㈠ 計算機內存儲器分為哪兩種,談談其主要作用
1、磁芯存儲器：
是隨機存取計算機存儲器的主要形式。這種存儲器通常被稱為核心存儲器，或者非正式地稱為核心存儲器。
核心使用微小的磁環（環），核心通過線程來寫入和讀取信息。
每個核心代表一點信息。 磁芯可以以兩種不同的方式（順時針或逆時針）磁化，存儲在磁芯中的位為零或一，取決於磁芯的磁化方向。
布線被布置成允許單個芯被設置為1或0，並且通過向所選擇的導線發送適當的電流脈沖來改變其磁化。 讀取內核的過程會導致內核重置為零，從而將其擦除。
這稱為破壞性讀數。 在不進行讀寫操作時，即使關閉電源，內核也會保持最後的值。 這使它們成為非易失性的。
2、半導體存儲器（semi-conctor memory）：
是一種以半導體電路作為存儲媒體的存儲器，內存儲器就是由稱為存儲器晶元的半導體集成電路組成。
按其功能可分為：隨機存取存儲器（簡稱RAM）和只讀存儲器（只讀ROM）。體積小、存儲速度快、存儲密度高、與邏輯電路介面容易。
(1)存儲器應用方向擴展閱讀
早期的計算機最常見的存儲器是各種磁芯製成的。這種磁芯存儲器已被微型集成電路塊上的半導體存儲器所取代。磁芯存儲器是華裔王安於1948年發明的(注)。最初的磁芯存儲器只有幾百個位元組的容量。
磁芯的英文名稱就是core，磁芯存儲器就叫作core memory。雖然磁芯存儲器已經被淘汰，但一些人還是出於習慣把內存叫做core。
在鐵氧體磁環里穿進一根導線，導線中流過不同方向的電流時，可使磁環按兩種不同方向磁化，代表「1」或「0」的信息便以磁場形式儲存下來。
最常見的核心存儲器形式，X /
Y線重合電流，用於計算機的主存儲器，由大量小環形亞鐵磁陶瓷鐵氧體（磁芯）組成網格結構（組織為「堆疊「稱為平面的層」，電線穿過核心中心的孔。
在早期系統中有四條線：X，Y，Sense和Inhibit，但後來的核心將後兩條線組合成一條Sense
/
Inhibit線。每個環形線圈存儲一位（0或1）。每個平面中的一個位可以在一個周期內被訪問，因此一個字數組中的每個機器字被分布在一堆「平面」上。
每個平面將並行操作一個字的一位，允許在一個周期內讀取或寫入完整的字。
㈡ 存儲器由哪幾部分組成，如何使用
存儲器由存儲體、地址解碼器和控制電路組成。
1)存儲體是存儲數據信息的載體。由一系列存儲單元組成，每個存儲單元都有確定的地址。存儲單元通常按位元組編址，一個存儲單元為一個位元組，每個位元組能存放一個8位二進制數。就像一個大倉庫，分成許多房間，大倉庫相當於存儲體，房間相當於位元組，房間都有編號，編號就是地址。
2)地址解碼器將CPU發出的地址信號轉換為對存儲體中某一存儲單元的選通信號。相當於CPU給出地址，地址解碼器找出相應地址房間的鑰匙。通常地址是8位或1 6位，輸入到地址解碼器，產生相應的選通線，8位地址能產生28=256根選通線，即能選通256位元組。16位地址能產生216=65536=64K根選通線，即能選通64K位元組。當然要產生65536根選通線是很難想像的，實際上它是分成256根行線和256根列線，256 X 256=65536，合起來能選通65536個存儲單元。
3)存儲器控制電路包括片選控制、讀／寫控制和帶三態門的輸入／輸出緩沖電路。
①片選控制確定存儲器晶元是否工作。
②讀/寫控制確定數據傳輸方向；若是讀指令，則將已被選通的存儲單元中的內容傳送到數據匯流排上；若是寫指令，則將數據匯流排上的數據傳送到已被選通的存儲單元中。
③帶三態門的輸入/輸出緩沖電路用於數據緩沖和防止匯流排上數據競爭。數據匯流排相當於一條車流頻繁的大馬路，必須在綠燈條件下，車輛才能進入這條大馬路，否則要撞車發生交通事故。同理，存儲器的輸出端是連接在數據匯流排上的，存儲器中的數據是不能隨意傳送到數據匯流排上的。例如，若數據匯流排上的數據是「1」(高電平5V)，存儲器中的數據是「0」(低電平OV)，兩種數據若碰到一起就會發生短路而損壞單片機。因此，存儲器輸出埠不僅能呈現「1」和「O」兩種狀態，還應具有第三種狀態「高阻"態。呈「高阻"態時，它們的輸出埠相當於斷開，對數據匯流排不起作用，此時數據匯流排可被其他器件佔用。當其他器件呈「高阻"態時，存儲器在片選允許和輸出允許的條件下，才能將自己的數據輸出到數據匯流排上。
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㈢ 鐵電存儲器,誰用過,有沒有介紹的是什麼
一、什麼是鐵電存儲器？
摘自：http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=19
相對於其它類型的半導體技術而言，鐵電存儲器具有一些獨一無二的特性。傳統的主流半導體存儲器可以分為兩類--易失性和非易失性。易失性的存儲器包括靜態存儲器SRAM（static random access memory)和動態存儲器DRAM （dynamic random access memory)。 SRAM和DRAM在掉電的時候均會失去保存的數據。 RAM 類型的存儲器易於使用、性能好，可是它們同樣會在掉電的情況下會失去所保存的數據。
非易失性存儲器在掉電的情況下並不會丟失所存儲的數據。然而所有的主流的非易失性存儲器均源自於只讀存儲器（ROM）技術。 正如你所猜想的一樣，被稱為只讀存儲器的東西肯定不容易進行寫入操作，而事實上是根本不能寫入。所有由ROM技術研發出的存儲器則都具有寫入信息困難的特點。這些技術包括有EPROM (幾乎已經廢止）、EEPROM和Flash。 這些存儲器不僅寫入速度慢，而且只能有限次的擦寫，寫入時功耗大。
