辅助存储器

辅助存储器，也称为**辅助存储**或**外部存储器**，是计算机系统的一个重要组成部分，用于**永久存储数据**。与不稳定的主存储器（在断电时会丢失其内容）不同，**辅助存储器是非易失性的，即使在计算机关闭后也能保留数据。**这种类型的存储器在确保用户可以根据需要长期存储和恢复数据方面发挥着重要作用。

内置于计算机或连接到计算机的辅助存储设备被称为计算机的辅助存储器。它也被称为外部存储器或辅助存储。

辅助存储器通过输入/输出操作间接访问。它是非易失性的，因此即使计算机关闭或直到数据被覆盖或删除，它也能永久存储数据。CPU无法直接访问辅助存储器。首先，辅助存储器数据被传输到主存储器，然后CPU才能访问它。

辅助存储器的特点

下面详细解释了辅助存储器的主要特点

1) 非易失性

即使计算机关闭，辅助存储器也能保留数据。这意味着所有信息都是安全的，并且可用，直到它被有意删除或覆盖。

2) 永久存储

它提供长期数据存储，非常适合保存文件、文档、程序、操作系统和备份。

3) 大存储容量

与主存储器（RAM）相比，辅助存储器可以存储大量数据，通常从数百GB到数TB。

4) 访问速度慢

在数据访问和检索方面，辅助存储器比主存储器慢。然而，对于不需要立即处理的任务，它仍然是必要的。

5) 成本效益高

考虑到每单位存储成本，它更经济。这使其适用于存储大量版本的数据。

6) 提供便携选项

许多类型的辅助存储，例如USB闪存盘、外置硬盘和存储卡，都具有便携性且易于携带。

7) 用于备份和归档

辅助存储器通常用于创建备份、存储旧文件和很少使用的数据。

8) 存储介质的多样性

辅助存储器有多种形式，包括硬盘驱动器、固态硬盘、CD、DVD、闪存盘、存储卡和云存储。

辅助存储器类型

下面介绍了一些辅助存储器或存储设备

1) 硬盘

它是一种用于存储数据的刚性磁碟。它永久存储数据，并位于驱动器单元内部。

硬盘也称为硬驱。它是一种刚性磁碟，用于永久存储数据，因为它是一种非易失性存储设备。硬盘位于计算机主板上的驱动器单元内，包含一个或多个封装在气密封外壳中的盘片。数据通过磁头在旋转的盘片上移动来写入盘片。存储在计算机硬盘上的数据通常包括操作系统、已安装的软件以及用户的图片、音乐、视频、文本文档等文件和程序。

硬盘的组成部分

硬盘的主要组成部分包括磁头执行器、读写执行臂、读写头、盘片和主轴。硬盘背面有一个电路板，称为磁盘控制器或接口板。它允许硬盘与计算机通信。

• 盘片： 扁平的、涂有圆形磁盘磁性材料的介质，用于存储数据。
• 主轴： 以高速（通常为5400或7200转/分）旋转盘片的电机。
• 读写头： 一个小型工具，在盘片上方移动以读取和写入数据。
• 执行臂： 将读写头引导到磁盘上的正确位置。
• 控制器板： 管理硬盘与计算机其余部分之间的通信。

硬盘的工作原理

硬盘上的数据盘片以磁性模式存储。当计算机需要读取或写入数据时

• 盘片快速旋转。
• 读写头移到正确的位置。
• 数据在盘片的磁性表面上被读取或写入。

硬盘的特点

• 非易失性： 即使断电，数据也能保留。
• 大存储容量： 从数百GB到数TB。
• 与RAM和SSD相比速度慢： 数据访问是机械的，需要更多时间。
• 成本效益高： 每GB成本比固态硬盘便宜。
• 适合长期存储： 适用于存储大文件和备份。

