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5 5 第 第第第第 第第第本本本本 5.1 本本本 本本 5.2 本本本本本本本RAM 5.3 本本本本本ROM 5.4 CPU 本本本本本本本 5.5 本本本本

第 5 章 存储系统

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第 5 章 存储系统. 本章要点 5.1 存储系统概述 5.2 随机读写存储器( RAM ) 5.3 只读存储器( ROM ) 5.4 CPU 与存储器的连接 5.5 外存储器. 本章要点. 掌握存储器的分类、性能指标及存储系统的层次结构。 掌握半导体随机存储器的基本组成及各个组成部件(存储体、地址译码与驱动、数据缓冲器、读/写控制逻辑)的作用及工作原理,读/写操作的基本过程。 了解 SRAM 、 DRAM 及 ROM 芯片的基本存储电路、工作过程;典型芯片的主要引脚信号;了解 DRAM 刷新的基本概念。 了解新型的半导体存储器技术及芯片类型。 - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 第 5 章 存储系统

第第 55 章 存储系统章 存储系统

本章要点5.1 存储系统概述5.2 随机读写存储器(RAM)5.3 只读存储器(ROM)5.4 CPU与存储器的连接5.5 外存储器

Page 2: 第 5 章 存储系统

本章要点本章要点

掌握存储器的分类、性能指标及存储系统的层次结构。 掌握半导体随机存储器的基本组成及各个组成部件(存储体、

地址译码与驱动、数据缓冲器、读/写控制逻辑)的作用及工作原理,读/写操作的基本过程。

了解 SRAM 、 DRAM 及 ROM 芯片的基本存储电路、工作过程;典型芯片的主要引脚信号;了解 DRAM 刷新的基本概念。

了解新型的半导体存储器技术及芯片类型。 掌握半导体存储器芯片的扩充(包括字扩充和位扩充)。 掌握 CPU 与半导体存储器间的连接。 了解外存储器的工作原理、应用及现代外存储器技术。

Page 3: 第 5 章 存储系统

本章重点与难点本章重点与难点

重点:存储器的分类典型芯片的使用存储器容量的扩展

难点:存储器的扩展存储器与 CPU 的连接

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Page 4: 第 5 章 存储系统

5.1 5.1 存储系统概述存储系统概述

5.1.1 存储器的分类5.1.2 存储器的基本性能指标5.1.3 存储系统的层次结构5.1.4 半导体存储器的逻辑结构5.1.5 半导体存储器的分类

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Page 5: 第 5 章 存储系统

存储器是用来存储程序和数据的,它是计算机极其重要的组成部分,有了它的存在,计算机才具有记忆功能,才能把要计算或加工处理的数据以及程序存入计算机,使之脱离人的直接干预而自动工作。显然,存储器的容量越大,记忆的信息也就越多,计算机的功能也就越强。

5.1.1 5.1.1 存储器的分类存储器的分类

Page 6: 第 5 章 存储系统

1 .按存储介质分类 目前使用的存储介质主要有半导体器件、磁性

材料和光学材料,根据使用的存储介质不同可分为: 半导体存储器 磁表面存储器:如磁盘存储器和磁带存储器 光表面存储器:如光盘存储器

5.1.1 5.1.1 存储器的分类存储器的分类

Page 7: 第 5 章 存储系统

2. 按信息的可保存性分类

非永久性记忆的存储器:随机存取存储器 RAM属于非永久性存储器。

永久性记忆的存储器:磁性材料和光学材料做成的存储器属于永久性存储器

5.1.1 5.1.1 存储器的分类存储器的分类

Page 8: 第 5 章 存储系统

3. 按在微机系统中的作用分类

主存储器:又称内存储器,简称内存 辅助存储器:又称外存储器,简称外存 高速缓冲存储器( Cache )

5.1.1 5.1.1 存储器的分类存储器的分类

返回本节

Page 9: 第 5 章 存储系统

1 .存储容量 存储器可以存储的二进制信息总量称为存储容量。容量越

大,意味着所能存储的二进制信息越多,系统的功能就越强。

存储器由许多存储单元组成,每个存储单元可存放若干个二进制位,其位数称为存储单元的长度。存储容量一般可表示为:

存储容量=存储器单元数 × 每单元二进制位数 存储容量通常以字节( B )为单位来表示,对于大容量

存储器还可以用千字节( KB )、兆字节( MB )、吉字节( GB )、太字节( TB )等表示。

5.1.2 5.1.2 存储器的基本性能指标存储器的基本性能指标

Page 10: 第 5 章 存储系统

2. 存取速度 存储器的存取速度可以用存取时间和存取周期来衡量,

存取速度的度量单位通常采用 ns 。 存取时间:存取时间是指启动一次存储器操作到完

成该操作所用的时间。 存取周期:存取周期是指连续两次独立的存储器操

作之间的最小时间间隔。通常存取周期略大于存取时间。

5.1.2 5.1.2 存储器的基本性能指标存储器的基本性能指标

Page 11: 第 5 章 存储系统

3.价格 存储器的价格常用每位的价格来衡量。设存储器容量为

S ,总价格为 C ,则每位价格为 P=C/S 。它不仅包含了存储元件本身的价格,也包括为该存储器操作服务的外围电路的价格。

存储器总价格与存储容量成正比,与存取速度也成正比。一般来说,速度较快的存储器,其价格也较高,容量也不可能太大。因此,容量、速度、价格三个指标之间是相互制约的。

5.1.2 5.1.2 存储器的基本性能指标存储器的基本性能指标

Page 12: 第 5 章 存储系统

4. 功耗 一般是指每个存储单元的功耗,单位为 µW/单元。

也有给出每块芯片的,单位为mW/芯片。它是一个重要的指标,不仅关系到功耗的大小,也关系到集成度以及在机器中的组装和散热问题。

5.1.2 5.1.2 存储器的基本性能指标存储器的基本性能指标

返回本节

Page 13: 第 5 章 存储系统

所谓存储系统的层次结构,就是把各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器按层次结构组成多层存储器,并通过管理软件和辅助硬件有机组合成统一的整体,使所存放的程序和数据按层次分布在各种存储器中。

目前,在计算机系统中通常采用三级层次结构来构成存储系统,主要由高速缓冲存储器 Cache 、主存储器和辅助存储器组成,如图5-1所示。

5.1.3 5.1.3 存储系统的层次结构存储系统的层次结构

Page 14: 第 5 章 存储系统

5.1.3 5.1.3 存储系统的层次结构存储系统的层次结构

CPU

高速缓存

主存储器

I/O控制电路

高速缓存

辅存 磁盘 光盘 磁带

存储系统的多级层次结构 图 5-1返回本节

Page 15: 第 5 章 存储系统

半导体存储器是一种记忆部件,可以将它看成是有数以千万计的存储单元组成的。每一个存储单元能存储一串二进制信息,一个单元称为存储器的一个字,每一个字有 4 位、 8位或 16位、 32 位几种。一个单元的位数称为字长。每一位( bit)又是由一个具有两种稳态的元件比如一个半导体触发器组成。这样一个元件就是存储器的一个基本存储电路,称为存储元( cell),它能存一位二进制数。微机中,一个字节作为一个存储单元,半导体存储器是按存储单元编址的,每一个单元必须有惟一的地址。存储器的逻辑结构示意图如图5-2所示。

5.1.4 5.1.4 半导体存储器的逻辑结构半导体存储器的逻辑结构

Page 16: 第 5 章 存储系统

5.1.4 5.1.4 半导体存储器的逻辑结构半导体存储器的逻辑结构

0000H

0001H

0002H

XXXXH

读写控制总线 数据总线

地址译码器 地址 内容

地址总线

图 5-2 存储器的逻辑结构示意图返回本节

Page 17: 第 5 章 存储系统

5.1.5 5.1.5 半导体存储器的分类半导体存储器的分类

静态 RAM(SRAM)

动态 RAM(DRAM)

半导体存储器

随机存取存储器 (RAM)

只读存储器 (ROM)

双极型 RAM

MOS 型 RAM

掩摸式 ROM(MROM)

可编程 ROM(PROM)

紫外线可擦除 ROM(EPROM)

电可擦除 PROM(E2PROM)

闪速存储器 (Flash Memory)

图 5-3 半导体存储器的分类 返回本节

Page 18: 第 5 章 存储系统

5.2 5.2 随机读写存储器(随机读写存储器( RAMRAM ))

5.2.1 静态RAM5.2.2 动态RAM5.2.3 新型的RAM技术及芯片类型

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Page 19: 第 5 章 存储系统

1. 基本存储电路单元(六管静态存储电路)