鐵電存儲器能兼容RAM的一切功能，並且和ROM技術一樣，是一種非易失性的存儲器。鐵電存儲器在這兩類存儲類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁--一種非易失性的RAM。
二、鐵電存儲器技術原理
摘自：http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=20
當一個電場被加到鐵電晶體時，中心原子順著電場的方向在晶體里移動。當原子移動時，它通過一個能量壁壘，從而引起電荷擊穿。內部電路感應到電荷擊穿並設置存儲器。移去電場後，中心原子保持不動，存儲器的狀態也得以保存。鐵電存儲器不需要定時更新，掉電後數據能夠繼續保存，速度快而且不容易寫壞。
（圖片請參看原址，http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=20）
鐵電存儲器技術和標準的CMOS製造工藝相兼容。鐵電薄膜被放置於CMOS基層之上，並置於兩電極之間，使用金屬互連並鈍化後完成鐵電製造過程。
（圖片請參看原址，http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=20）
size=2>Ramtron的鐵電存儲器技術到現在已經相當的成熟。最初的鐵電存儲器採用兩晶體管/兩電容器（2T/2C)的結構，導致元件體積相對過大。最近隨著鐵電材料和製造工藝的發展，在鐵電存儲器的每一單元內都不再需要配置標准電容器。Ramtron新的單晶體管/單電容器結構可以像DRAM一樣，使用單電容器為存儲器陣列的每一列提供參考。與現有的2T/2C結構相比，它有效的把內存單元所需要的面積減少一半。新的設計極大的提高了鐵電存儲器的效率，降低了鐵電存儲器產品的生產成本。
Ramtron同樣也通過轉向更小的技術節點來提高鐵電存儲器各單元的成本效率。最近採用的0.35微米的製造工藝相對於前一代0.5微米的製造工藝，極大的降低了晶元的功耗，提高了單個晶元的利用率。
（圖片請參看原址，http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=20）
所有這些令人振奮發展使鐵電存儲器在人們日常生活的各個領域廣為應用。從辦公室復印機、高檔伺服器到汽車安全氣囊和娛樂設施，鐵電存儲器不斷改進性能在世界范圍內得到廣泛的應用。
三、鐵電存儲器產品應用
摘自：http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=21
（圖片請參看原址，http://bbs.huazhoucn.com/Topic.aspx?id=21）
儀表：電表、水表、汽表、流量表、郵資表。
汽車：安全氣袋、車身控制系統、車載收音機、勻速控制、車載 DVD 、引擎、娛樂設備、儀器簇、 傳動系、保險裝置、遙感勘測/導航系統、自動收費系統
通訊：移動通訊發射站、 數據記錄儀 、電話、收音機、電信、可攜式GPS
消費性電子產品：家電、機頂盒、等離子液晶屏電視
計算機：辦公設備、雷達系統、 網路附屬存儲 、電子式電腦切換器。
工業、科技、醫療：i工業自動控制、電梯、酒店門鎖、掌上操作儀器、醫療儀器、發動機控制。
其他：自動提款機、照相機、游戲機、POS功能機（可以用來以電子 方式購買商品和服務）、 自動售貨機。
-------------------------------------------------------------------------------- 鐵電存儲器在應用中所起的作用
數據收集存儲
鐵電存儲器能夠允許系統設計師更快、更頻繁的寫入數據，斷電不易丟失。對於使用EEPROM的用戶而言，這些是不能享受到的優良性能。
數據收集包括數據獲取和存儲數據，而這些數據必須在掉電的情況下仍能保留（不是暫時性的或中間結果暫存）。這些就是具有基本收集數據功能的系統或者子系統，並會隨著時間而不斷的發展出新的功能。在絕大多數的情況下，這個改變的過程紀錄是很重要的。
配置信息存儲
鐵電存儲器能夠靈活實時的，並非在斷電的瞬間，存儲配置信息，從而幫助系統設計師克服由於突然掉電而造成的數據丟失。
配置信息的存儲能夠隨著時間來追蹤系統變化。其目標是在接通電源後恢復信息在以前的狀態和位置，識別錯誤發生的起因。總的來說，數據收集通常是一個系統或者子系統的功能，然而配置信息存儲則是一個低級別的工程功能，與系統的類別無關。
非易失性緩沖器
鐵電存儲器能夠在數據發送或存儲到其它非易失性媒介前，很快地存儲正在運行中的數據。
在這種情況下，數據信息由一個子系統傳輸到另一個子系統。這個信息是十分重要的並且不允許在斷電的情況下丟失。在有些情況下, 目標系統是一個更大的存儲器。 而鐵電存儲器的快速、無限次的讀寫特點使得數據在被發送到另一個系統前就能及時保存。
SRAM的替代和擴展存儲器
鐵電存儲器的快速寫入和非易失性的特點可以通過系統設計師把SRAM和EEPROM的特點合而為一或者能單純的擴展SRAM的功能而實現。
在很多情況下，一個系統會用到各種不同類型的存儲器。鐵電存儲器同時具有ROM、 RAM以及 EEPROM的功能,並能節約系統內存和功耗。最常見的例子就是一個外部串列EEPROM的嵌入式的微控制器。鐵電存儲器能夠取代EEPROM,同樣也能提供SRAM的微功能。
㈣ 有大佬能給介紹一下光存儲方向的發展趨勢和就業前景嗎
光存儲方向專業就業方向
