长的周长，所以外层磁道要比内层磁道

46、包含更多的扇区，即层磁道要比内层磁道包含更多的扇区，即外圈磁道上保存的信息比内圈磁道多。外圈磁道上保存的信息比内圈磁道多。8 8.3.3.5 5 硬盘的分区域记录（续）硬盘的分区域记录（续）54分区域记录磁盘扇区分布分区域记录磁盘扇区分布图图8-6 分区域记录磁盘扇区分布分区域记录磁盘扇区分布55 分区域记录的另一个影响是数据传输分区域记录的另一个影响是数据传输率随磁头所处的区域而变化。分区域驱动率随磁头所处的区域而变化。分区域驱动器还是以恒定速度旋转，可是，由于外层器还是以恒定速度旋转，可是，由于外层区域每磁道有更多的扇区，所以数据传输区域每磁道有更多的扇区，所以数据传输速度要更快一些。这就

47、是当今驱动器标注速度要更快一些。这就是当今驱动器标注最小和最大连续传输速率的原因，因为传最小和最大连续传输速率的原因，因为传输速率取决于磁头读写的位置。输速率取决于磁头读写的位置。分区域记录技术的使用，大大地提高分区域记录技术的使用，大大地提高了硬盘利用率，与采用每磁道固定扇区的了硬盘利用率，与采用每磁道固定扇区的硬盘比较，使驱动器增加了硬盘比较，使驱动器增加了2050的硬的硬盘容量。实际上，现在所有的盘容量。实际上，现在所有的IDE和和SCSI硬硬盘都采用分区域记录。盘都采用分区域记录。8 8.3.3.5 5 硬盘的分区域记录（续）硬盘的分区域记录（续）56 NCQ技术（全速命令排队）技术通

48、过对技术（全速命令排队）技术通过对内部队列中的命令进行重新排序实现智能数内部队列中的命令进行重新排序实现智能数据管理，避免像传统硬盘那样机械地按照接据管理，避免像传统硬盘那样机械地按照接收命令的先后顺序移动磁头读写硬盘的不同收命令的先后顺序移动磁头读写硬盘的不同位置，从而减少了磁头反复移动带来的损耗位置，从而减少了磁头反复移动带来的损耗，延长了硬盘的寿命。，延长了硬盘的寿命。8 8.3.3.6 6 硬盘的硬盘的 NCQ NCQ技术技术57 软盘按盘片直径可分为：软盘按盘片直径可分为：5.25in，3.5in，2.5in等，并继续向小尺寸方向发展。软盘片都等，并继续向小尺寸方向发展。软盘片都装在

49、保护套中，工作时，盘片的夹紧机构夹住装在保护套中，工作时，盘片的夹紧机构夹住保护套使其不动，盘片在主轴电机的驱动下旋保护套使其不动，盘片在主轴电机的驱动下旋转。保护套上开有一个长方形的读写槽，盘片转。保护套上开有一个长方形的读写槽，盘片旋转时，磁头通过读写槽对盘片进行读写操作旋转时，磁头通过读写槽对盘片进行读写操作。平时读写槽被遮住，以保护盘片。平时读写槽被遮住，以保护盘片。为了保护软盘片上已记录的信息不被删改为了保护软盘片上已记录的信息不被删改，在软盘设置有写保护开关来实现只读不写的，在软盘设置有写保护开关来实现只读不写的功能。一旦写保护的盘片插入驱动器，写保护功能。一旦写保护的盘片插入驱动

50、器，写保护检测电路即发出封锁写功能信号，不允许写入检测电路即发出封锁写功能信号，不允许写入磁盘。磁盘。8 8.3.7.3.7 软磁盘存储器软磁盘存储器58 磁盘阵列具有容量大、速度快、可靠磁盘阵列具有容量大、速度快、可靠性高、造价低廉的特点，它是目前解决计性高、造价低廉的特点，它是目前解决计算机算机I/O瓶颈的有效方法之一，有着广阔瓶颈的有效方法之一，有着广阔的发展前景。的发展前景。8 8.4.4 磁盘阵列（磁盘阵列（RAIDRAID）59 RAID简称为简称为“磁盘阵列磁盘阵列”。可以把。可以把RAID理解成一种使用磁盘驱动器的方法，理解成一种使用磁盘驱动器的方法，它将一组磁盘驱动器用某种逻