5.2.1 5.2.1 静态静态 RAMRAM

图 5-4 六管基本存储电路单元

Page 20: 第 5 章 存储系统

2.静态 RAM 的结构

5.2.1 5.2.1 静态静态 RAMRAM

图 5-5 典型的 RAM 的示意图

Page 21: 第 5 章 存储系统

3. SRAM 芯片实例 常用典型的 SRAM 芯片有 6116( 2KB×8

位)、 6264 ( 8KB×8位)、 62256( 32KB×8位)、 628128( 128KB×8位)等。

( 1 ) Intel 6116容量为 2K×8位,有 2048个存储单元,需要 11 根地址线 ,其引脚及功能框图如图5-6所示。

5.2.1 5.2.1 静态静态 RAMRAM

Page 22: 第 5 章 存储系统

5.2.1 5.2.1 静态静态 RAMRAM

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2

GND

—— —— —— —— —— ——

—— —— —— —— —— ——

VCC A8 A9 WE OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3

1 24 2 23 3 22 4 21 5 20 6 19 7 18 8 17 9 16 10 15 11 14 12 13

图 5-6 6116引脚及功能框图

Page 23: 第 5 章 存储系统

在 Vcc=2V 时,该芯片便进入数据保护状态。根据这一特点,在电源掉电检测和切换电路的控制下,当检测到电源电压下降到小于芯片的最低工作电压( CMOS电路为 4.5V), 将 RAM切换到镍铬电池或锂电池提供的备用电源供电,即可实现断电后的长时间数据保护。

图 5-7 6264 引脚

( 2 ) Intel 6264 引脚图

5.2.1 5.2.1 静态静态 RAMRAM

返回本节

Page 24: 第 5 章 存储系统

5.2.2 5.2.2 动态动态 RAMRAM

1. 动态 RAM 的存储单元

数据线

图 5-8 单管动态存储电路

Page 25: 第 5 章 存储系统

5.2.2 5.2.2 动态动态 RAMRAM

2. 动态 RAM实例( Intel 2164A )

图 5-9 2164A 引脚

Page 26: 第 5 章 存储系统

5.2.2 5.2.2 动态动态 RAMRAM

DOUT

输出缓冲器

A0A1A2A3A4A5A6A7

128×128存储矩阵

128读出放大器

1/ 2(1/ 128列译码器)

128读出放大器

128×128存储矩阵

1/ 128行译码器

1/ 128行译码器

128×128存储矩阵

128读出放大器

1/ 2(1/ 128列译码器)

128读出放大器

128×128存储矩阵

8位地址锁存器

1/ 4I / O门

行时钟缓冲器 列时钟缓冲器 写允许时钟缓冲器 数据输入缓冲器 RAS CAS WE DI N

图 5-10 2164 内部结构示意图返回本节

Page 27: 第 5 章 存储系统

5.2.3 5.2.3 新型的新型的 RAMRAM 技术及芯片类型技术及芯片类型

1.ECC RAM2.FPM DRAM3.EDO DRAM4.SDRAM ( Synchronous RAM,简称 SDR

AM )5.RDRAM 内存6.DDR SDRAM7.DDR2-SDRAM

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Page 28: 第 5 章 存储系统

5.3 5.3 只读存储器(只读存储器( ROMROM ))

5.3.1 掩膜 ROM5.3.2 可编程 ROM(PROM)5.3.3 紫外线可擦除可编程 ROM(EPROM)5.3.4 电可擦可编程 ROM(EEPROM)

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Page 29: 第 5 章 存储系统

5.3.1 5.3.1 掩膜掩膜 ROMROM

ROM 中一旦存有信息,就不能轻易加以改变,而且在掉电时信息也不会丢失。它在计算机系统中是只供读出的存储器,因此它只能用在不需要经常对信息进行修改和写入的场合,一般只能存放固定程序,如监控程序、 IBM-PC 中的BIOS 程序等。

Page 30: 第 5 章 存储系统

5.3.1 5.3.1 掩膜掩膜 ROMROM

地址译码器

A1

A0

VCC

0单元

3单元

2单元

1单元

D3 D0D1D2

掩膜 ROM示意图 图 5-11

Page 31: 第 5 章 存储系统

5.3.1 5.3.1 掩膜掩膜 ROMROM

表 5-1 掩膜 ROM 的内容

单 元

D3 D2 D1 D0

0 1 0 1 0

1 1 1 0 1

2 0 1 0 1

3 0 1 1 0

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Page 32: 第 5 章 存储系统

5.3.2 5.3.2 可编程可编程 ROM(PROM)ROM(PROM)

