《存储设备》PPT课件

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第2章存储设备计算机组装与维修实用教程 目录内存1硬盘2移动存储设备3光盘驱动器4实训指导5习题6 内存ROM(只读存储器)内存RAM(随机存取存储器)PROM（可编程只读存储器）EPROM可擦可编程只读存储器）EEPROM（电可擦可编程只读存储器）FlashMemory（快擦型存储器）DRAM（动态随机存取存储器）SRAM（静态随机存取存储器）内存的类型 内存内存的封装电子封装(electronicpackaging)指使用特殊的材料和工艺将集成电路包裹起来，以保护脆弱的元器件不受周围环境（包括物理、化学）的影响，同时起到功率分配、信号分配、加强散热等作用。内存的封装方式主要有SOJ、TSOP、BGA、BLP、CSP和WLCSP等。SOJ封装TSOP封装BGA封装 内存内存的封装BLP封装CSP封装WLCSP封装引脚基板内存芯片 内存内存的分类常见的内存类型有SDRAM、DDR、DDR2和DDR3等几种。不同类型的内存在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面各有差异。30针和72针SIMM内存EDORAM内存 内存内存的分类SDRAM内存RDRAM内存 内存内存的分类DDR内存DDR2内存 内存内存的分类DDR3内存DDR3（DoubleDataRate3）是DDR2标准的改进版。DDR3在DDR2基础上采用的新型设计，减小了能耗和发热量，可实现更高的工作频率（800M以上），在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点，是目前最高效的内存。 内存DDR3与DDR2比较DDR3采取8bit预取设计，而DDR2为4bit预取，这样DDR3RAM内核的频率只有接口频率的1/8，如DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。DDR3采用点对点的拓朴架构，大大减轻地址/命令与控制总线的负载。DDR3采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从1.8V降至1.5V，增加了异步重置（Reset）与ZQ校准等DDR2所没有的新功能。 内存其他分类计算机内存根据使用环境又可分为台式机内存、笔记本内存和服务器内存等。服务器内存大多都带有Buffer（缓存器）、Register（寄存器）、ECC（错误检查和纠正）、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。笔记本内存服务器内存 内存虚拟内存虚拟内存是硬盘的一部分空间，并不属于物理内存的范畴。计算机在执行多个或占用较大内存的程序时，Windows、Linux、DOS等使用虚拟内存技术的操作系统，会自动调用一部分硬盘空间来充当内存，并选择最近没有用过的，低优先级的内存部分写到交换文件上，以缓解内存的紧张，提高计算机处理数据的速度。操作系统和应用程序把虚拟内存当作物理内存来使用，正确地设置虚拟内存可以提高计算机的运行效率。Windows操作系统中的虚拟内存文件以隐藏属性保存在系统分区根目录下，Windows9x的虚拟内存文件为Win386.swp，Windows2000/XP/2003的分页文件为pagefile.sys。 内存内存的性能参数容量内存容量以KB、MB、GB、TB作为单位，其关系为1MB＝1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。存取时间(TAC)TAC（存取时间）指RAM完成一次数据存取所用的平均时间，等于地址设置时间加延迟时间，以ns为单位。存取周期（TMC）存取周期（TMC）指存储器两次独立的读出/写入操作之间所需的最短时间，单位为纳秒（ns）。