版权所有，引用请注明出处 第四章、存储系统-2 原著 谭志虎 主讲(改编) 蒋文斌

Outline 存储器概述 主存储器 高速缓冲存储器 外存储器 虚拟存储器 存储保护

4.3 高速缓冲存储器 Cache基本原理 相联存储器 主存与Cache的地址映射 替换策略与写操作策略 Cache实际应用

程序局部性 程序局部性的实质是程序在某段时间内仅需要访问内存很小一部分空间。

cache基本思想 在处理器附近增加一个小容量快速存储器(cache) Cache中存放内存中经常被访问的数据

Key Problems 如何判断一个数据在cache中 如需访问的数据在cache中，存放在什么地方 Cache满了以后如何处理 数据查找 Data Identification 如需访问的数据在cache中，存放在什么地方 地址映射 Address Mapping Cache满了以后如何处理 替换策略 Placement Policy 如何保证cache与memory的一致性 写入策略 Write Policy

Cache命中率 ta=htc +(1-h)tm h=Nc /(Nc+Nm) Nc表示Cache完成存取访问的总次数 Cache命中率h h=Nc /(Nc+Nm) tc表示命中Cache时的访问时间 tm表示命中主存时的访问时间 ta平均访问时间 ta=htc +(1-h)tm

Cache命中率 ta=htc +(1-h)tm 影响命中率的几个因素 程序行为（局部性） cache容量 组织方式 块大小有关

4.3 高速缓冲存储器 Cache基本原理 相联存储器 主存与Cache的地址映射 替换策略与写操作策略 Cache实际应用

Key Problems 如何判断一个数据在cache中 如需访问的数据在cache中，存放在什么地方 Cache满了以后如何处理 数据查找 Data Identification 如需访问的数据在cache中，存放在什么地方 地址映射 Address Mapping Cache满了以后如何处理 替换策略 Placement Policy 如何保证cache与memory的一致性 写入策略 Write Policy

相联存储器 associative memory 按内容进行访问的存储器 （Key,DATA） 物理地址 工号 姓名 出生年月 工资数 N 001 张帅 1976/7 4000 N+1 021 李猛 1978/9 2000 N+2 023 郝牛 1977/6 3000 主存块号 Cache地址 001 00001000 021 00001010 023 00001001 将所存内容的一部分作为检索项（关键字）去检索存储器，并将存储器中与检索项符合的存储单元内容进行读出或写入，简单的说，可以用存储内容作为地址访问的存储器称为相联存储器

相联存储器——框图 检索寄存器 … 屏蔽寄存器 … … 比较线路 1 译码选择电路 存储体 符合寄存器 2 3 … m … 代码寄存器

相联存储器的应用 虚拟存储器中存放段表、页表 高速缓冲存储器中用于存放块表 cache的块地址,主存块地址对应表

cache基本组织方式 cache由速度较快的SRAM构成 cache与主存之间以数据块为单位交换数据 cache分为若干数据块，块大小固定 每个数据块包括若干字节 相联存储器存放已调入cache的数据块地址 故相联存储器的字数与cache块数相等 cpu给出的地址如与相联存储器中某个单元相同，表示数据命中，否则缺失

cache结构原理图 管理逻辑 地址总线 CPU 主存 命中 未命中 相联存储器 快存 Cache 数据总线

cache系统读过程 CPU给出内存地址 利用该地址为关键字查找相联存储器 如命中表明数据在cache中，访问cache读出数据 否则表示数据缺失直接访问主存 同时将数据调入cache 更新相联存储器，记录当前数据块地址 便于下次访问

cache系统写过程 CPU给出内存地址 利用该地址为关键字查找相联存储器 如命中表明数据在cache中，将数据写入cache 如未命中将数据写入cache，如cache已满，需要淘汰相关数据出cache 最后根据不同写操作策略决定是否写入主存

