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　辅助存储器用于存放当前不需要立即使用的信息，一旦需要，再和主机成批交换数据，是主存储器的后备，因此称为辅助存储器；它又是主机的外围设备，又称为外存储器。辅助存储器的最大特点是容量大、可靠性高、价格低。常用的辅助存储器有磁带存储器、磁盘存储器和光盘存储器。

　1．磁带存储器

　磁带存储设备是一种顺序存取的设备，存取时间较长，但存储容量大，便于携带，价格便宜，所以它也是一种主要的辅助存储器。磁带的内容由磁带机进行读写（最便宜也最慢）。按磁带机的读写方式主要可以分为两种：启停式和数据流。

　启停式磁带机按带宽可以分为1/4英寸、1/2英寸和1英寸3种。磁带上的信息以文件块的形式存放。整盘磁带的开始由一卷标标明，然后有一初始空白块，用以适应磁带从静止到稳定带速所需的时间。文件记录以文件头标志和文件尾标志标识，一个文件由若干数据块组成，每一个数据块又由若干记录组成（一个数据块所包括的记录条数称为块因子）。数据块之间以空白块进行分隔，文件之间也存在一段空隙。所有的文件都顺序地排列在磁带上，一个文件的长度不仅包括记录信息，也包括块间间隔。磁带机每一次读写信息的位数与磁带表面并行记录信息的磁道数有关：如7道、9道和16道，则分别有7、9、16个磁头并列，一次可以读写7位、9位或16位。

　数据流磁带机结构简单，价格低，数据传输速率快。其记录格式是串行逐道记录信息，每次读写1位信息，数据连续地写在磁带上，数据块之间以空隙分隔。磁带机不能在块间启停。读写顺序如下：（4个磁道）先从0道的首端（BOT）开始，到其末端（EOT）；然后第1道反向从EOT到BOT，而2道又正向从BOT到EOT，3道再反向。

　2．磁盘存储器

　磁盘上的数据都存放于磁道上。磁道就是磁盘上的一组同心圆，其宽度与磁头的宽度相同。为了避免干扰，磁道与磁道之间要保持一定的间隔（inter-track gap），沿磁盘半径方向，单位长度内磁道的数目称为道密度（道/英寸，TPI），最外层为0道。

　沿磁道方向，单位长度内存储二进制信息的个数称为位密度。为了简化电路设计，每个磁道存储的位数都是相同的，所以其位密度也随着从外向内增加。磁盘的数据传输是以块为单位的，所以磁盘上的数据也以块的形式进行存放。这些块就称为扇区（sector），每个磁道通常包括10～100个扇区。同样为了避免干扰，扇区之间也相互留有空隙（inter–sector gap）。柱面是若干个磁盘组成的磁盘组，所有盘面上相同位置的磁道组称为一个柱面（每个柱面有n个磁道）；若每个磁盘有m个磁道，则该磁盘组共有m个柱面。

　存储容量是磁盘的非格式化容量，为Cn=w×3.14×d×m×n，其中，w为位密度，d为最内圈直径（内径，本题为200mm），m为记录面数，n为每面磁道数。

　磁盘格式化后能够存储有用信息的总量。存储容量=n×t×s×b，其中，n为保存数据的总盘面数，t为每面磁道数，s为每道的扇区数，b为每个扇区存储的字节数。

　磁盘的存取时间包括寻道时间和等待时间。寻道时间（查找时间，Seek Time）为磁头移动到目标磁道所需的时间（movable–head disk），对于固定磁头磁盘而言，无须移动磁头，只需选择目标磁道对应的磁头即可。等待时间为等待读写的扇区旋转到磁头下方所用的时间，一般选用磁道旋转一周所用时间的一半作为平均等待时间。寻道时间由磁盘机的性能决定，目前主流硬盘典型的平均寻道时间（Average Seek Time）一般在10ms左右，而转速则有2400rpm、5400rpm、7200rpm等等。软盘转速较慢，一般只有360rpm（因为磁头与盘面接触性读写）。

　磁盘的数据传输速率是指磁头找到地址后，单位时间写入或读出的字节数。R=TB／T，其中，TB为一个磁道上记录的字节数，T为磁盘每转一圈所需的时间，R为数据传输速率。

