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1、外存系统综述李岩谈学超在当今信息社会中,随着信息量的不断增大,人们对信息存储介质容量的要求越来越大，对介质存取速度的要求也越来越高，因而存储介质的发展备受人们关注。这里所讲的系统包括硬盘、软盘、光盘和数据备份设备(如磁带机、光磁驱动器和活动硬盘)及相关技术等。一、硬盘与接口目前，在PC机系统中所用的硬盘驱动器几乎都是所谓的温彻斯特(Winchester)式，可分为内置式、外置式和活动式等几种,常见的硬盘接口类型有IDE(IntegratedDiscElectronics)、EIDE(EnhancedIDE)、UltraDMA和SCSI(S
2、mallComputerStandardInterface)等。综合衡量一个硬盘应从容量、性能(主要指数据传输率)和可.靠性等多方面来考虑。从容量上讲，硬盘的容量越大越好，其发展L2从最初的10MB到现在的9GB甚至更大，硬盘已进入海量存储时代。90年代初期，PC机工作站多采用IDE接口硬盘。IDE接口标准的硬盘工作方式只能是标准模式，在此模式下访问硬盘时，BIOS和IDE控制器对参数不作任何修改。它支持的最大柱面数为1024,磁头数为16,扇区数为63,每个扇区字节数为512,最大容量为512X63X16X1024,即528MBo对大于
3、528MB的硬盘，多余的容量将被浪费。硬盘与主机之间主要以PIO(ProgrammedI/O)方式连接，系统利用BIOS预留给硬盘驱动器的IFOh到lF7h及3F6h和3F7h等10个输入输出寄存器作为连接桥梁，系统主机的任何指令都是通过这10个寄存器与硬盘驱动嘴相连的。IDE接口的硬盘符合ATA(ATAttachment)3.x规范，其容量最大为528MB,最大突发数据传输率为8.33MB/S,最多只能挂接2个硬盘。随着CPU功能的不断增强，应用软件所占的磁盘空间也随之增大，硬盘驱动器厂商和系统厂商不得不面对突破528MB容量限制的问题
4、，因此推出了EIDE规范(ATA4.0)。EIDE接II标准的工作模式有标准模式(NormalMode)、逻辑块地址模式(LogicBlockAddressMode)和大模式(LargeMode)三种。(1)标准模式与IDE的工作方式完全相同。(2)逻辑块地址模式也称大数据块模式，它突破了对硬盘空间528MB的管理限制。在此模式下，所设参数均为逻辑参数，IDE控制器在硬盘存取过程中，把所设逻辑参数确定的逻辑地址转换成实际硬盘的真实物理存取地址。它可设置的最大磁头为255,所支持的其他参数与标准模式下的相同，支持的硬盘容量最大到8.4GB,
5、是IDE接口无法相比的。(3)大模式也称大磁道模式,它是一种当柱面超过1024时对硬盘数据进行存取的操作方法。该方法将柱面数除以2,而磁头数乘2,使柱面数低于1024,它支持的最大容量为1GB。在EIDE规范中，动用了BIOS预留的另一组寄存器(170h〜177h及376h和377h),从系统的角度彻底解决了IDE的容量、硬盘驭动器有关物理参数和数据传输速度的限制。对于采用EIDE接II的硬盘来说，其容量最大可为8.4GB(LBA),最大突发数据传输率高达H.lMB/s(PIOMode3)和16.6MB/s(PIOMode4),一个系统最
6、多可挂接4台设备，这些设备不再只是纯硬盘驱动器，它们还可以是符合ATAPI(ATAttachmentPacketInterface)标准的CD—ROM、磁带机等低速设备。山于硬盘容量的增大和读写速度的提高，必然要求硬盘接口有更高的传输率,Intel和Quantum联合推出了最新的硬盘接口协议UltraDMA(DirectMemoryAccess)0它的传输速率为33.3MB/S,是EIDE的2倍。它所采用的方式与以往有所不同，在PIO方式中，CPU直接进行读写控制，并且UltraDMA利用硬盘上的缓冲存储器，以突发模式对硬盘上的数据进行读
7、写。此外，它采用总线主控方式，在硬盘侧面安装控制HDD读写的DMA控制器,因此节省了宝贵的CPU资源。新型PC机将采用UltraATA协议与符合规范的硬盘相连。SCSI是一种智能化的接口，特别适合于并发数据的请求处理。它能够最大限度地减少磁头移动和盘片旋转，因而在并发数据的请求处理中具有极佳的性能。与ATA(或IDE)接口相比,SCSI接口提供了更强的扩充能力。通常一块SCSI主适配器控制卡可以在6米或更长的距离内以菊花链方式挂接7个不同的外设，如硬盘、CD-ROM.磁带机等。最近，业界又推出了UItra2SCSI,它是一种LVD(Low
8、VoltageDifferential)接口，可以连接在64位的PCI总线上，可在12米的距离内连接15个设备，传输速率达80MB/So因其连接的外设数量多，传输速率快，现在PC机服务器经常采