Key Problems 如何判断一个数据在cache中 如需访问的数据在cache中，存放在什么地方 数据查找 Data Identification 如需访问的数据在cache中，存放在什么地方 地址映射 Address Mapping Cache满了以后如何处理 替换策略 Placement Policy 如何保证cache与memory的一致性 写入策略 Write Policy

块地址与块内地址 … … 相联存储器包含多少个存储单元？ 块地址 块内地址 主存 块地址 块内地址 Cache A14 A13 A5 A4 11位 4位 … A11 A10 A5 A4 A3 A2 A1 A0 块地址 块内地址 Cache 8位 4位 相联存储器包含多少个存储单元？

4.3 高速缓冲存储器 Cache基本原理 相联存储器 主存与Cache的地址映射 替换策略与写操作策略 Cache实际应用

主存与cache的地址映射 如何进行地址映射??? 主存 Cache 第0块 第0块 第1块 … 第n-1块 L0 L1 … … Ln-1 第m-1块

主存与cache地址映射关系 利用某种方法或者规则将主存块定位到cache，称为地址映射 直接相联 (direct mapped) 全相联 (fully-associated) 组相联 (set-associated)

Cache直接相联映射 i=j mod n 主存分割成若干个 与cache大小相同的区 Cache块号i, 共n块，主存块号j 主存 第0区 第0块 第0块 第1块 第0区 Cache … 第n-1块 Tag0 第n块 第n+1块 … 第2n-1块 Tag1 第1区 … Tagn-1 第2n块 … 第3n-1块 i=j mod n 第2区 … 主存分割成若干个 与cache大小相同的区 Cache块号i, 共n块，主存块号j … 第mn块 第mn+1块 第m区 第mn+2块 第(m+1)n-1块

区地址 块地址 块内地址 A14 A14 A12 A11 A10 A5 A4 A3 A2 A1 A0 3位 8位 4位 主存 第0区 第0块 第0块 第1块 第0区 Cache … 第n-1块 Tag0 第n块 第n+1块 … 第2n-1块 Tag1 第1区 … Tagn-1 第2n块 … 第3n-1块 第2区 … … … 第mn块 第mn+1块 第m区 第mn+2块 第(m+1)n-1块 A14 A14 A12 A11 A10 A5 A4 A3 A2 A1 A0 区地址 块地址 块内地址 3位 8位 4位

Cache直接相联映射 主存分割成若干个与cache大小相同的区 & & 主存 第0区 Cache 第1区 命中 第2区 未命中 第m区 块号 区号 字地址 第0块 第0块 第1块 第0区 Cache … 第n-1块 Tag0 第n块 第n+1块 … 第2n-1块 Tag1 第1区 … Tagn-1 比较器 第2n块 … 第3n-1块 命中 & 第2区 未命中 … … … & 第mn块 第mn+1块 第m区 第mn+2块 主存分割成若干个与cache大小相同的区 第(m+1)n-1块

应用场合 块映射速度快，一对一映射，无须查表 cache容易冲突，cache利用率低 命中率低 相应的淘汰算法简单

Cache全相联映射 主存中任何一块均可定位于 Cache中的任意一块, 可提高命中率，但是硬件开销增加 主存 Cache 第0块 第0块 第1块 Cache … 第n-1块 L0 L1 … … Ln-1 … … 主存中任何一块均可定位于 Cache中的任意一块, 可提高命中率，但是硬件开销增加 … … …

Cache全相联映射 & & 主存 块表 Cache 命中 未命中 块号 字地址 第0块 第0块 第1块 … 第n-1块 L0 L1 … … Ln-1 比较器 命中 … 未命中 … & … … & …

cache全相联映射地址变换 CPU 主存地址 主存块号 块内地址 主存 未命中 块号 块内地址 比较 Cache地址 块表 命中 … 相联存储器 主存块号 Cache块号 快存