本專業的畢業生主要面向現今就業機會多、廣、好的光電子行業。從事光電子產品、器件和平板顯示器的製造、裝配、調試、維修、檢測、生產管理、售後服務、產品代理和銷售等多方面工作。主要面向平板顯示和光電器件的生產企業和經營單位，從事平板顯示領域相關的製造、裝配、調試、檢測、維修、生產及質量管理、技術服務等工作。
從事行業：
畢業後主要在電子技術、新能源、儀器儀表等行業工作，大致如下：
1 電子技術/半導體/集成電路
2 新能源
3 儀器儀表/工業自動化
4 通信/電信/網路設備
5 貿易/進出口
6 專業服務(咨詢、人力資源、財會)
7 計算機軟體
8 其他行業
從事崗位：
畢業後主要從事光學工程師、工藝工程師研發工程師等工作，大致如下：
1 光學工程師
2 工藝工程師
3 研發工程師
4 銷售工程師
5 技術支持工程師
6 光電工程師
7 電子工程師
8 光學設計工程師
工作城市：
畢業後，深圳、北京、武漢等城市就業機會比較多，大致如下：
1 深圳
2 北京
3 武漢
4 上海
5 蘇州
6 杭州
7 南京
8 廣州
3、光存儲方向專業就業前景
光纖是隨著光通信的發展而不斷發展的，各種結構和類型的光纖支持著光通信產業的發展。目前，單根光纖傳輸的信息量已達到萬億位。光纖作為光通信信息傳輸的介質，它的色散和損耗將直接影響到通信系統的傳輸容量和中繼距離，而常規的單模光纖已不能滿足新一代通信技術的要求，因此光纖技術又有了新的發展。
迄今，光纖已經經歷了由短波長到長波長，由多模到單模光纖以及特種光纖的發展過程，並開發出了色散移位光纖、非零色散光纖和色散補償光纖。中國科學院半導體研究所所長、研究員封松林認為，如果說微電子技術推動了以計算機、網際網路、光纖通信等為代表的信息技術的高速發展，改變了人們的生活方式，使得知識經濟初見端倪，那麼隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網路的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。他說，光電子器件和部件廣泛應用於長距離大容量光纖通信，光存儲，光顯示，光互聯，光信息處理，激光加工，激光醫療和軍事武器裝備，預期還會在未來的光計算中發揮重要作用。
㈤ 計算機存儲系統發展的研究方向有哪些
1）內存儲器與外存儲器（或主存儲器與輔助存儲器）：
2）cpu——cache
存儲層次：由於主存儲器的讀寫速度低於cpu的速度，而cpu每執行一條指令都要訪問內存儲器，所以cpu總是處於等待狀態，嚴重降低了系統的效率。引入cache後，在cache內保存著主存儲器內容的部分副本，cpu在讀寫數據時首先訪問cache。由於cache的速度與cpu相同，因此cpu就能在零等待狀態下迅速地完成數據的讀寫。
3）、cache——內存儲器存儲層次：當cache中不含有cpu所需的數據時，cpu才去訪問內存儲器。此時用一個存儲器讀取周期的時間從內存中讀出這個數據後送到cpu，並且，把含有這個數據的整個數據塊從內存送到cache中。
4）、內存儲器——外存儲器存儲層次：當一個程序需要執行時，計算機必須將其程序通過一定的調度演算法從外存調入內存。cache-
>內存儲器-
>外存儲器：其容量越來越大，但讀寫速度越來越低。
㈥ 第1、2、3、4代計算機的特點和主要應用領域
1、第一代計算機（1946~1958)
電子管為基本電子器件；使用機器語言和匯編語言；主要應用於國防和科學計算；運算速度每秒幾千次至幾萬次。
計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時，主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型，通常按此對計算機進行分類
2、第二代計算機(1958~1964)
晶體管為主要器件；軟體上出現了操作系統和演算法語言；運算速度每秒幾萬次至幾十萬次。
主存儲器均採用磁心存儲器，磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展，而且中、小型計算機，特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。
3、第三代計算機(1964~1971)
普遍採用集成電路；體積縮小；運算速度每秒幾十萬次至幾百萬次。
在集成電路計算機發展的同時，計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位，磁碟成了不可缺少的輔助存儲器，並且開始普遍採用虛擬存儲技術。
隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展，以及微程序技術的發展和應用，計算機系統中開始出現固件子系統
4、第四代計算機(1971~至今 )
新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。
以大規模集成電路為主要器件；運算速度每秒幾百萬次至上億次。
(6)存儲器應用方向擴展閱讀：
計算機主要特點
運算速度快：計算機內部電路組成，可以高速准確地完成各種算術運算。當今計算機系統的運算速度已達到
每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如：衛星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現代社會里，用計算機只需幾分鍾就可完成。
