数字媒体存储技术

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效沧马
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1 数字媒体存储技术

2 内存储器只读存储器 ROM 随机存取存储器 RAM 高速缓冲存器 Cache 外存储器软磁盘硬磁盘优盘光盘存储器 CD-ROM CD-R DVD

3 内存储器内存储器的分类内存储器泛指计算机系统中存放数据和指令的半导体存储单元包括 RAM(Random Access Memory, 随机存储器 ) ROM(Read Only Memory, 只读存储器 ) Cache( 高速缓存 ) 等内存的分类可以按其用途外观以及工作原理等进行分类

4 1 按内存的用途分类按照内存的用途来分, 可以把内存储器分为主存储器高速缓冲存储器和显示存储器 (1) 主存储器用来存放 CPU 正使用或者随时使用的程序或数据 (2) 高速缓冲存储器是位于 CPU 和主存储器之间的一种规模较小, 但速度很高的存储器 (3) 显示存储器是用来存放屏幕上显示的图形图像等数据

5 2 按内存的外观分类按照内存的外观来分类, 可以把内存储器分为双列直插内存芯片和内存条两种 (1) 双列直插内存芯片双列直插内存芯片 DIP(Double Inline Package) 是一种含有若干个引脚的半导体芯片 (2) 内存条内存条是把多片存储器芯片电容电阻等元器件焊在一小条印刷电路板上, 组装起来合成一个内存模组而形成的一种条形存储器

6 3 按内存的工作原理分类内存储器按工作方式的不同, 可以分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM 两种 (1) 随机存取存储器 RAM(Random Access Memory) 随机存取存储器 RAM 是一种读写存储器, 其内容可以随时根据需要读出, 也可以随时重新写入新的信息根据其制造原理不同, 随机存储器 RAM 又分为静态随机存贮器 SRAM(Static RAM) 和动态随机存贮器 DRAM(Dynamic RAM)

7 3 按内存的工作原理分类 1) 静态随机存储器 SRAM(Static RAM) SRAM 存储单元的基本结构是一个双稳态电路, 由于读写的转换由写电路控制, 所以只要写电路不工作, 且电路有电, 其开关元件的状态就保持不变, 不需要电流刷新, 因此称为静态 RAM SRAM 的特点是读写速度较快

8 3 按内存的工作原理分类 2) 动态随机存储器 DRAM(Dynamic RAM) 一个 DRAM 单元由一个晶体管和一个小电容组成,DRAM 的晶体管通过小电容的电压来保持断开接通的状态, 当小电容有电时, 晶体管接通表示 1; 当小电容没电时, 晶体管断开表示 0 DRAM 比 SRAM 速度慢, 但比 SRAM 便宜, 在容量上也可以做得更大, 适合作大容量存储器, 所以主内存通常采用 DRAM

9 3 按内存的工作原理分类 2) 动态随机存储器 DRAM(Dynamic RAM) 在 DRAM 的发展过程中, 出现了各种规格类型的 DRAM, 如 : 1 快速页面模式随机存储器 FPM(Fast Page Mode RAM) 2 扩展数据输出随机存储器 EDO DRAM(Extended Date Out DRAM) 3 突发扩充数据输出随机存储器 BEDO RAM 4 同步动态随机存储器 SDRAM(Synchronous DRAM) 5DDR 是双倍数据速率 (Double Data Rate) 6 存储器总线式动态随机存储器 RDRAM(Rambus DRAM) 7DDRII 内存

