计算机组成：外存储器详解

在《计算机组成与结构：lecture 6 External Memory.pdf》这一文档中，主要探讨了计算机外部存储器的相关知识，旨在为大学生提供对现代存储系统深入理解的基础。本讲义涵盖了磁盘存储、光盘存储以及磁带存储等不同类型。 首先，磁盘存储是讨论的重点，磁盘被定义为非磁性的圆形盘片，表面涂覆有可磁化的材料。数据通过称为读写头的导电线圈进行记录和读取，实现了直接存取存储方式。磁盘可以有多片，如单片或多片，有的使用单个读写头，有的则采用独立的。在读写过程中，读写头保持静止，而盘片旋转，通过电流产生的磁场来记录或读取信息。磁性材料的磁化方向决定了磁信号的编码，读出时，变化的磁场被转换为电压变化，从而读取不同的磁性图案。 传统的磁盘读取机制利用磁性头移动相对于盘面的磁性场，而现代技术可能涉及更复杂的信号处理和控制方法。磁盘的性能参数，如数据传输速率、容量和可靠性，是衡量其效能的关键指标。 接着，文档提到了RAID（Redundant Array of Independent Disks）技术，这是一种通过在多个硬盘上分布数据和镜像数据以提高存储系统的可用性和性能的方法。RAID的不同级别提供了不同的冗余和性能平衡。 光学存储，如CD（Compact Disk）和DVD（Digital Versatile Disk），则是另一种常见的外部存储形式，它们利用激光读取和刻录技术，虽然速度和容量相比于磁盘有所提升，但成本和耐用性可能存在差异。 最后，磁带存储，尽管不如磁盘和光盘广泛使用，但仍用于某些特定场景，如备份和归档，由于其连续读写能力和大容量，适合长期数据保存。 总结来说，这一章节深入剖析了计算机外部存储器的工作原理、设计特点和性能指标，让学生们能够理解不同类型的存储介质如何满足计算机对数据持久化和高速访问的需求。通过学习这些内容，学生可以更好地掌握计算机硬件架构，并能在实际项目中做出明智的选择和优化。