应用场合 可灵活的进行块的映射，一对多映射 cache全部装满后才会出现块冲突 块冲突的概率低，cache利用率高 命中率高 相应的淘汰算法复杂

Cache组相联映射 q=j mod u Cache分u组，每组n块 主存块组号j，块号k，j=k/n 主存对应cache组号q, 第0块 第0块 第1块 … 第0组 Cache 第0区 第n块 第n+1块 第1组 L0 L1 … 组0 2n 第2n+1块 第2组 组1 第1区 … 第3组 q=j mod u … … 第(m+1)n-1块 第m区 Cache分u组，每组n块 主存块组号j，块号k，j=k/n 主存对应cache组号q, 主存分割成若干个与cache大小相同的区,Cache再分割成若干组

组地址直接映射（快速定位相联存储器） 块地址全相联映射（提高cache命中率）

Cache组相联映射地址变换

应用场合 容量小的cache可采用全相联映射方式或者组相联映射方式 Pentium CPU L1 L2 cache 容量大的可采用直接映射方式。这种方式查找速度快，但命中率相对前者低，但cache容量大可提高命中率 块设备缓存

Cache直接相联映射载入过程 t 22 26 22 26 16 4 16 18 1 2 3 4 5 6 7 载入 载入 命中 命中 载入 1 2 3 4 5 6 7 22 26 22 26 22 26 22 16 16 26 22 26 22 16 16 22 26 18 4 22 载入 载入 命中 命中 载入 载入 命中 替换

Cache全相联映射载入过程 载入 载入 命中 命中 载入 载入 命中 载入 t 22 26 22 26 16 4 16 18 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 22 22 22 26 22 26 22 26 22 26 16 22 26 16 4 16 26 4 26 16 4 18 载入 载入 命中 命中 载入 载入 命中 载入

Cache组相联映射载入过程 载入 载入 命中 命中 载入 载入 命中 载入 t 22 26 22 26 16 4 16 18 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 26 22 26 22 26 22 26 22 26 16 22 26 16 22 4 26 16 22 4 16 18 22 4 载入 载入 命中 命中 载入 载入 命中 载入

4.3 高速缓冲存储器 Cache基本原理 相联存储器 主存与Cache的地址映射 替换策略与写操作策略 Cache实际应用

替换策略与写操作策略 替换策略： 先进先出法 最近最不经常使用方法---LFU 近期最少使用法--- LRU 随机替换法

Cache先进先出替换策略(FIFO) 载入 载入 命中 载入 载入 替换 替换 替换 t 22 11 22 19 7 16 4 3 1 2 1 2 3 11 4 19 3 7 载入 载入 命中 载入 载入 替换 替换 替换

Cache最不经常使用算法(LFU) 载入 载入 命中 载入 命中 载入 命中 替换 替换 220 22 11 22 221 221 11 t 22 11 22 19 11 16 22 4 3 220 22 11 22 221 221 11 221 11 19 221 111 19 22 111 16 19 222 222 111 16 19 222 111 4 16 1 2 3 11 111 19 4 16 3 载入 载入 命中 载入 命中 载入 命中 替换 替换

Cache近期最久未使用算法(LRU) 载入 载入 命中 载入 载入 替换 替换 替换 220 221 111 22 220 221 112 t 22 11 22 19 7 16 4 3 220 221 111 22 220 221 112 222 113 191 223 11 192 71 22 161 72 193 40 41 162 19 73 1 2 3 110 160 190 30 70 载入 载入 命中 载入 载入 替换 替换 替换

Cache全相联映射写命中 全写法 (write through) 写回法(write back) 主存 Cache 命中 块=126 字地址=1 输入输出寄存器 输入输出寄存器 第0块 第0块 第1块 Cache 2 3 126 4 3 5 9 6 5 7 比较器 8 命中 9 … … 全写法 (write through) 写回法(write back) … 126 126