10 各种内存带宽内存类型时钟频率数据总线位宽最大带宽 PC100 SDRAM 100MHz 64bit (100Mhz 64b)/8=0.8GB/s PC133 SDRAM 133 MHz 64bit (133Mhz 64b)/8=1.06 GB/s DDR200 /PC MHz 2DDR 64bit (100Mhz 2 64b)/8=1.60 GB/s DDR266 /PC MHz 2DDR 64bit (133Mhz 2 64b)/8=2.10 GB/s DDR300/ PC MHz 2DDR 64bit (150Mhz 2 64b)/8=2.40 GB/s DDR333/ PC MHz 2DDR 64bit (166Mhz 2 64b)/8=2.70 GB/s DDR400 /PC MHz 2DDR 64bit (200Mhz 2 64b)/8=3.20 GB/s DDRII 400 /PC MHz 2DDR II 64bit (200Mhz 2 64b)/8=3.20 GB/s DDRII 533 /PC MHz 2DDR II 64bit (266Mhz 2 64b)/8=4.30 GB/s DDRII 667 /PC MHz 2DDR II 64bit (333Mhz 2 64b)/8=5.30 GB/s RDRAM/ PC MHz 2 32bit (400Mhz 2 32b)/8=3.20 GB/s RDRAM /PC MHz 2 32bit (533Mhz 2 32b)/8=4.20 GB/s RDRAM/ PC MHz 2 64bit (533Mhz 2 64b)/8=8.40 GB/s RDRAM/ PC MHz 2 32bit (600Mhz 2 32b)/8=4.80 GB/s RDRAM /PC MHz 2 32bit (600Mhz 2 32b)/8=9.60 GB/s

11 3 按内存的工作原理分类内存储器按工作方式的不同, 可以分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM 两种 (2) 只读存储器 ROM(Read Only Memory) 只读存储器 ROM 是一种内容只能读出而不能写入和修改的存储器, 其存储的信息是在制作该存储器时就被写入的根据根据 ROM 中的信息存储方法, 可把 ROM 分为 : 1) 普通 ROM 或称掩膜 ROM 2) 一次可编程只读存储器 PROM 3) 多次改写可擦除可编程只读存储器

12 内存储器内存储器的单位和性能指标 1 内存储器的单位 (1) 位位又称比特 ( 即 bit, 常用 b 表示 ), 是二进制数的最基本单位, 也是存储器存储信息的最小单位 (2) 字节 8 个连续的二进制位称为一个字节 (Byte, 常用 B 表示 ), 内存容量指的就是具有多少字节

13 (3) 内存单位的换算目前一般微机的内存大小都以 MB 作为基本的单位, 如 256MB 512MB 等常用的内存单位及其换算如下 : 千字节 (KB):1KB=1024B 兆字节 (MB):1MB=1024KB 吉字节 (GB):1GB=1024MB 太字节 (TB):1TB=1024GB

14 2 内存储器的技术指标反映内存性能的技术指标主要有 : (1) 存取周期 (2) 数据宽度和带宽 (3) 内存的线数 (4) 容量 (5) 内存的电压

15 外存储器 1 软盘的外观

16 2 软盘的主要参数软盘的相关术语主要有 : (1) 面数 (2) 磁道数磁道旋转方向扇区移动的磁头 (3) 扇区数 (4) 容量零磁道

17 1 硬盘的外部结构

18 2 硬盘的内部结构

19 2 硬盘的内部结构硬盘的相关术语有 : (1) 磁头数 (2) 柱面数 (3) 每磁道扇区数 (4) 交错因子 (5) 硬盘单碟容量 (6) 容量

20 3 硬盘的主要性能指标反映硬盘的主要性能指标有 : (1) 转速 (2) 平均访问时间 (3) 数据传输率 (4) 缓存 (5) 硬盘的表面温度 (6) 连续无故障时间

21 USB 闪存盘就是采用闪存 (Flash memory) 作为存储器的移动存储设备, 即通常所说的优盘如图所示

22 1 光盘存储器的特点光盘又称为 CD(Compact Disc, 压缩盘 ), 是通过冲压设备压制或激光烧刻, 从而在其上产生一系列凹槽来记录信息的一种存储媒体

23 1 光盘存储器的特点光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要的特点 : (1) 记录密度高 (2) 存储容量大 (3) 采用非接触方式读 / 写信息 (4) 信息保存时间长 (5) 价格低廉

24 2 光盘存储器的分类按光盘的读 / 写性能, 可以将光盘分为 3 种类型 : (1) 只读型光盘存储器 : 数据是用压模方法压制而成的, 用户只能读取上面的数据 (2) 多次可写光盘存储器 : 这种光盘允许用户一次或多次写入数据, 并可随时往盘上追加数据, 直到盘满为止 (3) 可擦写光盘存储器 : 这种光盘具有磁盘一样的可擦写性, 可多次写入或修改光盘上的数据, 更适合作为计算机的新型标准外存设备