字选线

VCC

熔丝

位线

熔丝式 PROM存储电路 图 5-12

返回本节

Page 33: 第 5 章 存储系统

5.3.3 5.3.3 紫外线可擦除可编程紫外线可擦除可编程 ROM(EPROM)ROM(EPROM)

1 .基本存储电路

S

D

位线

字线

浮空

Vcc

图 5-13 EPROM 的结构示意图

Page 34: 第 5 章 存储系统

5.3.3 5.3.3 紫外线可擦除可编程紫外线可擦除可编程 ROM(EPROM)ROM(EPROM)

2. EPROM实例 Intel 2716是一个 16K 位( 2K×8位)的 EPROM ,用 5V

电源供电。

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND

—— —— —— —— —— ——

—— —— —— —— —— ——

VCC A8 A9 VPP OE A10 CE O7 O6 O5 O4 O3

1 24 2 23 3 22 4 21 5 20 6 19 7 18 8 17 9 16 10 15 11 14 12 13

图 5-14 2716 引脚

A0~A10 :地址线 D0~D7 :数据线

:片选端 :输出允许端

Vpp :编程电压输入 Vcc :电源电压

CE

OE

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Page 35: 第 5 章 存储系统

5.3.4 5.3.4 电可擦可编程电可擦可编程 ROM(EEPROM)ROM(EEPROM)

用紫外线擦除的 EPROM 有两个明显缺点:擦除时间较长,擦除是对芯片全体进行的,因此仍不够方便。E2PROM较好地解决了上述两问题,它采用金属-氮-氧化硅集成工艺 (MNOS),在擦除时只需加高压,对指定的单元产生电流,形成所谓电子隧道,将该单元的信息擦除,而其它未通过电流的单元内容保持不变。 E2PROM 可实现字擦除和数据块擦除两种方式,且擦除一个字单元的时间约为 10ms 。

返回本节

Page 36: 第 5 章 存储系统

5.4 CPU5.4 CPU 与存储器的连接与存储器的连接

5.4.1 CPU 与存储器连接时应注意的问题5.4.2 存储器容量的形成5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路

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Page 37: 第 5 章 存储系统

5.4.1 CPU5.4.1 CPU 与存储器连接时应注意的问题与存储器连接时应注意的问题

1 、 CPU 总线的带负载能力2 、存储器的组织、地址分配与片选问题3 、 CPU 的时序与存储器的存取速度之间的配合

4 、控制信号的连接

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Page 38: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

1. 位扩展 若芯片字数 =存贮器单元数,芯片字长 <存贮器字

长,则需位扩展。 例如:如果要组成 1K×8位主存容量,即 1KB ,可

采用 8片 1K×1 的存贮芯片拼接而成。如图 5-15 所示。

(片)芯片容量存储器容量

其中,所需芯片数 811

81

K

K

Page 39: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

A0 ︰ ︰ A9

D0 ︰ ︰ ︰ D7

8

I / O

7

I / O

6

I / O

5

I / O

4

I / O 3

I / O

2

I / O 1

1024× 1 I / O

地址线 数据线

图 5-15 用 1024×1 位的芯片组成 1K RAM 的方框图

Page 40: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

位扩展的方法:将多片存贮芯片的地址端、片选端和读 /写端各自全并联在一起,而它们的数据端分别引出,连到存贮器不同位的数据总线上。

Page 41: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

2. 字扩展 若芯片字长=存贮器字长,而芯片字数<存贮器单

元数,则需进行字扩展。 例如,用 Intel 2114 ( 1K×4 )芯片构成 4K×4 位

存贮器,需要进行字扩展。 地址线分配如表5-2所示;系统总线连接如图5-16所

示。

Page 42: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

表 5-2 地址线分配

A11 A10 A9 A8 A7 A┉ 0 所选芯片

0 0 × × × ×┉ 第一片

0 1 × × × ×┉ 第二片

1 0 × × × ×┉ 第三片

1 1 × × × ×┉ 第四片

Page 43: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

图 5-16 用 1024×1 位的芯片组成 1K RAM 的方框图

Page 44: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

字扩展的方法是:将各芯片的地址线、数据线、读 /写线分别并联在一起,片选信号单独联接。用高位地址(例中为 A11 、 A10)经译码产生片选信号,选中一个芯片工作;用低位地址 ( 例中 A0~A9)作为各芯片的片内地址,选中对应的一个存贮单元。