全写法 写回法 写一次法

Cache全相联映射写失效 WTWA WTNWA 主存 Cache 未命中 块=126 字地址=1 输入输出寄存器 第0块 第0块 第1块 3 1 4 3 5 9 6 5 7 比较器 8 9 未命中 … … … 126 126 WTWA WTNWA

Cache对存储系统性能的影响 对读操作的影响 对写操作的影响 利用时间局部性，将刚刚访问的数据调度到cache中，提高命中率， 采取写回的方式提高写速度

cache的命中率与cache容量的关系

4.3 高速缓冲存储器 Cache基本原理 相联存储器 主存与Cache的地址映射 替换策略与写操作策略 Cache实际应用

cache实际应用 块设备缓存 硬盘缓存 web cache

4.4 外存储器 磁表面存储器原理 硬盘存储器 磁带存储器 光盘存储器

磁表面存储器原理 磁记录读/写原理 记录方式

磁记录原理 将磁性材料薄薄的涂在金属或者塑料表面作载磁体来存储信息的方式称为磁表面存储 大多数外存储器均采用磁记录原理 磁鼓、软磁盘、硬磁盘、磁带

磁记录特点 存储容量大，位价格低 记录介质可重复使用 记录信息可长期保存 非破坏性读出 采用机械装置，机械结构复杂 存取速度慢 对工作环境要求高

磁性材料物理特性 B---磁感应强度 H---外加磁场强度 I----电流 磁性材料被磁化后， 工作点总在磁滞回线上。 剩磁状态+Br , －Br。 矩形磁滞回线Br 较大容易读出，矫顽力Hc较小容易磁化，易于写入信息

磁记录读写原理 磁头：软磁材料做铁芯，其上绕有读写线圈的电磁铁 利用磁性材料剩磁的两种磁化方向 (S-N或N-S)表示二进制数据“0”和“1”。

磁表面存储器存储原理 电磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流，将数值转换成磁层存储单元中的不同剩磁状态。 利用磁电变化，通过磁头读出线圈，将存储单元的剩磁状态转换为电信号输出。

记录方式 形成不同写入电流的方式称为记录方式 不归零制（NRZ0） 见“1”就翻不归零制（NRZ1） 调相制（PM） 调频制（FM）

不归零制NRZ (Not Return Zero) 数据序列 1 1 1 1 NRZ0 NRZ1

调相制、调频制 数据序列 1 1 1 1 PM FM MFM

磁记录方式 1 1 1 1 编码效率： 每次磁化方向变化所存取的数据的多少（位密度/最大磁化翻转密度） 数据序列 1 1 1 1 NRZ0 NRZ1 PM FM MFM 编码效率： 每次磁化方向变化所存取的数据的多少（位密度/最大磁化翻转密度） 自同步能力：从读出数据中自动提取同步信号的能力（R=最大磁化翻转间隔/最小磁化翻转间隔）

硬盘存储器 硬盘基本组成 硬盘数据信息分布 硬盘读写过程

硬盘基本组成 盘片组 主轴驱动机构 磁头 磁头驱动定位机构 读写电路 接口及控制电路

硬盘存储器基本组成

Disk 基本结构 surface 若干盘片，每个盘片2面 磁道（Track） 扇区（Sector） tracks track k gaps spindle sectors

Disk 运动 恒速旋转 spindle

多盘片结构 arm spindle

磁盘信息编址和记录格式 盘面号，以区分要访问的是哪个记录面。软盘只有两个记录面，若是磁盘组，则有若干个记录面。 所有记录面上半径相等的磁道的集合称为圆柱面Cylinder。一个磁盘组的圆柱面数等于其中一个记录面上的磁道数。 一台主机如果配有几台磁盘驱动器，则还要给它们编号，以区分是哪台磁盘机工作。因此磁盘地址格式为： 驱动器号 盘面号 柱面号 扇区号