2) 固态硬盘

SSD（固态硬盘）也是一种非易失性存储介质，用于保存和访问数据。与硬盘不同，它没有移动部件，因此与硬盘相比，它具有许多优势，例如更快的访问时间、无噪音运行、更低的功耗等。

随着SSD成本的下降，它已成为台式机和笔记本电脑中标准硬盘的理想替代品。它也适用于不需要大量存储的笔记本电脑和平板电脑。

SSD的结构

与HDD不同，SSD没有移动部件。主要组成部分包括

• NAND闪存芯片：它们存储实际数据。
• 控制器：管理数据的存储、恢复和纠错。
• 接口连接器：将SSD连接到计算机（例如SATA、NVME）。

SSD的工作原理

SSD使用电子电路进行读写，因此与传统硬盘相比，性能快得多。当数据保存时

• 它被写入闪存芯片。
• 控制器管理数据存储位置以提高效率和寿命。
• 由于没有移动部件，访问时间几乎是即时的。

固态硬盘的特点

• 非易失性： 即使系统关闭，数据也能保留。
• 快速数据访问： 在读写数据方面比HDD快得多。
• 耐用抗震： 任何移动部件都意味着机械故障的风险更小。
• 低功耗： 更节能，尤其在笔记本电脑中很重要。
• 静音运行： 在没有旋转部件的情况下静音运行。

3) 优盘

优盘是一种紧凑型辅助存储设备。它也被称为USB闪存盘、拇指驱动器或跳线驱动器。它通过USB端口连接到计算机。它通常用于在计算机之间存储和传输数据。例如，您可以使用计算机编写报告，然后将其复制或传输到优盘中。之后，您可以将此优盘连接到计算机以查看或编辑您的报告。您还可以将重要的文档、图片、音乐、视频存储在优盘中并妥善保管。

优盘没有可移动部件；它由一个集成的电路存储芯片组成，用于存储数据。该芯片封装在塑料或铝制外壳中。优盘的数据存储容量通常为2GB到128GB。此外，它是一个即插即用设备，因为您不需要额外的驱动器、软件或硬件即可使用它。

优盘的组成

优盘通常包括以下部分

• USB连接器：连接计算机或设备上的USB端口的插头。
• 闪存芯片：存储实际数据。
• 控制器：管理数据的存储和恢复。
• 塑料或金属外壳：保护内部组件并使设备更易于携带。

优盘的工作原理

当优盘插入USB端口时

• 计算机将其检测为可移动存储设备。
• 用户可以从优盘复制、删除或传输文件。
• 数据以电子方式存储在闪存芯片上。
• 它可以安全移除并在其他设备上使用。

优盘的特点

• 便携性：小巧、轻便且易于携带。
• 非易失性：即使拔掉电源或关闭设备，数据也能保留。
• 即插即用：大多数操作系统无需驱动程序即可自动识别。
• USB接口：兼容多种设备，包括PC、笔记本电脑、电视和打印机。
• 可重复使用：文件可以多次写入和擦除。

4) SD卡

SD卡代表安全数字卡。它最常用于智能手机和数码相机等便携式和移动设备。您可以将其从设备中取出，并使用带有读卡器的计算机查看其中存储的内容。

SD卡内部有许多存储数据的存储芯片；它没有移动部件。SD卡并非都一样，因此它们在速度、物理尺寸和容量方面可能有所不同。例如，标准SD卡、迷你SD卡和微型SD卡。

5) 光盘 (CD)

