外存储器

外存储器即外存，也称辅存，是内存的延伸，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等。当CPU需要执行某部分程序和数据时，由外存调入内存以供CPU访问，可见外存的作用是扩大存储系统容量的。 ! ?7 F  E. N; W
   外存主要有磁盘或磁带等，它既属于输入设备，又属于输出设备。磁盘是微型计算机使用的主要存储设备，分为硬盘、软盘和光盘三种。通常一台微型计算机至少安装一个硬盘存储器、一个软盘存储器和一个光盘存储器。硬盘存储器的特点是：存储容量大、读写速度快、密封性好、可靠性高、使用方便，有些软件只需在硬盘上安装一次便能长期使用运行。软盘存储器的特点是：成本低、重量轻、价格便宜、盘片易携带易保存，但运行软盘上的软件需要在每次运行时都要插入软盘，且有些大的软件如果没有硬盘存储器则根本无法运行。 ( J+ T) u& ~6 W# q2 ^
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软盘存储器
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   软盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘适配器三部分组成。软盘是活动的存储介质，软盘驱动器是读写装置；软盘适配器是软盘驱动器与主机连接的接口。
; K' h2 f, x( [. K软盘适配器与软盘驱动器安装在主机箱内，软盘驱动器插槽暴露在主机箱的前面板上，可方便地插入或取出软盘。
8 o7 r  x  n- C9 z% u- f· 软盘的结构  
* j) x1 d/ w% W   软盘是一种涂有磁性物质的聚脂薄膜圆型盘片，它被封装在一个方形的保护套中，构成一个整体。当软盘驱动器从软盘中读写数据时，软盘保护套被固定在软盘驱动器中，而封套内的盘片在驱动电机的驱动下进行旋转以便磁头进行读写操作。
: W3 ^( h# n+ S   软盘上的写保护口主要用于保护软盘中的信息。一旦设置了写保护，就意味着只能从该软盘中读信息，而不能再往软盘上写信息。
- b7 j& L+ b+ C1 L; b   软盘的分类主要按其尺寸和存储容量划分，常用的有3.5 inch，存储容量为1.44MB，如下图所示。
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1 P% I' h' x- D软盘片的存储格式  3 q8 y9 V; d( I& R
   软盘片存储信息是按磁道和扇区来存储的。磁道是由外向内的一个个同心圆，磁道号从外向内越来越大；每个磁道上又等分成若干个扇区；每个扇区可以存储若干个字节。扇区数与字节数由格式化程序来定。例如，1.44MB软盘有80个磁道、每个磁道有18个扇区、每个扇区存储512个字节，共有两面。
  Z0 x0 F! g/ p3 q3 u   当软盘插入软盘驱动器后，驱动器的电机通过离合器带动盘片在封套内旋转。封套上开有一个读写槽，磁头通过读写槽沿着磁道移动进行读写。软盘驱动器转动磁盘，就象电唱机一样，软盘类似于电唱机上的唱片。
, i) Q2 ]% g* {% [& |+ ~- E· 软盘的格式化  & O1 Q% I/ E& _
   新软盘在使用前必须进行格式化，格式化后才能被系统识别和使用。格式化的目的是对磁盘划分磁道和扇区，同时还将磁盘分成四个区域：引导扇区(BOOT)、文件分配表(FAT)、文件目录表(FDT)和数据区。
+ J& @% M/ B4 s! ]8 t5 b  引导扇区:用于存放系统的自引导程序，主要为启动系统和存放磁盘参数而设置的。 - W& m  g$ a- h+ n  k, g5 y
  文件分配表:用于描述文件在软盘上的存放位置以及整个软盘扇区的使用情况。 , V$ Q/ H0 f* J. D, v9 A
  文件目录表即根目录区:用于存放软盘根目录下所有文件名和子目录名、文件属性、文 件在软盘上存放的启始位置、文件的长度及文件建立或修改的日期与时间等。 4 x1 ]! h  N8 }- l/ t7 [2 d
  数据区即用户区:用于存放程序或数据，也就是文件。
, r' L8 R' K- h1 ?' _6 u. P9 O · 软盘的技术指标  : s+ m2 R  G+ }7 }4 s