Page 45: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

3. 字位扩展 就单个芯片来说,无论是位方向,还是字方向都不满足要求,都要进行扩展,即字位扩展。 例如:用 256×4 位的芯片组成 1KB RAM 的存贮器。如图5-17所示。

(片)芯片容量存储器容量

其中,所需芯片数 8244256

81

K

每二片一组进行位扩展构成 256×8位容量, 4组进行字扩展构成 1K×8位的容量。

Page 46: 第 5 章 存储系统

5.4.2 5.4.2 存储器容量的形成存储器容量的形成

图 5-17 用 256×4 位的芯片组成 1K RAM 的方框图

返回本节

Page 47: 第 5 章 存储系统

74LS138 是一种三 -八译码器,

有三个输入端: A 、 B 、 C

8 个输出端: Y0~Y7,低电平有效

三个使能端: G1 、 G2A 、 G2B

当满足条件 G1=1 , G2A = G2B =0 时,芯片工作。

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

1.74LS138译码器的应用

A B C

G2A G2B G1 Y7 GND

—— —— —— ——

—— —— —— ——

VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6

1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9

图 5-18 74LS138引脚

Page 48: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

表 5-3 74LS138 的真值表

Page 49: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

2. 片选信号的产生方式 片选信号是由高位地址线产生的。地址线可分为高位地址线和低位地址线两部分。低位地址线是直接连接到存储器芯片的地址引脚,低位地址的根数等于芯片地址引脚数,即 A0~An-1 , n的值取决于芯片的单元数。

产生片选信号有以下几种方法: 全译码法局部译码方式(部分译码法)线选方式(线选法)

Page 50: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

( 1 )全译码法

将系统地址总线中除存储器芯片本身占用地址线以外的全部高位地址通过地址译码器进行译码后,产生片选信号。

全译码的优点:地址唯一,片与片之间的地址是连续的。

例如:采用全译码法,用 8K×8位的芯片组成 32KBRAM 的存贮器。如图5-19所示。

Page 51: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

图 5-19 全译码结构图

Page 52: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

每片芯片的地址范围

Page 53: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

( 2 )局部译码方式(部分译码法) 高位地址线的一部分(不是全部)接到地址译码器的输入端参加译码,把译码器的输出的信号作为各芯片的片选信号,将它们分别连接到存储器芯片的片选端,实现片选。

特点:片和片之间是连续的,但地址不是唯一的。 例如:采用部分译码法,用 8K×8位的芯片组成 32K

BRAM 的存贮器。如图5-20所示。

Page 54: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

图 5-20 部分译码结构图

Page 55: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

每片芯片的地址范围

以上 A19 A18 都按 0计算,实际上它们可以取值: 00、 01 、 10、11 。 A19 A18取 01 、 10、 11值时所得到地址与上面的地址是重叠的。

Page 56: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

( 3 )线选方式(线选法) 用某根高位地址直接作为片选信号线。 特点:片和片之间是不连续的,地址不是唯一的。 例如:采用线选法,用 8K×8位的芯片组成 32KBRA

M 的存贮器。

图 5-21 线选法译码结构图

Page 57: 第 5 章 存储系统

5.4.3 5.4.3 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路

每片芯片的地址范围如下( A19A18 A17 都按 0计算的,实际上它们的取值有 8 种组合,地址是重叠的)

返回本节

Page 58: 第 5 章 存储系统

5.5 5.5 外存储器外存储器

5.5.1 概述5.5.2 IDE/ATA5.5.3 SATA5.5.4 SCSI5.5.5 硬盘5.5.6 CD 、 DVD 及驱动器5.5.7 闪存

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Page 59: 第 5 章 存储系统

5.5.1 5.5.1 概述概述

外存储器是 CPU 不能直接访问的存储器,它需要经过内存储器与 CPU 及 I/O设备交换信息,用于长久地存放大量的包括暂不使用的程序和数据。外存储器有三种基本的存储类型: 磁存储器: Disk,包括硬盘、软盘、磁带、 ZIP 、 Click以及

