1.4.4　外存储器

计算机常用的外存储器有磁盘、U盘、光盘等。下面介绍几种主流外存储器。

1.硬盘存储器

计算机的硬盘存储器通常简称为硬盘（Hard Disk），常用的硬盘存储器采用的是温彻斯特技术（Winchester），通常简称为温氏硬盘。温彻斯特技术的精髓是：“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，并且悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触。”1973年，IBM公司制造出了第一台采用温彻斯特技术的硬盘，从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础，现在使用的硬盘大多是此技术的延伸。

硬盘存储系统由硬盘机和硬盘控制器两部分组成。

硬盘机又称硬盘驱动器，简称为HDD。它是由主轴系统、空气净化系统、磁头驱动定位系统及接口和控制系统组成的。

①主轴系统。它用来安装盘片或盘组，并驱动它们以额定转速稳定旋转。

②空气净化系统。由于磁盘的记录密度越来越高，头面间隙极小，即使是微小的灰尘颗粒，一旦混进盘体内，必将严重影响浮动性能，损坏磁头，擦伤盘面，造成信息丢失。因此必须进行清扫、通风和过滤空气。

③磁头定位系统。驱动磁头在读写之前找到所要求的柱面或磁道。

④接口和控制系统。接口是磁盘驱动器和磁盘控制之间的界面，一方面接收磁盘控制器发来的指令和数据，另一方面将从驱动器读出的数据、鼠标、区标和状态信息送往控制器。

硬盘控制器是控制磁盘操作的独立部件。它通过通道与计算机连接，通过接口与磁盘驱动器连接，构成硬盘子系统。硬盘控制器的主要功能包括接收并执行计算机发出的有关指令、控制主机与磁盘之间的数据传送、反映磁盘及控制器的状态信息等。

硬盘机的性能指标有盘径、接口类型、磁头数、柱面数、每磁道扇区数、数据传输率、平均寻址时间、平均访问时间、磁盘转速、电源和重量等。由于每扇区的大小为512字节，根据以上各项指标即可计算出硬盘的容量。

总容量=512×磁头数×柱面数×每磁道扇区数。

由于硬盘从性能、可靠性和价格比等方面都要优于软盘，而且随着软件技术的发展也越来越依赖于大容量硬盘才能运行，硬盘已经愈来愈重要。在平时的保养中，要特别注意保持硬盘使用环境的清洁，拆装时注意防止静电，尽量减少和避免意外的震动与冲击，保持合理的使用温度，以确保系统的正常运行。

2.U盘

U盘，全称USB闪存盘，英文名“USB Flash Disk”。它是一种使用USB接口的无须物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与计算机连接，实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科科技生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，使用USB接口进行连接。U盘连接到计算机的USB接口后，U盘的资料可与计算机进行交换。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”。后来，U盘这个称呼因其简单易记而广为人知，是移动存储设备之一。

U盘的组成很简单：外壳+机芯组成的。

机芯：机芯包括一块PCB+USB主控芯片+晶振+贴片电阻、电容+USB接口+贴片LED（不是所有的U盘都有）+Flash（闪存）芯片。

外壳：按材料分类，有ABS塑料、竹木、金属、皮套、硅胶、PVC软件等；按风格分类，有卡片、笔型、迷你、卡通、商务、仿真等；按功能分类，有加密、杀毒、防水、智能等。

对一些特殊外形的PVCU盘，有时会专门制作特定配套的外包装。

相较于其他可携式存储设备，U盘有许多优点：占空间小，通常操作速度较快（USB1.1、2.0、3.0标准），能存储较多数据，并且性能较可靠（由于没有机械设备），在读写时断开而不会损坏硬件，只会丢失数据。这类的磁盘使用USB大量存储设备标准，在近代的操作系统如Linux、Mac OS X、UNIX与Windows 2000、Windows XP、Windows 7中皆有内置支持。

U盘通常使用ABS塑料或金属外壳，内部含有一张小的印刷电路板，让U盘尺寸小到像钥匙圈饰物一样能够放到口袋中，或是串在颈绳上。只有USB连接头突出于保护壳外，且通常被一个小盖子盖住。大多数的U盘使用标准的Type-A USB接头，这使得它们可以直接插入个人计算机上的USB端口中。

要访问U盘的数据，就必须把U盘连接到计算机，无论是直接连接到计算机内置的USB控制器或是一个USB集线器，只有当被插入USB端口时，U盘才会启动，而所需的电力也由USB连接供给。然而，有些U盘（尤其是使用USB 2.0标准的高速U盘）可能需要比较多的电源，因此若接在像是内置在键盘或屏幕的USB集线器，这些U盘将无法工作，除非将它们直接插到控制器（也就是电脑本身提供的USB端口）或是一个外接电源的USB集线器上。