51、辑方式联系它将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使起来，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用。一般情况下，组成的逻辑磁盘驱动器用。一般情况下，组成的逻辑磁盘驱动器的容量要小于各个磁盘驱动器容量的总和。的容量要小于各个磁盘驱动器容量的总和。8 8.4.1.4.1 RAID RAID 简介简介60磁盘阵列磁盘阵列图图8-8 磁盘阵列磁盘阵列61 RAID可以分为可以分为7个级别，即个级别，即RAID0RAID6。在。在RAID1RAID6的几种方案中，的几种方案中，不论何时有磁盘损坏，都可以随时拔出损不论何时有磁盘损坏，都可以随时拔出损坏的磁盘再插入好的磁盘（需要硬件上

52、的坏的磁盘再插入好的磁盘（需要硬件上的热插拔支持），数据不会受损，失效盘的热插拔支持），数据不会受损，失效盘的内容可以很快地重建，重建的工作由内容可以很快地重建，重建的工作由RAID硬件或硬件或RAID软件来完成。但软件来完成。但RAID0不提供不提供错误校验功能，所以有人说它不能算作是错误校验功能，所以有人说它不能算作是RAID，其实这也是，其实这也是RAID0为什么被称为为什么被称为0级级RAID的原因的原因0本身就代表本身就代表“没有没有”。8 8.4.2.4.2 RAIDRAID的分级的分级62RAID的分级的分级 RAID级别名称数据磁盘数可正常工作的最多失效磁盘数检测磁盘数RAID

53、0无冗余无校验的磁盘阵列800RAID1镜象磁盘阵列818RAID2纠错海明码磁盘阵列814RAID3位交叉奇偶校验的磁盘阵列811RAID4块交叉奇偶校验的磁盘阵列811RAID5无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列811RAID6双维无独立校验盘的奇偶校验磁盘阵列82263 相对于利用磁通变化和磁化电流进行相对于利用磁通变化和磁化电流进行读写的磁盘而言，用光学方式读写信息的读写的磁盘而言，用光学方式读写信息的圆盘称为光盘，以光盘为存储介质的存储圆盘称为光盘，以光盘为存储介质的存储器称为光盘存储器。器称为光盘存储器。8 8.5.5 光盘存储器光盘存储器641.CD光盘光盘 CD光盘采用波长为光盘采

54、用波长为780 nm的红外激光的红外激光读取和写入数据，其容量在读取和写入数据，其容量在700MB左右。只左右。只读的读的CD光盘和可记录的光盘和可记录的CD光盘在结构上并光盘在结构上并没有区别。没有区别。CD-ROM CD-R CD-RW8 8.5.1.5.1 光盘存储器的类型光盘存储器的类型65DVD代表通用数字光盘，简称高容量代表通用数字光盘，简称高容量CD。DVD光盘采用波长为光盘采用波长为650nm的红色激光读取的红色激光读取和写入数据，其容量可以达到和写入数据，其容量可以达到4.7GB。3.蓝光盘蓝光盘 蓝光盘（蓝光盘（BD）利用波长较短（）利用波长较短（405nm）的蓝色激光读取

55、和写入数据。通常来说波长的蓝色激光读取和写入数据。通常来说波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取越短的激光，能够在单位面积上记录或读取更多的信息。更多的信息。2.DVD光盘光盘661.光盘存储器的组成光盘存储器的组成 光盘存储器由光盘控制器和光盘驱动光盘存储器由光盘控制器和光盘驱动器及接口组成。器及接口组成。光盘控制器主要包括数据输入缓冲器、光盘控制器主要包括数据输入缓冲器、记录格式器、编码器、读出格式器、数据记录格式器、编码器、读出格式器、数据输出缓冲器等部分。输出缓冲器等部分。光盘驱动器主要包括主轴电机驱动机光盘驱动器主要包括主轴电机驱动机构、定位机构、光头装置及电路等。其中构、定位机

56、构、光头装置及电路等。其中光头装置部分最复杂，是驱动器的关键部光头装置部分最复杂，是驱动器的关键部分。分。8 8.5.2.5.2 光盘存储器的组成及工作原理光盘存储器的组成及工作原理67 CD-ROM光盘是采用母盘灌制的方法大批量光盘是采用母盘灌制的方法大批量生产的。首先用事先编制好的程序控制激光刻生产的。首先用事先编制好的程序控制激光刻片机，对一张玻璃基板进行蚀刻，将要存储的片机，对一张玻璃基板进行蚀刻，将要存储的数据内容在玻璃基板上形成一个个数据凹痕，数据内容在玻璃基板上形成一个个数据凹痕，这个制作完成的玻璃基板就是大量压制这个制作完成的玻璃基板就是大量压制CD-ROM光盘的模具。模具制造