Microdrive

光存储器: Disc ,包括 CD 和 DVD 闪存:广泛应用于各类数码设备,同时也可以作为 PC 系统

中方便携带的外存储器。

Page 60: 第 5 章 存储系统

5.5.1 5.5.1 概述概述

外存储器通过各种不同的接口和 PC 系统相连,通常磁存储器和光存储器使用 IDE、 SATA 和 SCSI等接口,也可以使用适配器设备来提供 USB 、 IEEE-1394 、并口、 PCMCIA 、 eSATA 等接口。例如, IDE/ATA 接口的硬盘可以使用外置硬盘盒和系统的 USB 或 IEEE-1394 接口,甚至是并口相连。闪存盘通常采用 USB 接口;各种闪存卡一般都采用专用接口,需要通过适配器才能在 PC 机上使用。

Page 61: 第 5 章 存储系统

5.5.1 5.5.1 概述概述

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度,在整个系统中,硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。

从整体的角度上,硬盘接口分为: IDE: IDE接口硬盘多用于家用产品中,也部分应用于服务

器。 SATA :一种新生的硬盘接口类型,还正处于市场普及阶段,

在家用市场中有着广泛的前景。 SCSI: SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场。 光纤通道:光纤通道只在高端服务器上,价格昂贵。返回本节

Page 62: 第 5 章 存储系统

5.5.2 IDE/ATA5.5.2 IDE/ATA

1 . IDE与 ATA IDE接口类型主要存在以下三种

ATA IDE( 16位)XT IDE( 8位 ISA )MCA IDE( 16位微通道)

目前,只有 ATA ( AT Attachment, AT嵌入式接口)还在使用。因为 ATA 接口是一种 16位并行接口,可以同时传输 16位数据。所以 ATA 又被称为并行 ATA ,也称为 PATA 。现在,我们常直接用 IDE来称呼 ATA 。

Page 63: 第 5 章 存储系统

5.5.2 IDE/ATA5.5.2 IDE/ATA

2 . ATA版本和传输模式 ATA已开发出的几个标准版本按时间顺序依次是:

ATA-1 : 1986-1994 ATA-2 : 1996;也称为快速 ATA ,快速 ATA-2 或增

强型 IDE-EIDE) ATA-3 : 1997 ATA-4 : 1998;也称为 Ultra-ATA/33 ATA-5 : 1999 至今;也称为 Ultra-ATA/66 ATA-6: 2000 至今;也称为 Ultra-ATA/100

ATA 有三种不同的传输模式: PIO ( Programmed I/O )模式 DMA ( Direct Memory Access )模式 Ultra-DMA ( UDMA )模式

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5.5.2 IDE/ATA5.5.2 IDE/ATA

3.ATA 接口连接器

图 5-22 ATA 接口连接器

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5.5.2 IDE/ATA5.5.2 IDE/ATA

4.ATA 数据线

ATA 数据线专门用于承载主板 ATA适配器电路和 ATA 驱动器接口连接器之间的信号。现在使用的 ATA 数据线有两种主要类型,一种是 40 线,另一种是 80 线。两者都使用相同的 40针 ATA 接口连接器,并且都将第 1 位线缆的颜色标红。注意: 40 线数据线并没有颜色标识,而所有的 80 线数据线则都有颜色标识。

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Page 66: 第 5 章 存储系统

5.5.3 SATA5.5.3 SATA

1.SATA 概述 SATA 接口: SATA 是 Serial ATA 的缩写,即串行 ATA 。这是一种完全不同于并行 ATA 的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。使用 SATA ( Serial ATA )口的硬盘又叫串口硬盘,是未来 PC 机硬盘的趋势。它的优点有:

一对一连接,没有主从盘的烦恼,每个设备都直接与主板相连,独享 150M 字节 /秒带宽,设备间的速度不会互相影响。

支持热拔插 数据传输更加可靠 低电压信号 带宽升级潜力大 具备了更强的纠错能力 接线要简单得多,而且容易收放,对机箱内的气流

及散热有明显改善

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5.5.3 SATA5.5.3 SATA

2.SATA 驱动器连接器及线缆

图 5-23 SATA 驱动器连接器及线缆

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Page 68: 第 5 章 存储系统

5.5.4 SCSI5.5.4 SCSI

SCSI的英文全称为“ Small Computer System Interface”(小型计算机系统接口),使用 50针接口,外观和普通硬盘接口有些相似,但同 IDE( ATA )是完全不同的接口, IDE接口是普通 PC 的标准接口,而 SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术,随着电脑技术的发展,现在它被完全移植到了普通 PC上,主要应用于中、高端服务器和高档工作站中 。

