輔存

存儲密度。 存儲容量。 •

輔存狹義上是我們平時講的硬碟。科學地說是外部存儲器（需要通過I/O系統與之交換數據，又稱為輔助存儲器）。存儲容量大、成本低、存取速度慢，以及可以永久地脫機保存信息。主要包括磁表面存儲器、軟碟存儲器、磁帶存儲設備、光碟存儲設備。
① 磁表面存儲器
磁表面存儲器的優點為存儲容量大、單位價格低、記錄介質可以重複使用、記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脫機存檔、非破壞性讀出，讀出時不需要再生信息。當然，磁表面存儲器也有缺點，主要是存取速度較慢，機械結構複雜，對工作環境要求較高。磁表面存儲器由於存儲容量大，單位成本低，多在計算機系統中作為輔助大容量存儲器使用，用以存放系統軟體、大型檔案、資料庫等大量程式與數據。
磁表面存儲器又可分為磁帶存儲器和磁碟存儲器兩大類。磁帶存儲器是一種順序存取的設備，存取時間較長，但存儲容量大，便於攜帶，價格便宜，是一種主要的輔助存儲器。磁帶的內容由磁帶機進行讀寫，按磁帶機的讀寫方式分為啟停式和數據流式兩種。
磁碟存儲器的主要指標包括存儲密度、存儲容量、存取時間及數據傳輸率。
•存儲密度。存儲密度分道密度、位密度和面密度。道密度是指沿磁碟半徑方向單位長度上的磁軌數，單位為道/英寸。位密度是磁軌單位長度上能記錄的二進制代碼位數。單位為位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。
•存儲容量。一個磁碟存儲器所能存儲的位元組總數，稱為磁碟存儲器的存儲容量。存儲容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數。將磁碟存儲器用於總計算機系統中，必須首先進行格式化操作，然後才能供用戶記錄信息。格式化容量一般是非格式化容量的60%~70%。目前，3.5英寸的硬碟機容量可達160 GB。
•平均存取時間。存取時間是指從發出讀寫命令後。磁頭從某一起始位置移動至新的記錄位置，到開始從碟片表而讀出或寫入信息所需要的時間。這段時間由兩個數值決定，一個是將磁頭定位至所要求的磁軌所需的時間，稱為定位時間或尋道時間；另一個是尋道完成後至磁軌上需要訪問的信息到達磁頭下的時間，稱為等待時間，這兩個時間都是隨機變化的，因此往往使用平均值來表示。平均存取時間等於平均尋道時間與平均等待時間之和。平均尋道時間是最大尋道時間與最小尋道時間的平均值，目前平均尋道時間為10 ms~20 ms。平均等待時間和磁碟轉速有關，它用磁碟鏇轉一周所需時間的一半來表示。目前固定磁碟轉速高達 6000轉/分，故平均等待時間為5 ms。
•數據傳輸率。磁碟存儲器在單位時間內向主機傳送數據的位元組數，叫數據傳輸率，傳輸率與存儲設備和主機接口邏輯有關。從主機接口邏輯考慮，應有足夠快的傳送速度向設備接收/傳送信息。從存儲設備考慮，假設磁碟鏇轉速度為n轉/秒，每條磁軌容量為N個位元組，則數據傳輸率Dr=n N（Bps）。也可以寫成Dr=D×v（Bps），其中D為位密度，v為磁碟鏇轉的線速度。目前磁碟存儲器的數據傳輸率可達幾十兆Bps。
② 軟碟存儲器
軟磁碟存儲器簡稱軟碟，因為碟片是用類似於塑膠薄膜唱片的柔性材料製成的。軟磁碟存儲器由軟碟驅動器、軟碟控制器、軟磁碟片3大部分組成。