計算精確度高：科學技術的發展特別是尖端科學技術的發展，需要高度精確的計算。計算機控制的導彈之所以能准確地擊中預定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。
一般計算機可以有十幾位甚至幾十位（二進制）有效數字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所望塵莫及的。
邏輯運算能力強：計算機不僅能進行精確計算，還具有邏輯運算功能，能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最後結果保存起來，並能根據判斷的結果自動執行下一條指令以供用戶隨時調用。
存儲容量大：計算機內部的存儲器具有記憶特性，可以存儲大量的信息，這些信息，不僅包括各類數據信息，還包括加工這些數據的程序。
自動化程度高：由於計算機具有存儲記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預先編好的程序組納入計算機內存，在程序控制下，計算機可以連續、自動地工作，不需要人的干預。
性價比高：幾乎每家每戶都會有電腦，越來越普遍化、大眾化，21世紀電腦必將成為每家每戶不可缺少的電器之一。計算機發展很迅速，有台式的還有筆記本。
參考資料來源：
網路-計算機
㈦ 存儲器是怎麼存儲東西的 到現在都不明白存儲器是怎麼存儲的 現在都不知道為什麼
硬碟是現在計算機上最常用的存儲器之一。我們都知道，計算機之所以神奇，是因為它具有高速分析處理數據的能力。而這些數據都以文件的形式存儲在硬碟里。不過，計算機可不像人那麼聰明。在讀取相應的文件時，你必須要給出相應的規則。這就是分區概念。分區從實質上說就是對硬碟的一種格式化。當我們創建分區時，就已經設置好了硬碟的各項物理參數，指定了硬碟主引導記錄(即Master Boot Record，一般簡稱為MBR)和引導記錄備份的存放位置。而對於文件系統以及其他操作系統管理硬碟所需要的信息則是通過以後的高級格式化，即Format命令來實現。
面、磁軌和扇區
硬碟分區後，將會被劃分為面(Side)、磁軌(Track)和扇區(Sector)。需要注意的是，這些只是個虛擬的概念，並不是真正在硬碟上劃軌道。先從面說起，硬碟一般是由一片或幾片圓形薄膜疊加而成。我們所說，每個圓形薄膜都有兩個「面」，這兩個面都是用來存儲數據的。按照面的多少，依次稱為0面、1面、2面……由於每個面都專有一個讀寫磁頭，也常用0頭(head)、1頭……稱之。按照硬碟容量和規格的不同，硬碟面數(或頭數)也不一定相同，少的只有2面，多的可達數十面。各面上磁軌號相同的磁軌合起來，稱為一個柱面(Cylinder)(如圖1)。(圖)
上面我們提到了磁軌的概念。那麼究竟何為磁軌呢？由於磁碟是旋轉的，則連續寫入的數據是排列在一個圓周上的。我們稱這樣的圓周為一個磁軌。(如圖2)如果讀寫磁頭沿著圓形薄膜的半徑方向移動一段距離，以後寫入的數據又排列在另外一個磁軌上。根據硬碟規格的不同，磁軌數可以從幾百到數千不等；一個磁軌上可以容納數KB的數據，而主機讀寫時往往並不需要一次讀寫那麼多，於是，磁軌又被劃分成若干段，每段稱為一個扇區。一個扇區一般存放512位元組的數據。扇區也需要編號，同一磁軌中的扇區，分別稱為1扇區，2扇區……
計算機對硬碟的讀寫，處於效率的考慮，是以扇區為基本單位的。即使計算機只需要硬碟上存儲的某個位元組，也必須一次把這個位元組所在的扇區中的512位元組全部讀入內存，再使用所需的那個位元組。不過，在上文中我們也提到，硬碟上面、磁軌、扇區的劃分表面上是看不到任何痕跡的，雖然磁頭可以根據某個磁軌的應有半徑來對准這個磁軌，但怎樣才能在首尾相連的一圈扇區中找出所需要的某一扇區呢？原來，每個扇區並不僅僅由512個位元組組成的，在這些由計算機存取的數據的前、後兩端，都另有一些特定的數據，這些數據構成了扇區的界限標志，標志中含有扇區的編號和其他信息。計算機就憑借著這些標志來識別扇區
硬碟的數據結構
在上文中，我們談了數據在硬碟中的存儲的一般原理。為了能更深入地了解硬碟，我們還必須對硬碟的數據結構有個簡單的了解。硬碟上的數據按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區、DBR區、FAT區、DIR區和DATA區。我們來分別介紹一下：
1．MBR區
MBR(Main Boot Record 主引導記錄區)�位於整個硬碟的0磁軌0柱面1扇區。不過，在總共512位元組的主引導扇區中，MBR只佔用了其中的446個位元組，另外的64個位元組交給了DPT(Disk Partition Table硬碟分區表)(見表)，最後兩個位元組「55，AA」是分區的結束標志。這個整體構成了硬碟的主引導扇區。(圖)
主引導記錄中包含了硬碟的一系列參數和一段引導程序。其中的硬碟引導程序的主要作用是檢查分區表是否正確並且在系統硬體完成自檢以後引導具有激活標志的分區上的操作系統，並將控制權交給啟動程序。MBR是由分區程序(如Fdisk．exe)所產生的，它不依賴任何操作系統，而且硬碟引導程序也是可以改變的，從而實現多系統共存。
下面，我們以一個實例讓大家更直觀地來了解主引導記錄：
例：80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00