SCSI接口可以连接的硬盘驱动器容量可达 100GB ,数据传输速率达 10Mbit/s~160Mbit/s 。 返回本节

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5.5.5 5.5.5 硬盘硬盘

1 .硬盘概述

图 5-24 硬盘结构

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5.5.5 5.5.5 硬盘硬盘

2.硬盘的性能参数 单碟容量 转速 平均寻道时间 平均潜伏时间 平均访问时间 缓存 数据传输率 连续无故障时间 硬盘表面温度 返回本节

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5.5.6 CD5.5.6 CD 、、 DVDDVD 及驱动器及驱动器

1 . DVD 概述 DVD 代表数字通用光盘( Digital Versatile Disc ),

简称高容量 CD 。 正确区分 DVD-Video标准和 DVD-ROM 标准很重要。

DVD-Video只能存储视频程序,并使用 DVD播放器连接到电视机或某种专用音频系统播放; DVD-ROM是一种数据存储媒体,可以通过 PC 机或其他类型的计算机访问。计算机 DVD-ROM 驱动器可以播放 DVD-Video(以 MPEG-2款 / 硬件编码),但 DVD视频播放器却不能访问 DVD-ROM上的数据。

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5.5.6 CD5.5.6 CD 、、 DVDDVD 及驱动器及驱动器

2 . CD-ROM 技术 CD-ROM ,又称为致密盘只读存储器,是一种只读

的光存储介质。它是基于原本用于音频 CD 的 CD-DA( Digital Audio)格式发展起来的。其他的格式,如 CD-R 和 CD-RW则通过使得光盘可以写入来扩展它的能力。

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5.5.6 CD5.5.6 CD 、、 DVDDVD 及驱动器及驱动器

3. 可刻录光盘 目前主要有两种可刻录 CD ,它们分别是 CD-R 和 CD-RW。

而 DVD刻录有 DVD-R/RW、 DVD+R/RW和 DVD-RAM 。4 .可刻录驱动器 将 DVD-ROM 驱动器和可刻录 CD 驱动器合二为一,这种

驱动器通常被称为 COMBO (康宝)。 5. 光雕技术 光雕( LightScribe )技术是一种盘面光刻技术,它利用

可刻录驱动器的激光和带有特殊涂层的光盘,将文本和图形“蚀刻”到 CD 或 DVD 的表面。它需要驱动器、光盘和软件三方面的支持。 返回本节

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5.5.7 5.5.7 闪存闪存

1 .闪存的基本概念 闪存的英文名称是 flash memory,一般简称为flash 。常见的使用闪存的外存储器设备有闪存盘和闪存卡。

2 .闪存盘 闪存盘通常又被称为 U 盘或优盘,是目前 PC 系

统最主要的移动存储设备,一般采用 USB 接口与PC 机连接。闪存盘的组成包括闪存芯片、 USB I/O 控制芯片及接口连接器三大部分。根据应用方面的特性可以分为很多种类,常见的有:无驱动型、启动型、加密型。

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5.5.7 5.5.7 闪存闪存

3 .闪存卡 闪存卡通常应用于各种数码设备,主要有以下几种

类型: CF( Compact Flash )、 SM ( Smart Media )、 MMC ( MultiMedia Card)、记忆棒( Memory Stick)、 SD ( Secure Digital)、 xD ( eXtreme Digital)。

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5.5.7 5.5.7 闪存闪存

4 .闪存的速度和容量 闪存的容量从早年的 8MB 、 32MB 、 64MB发展至

现今的 1GB 、 2GB ,而且还在朝着更大的方向飞速发展。闪存盘的接口通常是 USB 1.1 或 USB 2.0,采用 USB 2.0接口的速度达到了 10MB/s左右。闪存卡的速度除了采用 MB/s 表示以外,还会像 CD-ROM 驱动器一样采用 xx速来表示,其中基准速率也是 150KB/s 。达到 40速(即 6MB/s )的存储卡往往被称为高速卡。随着技术的发展, 60x、 80x 乃至 160x的记忆卡不断涌现,逐渐成为市场的主流。

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5.5.7 5.5.7 闪存闪存

5 .适配器设备 用于将各种专有接口的闪存卡接连到 PC 机的适配

器设备有很多种,它们提供的接口丰富多样,分别可以提供 PCMCIA 、 IDE、 USB 接口。

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