軟磁碟存儲器和硬磁碟存儲器的存儲原理和記錄方式基本相同，但在結構和性能上存在一些差別。
•硬碟轉速高，每分鐘可達6000轉，存取速度快；軟碟轉速低，每分鐘只有300轉，存取速度慢。
•硬碟有固定頭、固定盤、盤組等結構；軟碟都是活動頭，是可換碟片結構。
•硬碟是浮動磁頭讀寫，磁頭不接觸碟片；軟碟磁頭是接觸式讀寫。
•硬碟系統及硬碟片價格都比較貴，大部分碟片不能互換；軟碟造價低，碟片保管方便，使用靈活，且具有互換性。
•硬碟對環境要求苛刻，要有超淨措施；軟碟則對環境要求不太嚴格。
按所用碟片尺寸不同，軟磁碟機有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸等多種。從內部結構上來看，又可按使用的記錄密度不同，分為雙面雙密度、雙面高密度等多種。
軟磁碟片的形狀類似於普通薄膜唱片。使用時軟磁碟連同保護套一起插入軟磁碟機中，由驅動機構帶動軟磁碟片勻速轉動（保護套不動），磁頭通過槽孔和磁碟片上的記錄區接觸，讀出或寫入信息。
為了正確存儲信息，必須將碟片劃分成磁軌和扇區，它們稱作磁碟地址。這些信息必須寫到碟片上，還要加上同步標誌、校驗信息、間隔等。這些信息一起構成磁碟的“軟分段”信息。所謂“軟分段”，就是以“索引孔”作為定位基準，將扇區的劃分由通過軟體寫入的標誌來實現。“索引孔”用來檢測碟片的轉速和劃分碟片的扇區區段。當碟片上的小孔轉到與塑膠封套上小孔的位置相對時，軟碟機上的感測元件可測得一個脈衝信號，作為碟片鏇轉一周的開始標誌，以此作為扇區劃分的起點。碟片在出廠前都要進行“預格式化”，即完成“軟分段工作”。用戶再根據不同的機型和作業系統，用格式化程式重新格式化（或叫初始化）。
注意，每條磁軌上扇區數是相同的，但由於靠裡面磁軌的圓周長比外面磁軌的圓周長小，而它們又要記錄同樣多的信息，所以裡面磁軌的位密度要比外面磁軌的位密度高。每條磁軌分成多少扇區，取決於記錄格式。其次，磁軌的地址是從外向里編號，最外面是0道，最裡面是n道。5.25英寸盤有40條磁軌和80條磁軌兩種，3.5英寸盤只有80條磁軌1種。
一張雙密度碟片相當於兩張單密度碟片，單密度採用FM記錄方式，雙密度採用MFM記錄方式。按記錄面和密度的不同，8英寸軟碟有4種形式：單面單密度（SS，SD）、雙面單密度（DS，SD）、單面雙密度（SS，DD）和雙面雙密度（DS，DD）。雙密度軟碟上都標有2D或DD標記。5.25英寸和3.5英寸軟碟都是雙面雙密度和高密度（4倍密度，QD）。
軟碟的磁頭和盤面是接觸式讀寫，定址時不但有徑向而且有周向的摩擦。一個碟片鏇轉106次以上時應考慮報廢，以免超過規定的誤碼率。
軟碟驅動器主要由驅動機構、磁頭及定位機構、讀寫電路組成。軟碟控制器解釋來自主機的命令並向軟碟驅動器發出各種控制信號，同時還要檢測驅動器的狀態，按規定的數據格式向驅動器讀寫數據。
③ 磁帶存儲設備
磁帶機的存儲原理基本上與磁碟機相同，只是它的載磁體是一種帶狀塑膠，叫做磁帶。寫入時可通過磁頭把信息代碼記錄在磁帶上。當記有代碼的磁帶在磁頭下移動時，就在磁頭線圈上感應出電動勢，即可讀出信息代碼。磁帶存儲設備由磁帶機和磁帶兩部分組成。
磁帶有許多種，按頻寬分有1/4英寸和1/2英寸；按帶長分有2400英尺、1200英尺和600英尺；按外形分有開盤式磁帶和盒式磁帶；按記錄密度分有800位/英寸、1600位/英寸、6250位/英寸；按帶面並行記錄的磁軌數分有9道、16道等。計算機系統中多採用1/2英寸開盤磁帶和1/4英寸盒式磁帶，它們是標準磁帶。