  面数：只用一面存储信息的软盘为单面软盘，双面存储信息的软盘称为双面软盘。
4 p/ x) A9 y3 P) i  磁道：磁道是以盘片中心为圆心的一些同心圆。每一圆周为一个磁道，数据存储在磁道 内。通常软盘的磁道数为80，磁道从0开始编号。
1 l3 h1 ]. V" [. U- p  扇区：每个磁道被分成若干区域，每个区域为一个扇区。每个磁道上的扇区数可分为8、9、15或18，扇区编号从1开始。扇区是软盘的基本存储单位，每个扇区的存储容量为512B。
* S# ~! A5 U2 |" `  存储密度：存储密度分为道密度和位密度。道密度是指沿磁盘半径方向单位长度的磁道数，例如，3.5 inch软盘的存储密度为80道/ inch。位密度是每个磁道内单位长度所能记录二进制数的位数。
3 w( @6 d( L% h5 h  容量：容量指软盘所能存储数据的字节数。存储容量通常指格式化容量，即软盘经格式化后的容量，例如，1.44MB等。   ?5 C  s- z& b# L$ {9 r7 u
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硬盘存储器 / a" [3 e* T) A$ q
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   硬盘存储器是由电机和硬盘组成的，一般置于主机箱内。硬盘是涂有磁性材料的磁盘组件，用于存放数据。根据容量，一个机械转轴上串有若干个硬盘，每个硬盘的上下两面各有一个读/写磁头，与软盘磁头不同，硬盘的磁头不与磁盘表面接触，它"飞"在离磁盘面百万分之一inch的气垫上。硬盘是一个非常精密的机械装置，磁道间只有百万分之几inch的间隙，磁头传动装置必须把磁头快速而准确地移到指定的磁道上。其外观如下所示： * A" d9 d! V) ^& q3 J

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6 v+ O- G9 k3 W. W 硬盘的结构  . @7 u- H' ~" y( J
   一个硬盘可以有1到10张甚至更多的盘片，所有的盘片串在一根轴上，两个盘片之间仅留出安置磁头的距离。柱面是指使盘的所有盘片具有相同编号的磁道。硬盘的容量取决于硬盘的磁头数、柱面数及每个磁道扇区数，由于硬盘一般均有多个盘片，所以用柱面这个参数来代替磁道。每一扇区的容量为512B，硬盘容量为：512×磁头数×柱面数×每道扇区数。
1 P6 w  Z) r# ?$ m4 x% d4 u" m   不同型号的硬盘其容量、磁头数、柱面数及每道扇区数均不同，主机必须知道这些参数才能正确控制硬盘的工作，因此安装新磁盘后，需要对主机进行硬盘类型的设置。此外，当计算机发生某些故障时，有时也需要重新进行硬盘类型的设置。    m6 |7 M( n/ h
  固定式硬盘:所谓固定式就是固定在主机箱内，容量在1GB ～ 40GB之间，甚至更大。当容量不足时，可再扩充另一台硬盘。 . \9 I2 R* n: X0 c- o% @
  抽取式硬盘:抽取式硬盘如同软盘一样，只是它的速度与容量都远超过软盘。这种硬盘容量有50MB、80MB等不同规格，适合于备份数据时使用，固定式硬盘使用率最高。 " N# x; Q: {: A, P7 A9 V! a, r8 x# j
· 硬盘的性能指标  3 F# Y) m# F+ ^# X+ f/ a  n
硬盘性能的技术指标一般包括存储容量、速度、访问时间及平均无故障时间等。
. i1 |8 d2 Q; B· 使用硬盘的准备工作  
# r7 ^! B! h- B# x使用新硬盘之前，必须做三件工作，硬盘的低级格式化、硬盘分区和硬盘的高级格式化。
8 @& q) p! A+ C6 E3 D; Z# ?· 硬盘的低级格式化  , b2 p- z8 j% j. w$ n! Y
   硬盘的低级格式化即硬盘的初始化，其主要目的是对一个新硬盘划分磁道和扇区，并在每个扇区的地址域上记录地址信息。初始化工作一般由硬盘生产厂家在硬盘出厂前完成，当硬盘受到破坏，或更改系统时，需进行硬盘的初始化。
" F; I  o& s4 O" r& |: d$ ]6 ]$ t  初始化工作是由专门的程序来完成的，如ROM-BIOS中的硬盘初始化程序等，具体操作请参阅具体的使用说明书。 7 [( S  V' `5 @' Z7 W; s/ w( Q