　3．RAID存储器

　廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array Of Inexpensive Disks，RAID）技术旨在缩小日益扩大的CPU速度和磁盘存储器速度之间的差距。其策略是用多个较小的磁盘驱动器替换单一的大容量磁盘驱动器，同时合理地在多个磁盘上分布存放数据以支持同时从多个磁盘进行读写，从而改善了系统的I/O性能。小容量驱动器阵列与大容量驱动器相比，具有成本低、功耗小、性能好等优势；低代价的编码容错方案在保持阵列的速度与容量优势的同时保证了极高的可靠性，同时也较容易扩展容量。但是由于允许多个磁头同时进行操作以提高I/O数据传输速率，因此不可避免地提高了出错的概率。

　为了补偿可靠性方面的损失，RAID使用存储的校验信息（Stored Parity Information）以从错误中恢复数据。最初，inexpensive一词主要针对当时的另一种技术（Single Large Expensive Disk，SLED）而言，但随着技术的发展，SLED已是明日黄花，RAID和non-RAID皆采用了类似的磁盘技术。因此，RAID现在代表独立磁盘冗余阵列（redundant array of independent disks），用independent强调RAID技术所带来的性能改善和更高的可靠性。

　RAID机制共分6个级别，工业界公认的标准分别为RAID0～RAID5，RAID应用的主要技术有分块技术、交叉技术和重聚技术。

　（1）RAID0级（无冗余和无校验的数据分块）：具有较高的I/O性能和较高的磁盘空间利用率，易管理，但系统的故障率高，属于非冗余系统，主要应用于那些关注性能、容量和价格而不是可靠性的应用程序。

　（2）RAID1级（磁盘镜像阵列）：由磁盘对组成，每一个工作盘都有其对应的镜像盘，上面保存着与工作盘完全相同的数据拷贝，具有较高的安全性，但磁盘空间利用率只有50%。RAID1主要用于存放系统软件、数据，以及其他重要文件。它提供了数据的实时备份，一旦发生故障，所有的关键数据即刻就可使用。

　（3）RAID2级（采用纠错海明码的磁盘阵列）：采用了海明码纠错技术，用户需增加校验盘来提供单纠错和双验错功能。对数据的访问涉及到磁盘阵列中的每一个盘。大量数据传输时I/O性能较高，但不利于小批量数据传输，实际应用中很少使用。

　（4）RAID3和RAID4级（采用奇偶校验码的磁盘阵列）：把奇偶校验码存放在一个独立的校验盘上。如果有一个盘失效，其上的数据可以通过对其他盘上的数据进行异或运算得到。读数据很快，但因为写入数据时要计算校验位，速度较慢。

　（5）RAID5（无独立校验盘的奇偶校验码磁盘阵列）：与RAID4类似，但没有独立的校验盘，校验信息分布在组内所有盘上，对于大、小批量数据来说，读写性能都很好。RAID4和RAID5使用了独立存取（Independent Access）技术，阵列中每一个磁盘都相互独立地操作，所以I/O请求可以并行处理。该技术非常适合于I/O请求率高的应用，而不太适应于要求高数据传输率的应用。与其他方案类似，RAID4、RAID5也应用了数据分块技术，但块的尺寸相对大一点。

　4．光盘存储器

　光盘存储器是利用激光束在记录表面存储信息，根据激光束的反射光读出信息。光盘存储器主要有CD、CD-ROM、CD-I、DVI、WORM、DVD，以及EOD（Erasable Optical Disk）。

　CD-ROM的读取目前有3种方式：恒定角速度、恒定线速度和部分恒定角速度。

　CD-ROM非常适用于把大批量数据分发给大量的用户。与传统磁盘存储器相比，有以下优点：具有更大的容量，可靠性高，光盘的复制更简易，可更换，便于携带；其缺点是只读，存取时间比较长。

　DVD-ROM技术类似于CD-ROM技术，但是可以提供更高的存储容量。DVD可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层4种物理结构。DVD与CD/VCD的主要技术参数比较如表1-5所示。

　表1-5 DVD于CD/VCD的主要技术参数比较

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