在這里我們可以看到，最前面的「80」是一個分區的激活標志，表示系統可引導；「01 01 00」表示分區開始的磁頭號為01，開始的扇區號為01，開始的柱面號為00；「0B」表示分區的系統類型是FAT32，其他比較常用的有04(FAT16)、07(NTFS)；「FE BF FC」表示分區結束的磁頭號為254，分區結束的扇區號為63、分區結束的柱面號為764；「3F 00 00 00」表示首扇區的相對扇區號為63；「7E 86 BB 00」表示總扇區數為12289622。
2．DBR區
DBR(Dos Boot Record)是操作系統引導記錄區的意思。它通常位於硬碟的0磁軌1柱面1扇區，是操作系統可以直接訪問的第一個扇區，它包括一個引導程序和一個被稱為BPB(Bios Parameter Block)的本分區參數記錄表。引導程序的主要任務是當MBR將系統控制權交給它時，判斷本分區跟目錄前兩個文件是不是操作系統的引導文件(以DOS為例，即是Io．sys和Msdos．sys)。如果確定存在，就把它讀入內存，並把控制權 交給該文件。BPB參數塊記錄著本分區的起始扇區、結束扇區、文件存儲格式、硬碟介質描述符、根目錄大小、FAT個數，分配單元的大小等重要參數。DBR是由高級格式化程序(即Format．com等程序)所產生的。
3．FAT區
在DBR之後的是我們比較熟悉的FAT(File Allocation Table文件分配表)區。在解釋文件分配表的概念之前，我們先來談談簇(Cluster)的概念。文件佔用磁碟空間時，基本單位不是位元組而是簇。一般情況下，軟盤每簇是1個扇區，硬碟每簇的扇區數與硬碟的總容量大小有關，可能是4、8、16、32、64……
同一個文件的數據並不一定完整地存放在磁碟的一個連續的區域內，而往往會分成若干段，像一條鏈子一樣存放。這種存儲方式稱為文件的鏈式存儲。由於硬碟上保存著段與段之間的連接信息(即FAT)，操作系統在讀取文件時，總是能夠准確地找到各段的位置並正確讀出。
為了實現文件的鏈式存儲，硬碟上必須准確地記錄哪些簇已經被文件佔用，還必須為每個已經佔用的簇指明存儲後繼內容的下一個簇的簇號。對一個文件的最後一簇，則要指明本簇無後繼簇。這些都是由FAT表來保存的，表中有很多表項，每項記錄一個簇的信息。由於FAT對於文件管理的重要性，所以FAT有一個備份，即在原FAT的後面再建一個同樣的FAT。初形成的FAT中所有項都標明為「未佔用」，但如果磁碟有局部損壞，那麼格式化程序會檢測出損壞的簇，在相應的項中標為「壞簇」，以後存文件時就不會再使用這個簇了。FAT的項數與硬碟上的總簇數相當，每一項佔用的位元組數也要與總簇數相適應，因為其中需要存放簇號。FAT的格式有多種，最為常見的是FAT16和FAT32。
4．DIR區
DIR(Directory)是根目錄區，緊接著第二FAT表(即備份的FAT表)之後，記錄著根目錄下每個文件(目錄)的起始單元，文件的屬性等。定位文件位置時，操作系統根據DIR中的起始單元，結合FAT表就可以知道文件在硬碟中的具體位置和大小了。
5．數據(DATA)區
數據區是真正意義上的數據存儲的地方，位於DIR區之後，占據硬碟上的大部分數據空間。
磁碟的文件系統
經常聽高手們說到FAT16、FAT32、NTFS等名詞，朋友們可能隱約知道這是文件系統的意思。可是，究竟這么多文件系統分別代表什麼含義呢？今天，我們就一起來學習學習：
1.什麼是文件系統？
所謂文件系統，它是操作系統中藉以組織、存儲和命名文件的結構。磁碟或分區和它所包括的文件系統的不同是很重要的，大部分應用程序都基於文件系統進行操作，在不同種文件系統上是不能工作的。
2.文件系統大家族
常用的文件系統有很多，MS-DOS和Windows 3.x使用FAT16文件系統，默認情況下Windows 98也使用FAT16，Windows 98和Me可以同時支持FAT16、FAT32兩種文件系統，Windows NT則支持FAT16、NTFS兩種文件系統，Windows 2000可以支持FAT16、FAT32、NTFS三種文件系統，Linux則可以支持多種文件系統，如FAT16、FAT32、NTFS、Minix、ext、ext2、xiafs、HPFS、VFAT等，不過Linux一般都使用ext2文件系統。下面，筆者就簡要介紹這些文件系統的有關情況：
(1)FAT16
FAT的全稱是「File Allocation Table(文件分配表系統)」，最早於1982年開始應用於MS-DOS中。FAT文件系統主要的優點就是它可以允許多種操作系統訪問，如MS-DOS、Windows 3.x、Windows 9x、Windows NT和OS/2等。這一文件系統在使用時遵循8.3命名規則(即文件名最多為8個字元，擴展名為3個字元)。
(2)VFAT
VFAT是「擴展文件分配表系統」的意思，主要應用於在Windows 95中。它對FAT16文件系統進行擴展，並提供支持長文件名，文件名可長達255個字元，VFAT仍保留有擴展名，而且支持文件日期和時間屬性，為每個文件保留了文件創建日期/時間、文件最近被修改的日期/時間和文件最近被打開的日期/時間這三個日期/時間。
(3)FAT32
FAT32主要應用於Windows 98系統，它可以增強磁碟性能並增加可用磁碟空間。因為與FAT16相比，它的一個簇的大小要比FAT16小很多，所以可以節省磁碟空間。而且它支持2G以上的分區大小。朋友們從附表中可以看出FAT16與FAT32的一不同。
(4)HPFS