磁帶機也有許多種。按磁帶機規模分，有標準10英寸磁帶機、盒式磁帶機和海量寬磁帶存儲器。按磁帶機走帶速度分，有高速磁帶機（4m/s~5m/s）、中速磁帶機 （2m/s~3m/s）和低速磁帶機（2m/s以下）。磁帶機的數據傳輸率為c=d×v，其中d為記錄密度，v為走帶速度。帶速快則傳輸率高。按磁帶的記錄格式分，有啟停式和數據流式。
磁帶機為了尋找記錄區，必須驅動磁帶正走或反走，讀寫完畢又要使磁頭停在兩個記錄區之間。因此要求磁帶機在結構和電路上採取相應措施，以保證磁帶以一定的速度平衡地運動和快速啟停。
下面簡要說明數據流磁帶機的結構。數據流磁帶機是將數據連續地寫在磁帶上，每個數據塊間插入記錄間隙，使磁帶機在數據塊間不啟停。它用電子控制代替機械控制，從而簡化了磁帶機的結構，降低了成本，提高了可靠性。
數據流磁帶機有1/2英寸開盤式和1/4英寸盒式兩種。盒式磁帶的結構類似於錄音帶和錄像帶，盒帶內部裝有供帶盤和收帶盤，磁帶的長度主要有450英尺和600英尺兩種，容量分別為45 MB和60 MB。
數據流磁帶機的讀寫機構和啟停式磁帶機不同，後者是多位並行讀寫，而前者是類似於磁碟的串列讀寫方式，因而決定了兩者的記錄格式不同。
④ 光碟存儲設備
光碟採用聚焦雷射束在盤式介質上非接觸地記錄高密度信息，以介質材料光學性質（如反射率、偏振方向）的變化來表示所存儲信息的1或0。它的突出優點是，雷射可聚焦到1 μm以下，從而記錄的面密度可達到645 Mb/平方英寸，高於一般的磁記錄水平。一張CD-ROM碟片的存儲容量可達600 MB，相當於400多張1.44 MB的3.5英寸軟碟片。光碟的缺點是存取時間長，數據傳輸率低。
按讀寫性質來分，光碟分為唯讀型、一次型、重寫型3類。
•唯讀型光碟
唯讀型光碟是廠商以高成本製作出母盤後大批重壓製出來的光碟。這種模壓式記錄使光碟發生永久性物理變化，記錄的信息只能讀出，不能被修改。典型的產品如下。
► LD：俗稱影碟，記錄模擬視頻和音頻信息，可放映60分鐘全頻寬的PAL制電視。
► CD-DA：數字唱盤，記錄數位化音頻信息，可存儲74分鐘數字立體聲信息。
► VCD：俗稱小影碟，記錄數位化視頻和音頻信息。可存儲74分鐘按MPEG1標準壓縮編碼的動態圖像信息。
► DVD：數字視盤。單記錄層容量為4.7 GB，可存儲135分鐘按MPEG2標準壓縮編碼的、相當於高清晰度電視的視頻圖像信息和音頻信息。
► CD-ROM：主要用作計算機外存儲器。可記錄數字數據，也可同時記錄數位化視頻和音頻信息。
•一次型光碟
用戶可以在這種光碟上記錄信息，但記錄信息會使介質的物理持性發生永久性變化，因此只能寫一次。寫後的信息不能再改變，只能讀。典型產品是CD-R光碟。用戶可在專用的CD-R刻錄機上向空白的CD-R盤寫入數據，製作好的CD-R光碟可放在CD-ROM驅動器中讀出。
•重寫型光碟
用戶可對這類光碟進行隨機寫入、擦除或重寫信息。
CD-ROM非常適用於把大批量數據分發給大量的用戶，常用的CD-ROM驅動器已經從單倍速（150KBps）光驅發展到了40倍速（6000 KBps），光碟片的直徑一般是5.25英寸，光碟信息記錄密度比磁碟高，存儲容量約為650 MB。可擦寫光碟可以反覆地進行讀寫，如同普通的磁碟。