①内部结构：一个硬盘内部包含多个盘片，这些盘片被安装在一个同心轴上，每个盘片有上下两个盘面，每个盘面被划分为磁道和扇区。磁盘的读写物理单位是扇区进行读写。 【习题14】操作系统对磁盘进行读/写操作的物理单位是（B） A．磁道 B．扇区 C．字节 D．文件
硬盘的每个盘面有一个读写磁头，所有磁头保持同步工作状态，即在任何时刻，所有的磁头都保持在不同磁面的同一磁道。硬盘读写数据时，磁头与磁盘表面始终保持一个很小的间隙，实现非接触式读写。维持这种微笑的间隙，靠的不是驱动器的控制电路，而是硬盘高速旋转时带动的气流。由于磁头很轻，硬盘旋转时，气流将使始终磁头漂浮在磁盘表面。其主要特点是将盘片、磁头、电机驱动部件乃至读写电路等做成一个不可随意拆卸的整体，并密封起来。所以，防尘性能好、可靠性高、对环境要求不高。
②硬盘容量：一个硬盘的容量是由以下几个参数决定的，即磁头数H、柱面数C、每个磁道的扇区数S和每个扇区的字节数B。将以上几个参数相乘，乘积就是硬盘容量。即
硬盘总容量=磁头数（H）*柱面数（C）*磁道扇区数（S）*每扇区字节数（B） ③硬盘接口：硬盘与主板的连接部分就是硬盘接口，常见的有高级技术附件（ATA）、串行高级技术附件（SATA）和小型计算机系统接口（SCSI）。ATA和SATA接口的硬盘主要应用在个人电脑上，SCSI接口的硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。硬盘接口的性能指标主要是传输率，也就是硬盘支持的外部传输速度。以前常用的ATA接口采用传统的40脚并口数据线连接主板和硬盘，外部接口速度最大为133MB/s。ATA并口线的抗干扰性能太差，且排线占空间，不利计算机散热，故其逐渐被SATA取代。SATA又称串口硬盘，它采用串行连接方式，传输率为150Mbps。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备更强的纠错能力，而且还具有结构简单、支持热插拔等优点。目前最新的SATA标准时SATA3.0，传输率为6Gbps。SCSI是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低以及热插拔等优点。
④硬盘转速：指硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内旋转的最大转数。转速转速快慢是标志硬盘档次的重要参数之一，也是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘硬盘的速度。硬盘转速单位为RPM，即转/每分钟。
普通硬盘转速一般有5400rpm和7200rpm两种。其中，7200rpm高转速硬盘是台式机的首选，笔记本则以4200rpm和5400rpm为主。虽然已经发布了7200rpm的笔记本硬盘，但由于噪声和散热等问题，尚未广泛使用。服务器中使用的SCSI硬盘转速大多为10000rpm，最快为15000rpm，性能远超出普通机器。
⑤硬盘的容量：有320GB、500GB、750GB等，甚至已达到数TB级。目前市场上能买到的硬盘最大容量为4TB。主流硬盘各参数为SATA接口、500GB容量、7200rpm转速和150Mbps传输率。
2）快闪存储器
快闪存储器（Flash Memory）是一种新型非易失性半导体存储器（通常称U盘）。它是ERP-OM的变种，Flash Memory与ERPRPOM不同的是，它能以固定区块为单位进行删除和重写而不是整个芯片擦写。它既继承了RAM存储器速度快的优点，又具备了ROM的非易失性，即在无电源状态仍能保持片内信息，不需要特殊的高电压就可实现片内信息的擦除和重写。
另外可以通过USB接口即插即用，当前的计算机都配有USB接口，在Windows XP操作系统下，无须驱动程序，通过USB接口即插即用，使用非常方便。近几年来，更多小巧、轻便、价格低廉、存储量大的移动存储产品在不断涌现和普及。
USB接口的传输率有：USB1.1为12Mbps，USB2.0为480Mbps，USB为3.0为5.0Gbps。 3）光盘
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光盘是以光信息作为存储物的载体来存储数据的一种物品。 类型划分：光盘通常分为两类，一类是只读型光盘，其中包括CD-ROM和DVD-ROM等；一类是可记录型光盘，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW等。
