计算机组织中的辅助存储设备

您知道处理器或主内存非常昂贵，并且由于其易失性，存储容量有限。如果我们想永久存储大量数据或程序，我们需要更便宜的永久内存。辅助存储器通过大量永久存储数据来克服这一限制。

辅助存储设备是指计算机内部或外部的任何非易失性存储设备。它可以是除主存储器之外的任何存储设备，用于永久存储数据。辅助存储设备也称为辅助存储设备、备份存储设备、第二层存储或外部存储。这些设备存储计算机上的几乎所有程序和应用程序，包括操作系统、设备驱动程序、应用程序和通用用户数据。

辅助存储介质可以是固定的或可移动的。固定存储介质是硬盘等内部存储介质，固定在计算机内部。可移动且可以取出计算机的存储介质称为可移动存储介质。使用辅助存储设备的主要优点是

• 在辅助存储设备中，存储的数据可能不受操作系统直接控制。例如，许多组织将他们的存档数据或关键文档存储在辅助存储驱动器上，而他们的主网络无法访问这些驱动器，以确保在发生数据泄露时能够对其进行保存。
• 由于这些驱动器不与主基础设施直接交互，并且可以位于远程或安全站点，因此除非被物理盗窃，否则黑客不太可能访问这些驱动器。

为什么我们需要辅助存储？

计算机使用主内存，如随机存取内存（RAM）和缓存，来存储正在处理的数据。然而，这种内存是易失性的，当计算机关闭时，它会丢失数据。通用计算机，如个人电脑和平板电脑，需要存储程序和数据以备将来使用。

这就是为什么需要辅助存储来长期保存程序和数据。辅助存储是非易失性的，能够将数据作为长期存储。它们用于多种目的，例如用于未来恢复或灾难恢复的备份数据，不经常访问数据的长期存档，以及存储在性能较低、成本较低的驱动器上的非关键数据。

没有辅助存储，计算机关闭时所有程序和数据都会丢失。

辅助存储设备的特点

以下是辅助存储器的一些特点，它将其与主存储器区分开来，例如

• 它是非易失性的，这意味着它在断电后仍保留数据
• 它允许存储从几兆字节到拍字节的数据。
• 与主内存相比，它更便宜。
• CD和闪存驱动器等辅助存储设备可以将数据从一个设备传输到另一个设备。

辅助存储设备类型

以下是两种类型的辅助存储设备：固定存储和可移动存储。

1. 固定存储

固定存储是计算机系统用于存储数据的内部介质设备。通常，这些被称为固定磁盘驱动器或硬盘驱动器。

固定存储设备并非固定不动。它们可以从系统中移除进行维修、维护和升级等。但通常情况下，如果没有合适的工具拆开计算机系统进行物理访问，这是无法完成的，需要由工程师来完成。

技术上来说，计算机系统上几乎所有正在处理的数据都存储在某种内置的固定存储设备上。我们有以下类型的固定存储

• 内部闪存（罕见）
• SSD（固态硬盘）单元
• 硬盘驱动器（HDD）

2. 可移动存储

可移动存储是计算机系统用于存储数据的外部介质设备。通常，这些被称为可移动磁盘驱动器或外部驱动器。可移动存储是指可以在系统运行时从计算机系统中移除的任何存储设备。外部设备示例包括 CD、DVD、蓝光光盘驱动器、软盘和 USB 驱动器。可移动存储使用户能够更轻松地在不同计算机系统之间传输数据。

可移动磁盘在存储因素中的主要优点是它们可以提供与存储区域网络（SAN）相关的高速数据传输速率。我们有以下类型的可移动存储

• 光盘（CD、DVD、蓝光光盘）
• 存储卡
• 软盘
• 磁带
• 磁盘包
• 纸张存储（穿孔纸带、穿孔卡）

辅助存储设备分类

下图显示了常用辅助存储设备的分类。

顺序访问存储设备

它是一类数据存储设备，以顺序方式读取存储的数据。这与随机存取内存（RAM）相反，后者可以按任何顺序访问数据，而磁带是常见的顺序访问存储设备。

1. 磁带：它是一种用于磁记录的介质，由一层薄薄的磁性涂层组成，涂在一长条狭窄的塑料薄膜上。使用磁带录制和播放音频和视频的设备是录音机和录像机。存储计算机数据在磁带上的设备称为磁带机。
   它是早期计算机开发的关键技术，能够机械地创建、长期存储和快速访问前所未有的海量数据。

直接访问存储设备

直接访问存储设备（DASD）是存储数据在具有唯一地址的离散位置的辅助存储设备的另一种说法，例如硬盘驱动器、光驱和大多数磁存储设备。

1. 磁性磁盘：磁性磁盘是一种使用磁化过程来写入、重写和访问数据的存储设备。它覆盖有磁性涂层，并以磁道、磁点和扇区的形式存储数据。硬盘、Zip 磁盘和软盘是磁性磁盘的常见示例。