多盘片结构 cylinder k surface 0 platter 0 surface 1 surface 2 platter 1 spindle

Invention of HDD: 1956 50 Years Later 5 Mbytes, 24 disks, 2kbits/in2 10 Gbytes on two 1-inch disks 300Gbits/inch2 Area Density increased by 150,000,000

硬盘存储器技术指标 存储容量 (1GB=106byte) 存储密度 平均存取时间

存储密度 磁盘单位面积上所能存储的二进制信息量 道密度是沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数，单位为道／英寸 (TPI) 位密度是磁道单位长度上记录的二进制代码的位数，单位是位／英寸 (BPI) 面密度：道密度×位密度

数据传输率 byte/s。 数据传输速率:单位时间从磁盘读/写信息的数量 设某磁盘的位密度为M b／英寸，转速（线速度）为 V英寸/s，则该盘的数据传输速率为MV b／s。 若转速为m转/s,每条磁道的容量为n字节，则数据传输率为mn字节/s。 读写磁头定位之后，可以根据磁盘的转速与存储密度来决定信息的传输速率。

平均存取时间 存取时间: 从发出磁盘读写命令起，磁头从当前位置移动到指定的记录位置，并开始读写操作所需时间。 存取时间: 从发出磁盘读写命令起，磁头从当前位置移动到指定的记录位置，并开始读写操作所需时间。 寻道时间 ts : 将磁头定位到指定磁道上所需的时间 等待时间 tr （旋转延时） : 找到指定道后至指定的记录旋转至磁头下的时间， ts 和 tr 都是随机变化的，所以往往用平均值表示。 Tavg rotation = 1/2 x r/RPMs x 60 sec/1 min 平均存取时间 Taccess = Tavg seek + Tavg rotation

1) 平均存取时间是多少？ 2）共有多少圆柱面？ 3）总存储容量是多少？ 4）数据传输率是多少？ 1 ．某磁盘组共有8个记录面。盘面存储区内径2英寸,外径8英寸，道密度为100TPI，最内磁道上的位密度为5000BPI，转速为3000转/分，平均找道时间为10ms。问： 1) 平均存取时间是多少？ 2）共有多少圆柱面？ 3）总存储容量是多少？ 4）数据传输率是多少？ 解： 1）平均存取时间=平均找道时间+平均等待时间 平均等待时间=（1/3000×60）/2=10 ms 平均存取时间=10ms+10ms=20ms 2) 圆柱面数=有效存储区域长度×道密度 ＝（（8－2）/2）×100道=300道 3）总存储容量=磁道长度×位密度×柱面数×盘面数 ＝3.14×2×1×5000×300×8= 75.36(MB) 4) 数据传输率= 位密度×周长×转速 ＝5000×3.14×2× (3000/60)=2.5(MB/s)

1）存储容量＝磁道数*磁道容量 2) 位密度＝磁道容量/磁道长度 3）数据传输率＝道容量×转速 4) 平均等待时间＝转半圈的时间 2．某磁盘存储器转速为 3000转／分，共有4个记录面，每道记录信息为 12288B，最小磁道直径为230mrn，共有275道．问： （1）磁盘存储器的存储容量是多少？ （2）最高位密度与最低位密度是多少？ （3）磁盘数据传输率是多少？ （4）平均等待时间是多少？ （5）给出一个磁盘地址格式方案． 1）存储容量＝磁道数*磁道容量 2) 位密度＝磁道容量/磁道长度 3）数据传输率＝道容量×转速 4) 平均等待时间＝转半圈的时间 驱动器号 盘面号 磁道号 扇区号

1）平均存取时间＝寻道时间＋平均等待时间 ＝60ms+1/(2400/60*1000)/2 2）数据传输率＝道容量×转速 3．已知某磁盘存储器转速为2400转／分，每个记录面道数为200道，平均找道时间为60ms，每道存储容量为96Kbit，求磁盘平均存取时间与数据传输率． 1）平均存取时间＝寻道时间＋平均等待时间 ＝60ms+1/(2400/60*1000)/2 2）数据传输率＝道容量×转速 ＝96/8*1000×2400/60