只读型光盘CD-ROM是用一张母盘压制而成，上面的数据只能被读取而不能被写入或修改。记录在母盘上的数据呈螺旋状，由中心向外散开，盘中的信息存储在螺旋形光道中。光道内部排列着一个个蚀刻的“凹陷”，这些“凹陷”和“平地”用来记录二进制0和1。读CD-ROM上的数据时，利用激光束扫描光盘，根据激光在小坑上的反射变化得到数字信息。
一次写入型光盘CD-R的特点是只能写一次，在完后的数据无法被改写，但可以被多次读取，可用于重要数据的长期保存。在刻录CD-R盘片时，使用大功率激光照射CD-R盘片的染料层，通过染料层发生的化学变化，产生“凹坑”和“平地”两种状态，用来记录二进制0和1。由于这种变化是一次性的，不能恢复，所以CD-R只准写入一次。
可擦写型光盘CD-RW的盘片上镀有用银、铟、硒或碲材质形成的记录层，这种材质能够呈现出结晶和非结晶两种状态，用来表示数字信息0和1。CD-RW的刻录原理与CD-R大致相同，通过激光束的照射，材质可以在结晶和非结晶两种状态之间相互转换，这种晶体材料的互换，形成了信息的写入和擦除，从而达到可重复擦除的目的。
CD-ROM的后继产品为DVD-ROM。DVD采用波长更短的红色激光、更有效的调制方式和更强的纠错方法，具有更高的密度，并支持双面双层结构。在与CD大小相同的盘片上，DVD可提供相当于普通CD片8~25倍的存储容量及9倍以上的读取速度。
蓝光光盘（BD）是DVD之后的下一代光盘格式之一，用以存储高品质的影音以及高容量的数据存储。蓝光的命名是由于其采用了波长405nm的蓝色激光光束来进行读写操作。通常来说波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取的信息越多。因此，蓝光极大地提高了光盘的存储容量。
光盘的参数指标：
? 光盘容量：CD光盘的最大容量大约是700MB。DVD盘片单面最大容量为4.7GB、双面为8.5GB。蓝光单面单层为25GB，双面为50GB。、
? 倍速：衡量光盘驱动器传输速率的指标叫倍速。光驱的读取速度以150kbps数据传输率的单倍速为基准。后来驱动器的传输速率越来越快，就出现了倍速、四倍速直至现在的32倍速、40倍速或者更高。
3层次机构
上面介绍的各种存储器各有优劣，但都不能同时满足存取速度快、存储容量大和存储位价（存储每一位的价格）低的要求。为了解决这三个相互制约的矛盾，在计算机系统中通常采用多级存储器结构，即将速度、容量和价格上各不相同的多种存储器按照一定体系结构连接起来，构成存储器系统。若只单独使用一种或孤立使用若干种存储器，会大大影响计算机的性能。如图1.13所示，存储器层次结构由上至下，速度越来越慢，容量越来越大，位价越来越低。
现代计算机系统基本都采用Cache、主存和辅存三级存储系统。该系统分为“Cache—主存”层次和“主存—辅存”层次。前者主要解决CPU和主存速度不匹配问题，后者主要解决存储器系统容量问题。在存储系统中，CPU可直接访问Cache和主存；辅存则通过主存与CPU交换信息。
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1.3.4输入/输出设备
输入/输出设备（I/O设备，也称为外部设备）是计算机系统不可缺少的组成部分，是计算机与外部世界进行信息交换的中介，是人与计算机联系的桥梁。
1.输入设备
输入设备是用来向计算机输入数据和信息。其主要作用是把人们可读的信息（命令、程序、数据、文本、图形图像、音频和视频等）转换为计算机能识别的二进制代码输入计算机，供计算机处理。是人与计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。例如，用键盘输入信息时，敲击它的每个键位都能产生相应的电信号，再由电路板转换成相应的二进制代码送入计算机。
目前常用的输入设备有键盘、鼠标器、触摸屏、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等，还有脚踏鼠标、手触输入传感等，其姿态越来越自然，使用越来越方便。
2.输出设备
输出设备是将各种计算机结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。 输出设备的主要功能是将计算机处理后的各种内部格式的信息转换为人们能识别的形式（如文字、图形、图像和声音等）表达出来。例如，在纸上打印出印刷符号或在屏幕上显示字符、图形等。输出设备是人与计算机交互的部件，除常用的输出设备有显示器、打印机外，还有绘图仪、影像输出、语音输出、磁记录设备等。
例如：显示器也称监视器，是微机中最重要的输出设备之一，也是人机交互必不可少的设备。显示器可用于显示文本、数字、图形、图像和视频等多种不同形式的信息。
在选择和使用显示器时，应了解显示器的主要特性： ? 像素与点距：屏幕上图像的分辨率或称为清晰度，取决于能在屏幕上独立显示点的直径，这种独立显示的点称作像素，屏幕上两个像素之间的距离叫点距。它直接影响显示其效果。