57、完成之后，用聚碳酸脂光盘的模具。模具制造完成之后，用聚碳酸脂熔液倒入模具中，冷却后便变成具有同玻璃基熔液倒入模具中，冷却后便变成具有同玻璃基板相应凹槽的基片，在其表面喷有一层厚度约板相应凹槽的基片，在其表面喷有一层厚度约为为50nm的铝质反光涂料，通常将它称为反射层，的铝质反光涂料，通常将它称为反射层，其作用就是将读取数据的激光反射给接收装置；其作用就是将读取数据的激光反射给接收装置；此外还必须覆盖一层起保护作用的透明基片，此外还必须覆盖一层起保护作用的透明基片，这样盘片的制作就完成了。这样盘片的制作就完成了。2.CD-ROM光盘的制作和读取光盘的制作和读取68 CD-ROM光盘上有一条从内向

58、外的由光盘上有一条从内向外的由凹痕和平坦表面相互交替而组成的连续的凹痕和平坦表面相互交替而组成的连续的螺旋形路径，数据和程序都是以刻痕的形螺旋形路径，数据和程序都是以刻痕的形式保存在盘片上的。当一束激光照射在盘式保存在盘片上的。当一束激光照射在盘面上，靠盘面上有无凹痕的不同反射率来面上，靠盘面上有无凹痕的不同反射率来读出程序和数据。一片读出程序和数据。一片CD-ROM盘上，存盘上，存储容量可达到储容量可达到600MB，相当于相当于500张张1.2MB的软盘。但是，因为程序和数据文的软盘。但是，因为程序和数据文件是按内螺旋线的规律顺序存放在盘上的，件是按内螺旋线的规律顺序存放在盘上的，不能像磁盘

59、驱动器那样读取文件的每个扇不能像磁盘驱动器那样读取文件的每个扇区，所以读出速度较慢。区，所以读出速度较慢。2.CD-ROM光盘的制作和读取（续）光盘的制作和读取（续）69CD-ROM光盘光盘数据区螺旋型数据轨道中心孔空白区7.5mm35mm图图8-11 CD-ROM光盘光盘70 CD-R光盘的写入是利用聚焦成光盘的写入是利用聚焦成1 m左左右的激光束的热能，使记录介质表面的形右的激光束的热能，使记录介质表面的形状发生永久性变化而完成的，所以只能写状发生永久性变化而完成的，所以只能写入一次，不能抹除和改写。入一次，不能抹除和改写。CD-R的盘片有金碟、绿碟、蓝碟的盘片有金碟、绿碟、蓝碟3种，种，

60、它们主要因记录层和反射层采用的材料不它们主要因记录层和反射层采用的材料不同而呈现出不同的颜色。同而呈现出不同的颜色。3.CD-R光盘的读写原理光盘的读写原理71 CD-RW光盘是利用激光照射引起记录光盘是利用激光照射引起记录介质的可逆性物理变化来进行读写的，光介质的可逆性物理变化来进行读写的，光盘上有一个相位变化刻录层，所以盘上有一个相位变化刻录层，所以CD-RW光盘又称为相变光盘。光盘又称为相变光盘。相变光盘的读写原理是利用存储介质相变光盘的读写原理是利用存储介质的晶态、非晶态可逆转换，引起对入射激的晶态、非晶态可逆转换，引起对入射激光束不同强度的反射（或折射），形成信光束不同强度的反射（或

61、折射），形成信息一一对应的关系。息一一对应的关系。4.CD-RW光盘的读写原理光盘的读写原理72 DVD采用与采用与CD类似的技术，只是采用类似的技术，只是采用了波长更短的激光束（了波长更短的激光束（650nm）来读写数据）来读写数据。DVD-ROM的读取过程与的读取过程与CD-ROM相似，相似，从盘上读信息是将一个低能的激光束从光从盘上读信息是将一个低能的激光束从光盘上各层的反射层反射回来的过程。激光盘上各层的反射层反射回来的过程。激光从盘的下方发射一束激光，若该激光反射从盘的下方发射一束激光，若该激光反射回来，光敏接收器就会感应到；如果激光回来，光敏接收器就会感应到；如果激光遇到的是平地，

