第二章   存储管理

主要内容

★ 硬盘

★ 光驱

★ 文件目录

章节导读

一个有价值的多媒体应用软件最主要的就是能够把软件各个功能执行的结果保存下来，在软件的开发中，无论是数据交换，还是数据结果的分析保存，都离不开计算机的存储设备，存储功能是软件其他功能实现的基础。常见的与存储管理有关的内容有：硬盘、光驱、文件目录等。

2．1  硬盘

硬盘是计算机中非常重要的一个配件。而且，它的重要性还有区别于其他的配件，例如CPU和内存等，因为用户所有的数据都将保存在硬盘里面。一旦硬盘发生了突发性的损坏，而且这块硬盘上又保存了大量的重要数据，那么损失可不就是能够拿金钱来衡量的了。所以在硬盘的使用上，合理的有效的使用会使硬盘的价值充分发挥，同时也是对重要数据文件的保护。

2．1．1        硬盘基础知识

硬盘一般是由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被{yj}性地密封固定在硬盘驱动器中。不过，现在可移动硬盘越来越普及，种类也越来越多，且价格随着科技的进步也在逐渐较低。

绝大多数台式电脑使用的硬盘要么采用 IDE 接口，要么采用 SCSI 接口。SCSI 接口硬盘的优势在于，最多可以有七种不同的设备可以联接在同一个控制器面板上。由于硬盘以每秒3000—10000转的恒定高速度旋转，因此，从硬盘上读取数据只需要很短的时间。在笔记本电脑中，硬盘可以在空闲的时候停止旋转，以便延长电池的使用时间。老式硬盘的存储容量最小只有 5MB，而且，使用的是直径达12英寸的碟片。现在的硬盘，存储容量高达数百GB，台式电脑硬盘使用的碟片直径一般为3.5英寸，笔记本电脑硬盘使用的碟片直径一般为2.5英寸。新硬盘一般都在装配工厂中经过低级格式化，目的在于把一些原始的扇区鉴别信息存储在硬盘上。

硬盘的主要参数有容量、单碟容量、硬盘的转速、平均寻道时间、平均潜伏期、平均访问时间、数据传输率、数据缓冲存储器等。

容量（Volume）：容量的单位为兆字节（MB）或千兆字节（GB）。目前的主流硬盘容量为40GB、60GB、80GB或者120GB，市场上也有240GB和320GB的硬盘产品。影响硬盘容量的因素有单碟容量和碟片数量。许多人发现，计算机中显示出来的容量往往比硬盘容量的标称要小。这是由于不同的单位转换关系造成的。我们知道，在计算机中1GB＝1024MB，而硬盘厂家通常是按照1G＝1000MB进行换算的。

单碟容量(storage per disk)：也是划分硬盘档次的一个指标，由于硬盘都是由一个或几个盘片组成的，所以单碟容量就是指包括正反两面在内的每个盘片的总容量。单碟容量的提高意味着生产厂商研发技术的提高，这所带来的好处不仅是使硬盘容量得以增加，而且还会带来硬盘性能的相应提升。因为单碟容量的提高就是盘片磁道密度（每英寸的磁道数）的提高，磁道密度的提高不但意味着提高了盘片的磁道数量，而且在磁道上的扇区数量也得到了提高，所以盘片转动一周，就会有更多的扇区经过磁头而被读出来，这也是相同转速的硬盘单碟容量越大内部数据传输率就越快的一个重要原因。此外单碟容量的提高使线性密度(每英寸磁道上的位数)也得以提高，有利于硬盘寻道时间的缩短。

硬盘的转速(Rotationl Speed)：也就是硬盘电机主轴的转速，转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。目前市场上常见的硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理论上，转速越快越好。因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间。可是转速越快发热量越大，不利于散热。现在的主流硬盘转速一般为5400rpm 和7200rpm。随着硬盘容量的不断增大，硬盘的转速也在不断提高。然而，转速的提高也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。于是，应用在精密机械工业上的液态轴承马达（Fluid dynamic bearing motors）便被引入到硬盘技术中。液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度被减至{zd1}；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；更可减少磨损，提高寿命。

平均寻道时间（Average seek time）：指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。目前市场上主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下。

平均潜伏期(average latency)：也叫平均等待时间，是指当磁头移动到数据所在的磁道以后，等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间，单位为毫秒(ms)。平均潜伏期时间是越小越好，潜伏期短代表硬盘在读取数据时的等待时间更短，转速越快的硬盘具有更低的平均潜伏期，而与单碟容量关系不大。一般来说，5400rpm硬盘的平均潜伏期为5.6ms，而7200rpm硬盘的平均潜伏期为4.2ms。

平均访问时间(average access time)：是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到指定的数据扇区所需的时间，单位为毫秒(ms)。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的平均寻道时间和平均潜伏期，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均潜伏期。

数据传输率(Data Transfer Rate)：可分为外部传输率(External Transfer Rate)和内部传输率(Internal Transfer Rate)。计算机通过IDE接口从硬盘的缓存中将数据读出交给相应的控制器的速度与硬盘将数据从盘片上读取出交给硬盘上的缓冲存储器的速度相比，前者要比后者快得多，前者是外部数据传输率，而后者是内部数据传输率，两者之间用一块缓冲存储器作为桥梁来缓解速度的差距。通常也把外部数据传输率称为突发数据传输率(Burst data Transfer Rate)，指从硬盘缓冲区读取数据的速度。以目前IDE硬盘的发展现状来看，理论上采用ATA-66传输协议的硬盘外部传输率已经达到66.6MB/s，然而{zx1}的采用ATA-100的传输率以后，传输率又可达100MB/s。

内部数据传输率：也被称作硬盘的持续传输率(Sustained Transfer Rate)，一般取决于硬盘的转速和盘片线性密度。应该清楚的是只有内部传输率向外部传输率接近靠拢，有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显的提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、提高转速以外，最主要的就是不断的提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线性密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输速率也就提高了。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过40多MB/s，由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈，因此大家在购买时要分清这两个概念。不过一般来讲，硬盘的转速相同时，单碟容量大的内部传输率高；在单碟容量相同时，转速高的硬盘的内部传输率高。

数据缓冲存储器(cache buffer)：缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读数据的过程是将磁信号转化为电信号后，通过缓存一次次地填充与清空，再填充，再清空，一步步的按照PCI总线的周期送出。可见，缓存的作用是相当重要的。在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段的时候，缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。目前主流硬盘的缓存主要有512KB和2MB等几种，目前主流IDE硬盘的数据缓存都是2MB。其类型一般是EDO DRAM或SDRAM，目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同，有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时，系统先检查请求指令，看看所要的数据是否在缓存中，如果在的话就由缓存送出响应的数据，这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据，由于SDRAM的速度比磁介质快很多，因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找，如果找到就由缓存就数据写入盘中，现在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘，这样就大大提高了性能。