25 2 光盘存储器的分类按按光盘的数据存放格式分类 : (1) 数字激光唱盘 CD-DA (2) 只读光盘 CD-ROM (3) 可刻录光盘 CD-R (4) 可重复刻录光盘 CD-RW (5) 视频压缩光盘 VCD (6) 数字视频光盘 DVD

26 1 CD-ROM 光盘的结构 CD-ROM 盘片主要由保护层反射激光的铝反射层刻槽和聚碳脂衬垫组成, 如图所示 CD-ROM 的结构

27 2 CD-ROM 光盘的尺寸 CD-ROM 盘片的尺寸如图所示 CD-ROM 盘片直径一般为 120mm, 可以保存大约 635MB 的数据 CD-ROM 的尺寸

28 3 CD-ROM 光盘的信息组织结构 CD-ROM 光盘信息组织和其地址编码与软盘硬盘不一样,CD 盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同, 它的光道不是同心环光道, 而是螺旋型光道 CD 盘的光道与磁盘的磁道比较

29 1 CD-R 光盘的结构 CD-R 的结构如图所示,CD-R 盘片共由 5 层组成 CD-R 的结构

30 2 CD-R 光盘驱动器 CD-R/RW 驱动器的外观与 CD-ROM 驱动器几乎一样, 其控制面板上的按键插孔的作用, 背面的接口, 也都与 CD-ROM 驱动器相同 CD-R/RW 驱动器的外部结构

31 光盘存储器 DVD 是数字视盘 (Digital Video Disc) 的缩写它是一种能够保存视频音频和计算机数据的一种容量更大运行速度更快的压缩光盘 DVD 的特点是存储容量比现在的 CD 盘大得多, 最高可达到 17GB 一片 DVD 盘的容量相当于现在的 25 片 CD- ROM(650 MB), 而 DVD 盘的尺寸与 CD 相同

32 1 DVD 提高容量的方法从外观和尺寸方面来看,DVD 盘与现在广泛使用的 CD 盘没有什么差别, 但不同的是 DVD 盘光道之间的间距由原来的 1.6mm 缩小到 0.74mm, 而记录信息的最小凹凸坑长度由原来的 0.83mm 缩小到 0.4mm, 它们之间的差别如图 9-22 所示 CD 盘光道与 DVD 盘比较

33 1 DVD 提高容量的方法另外, 常规的 CD 盘只使用一个面并且只用一个记录层来记录信息为了提高存储容量,DVD 盘可分为单面单层单面双层双面单层以及双面双层 4 种结构, 如图所示单面单层单面双层双面单层双面双层 DVD 盘的 4 种结构

34 2 DVD 的分类根据 DVD 的容量和格式可以将 DVD 大致可分成 DVD-5 DVD-9 DVD-10 和 DVD-18 如表所示 DVD 的容量和格式

35 2 DVD 的分类根据 DVD 的用途来划分, 可以将 DVD 盘片分为五大类 : (1) DVD-ROM( 只读 DVD) (2) DVD Video( 视频 DVD) (3) DVD Audio( 音频 DVD) (4) DVD Recordable( 可写 DVD) (5) DVD-RAM(DVD 随机存储器, 也被称为 DVD-RW, 即 DVD-Rewritable)

例如, 一个含有 2000 个记录的文件, 每个磁盘块可容纳 250 个记录, 则该文件包含 8 个磁盘块然后对该文件作二路归并的外排序, 每次往内存读入两个磁盘块, 排序后再写回磁

例如, 一个含有 2000 个记录的文件, 每个磁盘块可容纳 250 个记录, 则该文件包含 8 个磁盘块然后对该文件作二路归并的外排序, 每次往内存读入两个磁盘块, 排序后再写回磁说明改动的内容很少, 且都是不怎么重要的, 因此无需过多纠结, 大家看完后一目了然第 6 章排序 1 增加了 :( 十 ) 外部排序第一部分 : 数据结构 2 后面的修改 :( 十一 ) 各种内部排序算法的比较 ;( 十二 ) 内部排序算法的应用外部排序