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认识外存储器
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你可能喜欢软件解决的目标是什么一、从ENIAC谈编程和程序编程就是让计算机为解决某个问题而使用程序设计语言编写程序代码并最终得到结果的过程。二.软件解决的目标是什么虚拟的手段：在计算机裸机上加上一层又一层的软件一台与裸机不同的虚拟计算机（virtual machine）目标：为用户提供一个容易理解和便于程序设计的接口我们使用的软件是怎么来的三.软件是一系列按照特定顺序组织的电脑数据和指令的集合。一般划分为：为计算机使用提供最基本功能的系统软件根据用户和所服务的领域提供不同功能的应用软件操作系统用有什么样的神力--开机过程发生了什么、操作系统的演变、CPU的管理调度、虚拟存储技术、统一驱动外设的方法一、开机过程二.计算机系统不同人眼中的操作系统是不同的三.操作系统的角色是如何演变来的初始：硬件非常昂贵，没有操作系统编程语言：机器语言输入输出：纸带或卡片工作模式；用户既是程序员，又是操作员，且手工操作CPU执行：一次完成一个功能四.出现：批处理管理程序常驻内存的批处理程序自动地识别、装入一个作业运行，然后取下一个作业，然后再...五.雏形：多道批处理系统内存中同时存放多个作业，由CPU以切换的方式提供服务复杂度提升：内存管理和保护、CPU调度六.将CPU的时间划分成若干个片段，称为时间片。操作系统以时间片为单位，轮流为每个作业服务，实现对用户的请求及时响应的基础上，尽可能提高系统资源的利用率。七.PC和非PC智能设备两条主线个人电脑的出现使易用性变成操作系统最主要的部分网络互联的个人电脑将分布式操作系统的安全性和高可靠性变成了主要内容嵌入式操作系统（embedded operating system）是运行在嵌入式系统环境中的操作系统八.操作系统操作系统（operating system）是最基本、最核心的系统软件，其他的所有软件都是建立在操作系统的基础上。操作系统的型态多种多样、可大可小、可繁可简九.操作系统有哪些神力从资源管理的角度来看操作系统具有的主要功能：处理器管理，内存管理，外设管理，文件管理1.CPU的管理调度在多任务系统中，会同时运行着多个程序。其特征是：宏观上的并行，微观上的轮流顺序执行。程序在执行过程中其状态是不断发生变化的。进程（process）是正在进行中的程序。2.虚拟存储技术理想中的存储器：更大、更快、更便宜和非易失性存储器。现实中的存储器：软件对内存容量的需求不断增长大软件在小内存上的运行的解决方案程序的局部性原理（Principe of locality）是虚拟存储技术的基础。具体表现有：指令以顺序执行为主、转移和过程调用为辅；存在相当多的循环结构；很多数据结构的操作局限在较小范围内，比如数组。虚拟存储技术（virtual memory）为程序提供一个比实际物理内存大的多的“内存”3.统一驱动外设的方法统一外设的方法：操作系统提供统一的I/O方法→设备驱动程序→外部设备如何开发一款成功的APP互联网掘金：流量变现、虚拟物品、电子商务、广告、付费服务作业：1.免费软件是可以免费取得和转载，但并不提供源码，也无法修改。2.一个进程被唤醒，意味着该进程变为就绪状3.基本输入输出系统BIOS是一组软件，固化在一块ROM芯片，BIOS与电脑主板相关，不同类型主板的BIOS可能不同4.高级程序设计语言完成编程时，需要“翻译”成CPU可执行的机器代码，有两种翻译方式：编译方式和解释方式。编译与解释都是描述程序的执行方式, 编译与解释的区别在于源代码是在什么时候被翻译成CPU可执行的机器代码令。编译生成的EXE可执行文件是针对特定的 CPU 体系的，换一种不同的 CPU，执行代码就需要重新编译, 编译的运行效率高于解释的运行效率，但不如解释方式灵活。5.驱动程序类似一个翻译器，将软件来的指令翻译成具体设备能够识别的命令；驱动程序是硬件厂商根据不同操作系统编写的程序；新版本的操作系统往往自带有大量驱动程序第5课 数据如何安好话说存储--梳理数字存储历史、磁光存储介质、半导体存储介质一.