高性能文件系統。OS/2的高性能文件系統(HPFS)主要克服了FAT文件系統不適合於高檔操作系統這一缺點，HPFS支持長文件名，比FAT文件系統有更強的糾錯能力。Windows NT也支持HPFS，使得從OS/2到Windows NT的過渡更為容易。HPFS和NTFS有包括長文件名在內的許多相同特性，但使用可靠性較差。
(5)NTFS
NTFS是專用於Windows NT/2000操作系統的高級文件系統，它支持文件系統故障恢復，尤其是大存儲媒體、長文件名。NTFS的主要弱點是它只能被Windows NT/2000所識別，雖然它可以讀取FAT文件系統和HPFS文件系統的文件，但其文件卻不能被FAT文件系統和HPFS文件系統所存取，因此兼容性方面比較成問題。
ext2
這是Linux中使用最多的一種文件系統，因為它是專門為Linux設計，擁有最快的速度和最小的CPU佔用率。ext2既可以用於標準的塊設備(如硬碟)，也被應用在軟盤等移動存儲設備上。現在已經有新一代的Linux文件系統如SGI公司的XFS、ReiserFS、ext3文件系統等出現。
小結：雖然上面筆者介紹了6種文件系統，但占統治地位的卻是FAT16/32、NTFS等少數幾種，使用最多的當然就是FAT32啦。只要在「我的電腦」中右擊某個驅動器的屬性，就可以在「常規」選項中(圖)看到所使用的文件系統。
明明白白識別硬碟編號
目前，電子市場上硬碟品牌最讓大家熟悉的無非是IBM、昆騰(Quantum)、希捷(Seagate),邁拓(Maxtor)等「老字型大小」。而這些硬碟型號的編號則各不相同，令人眼花繚亂。其實，這些編號均有一定的規律，表示一些特定?的含義。一般來說，我們可以從其編號來了解硬碟的性能指標，包括介面?類型、轉速、容量等。作為DIY朋友來說，只有自己真正掌握正確識別硬碟編號，在選購硬碟時，就方便得多(以致不被「黑」)，至少不會被賣的人說啥是啥。以下舉例說明，供朋友們參考。
一、IBM
IBM是硬碟業的巨頭，其產品幾乎涵蓋了所有硬碟領域。而且IBM還是去年硬碟容量、價格戰的始作蛹者。我們今天能夠用得上經濟上既便宜，而且容量又大的硬碟可都得感謝IBM。
IBM的每一個產品又分為多個系列，它的命名方式為：產品名＋系列代號＋介面類型＋碟片尺寸＋轉速＋容量。以Deskstar 22GXP的13.5GB硬碟為例，該硬碟的型號為：DJNA－371350，字母D代表Deskstar產品，JN代表Deskstar25GP與22GP系列，A代表ATA介面，3代表3寸碟片，7是7200轉產品，最後四位數字為硬碟容量13.5GB。IBM系列代號(IDE)含義如下：
TT=Deskstar 16GP或14GXP JN=Deskstar 25GP或22GXP RV=Ultrastar 18LZX或36ZX
介面類型含義如下：A＝ATA
S與U＝Ultra SCSI、Ultra SCSI Wide、Ultra SCSI SCA、增強型SCSI、
增強擴展型SCSI（SCA）
C＝Serial Storage Architecture連續存儲體系SCSI L＝光纖通道SCSI
二、MAXTOR(邁拓)
MAXTOR是韓國現代電子美國公司的一個獨立子公司，以前該公司的產品也覆蓋了IDE與SCSI兩個方面，但由於SCSI方面的產品缺乏竟爭力而最終放棄了這個高端市場從而主攻IDE硬碟，所以MAXTOR公司應該是如今硬碟廠商中最專一的了。
MAXTOR硬碟編號規則如下：首位＋容量＋介面類型＋磁頭數，MAXTOR?從鑽石四代開始，其首位數字就為9，一直延續到現在，所以大家如今能在電子市場上見到的MAXTOR硬碟首位基本上都為9。另外比較特殊的是MAXTOR編號中有磁頭數這一概念，因為MAXTOR硬碟是大打單碟容量的發起人，所以其硬碟的型號中要將單碟容量從磁頭數中體現出來。單碟容量＝2*硬碟總容量/磁頭數。
現以金鑽三代(DiamondMax Plus6800)10.2GB的硬碟為例說明：該硬碟?型號為91024U3，9是首位，1024是容量，U是介面類型UDMA66，3代表該硬碟有3個磁頭，也就是說其中的一個碟片是單面有數據。這個單碟容量就為2*10.2/3=6.8GB。MAXTOR硬碟介面類型字母含義如：
A＝PIO模式 D＝UDMA33模式 U＝UDMA66模式
三、SEAGATE(希捷)
希捷科技公司(Seagate Technology)是世界上最大的磁碟驅動器、磁?盤和讀寫磁頭生產廠家，該公司是一直是IBM、COMPAQ、SONY等業界大戶的硬碟供應商。希捷還保持著業界第一款10000轉硬碟的記錄(捷豹Cheetah系列SCSI)與最大容量(捷豹三代73GB)的記錄，公司的實力由此可見一斑。但?由於希捷一直是以高端應用為主(例如SCSI硬碟)，而並不是特別重視低端家用產品的開發，從而導致在DIY一族心目中的地位不如昆騰等硬碟供應商?。好在希捷公司及時注意到了這個問題，不久前投入市場的酷魚(Barracuda)系列就一掃希捷硬碟以往在單碟容量、轉速、噪音、非正常外頻下工作穩?定性、綜合性能上的劣勢。
希捷的硬碟系列從低端到高端的產品名稱分別為：U4系列、Medalist(金牌)系列、U8系列、Medalist Pro(金牌Pro)系列、Barracuda(酷魚)系列。其中Medalist Pro與Barracuda系列是7200轉的產品，其他的是5400轉的產品。硬碟的型號均以ST開頭，現以酷魚10.2GB硬碟為例來說明。該硬碟的型號是：ST310220A，在ST後第一位數字是代表硬碟的尺寸，3就是該硬碟採用3寸碟片，如今其他規格的硬碟已基本上沒有了，所以大家能夠見到?的絕大多數硬碟該位數字均不3，3後面的1022代表的是該硬碟的格式化容量是10.22GB，最後一位數字0是代表7200轉產品。這一點不要混淆與希捷以前的入門級產品Medalist ST38420A混淆。多數希捷的Medalist Pro系列開始，以結尾的產品均代表7200轉硬碟，其它數字結尾(包括1、2)代表5400轉的產品。位於型號最後的字母是硬碟的介面類型。希捷硬碟的介面類型字母含義如下：