1. 软盘：软盘是一种柔性磁盘，上面有磁性涂层，并包装在保护性塑料信封中。它们是最早的可携带存储设备之一，可存储多达 1.44 MB 的数据，但由于存储容量非常小，现在已不再使用。
2. 硬盘驱动器（HDD）：硬盘驱动器由一系列称为盘片的圆形磁盘组成，盘片一个接一个地堆叠，彼此间隔约 ½ 英寸，围绕一个主轴。磁盘由铝合金等非磁性材料制成，并涂有 10-20 nm 的磁性材料。这些磁盘的标准直径为 14 英寸，其旋转速度从个人电脑的 4200 rpm（每分钟转数）到服务器的 15000 rpm 不等。
   数据存储是通过磁化或去磁化磁性涂层来实现的。磁读取臂用于从磁盘读取数据和向磁盘写入数据。典型的现代 HDD 容量为 TB（太字节）。

2. 光盘：光盘是任何使用光学存储技术和技术来读写数据的计算机磁盘。它是一种数字存储的计算机存储磁盘，使用激光束来读写数据。

1. CD 驱动器：CD 是 Compact Disk 的缩写。CD 是圆形磁盘，使用光学射线（通常是激光）来读写数据。它们非常便宜，因为您只需不到一美元就可以获得 700 MB 的存储空间。CD 被插入 CPU 机箱内置的 CD 驱动器中。它们是便携式的，因为您可以弹出驱动器，取出 CD 并随身携带。CD 有三种类型
   • CD-ROM（光盘 - 只读内存）：制造商在这些 CD 上记录了数据。专有软件、音频或视频发布在 CD-ROM 上。
   • CD-R（可刻录光盘）：用户可以在 CD-R 上写入数据一次。之后无法删除或修改。
   • CD-RW（可重写光盘）：这些光盘上的数据可以反复写入和删除。
2. DVD 驱动器：DVD 是数字视频显示的缩写。DVD 是一种光盘设备，可以存储 CD 所容纳数据的 15 倍。它们通常用于存储需要大存储容量的高清多媒体文件。DVD 也有三种类型：只读、可刻录和可重写。
3. 蓝光光盘：蓝光光盘（BD）是一种光学存储介质，用于存储高清（HD）视频和其他多媒体文件。BD 使用比 CD/DVD 更短波长的激光，使写入臂能够更精确地聚焦到光盘上，从而存储更多数据。BD 最多可存储 128 GB 的数据。

3. 内存存储设备：内存设备包含数万亿个相互连接的内存单元，用于存储数据。通电或断电时，这些单元会保留数百万个晶体管，代表二进制代码中的 1 和 0，从而使计算机能够读取和写入信息。它包括 USB 驱动器、闪存设备、SD 卡和存储卡，这些卡是您在数码相机中使用的存储介质。

1. 闪存驱动器：闪存驱动器是一种小型、超便携的存储设备。USB 闪存驱动器对于轻松地在不同设备之间传输文件至关重要。闪存驱动器通过内置的 USB Type-A 或 USB-C 插头连接到计算机和其他设备，使它们成为 USB 设备和电缆的组合。
   闪存驱动器通常被称为 U 盘、拇指驱动器或跳线驱动器。术语USB 驱动器和固态硬盘 (SSD)有时也会使用，但大多数情况下，它们指的是更大、不那么便携的基于 USB 的存储设备，如外部硬盘驱动器。
   如今，USB 闪存驱动器的存储容量可达 2 TB。每千兆字节的价格比外部硬盘驱动器贵，但它们作为存储和传输较小文件的简单、便捷的解决方案已广受欢迎。
   U 盘在计算机组织中具有以下优点，例如
   • 传输文件：U 盘是一种插入系统 USB 端口的设备，用于将文件、文档和照片传输到 PC，反之亦然。
   • 便携性：U 盘的轻巧和较小的尺寸使其可以随身携带，从而轻松完成数据传输任务。
   • 备份存储：大多数 U 盘现在都具有密码加密功能，可以存储与家庭、医疗记录和照片相关的重要信息作为备份。
   • 传输数据：专业人士或学生现在可以轻松地将大型数据文件以及视频、音频讲座传输到 U 盘，并随时随地访问它们。独立的 PC 技术人员可以将工作相关的实用工具、各种程序和文件存储在高容量 64 GB U 盘上，并从一个站点移动到另一个站点。
2. 存储卡：存储卡或存储卡盒是一种用于存储数字信息的电子数据存储设备，通常使用闪存。这些设备通常用于便携式电子设备，如数码相机、手机、笔记本电脑、平板电脑、PDA、便携式媒体播放器、视频游戏机、合成器、电子键盘和数码钢琴，并允许为这些设备添加内存而不影响人体工程学，因为卡通常包含在设备内部，而不是像 USB 闪存驱动器那样突出。

主存储器与辅助存储器的区别

以下是计算机组织中主内存和辅助内存之间的一些主要区别。