信息是让我们感知、认知世界的基础，任何物质其实都是以表现出信息而存在。数据是一种可以保存在物质上的信息，它是描述信息的一组信息。二.光存储技术、磁存储技术、半导体存储技术磁带磁鼓存储器传统硬盘软盘光盘固态存储：存储卡、U盘、固态硬盘磁盘阵列：冗余磁盘阵列技术存储新技术：怎样在存储介质上表示1和0？--光盘怎样表示1和0、磁带和半导体怎样表示一.数据存储系统包含存储介质和存储设备光存储技术把数据存储为细小的亮点（凸区）和黑点（凹区），光存储设备使用低功率的激光来读取存储在光盘上的数据。CD、DVD、蓝光存储技术被划分为光存储。二.磁技术通过磁化磁盘或者磁带表面上细小的粒子来存储数据。硬盘、软盘和磁带的存储技术可归类为磁存储。三.半导体技术通过改变芯片内部固态存储介质的状态（比如电荷、相变、电阻等等）来存储数据，由固态电子存储芯片构成，又称为固态存储。怎样从存储介质读取1和0--怎样读取1和0一.高密度、大容量；高速旋转读取数据；磁头悬浮在盘片；盘片和硬盘驱动器封装在一起二.盘片上的数据是如何组织的三.四.下一个热点：固态存储技术如何找到所需的数据一.文件分配表二.盘片上的数据是如何组织的三.磁盘碎片整理四.命名规范集四.在磁盘上建立文件系统五.小结：硬盘有价，数据无价重要数据的保护数据文件不要保存在电脑c盘中重要的数据文件要做好备份数据被意外删除后不要保存新的内容销毁重要数据使其不可恢复（粉碎数据）作业：1.目前，固态硬盘相比传统机械式硬盘有抗震能力强 重量轻 读写速度快优点2.基于闪存的固态硬盘有一个明显的缺点：写入寿命以及数据损坏后难以恢复，约在几万次的数量级，请问，在整台计算机寿命期内，FAT表文件的写入次数很有可能将超过这一极限3.“扇区”是磁盘上的最小物理存储单位，“簇”是操作系统能够管理的最小的物理存储空间。第6单元 从单机到联网联网的目的和资源共享模式的变迁--中央主机-终端联网、资源共享模式、异构网互联一.中央主机-终端联网远程终端计算机系统=中央主机+外围终端+通信装置及线路（电话线）终端：相对于计算机主机而言，终端就是一种输入输出设备，属于外设，本身并不提供运算处理功能。微机：相对于终端而言，微机具备了提供运算处理功能的CPU。这是一台“麻雀虽小，五脏俱全”的微型计算机。二.资源共享、信息交流客户机与服务器：这两个概念通常分别指装有相应程序的计算机，一个是要求服务的计算机，另一个是可提供服务的计算机。严格来讲两者都是软件的概念。云计算模式：将网络中各种不同类型的存储设备通过管理软件整合起来，共同对外提供数据存储和管理的系统。4种资源共享模式三.同构网和异构网四.异构网互联路由器（router）的作用是提供一个网络到另一个网络的通路。两个作用：1.连通不同的网络2.选择信息传送的线路异构网互联=不同类型的网络+路由器+互联网协议互联网（internet）是指互联的网络集合因特网（Internet）是目前世界上最大的一个互联网实体。它的成功在于集成和利用多种网络技术，从而实现了多种物理网络的连接，包括广域网、局域网、有线网、无线网、地面网、卫星网等。路由器是互联网的主要节点。 物联网一.物联网（IOT）物物相连的互联网，延伸和扩展了人类的感知和操控能力范围。对话联想PC1.出色的显示；庞大的存储；高超的计算能力；可管理性；数据的安全作业：1.终端不具备计算能力，终端属于输入输出设备 ，终端的外观多种多样2.云计算是指互联网上与计算相关的所有资源的一种共享服务模式 云计算就是以按需使用、按需付费的方式获得网络中的各种资源3.通常我们所说的“互联网”是指联网主体是计算机的网络，而目前“物联网”的概念则是将网络用户端延伸和扩展到任何物品。
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各位MOOCer大家好 (＾－＾)V存储课堂：容量测量、磁盘密度和PMR
　作者: 剑鱼 编译　编辑:
　　【IT168 技术】在前面四篇文章中，我们介绍了磁盘的工作原理及相关知识，在本文中，我们将重点讲解如何对磁盘的容量以及密度进行测量，并对影响磁盘速度的相关因素进行简要分析。　　容量测量　　在1998年12月，国际电工委员会(IEC)推出IEC国际标准，规范了数据处理和数据传输领域使用的二进制前缀名称和符号。而在此之前，对于megabyte是否代笔哦100万字节(106)或者1 048 576字节(220)存在很多混淆。即便如此，这些新的前缀尚未广泛普及，现在仍然存在一些混淆。下图显示的是用于测量磁驱动器容量使用的单位缩写。▲　　根据这个前缀标准，1 mebibyte (1 MiB = 220 B = 1 048 576 B)和1 megabyte (1 MB = 106 B = 1 000 000 B)并不相等。因为这些前缀并没有广泛使用(可能永远也不会被广泛使用)，在大多数情况下，M既可以表示十进制数百位字节，也可以表示二进制兆字节。同样，G通常被用来表示十进制十亿字节和二进制千兆字节。一般情况下，内存值使用二进制值来表示，而磁盘容量两种都可以。这导致在报告磁盘容量时总是存在混淆，因为很多制造商往往使用让他们的商品看起来更好的数值。举例来说，驱动器容量通常是以十进制十亿来表示(G-Giga)，而大多数BIOS芯片和操作系统，例如Windows FDISK，是使用二进制千兆字节(Gi-Gibi)来表示。请注意，当bit和byte用于其他测量时，bite和byte的区别通常使用小写b或大写B来区分，例如，megabit通常是用小写b，Mb/s表示兆位每秒，而MB/s表示兆字节每秒。　　磁盘密度　　磁盘密度通常被用作硬盘驱动器行业的技术增长率指标，磁盘密度是线性每英寸位(BPI)(测量磁盘磁道长度)，乘以每英寸磁道数量(TPI)(测量磁盘径向)的结果。结果使用的单位是每平方英寸的兆位或千兆位，用来衡量驱动器记录技术的有效性。目前高容量驱动器的磁盘密度已经超过400 Gb/sq. inch。　　驱动器采用导轨形式来记录数据，也就是磁盘上的圆形带。每个磁道分成几个扇区。下面第二张图显示的是一个真正的软盘，磁道和扇区都清晰可见，这个磁盘是5 1/4-inch 360 KB的软盘，每面有40个磁道，每个磁道被分为9个扇区(如图所示)。▲▲　　第9个扇区比其他扇区要长，这能够确保驱动器之间的转速差异，这样所有的数据可以在运行到磁道前被写入。　　自1956年第一个磁存储驱动器(IBM RAMAC，磁录密度为2 Kb/sq. inch)面世以来，磁录密度一直在稳步上升，初期平均每年增长约25%(每四年翻一番)，然而在20世纪90年代，增长率达到每年60%(每一年半翻一番)。随后1991年MR磁头，1997年GMR磁头和2001年AFC介质的推出让磁录密度增长率达到每年100%。密度增长的速度非常惊人。在RAMAC驱动器推出后的50多年，磁存储的磁录密度增长率已经超过2亿倍，从2 Kb/sq. inch增长到2010年3TB驱动器的500 Gb/sq. inch。　　目前的驱动器使用的是垂直记录技术，这种技术结合了具有非常高矫顽磁力介质，能够使未来磁存储密度达到1000 Gb/sq. inch或以上。科学家和工程师们也开始将目光投向其他未来技术，例如规则介质(patterned media)，可以让磁盘更加紧密结合而不互相干扰，以及全息存储(holographic storage)，一种利用激光束将计算机数据以三维方式进行存储的技术。　　下图显示了磁盘密度的发展图。▲　　为了增加磁录密度，同时保持相同的外部驱动器形成因素，驱动器供应商已经开发出了介质和磁头技术来支持这些更高的磁录密度，例如陶瓷/玻璃盘片、GMR磁头、向准接触读写(pseudo-contact recording)和PRML电子。实现更高密度面临的主要挑战是驱动器磁头和磁盘能够以更小容错来运行。容错方面的改进和使用更多的盘片可以提高驱动器容量，但是驱动器制造商仍然在寻求更大的容量改进，通过改善当前使用技术和开发新的技术。　　为了在给定大小的盘片存储更多数据，你必须让磁道更加紧密地联系在一起，磁头必须能够实现更高的精准度。这也意味着，随着硬盘容量的增加，磁头浮动必须更加接近磁面。在某些驱动器磁头和磁盘的距离接近10纳米(0.01微米)，几乎等于细胞膜的厚度。相比之下，人类头发直径约为80微米，比某些磁头和磁盘的距离要厚8000倍。
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