这个时间越短，内存的速度也就越快。 内存内存的性能参数延迟时间（CAS或CL）CAS是CPU每次向内存读取数据之前“缓冲期“的时间长度，缩短CAS的周期有助于加快内存在同一频率下的工作速度。错误检查和纠正（ECC）ECC会在一组数据传输时加入校验位，以备CPU检验数据是否发生了错误，并且可以纠正部分错误。SPD存放内存模组的配置信息。 内存内存的选购内存品牌金士顿Kingston、现代HY、胜创Kingmax、海盗旗、宇瞻Apacer、金邦Geil、三星、威刚、勤茂（TwinMOS）、利屏等。内存容量内存容量的大小直接影响到计算机的性能，越多越好。内存类型DDR2是主流，DDR3是趋势。要注意选择与主板配置的内存。内存芯片正规原厂的品牌颗粒都有良好的品质和性能保证，其颗粒上激光刻蚀的型号清晰可见，是选购时的首选。主要的内存IC芯片的厂商主要有：Hynix（海力士）、Samsung（三星）、Qimonda（奇梦达）、Micron（镁光）、尔必达、力晶、茂德、南亚等。 内存内存的选购设计及生产工艺PCB板优质内存采用六层PCB板，有的产品甚至使用了8层PCB电路板。。设计PCB线路应该使用蛇行布线。在内存芯片和内存引脚之间，应加装贴片电容和电阻。生产工艺PCB板板面光洁、色泽均匀，电路板走线清晰，元件焊接整齐、焊点均匀有光泽，边缘整齐且没有毛边。金手指金手指制作工艺有电镀金和化学镀金2种。电镀金的金手指末端会有一个“小尾巴”。另外好的金手指的黄颜色很有质感，差的金手指看起来泛白。用料PCB板上要有尽量多的贴片电阻和电容和厚实的金手指。 内存内存的性能参数PCB板（8层）蛇行线电阻和电容电镀金金手指 内存内存的性能参数更高的频率内存频率越高越好。CAS（CL）延时周期（包括TRCD参数、TRP参数、TRAS等），越小代表性能越高。兼容性正规渠道的内存在出厂前都经过严格的兼容性测试，并且进行了严格的测试，可以确保其兼容性。超频性能售后服务主流大厂的产品一般都提供“终身保修”服务。选购时应避开假货率较高的品牌，可以拨打防伪电话或登陆官方网站，进行真伪辨别。其它事项产品本身采用何种封装并不反映内存质量优劣。 硬盘硬盘的结构常见的硬盘有桌面3.5英寸，笔记本2.5英寸和微型硬盘等。但硬盘外形和结构却大同小异，在没有电路版的一面贴有产品标签，标签上印刷有产品型号、序号、产地、生产日期、跳线设置等相关信息。在硬盘的一端有电源接口、数据线接口和主、从状态设置跳线器。 硬盘硬盘接口硬盘的接口包括电源接口和数据接口，根据连接方式的不同，硬盘接口可分为IDE接口，SATA接口和SCSI接口等。IDE数据线接口D形电源接口主从设置跳线STAT电源接口数据线接口SCSI数据线接口 硬盘控制电路控制电路板位于硬盘背面，由印刷电路版、控制芯片和贴片元件组成。电路板上集成了主控制芯片、数据传输芯片、高速数据缓存芯片、接口电路等。音圈/主轴控制芯片主控芯片桥接芯片晶振缓存芯片ROM芯片 硬盘硬盘的内部结构硬盘盘体内部由固定面板、前置控制电路、磁头组件、盘片、主轴、电机、接口及其他附件组成。外壳紧固螺孔电机磁头驱动小车前置控制电路传动手臂主轴读写磁头磁盘盘片转动轴 硬盘硬盘的结构盘片主轴组件磁头磁头驱动机构盘片和主轴组件前置控制电路电磁线圈电机磁头驱动小车读写磁头传动臂转动轴电磁线圈永磁体 硬盘硬盘的逻辑结构硬盘的术语中有磁头、磁道、扇区、交叉因子等概念，这些都是逻辑的概念，是为了方便对磁盘上数据的读写而进行的虚拟化操作的称谓。磁道扇区磁道和扇区柱面柱面 硬盘FC光纤USB、1394IDESATASCSISAS硬盘的接口技术 硬盘硬盘的接口技术SATA接口和IDE接口SATA和IDE数据线SCSI接口和SCSI数据线IDE电源和数据接口SATA电源和数据接口 硬盘硬盘的分类通讯方式XT型（即DMA方式）和AT型（即中断驱动方式）两种驱动方式有步进电机驱动和音圈电机驱动两种接口类型可以分为IDE(PATA)硬盘、SATA硬盘和SCSI硬盘等几种硬盘盘径按照外形的大小可以分为5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和微型等几类。 