1.外存储器

计算机的外存储器又称为辅助存储器，目前主要使用磁表面存储器。

磁表面存储：是指把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属于磁表面存储器。

磁表面存储器的优点：

①存储容量大，位价格低；

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对工作环境要求较高。（易受强磁性影响）

原理：当磁头和磁性记录介质有相对运动时，通过电磁转换完成读/写操作。

读写不能同时进行

磁盘驱动器：核心部件是磁头组件和盘片组件，温彻斯特盘是一种可移动头固定盘片的硬盘存储器。

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。

2.磁盘设备的组成

储存区域

磁头数（Heads）:即记录面数，表示硬盘总共有多少个磁头，磁头用于读取/写入盘片上 记录面的信息，一个记录面对应一个磁头。（多少面数）柱面数:表示硬盘每一面盘片上有多少条磁道。在一个盘组中，不同记录面的 相同编号（位置）的诸磁道构成一个圆柱面。（同一磁道所在的面构成柱面）扇区数：表示每一条磁道上有多少个扇区。（主机每次读和写都是以扇区为单位）硬盘存储器

硬盘存储器由磁盘驱动器、磁盘控制器和盘片组成。

2.1磁盘的性能指标

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。（为保证备份信息，故一般格式化的容量占用一部分，故格式化的容量一般比非格式化的容量低）记录密度：记录密度是指盘片单位面积上记录的二进制的信息量，通常以道密度、位密度和面密度表示。

道密度是沿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。故越是在内圈的位密度越大。

平均存取时间：

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）

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。（磁盘转速）

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Dr=rN

存储的流程

2.1磁盘地址

1.开始选择哪个硬盘

2.再开始选择磁道

3.选择激活哪个磁头

4.指明扇区号

2+8+4+4=18，我们可以用18位二进制定位到某个扇区。

2.2硬盘的工作过程

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。 2.3磁盘的调度算法

操作系统采用不同的磁盘调度算法会影响寻道时间。

先来先服务算法（FCFS）。

最短寻找时间优先算法（SSTF）。只选择眼前最优，未必是整体最优。可能产生饥饿现象。

扫描算法（SCAN），又称电梯算法。只有磁头移动到最外侧磁道的时候才能往内移动，移动到最内侧磁道的时候才能往外移动。

LOOK调度算法：优化扫描算法在一侧已经没有磁道请求时立即改变磁头移动方向。

循环扫描算法（C-SCAN）。优化扫描算法在各位置响应频率不一致的问题，返回时直接快速移动至始端而不处理任何请求。

C-LOOK调度算法。

题目中无说明时SCAN指的是LOOK调度算法。

2.4减少旋转延迟时间

2.5磁盘管理

区分低级格式化（物理格式化）、分区、逻辑格式化。计算机启动时需要运行一个初始化程序（自举程序），用于启动操作系统。主存中的ROM有一个自举装入程序BIOS，磁盘在分区前会有主引导记录MBR，分区后会有一个活动分区用于装入引导记录PBR。逻辑格式化时操作系统会判断坏块（坏扇区），维护一个坏块链表。操作系统会保留一些好的“备用扇区”用于替换坏块，这种操作对操作系统是不可见的。2.6磁盘阵列

RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks,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割交叉存储、并行访问，具有更好的存储性能、可靠性和安全性。

校验：就是如果A中数据坏了，无法准确检测到。

提高RAID可靠性的措施主要是对磁盘进行镜像处理（冗余）和奇偶校验。

3.固态硬盘（SSD）

3.1固态硬盘的结构

注意：

系统对固态硬盘的读写，是以页为单位的。每次读或写一个页。系统对I/O设备指明所要写的逻辑块号，如果数据存放在磁盘（机械硬盘）上，则一个逻辑块对应的是一个磁盘的扇区。如果此时要读的数据是在固态硬盘上，则对应读的是每一个页，而不是每个块。则固态硬盘的一个块可以理解为磁盘的一个扇区，固态硬盘的一个块相当与磁盘的一个磁道。SSD以页为单位读/写；磁盘是以块（扇区）为单位读写。以块为单位擦除如果要写的块内其他页有数据，则不能写入，需要将块内其他页全部复制到一个新的（空的）块中，在写入新的页支持随机访问是一种半导体存储器ROM 。

特点：

为了解决固态硬盘因为擦除次数而坏掉的问题。引入了磨损均衡技术。

也就是在某一个块上磨损太多了，可以利用闪存翻译层的映射关系，将逻辑块号映射转移到其他地方。