A=ATA UDMA33或UDMA66 IDE介面 AG為筆記本電腦專用的ATA介面硬碟。
W為ULTRA Wide SCSI，
其數據傳輸率為40MB每秒 N為ULTRA Narrow SCSI，其數據傳輸率為20MB每秒。
而ST34501W/FC和ST19101N/FC中的FC(Fibre Channel)表示光纖通道，可提供高達每秒100MB的數據傳輸率，並且支持熱插拔。
硬碟及介面標準的發展歷史
一、硬碟的歷史
說起硬碟的歷史，我們不能不首先提到藍色巨人IBM所發揮的重要作用，正是IBM發明了硬碟，並且為硬碟的發展做出了一系列重大貢獻。在發明磁碟系統之前，計算機使用穿孔紙帶、磁帶等來存儲程序與數據，這些存儲方式不僅容量低、速度慢，而且有個大缺陷：它們都是順序存儲，為了讀取後面的數據，必須從頭開始讀，無法實現隨機存取數據。
在1956年9月，IBM向世界展示了第一台商用硬碟IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），這套系統的總容量只有5MB，卻是使用了50個直徑為24英寸的磁碟組成的龐然大物。而在1968年IBM公司又首次提出了「溫徹斯特」Winchester技術。「溫徹斯特」技術的精髓是：「使用密封、固定並高速旋轉的鍍磁碟片，磁頭沿碟片徑向移動，磁頭磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方，而不與碟片直接接觸」，這便是現代硬碟的原型。在1973年IBM公司製造出第一台採用「溫徹期特」技術製造的硬碟，從此硬碟技術的發展有了正確的結構基礎。1979年，IBM再次發明了薄膜磁頭，為進一步減小硬碟體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。70年代末與80年代初是微型計算機的萌芽時期，包括希捷、昆騰、邁拓在內的許多著名硬碟廠商都誕生於這一段時間。1979年，IBM的兩位員工Alan Shugart和Finis Conner決定要開發像5.25英寸軟碟機那樣大小的硬碟驅動器，他們離開IBM後組建了希捷公司，次年，希捷發布了第一款適合於微型計算機使用的硬碟，容量為5MB，體積與軟碟機相仿。
PC時代之前的硬碟系統都具有體積大、容量小、速度慢和價格昂貴的特點，這是因為當時計算機的應用范圍還太小，技術與市場之間是一種相互制約的關系，使得包括存儲業在內的整個計算機產業的發展都受到了限制。 80年代末期IBM對硬碟發展的又一項重大貢獻，即發明了MR（Magneto Resistive)磁頭，這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感，使得碟片的存儲密度能夠比以往20MB每英寸提高了數十倍。1991年IBM生產的3.5英寸的硬碟使用了MR磁頭，使硬碟的容量首次達到了1GB，從此硬碟容量開始進入了GB數量級的時代 。1999年9月7日，邁拓公司(Maxtor)_宣布了首塊單碟容量高達10.2GB的ATA硬碟，從而把硬碟的容量引入了一個新里程碑。
二、介面標準的發展
（1）IDE和EIDE的由來
最早的IBM PC並不帶有硬碟，它的BIOS及DOS 1.0操作系統也不支持任何硬碟，因為系統的內存只有16KB，就連軟碟機和DOS都是可選件。後來DOS 2引入了子目錄系統，並添加了對「大容量」存儲設備的支持，於是一些公司開始出售供IBM PC使用的硬碟系統，這些硬碟與一塊控制卡、一個獨立的電源被一起裝在一個外置的盒子里，並通過一條電纜與插在擴展槽中的一塊適配器相連，為了使用這樣的硬碟，必須從軟碟機啟動，並載入一個專用設備驅動程序。
1983年IBM公司推出了PC/XT，雖然XT仍然使用8088 CPU，但配置卻要高得多，加上了一個10MB的內置硬碟，IBM把控制卡的功能集成到一塊介面控制卡上，構成了我們常說的硬碟控制器。其介面控制卡上有一塊ROM晶元，其中存有硬碟讀寫程序，直到基於80286處理器的PC/AT的推出，硬碟介面控製程序才被加入到了主板的BIOS中。
PC/XT和PC/AT機器使用的硬碟被稱為MFM硬碟或ST－506/412硬碟，MFM（Modified Frequency Molation）是指一種編碼方案，而ST－506/412則是希捷開發的一種硬碟介面，ST－506介面不需要任何特殊的電纜及接頭，但是它支持的傳輸速度很低，因此到了1987年左右這種介面就基本上被淘汰了。
邁拓於1983年開發了ESDI（Enhanced Small Drive Interface）介面。這種介面把編解碼器放在了硬碟本身之中，它的理論傳輸速度是ST－506的2～4倍。但由於成本比較高，九十年代後就逐步被淘汰掉了。
IDE（Integrated Drive Electronics）實際上是指把控制器與盤體集成在一起的硬碟驅動器，這樣減少了硬碟介面的電纜數目與長度，數據傳輸的可靠性得到了增強，硬碟製造起來變得更容易，對用戶而言，硬碟安裝起來也更為方便。IDE介面也叫ATA（Advanced Technology Attachment）介面。