磁带存储器 螺旋扫描技术 线性记录技术 LTO技术(线性螺旋技术)

光盘存储器 采用聚焦激光束在盘式介质上非接触的记录高密度信息，以介质材料的光学性质（反射率、偏振方向）的变化表示‘0’和‘1’ 只读型光盘（CD－ROM） 写一次型光盘 重写型光盘（REWRITE）

光记录基本原理 数据表示 数据写入 利用材料的凹凸坑点表示0/1 利用材料的晶态以及非晶态表示0/1 利用磁性材料的磁化方向表示0/1 利用激光烧刻 利用激光加热后冷却改变晶态 利用激光加热帮助磁化(热辅磁)

数据读出 根据反射光强度判断0/1 根据磁光克尔效应判断偏振光的旋转

只读型光盘 利用母盘大批量重压制作出来的光盘。 CD-DA VCD DVD CD-ROM 数字唱盘，记录数字化信息，74分钟数字立体声信息 记录数字视频和音频信息，74分钟MPEG1视频 DVD 单面4.7GB，135分钟MPEG-2 CD-ROM

CD-DA Compact Disc Digital Audio 一般的音乐CD，是CD系列的始祖， Philips和Sony于1980年发表著名的红皮书。 该种光盘产品主要用于音乐储存，由于具有高品质的数字音质，该产品数年之内即风行世界，并衍生后续各种CD光盘产品。

CD-ROM CD Read Only Memory 1985年Philips和Sony发表黄皮书， 定义了储存计算机数据、图形、声音及动画档案的规格，而为了往后能储存更复杂的数据，同时也规范了控制讯号，数据侦错、数据校正、扇区大小。 CD自此进入了计算机记忆媒体的领域，CD-ROM可提供650MB，当时硬盘最大容量为850MB。

CD-I CD-Interactive 黄皮书之后，Philips和Sony针对消费电子市场，推出了绿皮书 定义多媒体CD的规格及相关的硬件规格(指搭配MPEG; Moving Picture Experts Group)， 提供了一种交互式的媒体给使用者，其最大的特色就是能同步播放声音、影像、与其它数据(例如文字)，也就是具备了播放电影的能力，自此使光盘进入娱乐媒体的领域。

Video CD 白皮书定义了CD-I的应用规格，CD-I Bridge，即所谓的Video CD， Philips、Sony、JVC、Matsushita共同开发 Video CD储存的是以MPEG-1规格压缩之全屏幕全动态影像，整张Video CD可存放74分钟的影音资料。

可写一次型光盘 CD-R 利用激光在CD-R有机染料记录面直接加热而烧出坑(Pit)或是使有机染料曾发生化学性退化 (Degrade)，总之就改变有机染料记录面对光的反射率。 当光驱较低功率的激光读到坑 (Pit) 和原来的表面不同的反射率，被烧出坑 (Pit) 的地方它会吸收部分的激光，而原来的表面不吸收而反射激光，光驱将不同的反射结果转换成对应的数据

可重写型光盘 可重写入型指光盘片可无限次的重复写入，将旧数据洗掉，重新写上新数据 磁光盘 CD-MO(Magneto-Optical) 相变盘 PD(Phase-change Dual) CD-RW(Rewritable)

MO磁光盘 存取方式和一般的CD-ROM不同，无法和其它的光盘系统兼容，也造成磁光盘在推广上的困难。 三种尺寸 CD-MO为磁光式光盘，推出时被预测将取代硬盘，但由于存取时间较长，因此在功能上一直无法超越硬盘， 存取方式和一般的CD-ROM不同，无法和其它的光盘系统兼容，也造成磁光盘在推广上的困难。 三种尺寸 2.5”MD，3.5”MO，5.25”MO。