62、它就会被反射回来；如果遇到的是平地，它就会被反射回来；如果激光遇到的是凹陷，就没有激光返回。激光遇到的是凹陷，就没有激光返回。5.DVD光盘的工作原理光盘的工作原理73 蓝色激光的波长仅为蓝色激光的波长仅为405nm，较小的光，较小的光束聚焦更精确，最小凹坑长度只有束聚焦更精确，最小凹坑长度只有0.15 m（DVD的最小凹坑长度为的最小凹坑长度为0.4 m），螺旋线），螺旋线的轨距只有的轨距只有0.32 m（DVD的轨距为的轨距为0.74 m）。更小的光束、更小的凹坑以及更短的）。更小的光束、更小的凹坑以及更短的轨距结合起来，使得单层轨距结合起来，使得单层BD光盘的容量大光盘的容量大约是约是D

63、VD的的5倍。倍。6.BD光盘的工作原理光盘的工作原理74 CLV即恒定线速度读取方式。这是在低于即恒定线速度读取方式。这是在低于12倍倍速的光驱中使用的技术。它是为了保持数据传输速的光驱中使用的技术。它是为了保持数据传输率不变，而随时改变旋转光盘的速度。读取内道率不变，而随时改变旋转光盘的速度。读取内道数据的旋转速度比外部要快许多。数据的旋转速度比外部要快许多。CAV即恒定角速度读取方式。它是用同样的即恒定角速度读取方式。它是用同样的速度来读取光盘上的数据。但光盘上的内道数据速度来读取光盘上的数据。但光盘上的内道数据比外道数据传输速度要低，越往外越能体现光驱比外道数据传输速度要低，越往外越能

64、体现光驱的速度。的速度。而而PCAV技术是融合了技术是融合了CLV和和CAV的一种技术，的一种技术，称为区域恒定角速度读取方式。它是在读取外道称为区域恒定角速度读取方式。它是在读取外道数据时采用数据时采用CLV技术，在读取内道数据时采用技术，在读取内道数据时采用CAV技术，从而提高了整体数据传输的速度。技术，从而提高了整体数据传输的速度。7.光盘读取技术光盘读取技术751.CD-ROM光驱光驱 自自1982年第一台年第一台CD-ROM驱动器问世驱动器问世以来，数据传输率已经成为其更新换代的以来，数据传输率已经成为其更新换代的标志。数据传输率是以标志。数据传输率是以150KB/s为基准成为基准成

65、倍增加的。因此，习惯上把倍增加的。因此，习惯上把150KB/s传输传输率的光驱称为单倍速光驱，而把率的光驱称为单倍速光驱，而把300KB/s传输率的光驱称为双倍速（传输率的光驱称为双倍速（2X）光驱，其光驱，其后的四倍速（后的四倍速（4X）光驱，八倍速（光驱，八倍速（8X）、）、32倍速（倍速（32X）光驱等也由此而得名，如光驱等也由此而得名，如今市面上已有今市面上已有56倍速或更高的倍速或更高的CD-ROM驱驱动器。动器。8 8.5.3.5.3 光盘驱动器光盘驱动器76 12倍速以下的光驱一般采用倍速以下的光驱一般采用“恒定线速度恒定线速度技术技术”，在这种技术中，在这种技术中，CD-ROM

66、会根据现在会根据现在正在读取的是光盘外道数据还是内道数据来控正在读取的是光盘外道数据还是内道数据来控制电机以不同的角速度旋转光盘，这样就能够制电机以不同的角速度旋转光盘，这样就能够保证在盘片的不同区域内保持恒定的数据传输保证在盘片的不同区域内保持恒定的数据传输率，并且对光盘的纠错性能也能有一定的提高。率，并且对光盘的纠错性能也能有一定的提高。对于对于12倍速以上的高速光驱采用了倍速以上的高速光驱采用了“恒定恒定角速度技术角速度技术”。在恒定的角速度下，光驱主轴在恒定的角速度下，光驱主轴的转速是恒定的。由于在光盘外沿光道读取数的转速是恒定的。由于在光盘外沿光道读取数据要比靠中心的光道多，所以光盘每转一圈读据要比靠中心的光道多，所以光盘每转一圈读取的数据量是不一样的。取的数据量是不一样的。1.CD-ROM光驱（续）光驱（续）77 由于由于CD-R驱动器可以对光盘写入，因驱动器可以对光盘写入，因此也称为光盘刻录机。光盘刻录机的速度此也称为光盘刻录机。光盘刻录机的速度有读取速度和写入速度，而后者才是刻录有读取速度和写入速度，而后者才是刻录机的重要技术指标。在实际的读取和写入机的重要技术指标。在