· 硬盘分区  + C$ A" W9 e0 x) v9 H& ?( W9 U
   初始化后的硬盘仍不能直接被系统识别使用，这是因为硬盘存储容量大，为了方便用户使用，系统允许把硬盘划分成若干个相对独立的逻辑存储区，每一个逻辑存储区称为一个硬盘分区。 8 b4 |1 A% z& P' \+ l: {. Y2 \
   对硬盘进行分区的主要目的是建立系统使用的硬盘区域，并将主引导程序和分区信息表写到硬盘的第一个扇区上。只有分区后的硬盘才能被系统识别使用，这是因为经过分区后的硬盘具有自己的名字，也就是通常所说的硬盘标识符，系统通过标识符访问硬盘。 ( d& k: @! p% Y5 y
   硬盘分区工作一般也是由厂家完成，但由于计算机的不安全因素或病毒的侵害等有时要求用户重新对硬盘进行分区。硬盘分区操作也是由系统的专门程序完成的，如DOS下的FDISK命令等，具体操作请参阅相关的使用说明书。 2 U( Z& ]1 Z! _
· 硬盘的高级格式化  . w$ z9 _# N5 n! P6 }# V
   硬盘建立分区后，使用前必须对每一个分区进行高级格式化，格式化后的硬盘才能使用。硬盘格式化的主要作用有两点：一是装入操作系统，使硬盘兼有系统启动盘的作用；二是对指定的硬盘分区进行初始化，建立文件分配表以便系统按指定的格式存储文件。
! |  R2 m% ]. |2 o   硬盘格式化是由格式化命令完成的，如DOS下的FORMAT命令。注意：格式化操作会清除硬盘中原有的全部信息，所以在对硬盘进行格式化操作之前一定要作好备份工作。
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光盘存储器 . c5 {- w4 R) o" _
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    光盘存储器是利用光学方式进行读写信息的存储设备，主要由光盘、光盘驱动器(即CD-ROM驱动器)和光盘控制器组成。光盘存储器最早用于激光唱机和影碟机，后来由于多媒体计算机的迅速发展，光盘存储器便在微型计算机系统中获得广泛的应用。
; }( C7 U; H# B3 m, b   光盘是存储信息的介质，按用途可分为只读型光盘和可重写型光盘两种。只读型光盘中包括CD-ROM和只写一次型光盘。CD-ROM由厂家预先写入数据，用户不能修改，这种光盘主要用于存储文献和不需要修改的信息。只写一次型光盘的特点是可以由用户写信息，但只能写一次，写后将永久存在盘上不可修改。可重写型光盘类似于磁盘，可以重复读写，它的材料与只读型光盘有很大的不同，是磁光材料。目前微型计算机中常用的是CD-ROM。如下图： # b5 L2 R( p, S1 m' z. K5 H& C

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6 ~9 f  Q$ a( K3 f7 o% c9 C 光盘的主要特点是：存储容量大、可靠性高，一张4.72 inch CD-ROM的容量可达600MB。只要存储介质不发生问题，光盘上的信息就永远存在。CD-ROM驱动器是大容量的数据存储设备，又是高品质的音源设备，是最基本的多媒体设备。 7 h$ `4 G2 b/ f

- c  O$ ]5 ^, G. ]5 s8 X4 d/ Y5 q存储系统的层次结构
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1 s" a. l; X) m. i$ A5 f   在计算机中存储信息的设备有内存、硬盘、软盘、光盘等。内存通常为半导体材料，具有较快的存取速度，但存储容量有限。硬盘、光盘的存储容量大，但存取速度慢。为了充分发挥各种存储设备的长处，将其有机地组织起来，这就构成了具有层次结构的存储系统。
$ _5 C/ v7 p, b7 Y7 l4 c2 f   所谓存储系统的层次结构，是把各种不同存储容量、不同存取速度的存储设备，按照一定的体系结构组织起来，使所存放的程序和数据按层次分布在各存储设备中。
" n  U. F- G, e( I   存储系统的层次结构如下图所示。  
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