MO磁光盘 采用热磁效应写入数据 采用磁光克尔效应读出数据 采用激光对记录点进行加热，达到一定温度以后磁头产生的磁场即可磁化该记录点，根据磁化方向的不同表示0/1 采用磁光克尔效应读出数据 当激光照射到记录点时，反射光由于记录点磁化方向的不同产生偏振面的左旋和右旋，从而检测数据0/1

PD 相变盘 利用相变材料的晶态和非晶态两种状态记录信息，写入时利用激光束加热记录点后迅速冷却，可以改变其状态，晶态反射率高。 PD是相变型光盘，1995年由Matsushita公司推出，这种光驱可读取其它的一般光盘片，但相变光盘在一般的光驱中却无法读取，由于兼容性的问题，相变光盘和磁光盘均为CD家族的异类， 利用相变材料的晶态和非晶态两种状态记录信息，写入时利用激光束加热记录点后迅速冷却，可以改变其状态，晶态反射率高。

CD-RW 为了克服PD的缺点，Philips和Ricoh在1997年推出的产品。 CD-Eraseable CD-E CD-ReWritable CD-RW CD-RW光盘片可在任何非磁光式的光驱中读取，解决了兼容性的问题，但重复改写次数低于磁光盘。

CD-RW CD-RW 可以重复烧录 1000 次左右， 数据记录在相变合金属上(具备高度反射性的晶体结构) 至于晶体结构的恢复，只要用中等功率的激光，就可以产生足够温度，将非结晶的组织还原成晶体结构。

DVD 在CD系列的发展中，产品的改良都局限于光盘片材质与数据格式的加强，因此储存容量始终无法突破。 DVD则从使用较短波长的激光束着手，并提高光盘片数据的密度，推出第一代的DVD储存容量即高达4.7GB，是CD产品容量的7倍，而如果采取双面双层的记录方式，容量更可高达17GB。

DVD DVD-ROM DVD-Video DVD-Audio DVD-RAM

下一代DVD两大阵营 Blu-ray HD DVD Consumer Electronics PC Media Content Sony,Hitachi,LG, Matsushita, Pioneer,Philips, Samsung, Sharp, Thomson Toshiba PC HP, Dell, Panasonic, Sony NEC Media TDK Content Paramount Pictures Universal Pictures New Line Cinema Warner Bros. Studios

光盘存储器的特点 存储密度高 非接触式读／写 盘面抗污染 保存时间长 使用方便 价格低

光驱的工作原理 写入时，被调制信号送调制器，将写入光束调制。调制后的光束由跟踪反射镜反射至聚焦系统再射向光盘，在光盘记录介质上记录信息。 读出时，写入光束不起作用。小功率（数mw）读出光束经光束分离器将从光盘反射回的读出光信号导入光电探测器，由光电探测器输出电信号。

光驱的速度 最早的光驱是单倍速的，只能用来听CD，伴随着技术的更新和发展，短短几年的时间，由原来单倍速光驱到发展到现在52倍速光驱。 单速： 150KB/S 8速： 1200KB/S 24速：3600KB/S 52速：7800KB/S

光盘数据分布剖面图

光盘数据分布俯视图

数据分布详解 Lead-in（导入区） 这部分区域不包含具体的实际数据信息，该部分区域记录与实际数据相关的信息，这部分信息帮助激光头在读取数据之前进行相关同步并获取相关数据信息。 Program area（数据区） 包含74 分钟的音频数据或者其他数据，这些数据可以分成99个长度至少4秒钟的音轨，相邻音轨之间可以插入一个两秒钟的暂停,也可以是连续的。 Lead-out （导出区） 包含无声音数据（静默）。 不论是音乐光盘以及电脑数据光盘还是vcd光盘，其光盘数据分布图都是一模一样的，

光盘数据分布结构逻辑界结构图

总结 存储器概述 主存储器 高速缓冲存储器 外存储器 虚拟存储器 存储保护