硬盘硬盘的分类SSD固态硬盘也叫闪存式硬盘，由控制单元和Flash存储单元组成，通俗点讲就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。HHD混合硬盘又叫复合硬盘，是把磁性介质硬盘和闪存（目前常用NAND闪存）集成到一起的一种硬盘。RAID独立磁盘冗余阵列是把多个小磁盘组合起来，成为一个磁盘组（操作系统把它们看作单一的逻辑存储单元或磁盘），使性能达到甚至超过价格昂贵、容量巨大的磁盘。 硬盘硬盘的性能参数容量容量是硬盘最主要的参数。转速(RotationalSpeed或SpindleSpeed)转速是硬盘电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内的最大转数。高速缓存（CacheMemory）高速缓存是硬盘控制器上的一块内存芯片，是硬盘和外界总线之间交换数据的缓冲器。主流硬盘多采用2MB、8MB或更高的回写式高速缓存。平均寻道时间(AverageSeekTime)指硬盘接到相应指令开始在盘面上移动磁头至指定磁道寻找目标数据所用的平均时间。主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下。平均潜伏时间（AverageLatencyTime)指当磁头移动到数据所在的磁道后，还需要多少时间，指定的（要读出或写入的）扇区才会转到磁头下进行读/写操作。一般在2ms-6ms之间。 硬盘硬盘的性能参数平均访问时间（AverageAccessTime）又称平均存取时间，包括平均寻道时间、平均潜伏时间与相关的内务操作时间平均访问时间≈平均寻道时间+平均潜伏时间。数据传输率（DataTransferRate）包括内部数据传输率和外部数据传输率。S.M.A.R.T.（自动监测分析及报告技术）监测磁头单元、磁片驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等部件的工作状态。PRML（部分相应完全匹配）能避免因磁道过窄造成的信号干扰，使盘片存储更多的信息，有效地提高数据的读取和数据传输率。GMR(巨磁阻)磁头技术用于实现更高的存储密度 硬盘硬盘的性能参数水平磁记录和垂直磁记录容量是硬盘最主要的参数。数据保护与震动保护技术自动检测并分析硬盘的运转状况，及时修正硬盘发生的问题，提供最高级别的数据完整性和可靠度保护。在意外碰撞发生时，尽可能避免磁头和磁盘表面发生撞击，有效地提高硬盘的抗震性能，减少由此引起的磁盘表面损坏。MTBF(连续无故障时间)指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。 硬盘硬盘的选购接口方式对有SATA接口主板的用户，SATA接口硬盘是必然之选。硬盘容量硬盘的容量应该是越大越好。硬盘速度7200RPM硬盘是必然之选，而5400RPM硬盘适合于笔记本电脑。高速缓存及寻道时间应优先选择缓存大和平均寻道时间小的产品。噪音与温度（Noise&Temperature）选购硬盘时要注意选择发热低、噪声小的硬盘。稳定性“硬盘有价，数据无价”，应优先选择主流产品。品牌和质保 移动存储设备U盘体积小、容量大、仅大拇指般大小，重量仅约20克，便于携带，容量可达数G。在Windows2000/XP/2003/Vista、Linux、MacOS等操作系统中不需安装驱动程序，支持热插拔，可以即插即用。存取速度快，USB1.1的速度为12Mb/s，USB2.0的速度可以达到480Mb/s。抗震、防潮、耐高低温、可靠性好，可擦写达100万次，数据可保存10年以上。具备系统启动、写保护、杀毒、加密、随身邮、移动QQ等系列功能。 