? 分辨率：每帧的线数和每线的点数（整个屏幕上像素的数目（列*行））就是显示器的分辨率，这个乘积数越大，分辨率就越高。它是衡量显示器的一个常用指标。
? 显存：显存与系统内存一样，显存越大，可以储存的图像数据就越多，支持的分辨率与颜色也就越高。以下计算显存容量与分辨率关系的公式：
所需显存=图形分辨率*色彩精度/8 每个像素需要8位（一个字节），当显示真彩色时，每个像素要用3B。能达到较高分辨率的显示器的性能较好，显示的图像质量更高。
3.其他输入/输出设备
目前，不少设备同时集成了输入/输出两种功能，例如，调制解调器，它是数字信号和模拟信号之间的桥梁。一台调制解调器能将计算机的数字信号转换成模拟信号，通过电话线传送到另一台调制解调器上，经过解调，再将模拟信号转换成数字信号送入计算机，实现两台计算机之间的数据通信。又如，光盘刻录机可以作为输入设备，将光盘上的数据读入到计算机内存，也可作为输出设备将数据刻录到CD-R或CD-RW光盘。
计算机的输入/输出系统实际上包含输入/输出设备和输入/输出接口两部分。
1.3.5计算机的结构
现代计算机普遍采用总线结构。所谓总线就是系统部件之间传送信息的公共通道，各部件由总线连接并通过它传递数据和控制信号。总线经常被比喻为“高速公路”。它包含了运算器、控制器、存储器和I/O部件之间进行信息交换和控制传递所需要的全部信号。按照信
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号的性质划分，总线一般又分为如下三部分：
1）数据总线
一组用来在存储器、运算器、控制器和I/O接口传送数据，另一方面是用于主存储器和I/O接口向CPU传送数据，是双向的总线。数据总线的位数是计算机的一个重要指标，它体现了传输数据的能力，通常与CPU的位数相对应。
2）地址总线
地址总线是CPU向主存储器和I/O接口传送地址信息的公共通路。地址总线传送地址信息，地址是识别信息存放位置的编号，地址信息可能是存储器的地址，也可能是I/O接口的地址。它是自CPU向外传输的单向总线。由于地址总线传输地址信息，所以地址总线的为数决定了CPU可以直接寻址的内存范围。
3）控制总线
一组用来在存储器、运算器、控制器和I/O部件之间传输控制信号的公共通路。控制总线是CPU向主存储器和I/O接口发出命令的信号的通道，又是外界向CPU传送状态信息的通道。
总线在发展过程中已逐步标准化，常见的总线标准有ISA总线、PCI总线、AGP总线和EISA总线等，分别简要介绍如下：
（1）ISA总线采用16位的总线结构，适用范围广，有一些接口卡就是根据ISA标准生产的。
（2）PCI总线采用32位的高性能总线结构，可扩展到64位，与ISA总线兼容。目前，高性能微型计算机主板上都设有PCI总线。该总线标准性能先进、成本较低、可扩充性好，现已成为奔腾级以上计算机普遍采用的外设接插总线。
（3）AGP总线是随着三维图形的应用而发展起来的一种总线标准。AGP总线在图形与内存之间提供了一条直接的访问途径。
（4）EISA总线是对ISA总线的扩展。
总线结构是当今计算机普遍采用的结构，其特点是结构简单清晰、易于扩展，尤其是在I/O接口的扩展能力方面，由于采用了总线结构和I/O接口标准，几乎可以随心所欲地在计算机中加入新的I/O接口卡。
为什么外设一定要通过设备接口与CPU相连，而不是如同内存那样直接挂在总线上呢？这主要有以下几点原因：
（1）由于CPU只能处理数字信息，而外设的输入/输出信息有数字的，也有模拟的，所以需要由接口设备进行转换。
（2）由于CPU只能接收/发送并行信息，而外设的信息有些是并行的，有些是串行的，所以存在串并行信息转换的问题也需要接口来实现。
（3）外设的工作速度远低于CPU，需要接口在CPU和外设之间起到缓冲和联络作用。外设的工作速度大多是机械级的，而不是电子级的。
所以，每个外设都要通过接口与主机系统相连，接口技术就是专门研究CPU与外部设备之间的数据传递方式的技术。
总线体现在硬件上是计算机主板，它也是配置计算机时的主要硬件之一。
主板上配有插CPU、内存条、显示卡、声卡、网卡、鼠标器和键盘等的各类扩展槽或接口，而光盘驱动器和硬盘驱动器则通过扁电缆线与主板相连。主板的主要指标是：所用芯片组工作的稳定性和速度，提供插槽的种类和数量等。
在计算机维修中，把CPU、主板、内存、显卡加上电源所组成的系统叫最小化系统。在检修中，经常用到最小化系统，一台计算机性能的好坏就是由最小化系统加上硬盘所决定的。最小化系统工作正常后，就可以在显示器上看到一些提示信息，然后就可以对后续的工作进
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