辅助存储器：磁盘、固态硬盘

辅助存储器（简称辅存或外存），是除了主存、高速缓冲存储器以外的存储器。

外存存储容量大（主存容量小），断电后仍保存数据，但外存速度慢。外存通过I/O接口与主机交换数据。

也有分为辅存（磁盘）和外存（磁带、光盘、移动硬盘、U盘等）。也可以统一称为外存。

外存有磁表面存储器（磁盘、磁带、磁鼓）、半导体存储器（固态硬盘、U盘）、光存储器（光盘）。

一、磁盘

磁盘又分为硬盘、软盘。现在主要是硬盘。实际应用中的C盘、D盘等是硬盘的分区。

Windows操作系统，在NTFS分区的硬盘中，第一个硬盘的第一个活动主分区，被支持NTFS的系统在安装时被默认为C盘，其余是逻辑分区（D盘等）。C盘主要存放安装系统，是默认的本地系统启动硬盘，需严密保护，日常数据尽量放在其他盘。

1、磁盘的组成

磁盘由磁盘驱动器、磁盘控制器、盘片组成。

 磁盘驱动器：主要是磁头组件（磁头移动壁、读/写磁头）和盘片组件（驱动轴）。

磁盘控制器：是硬盘存储器与主机的接口。主流的标准有IDE、SCSI、SATA等。

盘片：在盘片表面一圈一圈涂抹薄薄的磁性材料，用于存储二进制0或1。

           磁头数：也是盘面数。每个盘面都有一个磁头。磁头用于在盘片上读/写数据。

           磁道数（柱面数）：每个盘面有若干个磁道。磁道数就是一个盘面有多少磁道。

           扇区数：以扇区为单位读/写数据。一个磁道有若干个扇区。

 2、磁盘的地址

 3、磁盘的工作过程

磁盘的主要操作是寻址，读盘/写盘。每个操作都对应一个控制字，先取控制字，再执行控制字。

寻址：根据驱动器号找到是哪个硬盘，再根据磁道号移动磁头臂找到相应磁道，再根据盘面号激活某个盘面的磁头，再根据扇区号旋转盘片找到指定扇区。

读盘/写盘：硬盘是机械式部件，不能同时读和写，读写是串行的。以扇区为单位读写数据。

4、磁盘的性能指标

磁盘容量：一个磁盘所能存储的字节总数。有格式化容量和非格式化容量。非格式化容量>格式化容量。

                   磁头数（盘面数）* 柱面数（磁道数）* 扇区数 * 扇区大小（扇区是磁盘存储基本单元）

记录密度：盘片单位面积上记录的二进制的信息量。

                  道密度：沿盘片半径方向上，单位长度上有多少磁道数。

                  位密度：磁道上，单位长度上能记录多少二进制位数。各磁道记录的信息量相等，因此各磁道位密度不同。

                  面密度：道密度*面密度。

 平均存取时间：寻道时间（磁头移动到目的磁道）+旋转时间（盘片旋转使磁头定位到指定扇区）+传输时间（盘片旋转，读/写整个扇区）

数据传输率：磁盘在单位时间内向主机传送数据的字节数。

5、RAID 磁盘阵列

Redundant Array of Inexpensive Disks，廉价冗余磁盘阵列。多个独立的物理磁盘组成一个逻辑盘，数据在多个物理盘上分割交叉存储、并行访问，具有更好的存储性能、安全性、可靠性。

二、固态硬盘

固态硬盘（Solid State Drive，SSD），用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。

根据存储介质，分为基于闪存（FLASH芯片）的固态硬盘、基于DRAM的固态硬盘。目前主要是基于闪存的固态硬盘，属于电可擦除ROM，即EEPROM。

1、固态硬盘的组成

固态硬盘主要由控制芯片、缓存芯片（部分低端硬盘无缓存芯片）、闪存芯片（用于存储数据）组成。

控制芯片：固态硬盘的大脑，合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，连接闪存芯片和外部SATA接口。

                  FTL（Flash translation layer）闪存转换层又称闪存翻译层。负责将主机逻辑地址映射到闪存物理地址，垃圾回收，实现磨损均衡等。

缓存芯片：辅助控制芯片进行数据处理，可提高性能。

闪存芯片：主要是NAND FLASH闪存芯片。一个固态硬盘有多个闪存芯片。

                   NAND FLASH闪存芯片又分为SLC（Single-Level Cell，单层单元） 、MLC（Multi-Level Cell，双层单元）、TLC（Trinary-Level Cell，三层单元） 、QLC（Quad-Level Cell，四层单元）这四种规格。

                   一个闪存芯片包含多个块，一个块包含多个页。

                  NAND flash以页为单位读写数据（读快写慢），以块为单位擦除数据。

                 写入的页中有数据，不能覆盖写，只能擦除干净后再写，而擦除以块为单位，因此需将块内其他页复制到新的块，再擦除，擦除干净后，再写入该页，每页可写一次读多次。但若同一个块频繁写入、频繁被擦除，可能损坏。为提升使用寿命，使块能够均衡使用，不至于某个块擦除次数过多，因此使用磨损均衡技术。

2、磨损均衡技术

（1）动态磨损均衡技术

写入数据时，优先选择累计擦除次数少的新闪存块。

（2）静态磨损均衡技术

固态硬盘监测并自行进行数据分配、迁移，让老旧的闪存块承担以读为主的存储任务，让较新的闪存块承担更多的写任务。     

3、固态硬盘和机械硬盘的区别

固态硬盘	机械硬盘
读写速度快，随机访问性能高，用电路控制访问位置	通过移动磁臂旋转盘片控制访问位置，有寻道时间和旋转延迟
安静无噪音、耐摔抗震、能耗低、价格更贵	机械部件有噪音、防震能力较差、价格更便宜
块被擦除多次可能损坏	扇区不会因为写的次数太多而损坏
存储容量较小	存储容量较大
数据恢复比较难	数据容易恢复