ATA介面最初是在1986年由CDC、康柏和西部數據共同開發的，他們決定使用40芯的電纜，最早的IDE硬碟大小為5英寸，容量為40MB。ATA介面從80年代末期開始逐漸取代了其它老式介面。
80年代末期IBM發明了MR（Magneto Resistive）磁阻磁頭，這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感，使得碟片的存儲密度能夠比以往的20MB/in2提高數十上百倍。1991年，IBM生產的3.5英寸硬碟0663－E12使用了MR磁頭，容量首次達到了1GB，從此硬碟容量開始進入了GB數量級，直到今天，大多數硬碟仍然採用MR磁頭。
人們在談論硬碟時經常講到PIO模式和DMA模式，它們是什麼呢？目前硬碟與主機進行數據交換的方式有兩種，一種是通過CPU執行I/O埠指令來進行數據的讀寫；另外，一種是不經過CPU的DMA方式。
PIO模式即Programming Input/Output Model。這種模式使用PC I/O埠指令來傳送所有的命令、狀態和數據。由於驅動器中有多個緩沖區，對硬碟的讀寫一般採用I/O串操作指令，這種指令只需一次取指令就可以重復多次地完成I/O操作，因此，達到高的數據傳輸率是可能的。
DMA即Direct Memory Access。它表示數據不經過CPU，而直接在硬碟和內存之間傳送。在多任務操作系統內，如OS/2、Linux、Windows NT等，當磁碟傳輸數據時，CPU可騰出時間來做其它事情，而在DOS/Windows3.X環境里，CPU不得不等待數據傳輸完畢，所以在這種情況下，DMA方式的意義並不大。
DMA方式有兩種類型：第三方DMA（third－party DMA）和第一方DMA（first－party DMA）(或稱匯流排主控DMA，Busmastering DMA)。第三方DMA通過系統主板上的DMA控制器的仲裁來獲得匯流排和傳輸數據。而第一方DMA，則完全由介面卡上的邏輯電路來完成，當然這樣就增加了匯流排主控介面的復雜性和成本。現在，所有較新的晶元組均支持匯流排主控DMA。
（2）SCSI介面
（Small Computer System Interface小型計算機系統介面）是一種與ATA完全不同的介面，它不是專門為硬碟設計的，而是一種匯流排型的系統介面，每個SCSI匯流排上可以連接包括SCSI控制卡在內的8個SCSI設備。SCSI的優勢在於它支持多種設備，傳輸速率比ATA介面快得多但價格也很高，獨立的匯流排使得它對CPU的佔用率很低。 最早的SCSI是於1979年由美國的Shugart公司（Seagate希捷公司的前身）制訂的，90年代初，SCSI發展到了SCSI－2，1995年推出了SCSI－3，其俗稱Ultra SCSI， 1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast－40)，其採用了LVD（Low Voltage Differential，低電平微分）傳輸模式，16位的Ultra2SCSI(LVD)介面的最高傳輸速率可達80MB/S,允許介面電纜的最長為12米，大大增加了設備的靈活性。1998年，更高數據傳輸率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast－80)規格正式公布，其最高數據傳輸率為160MB/s，昆騰推出的Atlas10K和Atlas四代等產品支持Ultra3 SCSI的Ultra160/m傳輸模式。
SCSI硬碟具備有非常優秀的傳輸性能。但由於大多數的主板並不內置SCSI介面，這就使得連接SCSI硬碟必須安裝相應的SCSI卡，目前關於SCSI卡有三個正式標准，SCSI－1，SCSI－2和SCSI－3，以及一些中間版本，要使SCSI硬碟獲得最佳性能就必須保證SCSI卡與SCSI硬碟版本一致（目前較新生產的SCSI硬碟和SCSI卡都是向前兼容的，不一定必須版本一致）。
（3）IEEE1394：IEEE1394又稱為Firewire（火線）或P1394，它是一種高速串列匯流排，現有的IEEE1394標准支持100Mbps、200Mbps和400Mbps的傳輸速率，將來會達到800Mbps、1600Mbps、3200Mbps甚至更高，如此高的速率使得它可以作為硬碟、DVD、CD－ROM等大容量存儲設備的介面。IEEE1394將來有望取代現有的SCSI匯流排和IDE介面，但是由於成本較高和技術上還不夠成熟等原因，目前仍然只有少量使用IEEE1394介面的產品，硬碟就更少了。
㈧ 計算機存儲系統發展的研究方向有哪些
由於科學計算和數據處理對存儲系統的要求越來越高，需要不斷改進已有的存儲技術，研究新型的存儲介質，改善存儲系統的結構和管理。大規模集成電路和磁碟依然是主要的存儲介質。利用新型材料製作大規模集成電路、大容量的聯想存儲器可大大提高速度，對於計算機系統和軟體都會發生影響。磁碟技術、光碟技術、約瑟夫遜結器件，以至研究新的存儲模型，都是計算機存儲系統發展的研究課題。
此外還要進行新的存儲機制的研究。這方面的研究方向是：①由一維線性存儲發展到面向二叉樹存儲結構，提供更廣闊數據結構所需的動態存儲空間。②由單純的數據存儲發展到能融合圖像、聲音、文字、數據等為一體的多維存儲系統。③由存儲精確的數據到能接收模糊數據的輸入。④面向對象的存儲管理的研究。⑤智能存儲技術的研究，探索新的記憶原理，發明新的存儲器件，構造新的存儲系統。