移动存储设备移动硬盘的特点容量大80GB、120GB、160GB甚至更高容量的产品。传输速率高主流的移动硬盘大多采用USB2.0、IEEE1394和eSATA接口。使用方便可以做到即插即用，不需要外接电源和安装驱动程序。可靠性高移动硬盘具有很高的可靠性，保证了数据的完整性。 移动存储设备移动硬盘选购接口首选USB2.0防震抗摔、散热设计安全保密电源供电PCB线路板和控制芯片附加价值品质与服务 移动存储设备闪存卡TF卡CF卡MMC卡SD卡 移动存储设备闪存卡SM卡记忆棒PRODuo和M2XD卡MC卡 移动存储设备软驱软驱按大小可以分为5.25寸和3.5寸两种。5.25英寸软盘由于容量小，体积大，已被3.5寸软盘所取代。现在计算机上安装的都是可以读写1.44MB高密度软盘的3.5英寸软驱。软驱由于容量太小，读写速度慢，寿命和可靠性差，数据易丢失等缺点，已逐渐被U盘、移动硬盘等移动存储设备所取代，目前只在少数服务器等计算机中出现。 移动存储设备磁带机磁带库磁带机（TapeDrive）由磁带驱动器和磁带构成，是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。根据装带方式的不同，可分为手动装带磁带机和自动加载磁带机。磁带库是基于磁带的备份系统，它能够提供同样的基本自动备份和数据恢复功能，但同时具有更先进的技术特点。提供磁带机的厂商很多，IT厂商中HP（惠普）、IBM、Exabyte（安百特）等均有磁带机产品，另外专业的存储厂商如StorageTek、ADIC、SpectraLogic等公司均以磁带机、磁带库等为主推产品。 光盘驱动器光盘的结构A.印刷层B.保护层C.反射层D.数据层E.塑料基层光盘的结构光盘也称为光碟，指用聚碳酸酯(Polycarbonate)为原料制作的，利用激光光束进行读/写数据信息的圆形盘片。常见的光盘厚1.2mm，直径120（或80）mm，盘片中心有直径15mm的卡孔，盘片的数据记录层上是用来记录数据的有凹陷的螺旋线状光轨,其中的数据可以由相对应的光盘驱动器读出。 光盘驱动器数据记录原理光盘上储存的信息资料是按一定规则排列的，其形状像一条条"轨道"，称为"光轨"。光轨由内至外呈螺旋线形状分布，数据以凹槽和凸起的形式（或其它类似形式）被记录在上光轨上。从激光头发出的激光光束照射到光盘上，并在光盘的表面迅速移动。当激光照射到光轨上凹凸不平的区域时，反射光的强度也随之发生变化，光电二极管接收到强弱不一的反射激光束后，通过控制电路的电平转换，变成只含“0”、“1”信号的数字信号，从而将数据信息读出。CD和DVD的记录点光盘记录数据原理激光光束坑点信号光电流输出电平时间时间光盘旋转方向 光盘驱动器光盘的分类光盘AddYourText音频光盘视频光盘数据光盘只读光盘一次写入光盘可擦写光盘CDDVDBD数据类型写入特征光盘结构 光盘驱动器光盘的技术规范CD-DA（CD-Audio，数字音乐光盘）CD-ROM（致密盘只读存储器）CD-R（CompactDiscRecordable,）CD-R盘片使用有机染料作为记录层的主要材料，由于使用的有机染料不同，盘片呈现出不同的颜色，出现了绿盘、金盘、蓝盘等CD-R光盘分类。CD-RW可以擦除并多次重写，实现了在CD－RW光盘上的文件复制、删除等操作。CD-ROMXA（CD-ROM-eXtended-Architecture）VCD（VideoCD,激光视盘）采用MPEG-1的压缩方式来压缩图像，全动态、全屏播放的激光视频光盘。Photo-CD（照片光盘）DVD（数字通用光盘） 光盘驱动器光驱的结构耳机插孔弹出/关闭音量调节旋钮应急退盘孔托盘面板指示灯播放/快进电源接口IDE数据接口主从设备跳线器模拟音频接口数字音频接口前面板光驱接口内部结构 光盘驱动器光驱读取数据的原理激光头读取数据时，激光发生器发出激光束，光束透过半透镜汇聚在准直透镜上，再聚焦成为极其细小的光点照射到光盘上。光盘上凹凸不平的小坑（或特殊颜料）会将光线反射回去，反射后的光线透过物镜，通过半透棱镜反射到另一个方向。