3.光盘存储器

光盘是利用激光原理进行读、写的设备，是迅速发展的一种辅助存储器，可以存放各种文字、声音、图形、图像和动画等多媒体数字信息。它分成两类，一类是只读型光盘，其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等；另一类是可记录型光盘，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、Double layer DVD+R等各种类型。

根据光盘结构，光盘主要分为CD、DVD、蓝光光盘等几种类型，这几种类型的光盘，在结构上有所区别，但主要结构原理是一致的。

光盘存储器的主要性能指标有：存储容量、存取时间、数据传输率、误码率、介质寿命等，此外还有体积、重量、功耗、可靠性及成本等。

光盘的存储原理：光盘盘片是指由基片、记录介质经保护层封装后的一个整体。因为光盘对激光应具有较高的灵敏度，所以对基片、记录介质和保护层都有特殊的要求。基片材料目前一般都采用聚甲基-丙烯酸甲酯，是一种耐热的有机玻璃。基片尺寸有10英寸（1英寸=2.45cm）、8英寸、5.25英寸和3.5英寸等几种规格；记录介质都是采用金属合成，或稀土-金属化合物。

光盘的记录原理是利用有光存储介质，在激光照射时，温度升高；而在照射后温度下降，使晶体结构或大小发生变化，导致介质膜的光学性质（折射率或反射率）发生变化。用这种状态变化或不变来代表二进制的“1”或“0”，这样就可在光盘上记录信息了。对于可改写光盘的记录，可以同样用激光对记录介质上微小区域进行加热，其受热区域的光学特性（反射率和折射率）发生变化，用变化了的区域特性代表“1”，没变化的代表“0”。这样就将信息记录在光盘上了。

随着多媒体技术的推广，光盘以其容量大、寿命长、成本低的特点，很快受到人们的欢迎，普及相当迅速。目前，用于计算机系统的光盘分不可擦写光盘，如CD-ROM、DVD-ROM等；可擦写光盘，如CD-RW、DVD-RAM等。下面对DVD光盘存储器做简单介绍：

数字多功能光盘，简称DVD（Digital Versatile Disc），是一种光盘存储器，通常用来播放标准电视机清晰度的电影，高质量的音乐与作大容量存储数据用途。DVD与CD的外观极为相似，它们的直径都是120mm左右。最常见的DVD，即单面单层DVD的资料容量约为VCD的7倍，这是因为DVD和VCD虽然是使用相同的技术来读取深藏于光盘片中的资料（光学读取技术），但是由于DVD的光学读取头所产生的光点较小（将原本0.85m的读取光点大小缩小到0.55m），因此在同样大小的盘片面积上（DVD和VCD的外观大小是一样的），DVD资料储存的密度便可提高。目前市场中的DVD刻录机能达到的最高刻录速度为16倍速，对于2～4倍速的刻录速度，每秒数据传输量为2.76～5.52MB，刻录一张4.7GB的DVD盘片需要15～27min的数据量，而采用8倍速刻录则只需要7～8min，只比刻录一张CD-R的速度慢一点，但考虑到其刻录的数据量，8倍速的刻录速度已达到了很高的程度。DVD刻录速度是购买DVD刻录机的首要因素，如果在资金充足的情况下，尽可能选择高倍速的DVD刻录机。

最大DVD读取速度是指光存储产品在读取DVD-ROM光盘时，所能达到最大光驱倍速。该速度是以DVD-ROM倍速来定义的。目前DVD-ROM驱动器的所能达到的最大DVD读取速度是16倍速；DVD刻录机所能达到的最大DVD读取速度也是16倍速；目前商场中Combo产品所支持的最大DVD读取速度主要有8倍速和16倍速两种。

DVD复写速度是指DVD刻录机在刻录相应规格的DVD刻录光盘，在光盘上存储数据时，对其进行数据擦除并刻录新数据的最大刻录速度。

平均寻道时间是衡量光存储产品的一项重要指标，是指光存储产品查找一条位于光盘可读取区域中的数据道所花费的平均时间，单位是毫秒。平均寻道时间是购买光存储产品的关键参数之一，平均寻道时间较小可以提供更高的数据传输速度。

4.移动硬盘

移动硬盘（Mobile Hard Disk）是以硬盘为存储介质，计算机之间交换大容量数据，强调便携性的存储产品。市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的，而只有很少部分的是以微型硬盘（1.8英寸硬盘等），但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为基础。因为采用硬盘为存储介质，移动硬盘在数据的读写模式与标准硬盘是相同的。移动硬盘多采用USB、IEEE 1394等传输速率较快的接口，可以较高的速度与系统进行数据传输。