磁盘存储器

外存储器

计算机的外存储器又称辅助存储器，目前主要使用磁表面存储器

所谓“磁表面存储”，是指某些磁性 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术语磁表面存储器。

原理：在上面的铁芯上有一个写线圈和读线圈，当进行写操作的时候，通过给写线圈加上两种方向不同的电流，在铁芯的两极会分别出现N极和S极，磁层上面的磁性材质也会相应的产生变化，可以规定左S右N为0，左N又S为1，这样就可以写入二进制0和1；读操作的时候也类型，当载磁体进行移动的时候，上面的磁层会产生两种不同的磁场，读线圈就可以通过铁芯的两极产生的电流方向进行判断是0还是1.

因此在写操作和读操作的时候只能一个bit一个bit的进行

磁表面存储器的优点：

1. 存储容量大，价位低
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

磁表面存储器的缺点：

1. 存取速度慢
2. 机械结构复杂
3. 对工作坏境要求较高（磁场会产生很大影响）

外存储器既可以作为输入设备，也可以作为输出设备。（既可以存储数据，也可以读数据）

磁盘存储器

 磁盘驱动器：核心部件是磁头组件和盘片组件

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

磁盘设备的组成

每次读和写是以扇区为单位的

 磁盘的性能指标

1. 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

2. 记录密度：记录密度是指盘片单位面积上记录的二进制信息量，通常以道密度、位密度、面密度表示

                       道密度是沿着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

               

  如上图：道密度是60道/cm，位密度是600bit/cm

  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

 3.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）

一般情况下：寻道时间较长，在旋转的时候如果题目没有给出距离目的的所在扇区位置，就以半圆来算。可能最后需要加上磁盘控制器延迟

 4.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

主机向磁盘控制器发送寻址信息，磁盘的地址一般如图所示：

驱动器号： 一台电脑可能多个硬盘  ；柱面（磁道）号：移动磁头臂（寻道）；

盘面号：激活某个磁头 ； 扇区号：通过旋转将特定扇区划过磁头

考题：若系统中有4个驱动器，每个驱动器带一个磁盘，每个磁盘256个磁道、16个盘面，每个盘面划分为16个扇区，则每个扇区地址要18为位进制代码：

4个驱动器：2的2次方   256个磁道：2的8次方  16个盘面：2的4次方    16个扇区：2的4次方  一共18位  

磁盘工作过程

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别交叉存储、并行访问，具有更好的存储性能、可靠性和安全性。

RAID的分级如下所示。在RAID1-RAID5的几种方案中，无论何时有磁盘损坏，都可以随时拔出受损的磁盘再插入好的磁盘，而数据不会损坏。

RAID0：无冗余和无校验的磁盘阵列。

RAID0把连续多个数据块交替地存放在不同物理磁盘的扇区中，几个磁盘交叉并行读写，不仅扩大了存储容量，而且提高了磁盘数据存取速度，但RAID0没有容错能力

 

RAID1：镜像磁盘阵列

RAID1是为了提高可靠性，使两个磁盘同时进行读写，互为备份，如果一个磁盘出现故障，可从另一个磁盘中读出数据。两个磁盘当一个磁盘使用，意味着容量减少一半

 

RAID2：采用纠错的海明码的磁盘阵列

RAID3：位交叉奇偶校验的磁盘阵列

RAID4：块交叉奇偶校验的磁盘阵列

RAID5：无独立校验的奇偶校验磁盘阵列

越往下，可靠性和安全性越好