反射光线再穿过汇聚透镜，汇集到光电二极管上面，再转变为电信号，最后通过控制电路的电平转换，变成只含0、1信号的数字信号。光盘准直透镜半透镜激光头圆柱透镜光电二极管转换电路数字信号 光盘驱动器DVD－ROMDVD（DigitalVersatileDisc，DVD数字通用光盘）是最新一代影音存储媒介。采用了更高密度的设计，将光轨间隙由CD的1.6微米减小至0.74微米。数据凹槽的（宽度）尺寸也从CD的0.83微米缩小到0.40微米,并使用650纳米波长的激光束来读取更小的数据凹槽。光盘名称CDDVD－5DVD－９DVD－10DVD－18层数面数单层单面单面单层单面双层双面单层双面双层储存容量650M4.7G8.5G9.4G17G视频长度74min135min240min270min480minCD、DVD比较 光盘驱动器HD－DVD和BD－ROMHD－DVD由以东芝为首的HD－DVD推广协会负责制定及开发，微软、英特尔、环球影业都是其成员。BD－ROM蓝光DVD由戴尔、惠普等13个成员组成的蓝光碟创始人组织制定。蓝光DVD采用450nm波长的蓝紫色激光和比率为0.85的数字光圈，提高了光盘的存储密度。蓝光DVD也有单面双层、双面双层等，其单面单层容量为23.3GB、25GB和27GB三种。2008年2月，东芝宣布退出HDDVD业务，标志着蓝光光盘成为新一代DVD的唯一标准。BD（蓝光DVD）标识HDDVD标识 光盘驱动器刻录机刻录机是把高功率的激光聚焦在刻录光盘记录层（数据层）的某个特定部位上，使这个部位的有机染料（或特殊合金材料）层产生化学反应，而不能反射读取数据的激光（没有被高功率激光照射到的地方可以正常反射激光），从而能够和传统的光盘一样记录、储存数据的可写式光储存设备。康宝CD刻录机DVD刻录机光雕刻录机蓝光刻录机刻录机分类 光盘驱动器刻录机DVD刻录机DVD刻录格式蓝光刻录机 光盘驱动器光雕刻录机光雕刻录标识（左LightScribe，右Labelflash）光雕刻录是一种利用激光在特制的光盘表面上刻印标签或图案的技术。现在的光雕技术有惠普公司的LightScribe和雅马哈公司的Labelflash两种，这项技术均需要专门的光雕刻录机、光雕刻录盘以及支持光雕刻录的软件相互相配合，使用专用的激光头在光雕盘的背面(印刷面，即无数据面)或空闲的数据层上，通过激光照射产生一系列的化学反应将设计好的文字、图案等“刻录”到盘片背面上，用来制作富有个性的光盘标签。 光盘驱动器刻录机的写入方式TAO轨道写入DAO一次写盘OTF飞速写入PW增量包写SAO区段写入MS多区段写入刻录方式 光盘驱动器光驱的技术参数工作模式CLV（ConstantLinearVelocity，恒定线速度）CAV（ConstantAngularVelocity，恒定角速度）P-CAV（Partial-CAV，区域恒定角速度）Z-CLV（ZonedConstantLinearVelocity，区域恒定线速度）光驱的性能指标数据传输率（DataTransferRate）接口类型平均读取时间平均寻道时间缓存容量（BufferMemorySize） 光盘驱动器刻录机的性能指标刻录格式DVD刻录盘片有DVD+R/W、DVD-R/W和DVD-RAM三种标准，还有单层和双层之分，不同的刻录盘片要使用专门的刻录机。最大刻录速度指刻录机所支持的刻录CD、DVD或BD刻录光盘的最大速度。刻录机标称的速度有刻录、复写和读取速度。其中刻录和复写速度是刻录机最重要的指标。固件（Firmware）升级升级Firmware，可以增加新功能、改进Firmware性能并修正其中的错误。防刻死技术可以避免由于缓存欠载错误而导致的刻录失败。SuperMultiSuperMulti、全能王、超能王等都是全兼容DVD刻录机，可以兼容DVD+R/RW、DVD-R/RW、DVD－RAM等DVD格式的盘片。 光盘驱动器光驱的选购选择性价比最高的产品。