光盘是一种圆形便携式辅助存储设备。它由聚碳酸酯塑料制成。CD的概念由飞利浦和索尼于1982年共同开发。第一张CD于1982年8月17日在德国飞利浦车间制作。

最初，它用于存储和播放录音，后来它被用于各种目的，例如存储文档、音频文件、视频和其他数据，如CD中的软件程序。

CD的物理特性/CD的结构

标准CD直径约为5英寸，厚度为0.05英寸。它由透明的聚碳酸酯塑料基板、反光金属层和透明的丙烯酸塑料涂层组成。这些薄圆形层一层叠一层地附着，如下所述：

• 底部是一个聚碳酸酯圆盘层，通过创建凹凸（lands and pits）来编码数据。
• 聚碳酸酯圆盘层涂有一层薄薄的铝层，用于反射激光。
• 反射铝层涂有一层漆层，以防止氧化，从而保护下面的层。它通常直接旋涂在反射层顶部。
• 标签印刷或艺术品通过胶印或丝网印刷应用在漆层上，或直接丝网印刷在光盘顶部的漆层上。

CD的工作原理？

数据或信息以数字方式存储、记录或编码在CD中，使用激光束在其表面刻蚀微小的凹痕或凸起。凸起被称为“凹坑”（pit），代表数字0。没有创建凸起的空间被称为“陆地”（land），代表数字1。因此，数据通过创建凹坑（0）和陆地（1）编码到光盘中。CD播放器使用激光技术读取光学记录的数据。

6) DVD

DVD 是数字通用光盘或数字视频光盘的缩写。它是一种用于存储光学数据的光媒体。尽管它与CD尺寸相同，但其存储容量比CD大得多。因此，它广泛用于存储和观看电影以及分发软件程序，因为它们太大而无法放入CD中。DVD由索尼、松下、飞利浦和东芝于1995年共同开发。

DVD的种类

DVD可分为以下三大类

• DVD-ROM（只读）： 这类DVD预先录制了媒体，例如电影DVD。顾名思义，这些光盘上的数据不能被擦除或添加，因此这些光盘被称为只读或不可写入的DVD。
• DVD-R（可写入）： 它允许您将信息录制或写入DVD。但是，您只能写入一次信息，因为它一旦写满就变成只读DVD。
• DVD-RW（可擦写或可重写）： 这类光盘可以多次擦除、写入或录制。

与主存储器的比较

辅助存储器与主存储器在许多方面有所不同。虽然主存储器（例如随机存取存储器 (RAM)）速度快，用于处理过程中的**临时存储**，但其容量有限，并且在**断电时会丢失数据。**另一方面，**辅助存储器速度慢**，但可以**永久存储大量数据**。这使其成为长期存储、备份软件和用户数据的理想选择。

常见问题解答 (FAQs)

问题1：什么是辅助存储器？

答案：辅助存储器是一种非易失性存储器，用于永久存储数据和程序。即使在断电时，它也能保留信息，并用于长期存储。

问题2：辅助存储器与主存储器有何不同？

答案：主存储器（例如RAM）速度快但临时性，断电时会丢失数据。辅助存储器速度慢但永久性，即使关机后也能存储数据。

问题3：辅助存储设备的示例有哪些？

答案：示例包括硬盘驱动器（HDD）、固态硬盘（SSD）、优盘（USB闪存驱动器）、CD、DVD、存储卡和云存储。

问题4：辅助存储器对计算机工作重要吗？

答案：是的，辅助存储器是必要的。它存储操作系统、软件应用程序和用户数据。没有它，您将无法永久保存或访问您的文件。

问题5：计算机可以在没有辅助存储器的情况下工作吗？

答案：计算机只能使用主存储器临时运行，但没有辅助存储器，它无法永久保存数据或在关机后启动操作系统。

问题6：为什么辅助存储器比主存储器慢？

答案：辅助存储器是为大容量、长期存储而设计的，而不是为速度设计的。它使用各种技术，这些技术比RAM等主存储器中的高速电路慢。

问题7：辅助存储器的存储容量是多少？

答案：辅助存储设备的容量从几GB到几TB甚至更多不等，具体取决于设备的类型。

问题8：SSD和HDD在辅助存储器中的作用是什么？

答案：SSD和HDD都是用于存储数据的辅助存储器类型。SSD速度快、更耐用、静音。HDD以较低的成本提供更多的存储空间，但速度慢且有机械部件。