DVD光驱应该是最佳的选择。全钢机芯光驱具有很好的稳定性，其对高温、高湿环境的适应能力和使用寿命，要比普通塑料机芯光驱好的多。速度高的产品可以带来更高的工作效率，目前DVD的速度已达20X以上。推荐选择SATA接口的光驱，以带来计算机整体性能的提升。光驱的高速缓存应该是越多越好。合格的DVD光驱除了要兼容DVD-ROM，DVD-VIDEO，DVD-R，CD-ROM等常见的格式外，对于CD-R/RW，CD-I，VIDEO-CD，CD-G等都要能很好的支持。在选购的时候一定要购买支持本区域代码光盘的产品。 光盘驱动器区域代码为防止盗版，DVD和蓝光DVD组织将全世界依地理位置分为多个区，每一部播放机及每一片DVD（蓝光DVD）都被锁定只能在某一区中播放(依产品销售的地区锁上相对应的区域码)。DVD蓝光DVD第1区加拿大、美国第2区日本、欧洲、中东、埃及、南非第3区东南亚、东亚(香港、台湾、韩国、泰国、印尼)第4区澳大利亚、新西兰、南太平洋群岛、中美洲、墨西哥、南美洲、加勒比海国家第5区非洲、印度、中亚、蒙古、俄罗斯（前苏联）、朝鲜第6区中国（大陆地区）第1区美洲、东亚(日本、韩国、台湾地区、东南亚等)第2区欧洲、非洲第3区中国大陆与俄罗斯DVD和蓝光DVD区域代码 实训指导安装并测试不同的内存1.实验目的认识内存条，并了解不同类型内存条的参数。正确安装内存，用软件测试内存条的性能并与内存标签做比较。2.实验步骤戴上防静电手套或防静电手腕，也可以触摸一下金属物体释放身体上的静电。关闭计算机电源，打开主机箱，观察主板上的内存插槽，确定计算机使用的内存类型。挑选出合适的内存，记录标签上的生产厂商和参数信息。将内存插到其中一个内存插槽上。检查内存插接是否牢固，机箱中有无异物，关上机箱盖，并拧上螺丝。打开计算机，运行CPUZ，测试并认识内存的各项参数。 实训指导实验指导PCB板防伪芯片内存芯片产品标签金手指防呆缺口SPD芯片电阻电容内存固定缺口PCB层数内存的结构 实训指导实验指导内存类型SDRAMRDRAMDDRDDR2DDR3防呆缺口22111金手指168184184240240电压（V）3.32.52.51.81.5SDRAM、RDRAM、DDR、DDR2、DDR3内存比较 实训指导CPUZ界面内存信息SPD选项 实训指导使用HD_Speed测试硬盘速度1.实验目的使用HD_Speed测试硬盘速度2.实验步骤单击驱动器选择框右边的下拉按钮，选择需要测试的驱动器，并选中“测试突发传输速率”和“保存记录到文件”选项。选择“读取”选项，按下“开始”按钮进行读取测试。测试完成后，再次进行“写入”测试。选择分区C，分别进行“读取”和“写入”两次测试。比较测试结果。尝试测试U盘的读写性能。 实训指导HD_Speed界面HD_Speed界面 习题填空题1．存储器按用途可以分为和两种。内存从能否写入的角度来分，可以分为和RAM(随机存取存储器)两大类。2．内存的封装方式主要有SOJ、TSOP、、BLP和等。目前市场中主要有的内存类型有SDRAM、RDRAM、、DDR2和等几种。3．硬盘根据连接方式的不同，又可分为，、SCSI接口和SAS接口等，其中和是主流的硬盘接口。4．常见的移动存储设备有和等。5．CD光盘从其物理构成来看主要分为5层，包括基层、（又称为记录层或染料层）、反射层、和印刷层等，其中DVD和蓝光光盘还有和双面、单层和的不同分类和组合。6．刻录机可以分CD刻录机、、蓝光刻录机和等几种。写入方式有DAO、、SAO、、和PW几种 习题问答题1．简述内存有哪些性能指标。2．说一下DDR、DDR2和DDR3内存的技术特点和区别方法。3．硬盘的接口类型有哪些，各有什么特点。4．硬盘有哪些性能指标，购买硬盘要注意些什么。5．常见的移动设备的特点有哪些，选购移动设备时应该注意些什么问题。6．简述光盘记录数据和光驱读取数据的原理。7．DVD刻录机有哪些格式，都有什么特点，结合这些特点谈谈选购时应注意哪些问题。 谢谢!