隨機存取設備

在計算機科學中，隨機存取（有時亦稱直接訪問）代表同一時間訪問一組序列中的一個隨意組件。隨機存取設備是指同一時間訪問設備中任一物理記錄。隨機存取設備的最大特點就是隨機存取，常見的隨機存取設備有磁碟、光碟。

基本介紹

• 中文名：隨機存取設備
• 外文名：Random access device
• 學科：計算機
• 定義：同一時間訪問設備中任一物理記錄
• 有關術語：磁碟
• 領域：計算機系統

磁碟存儲器

磁碟存儲器(magnetic disk storage)是以磁碟為存儲介質的存儲器，相對於記憶體來說就是外部存儲器。它是利用磁記錄技術在塗有磁記錄介質的旋轉圓盤上進行數據存儲的輔助存儲器。磁碟存儲器是一種套用廣泛的直接存取存儲器，具有存儲容量大、數據傳輸率高、存儲數據可長期保存等特點。在計算機系統中，常用於存放作業系統、程式和數據，是主存儲器的擴充。與其他捕助存儲器相比，磁碟存儲器具行較大的存儲存量和較快的數據傳輸速率。

磁碟存儲器通常由磁碟、磁碟驅動器(磁碟機)和磁碟控制器構成，可分為硬碟和軟碟兩類。硬碟盤基用非磁性輕金屬材料製成，軟碟盤基用撓性塑膠製成。已經不再使用軟碟存儲器了。

按照碟片的安裝方式，磁碟有固定和可互換（可裝卸）兩類。可互換的磁碟結構有下列幾種：

單片碟片安裝在塑膠或金屬扁盒內的部件稱盤盒；幾片碟片同軸連裝在一起的部件稱盤組；磁碟與磁頭臂同裝在一密閉容器內的部件稱頭盤組件。小型磁碟驅動器的碟片，直接安裝在驅動器的主軸上，與驅動器結成一個整體。磁碟驅動器是驅動磁碟轉動並在盤面進行寫入讀出動作的裝置。盤組或盤盒裝在驅動器上，以恆速旋轉。磁頭浮動在碟片表面,在磁碟控制器的控制下,經磁頭的電磁轉換在盤面磁層上按同心圓軌道寫入、讀出數據。磁碟驅動器分頭臂固定型和頭臂移動型兩類；頭臂移動型磁碟驅動器又有磁碟可換型和磁碟固定型兩種。

溫徹斯特磁碟存儲器簡稱溫盤。因採用溫徹斯特技術而得名。溫徹斯特技術主要包括：①密封的頭盤組件。即將磁頭、盤組和定位機構等密封在一個盤腔內，後來發展到連主軸電機等全部都裝入盤腔，可進行整體更換。②採用小尺寸和小浮力的接觸起停式浮動磁頭。藉以得到超小的頭盤間隙（亞微米級），以提高記錄密度。③採用具有潤滑性能的薄膜磁記錄介質。④採用磁性流體密封技術。可防止塵埃、油、氣侵入盤腔，從而保持盤腔的高度淨化。⑤採用集成度高的前置放大器等。硬碟驅動器均採用了溫徹斯特技術。它與可換式磁碟比，大幅度提高了記錄密度，提高了磁碟機的可靠性，使其進一步小型化。

軟磁碟存儲器簡稱軟碟，是一種封裝在方形保護套內的、在軟質基片上塗有氧化鐵磁層的記錄介質。軟碟驅動器的磁頭與盤面是在接觸狀態下工作，因而轉速很低，其他工作原理與硬碟相類似。早期軟碟盤徑為8英寸(1英寸=2.54厘米），後來發展成5.25英寸，又廣泛採用3.5英寸軟碟。驅動器厚度也逐年減小。特別是薄型3.5英寸和5.25英寸軟碟機發展很快，在微機和終端設備中得到了廣泛套用。

固定頭臂磁碟存儲器或稱每道一頭型磁碟存儲器。它不需要頭臂定位機構，而是對應每個盤面安裝儘可能多的頭臂。為了減少平均等待時間，碟片的轉速一般較高，例如每分鐘6000轉。固定頭臂磁碟與磁鼓的性能特點相同，由於磁頭的造價昂貴，套用範圍很小。

光碟

用雷射束的作用在金屬薄膜上實現信息存取的裝置，是最近發展起來的電子計算機存儲媒體.其存儲信息的原理是：寫入時，用強光束灼燒光碟記錄媒體，使盤上燒出直徑為1微米的小坑，用它代表所記錄的二進制數碼;讀出時，用弱光束掃描記錄媒體，以反射光的強弱來區別數碼.光源採用雷射組，它形成兩條強度不等的光束，強光束作寫入，弱光束作讀出。

光碟有如下特點：記錄密度高，容量大；光碟一般都是以微孔的形態將信息記錄在金屬薄膜上，因此信息可以長期保存；光碟採用經過聚焦的雷射束寫入和讀出信息，物鏡的出射面與光記錄介質表面不接觸，所以光碟對環境的要求不高。

按功能的不同，光碟可分為三種類型：

①唯讀型光碟 這種光碟的碟片出廠前由廠家預先用雷射蝕刻上音頻、視頻數字信息，出廠後，用戶只能讀出盤上的內容，不能再往盤上寫入信息。

②只寫一次型光碟 又稱寫入後立即讀出型光碟.它可以由用戶寫入信息，寫入後可直接讀出;不過只能寫一次，寫入後不能再修改(相當於半導體存儲器中的PROM)，但是碟片上留有空白區，可把要修改或重寫的數據追記在空白區內，也可將不需要的數據信息廢除。

③可擦寫型光碟 是在前兩種光碟以後出現的，它利用磁光效應來存取信息，即採用特殊的磁性薄膜作記錄介質，用雷射束來記錄、再現和擦除信息。

隨身碟

隨身碟，全稱USB快閃記憶體盤，英文名“USB flash disk”。它是一種使用USB接口的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品，通過USB接口與電腦連線，實現即插即用。

隨身碟的稱呼最早來源於朗科科技生產的一種新型存儲設備，名曰“優盤”，使用USB接口進行連線。隨身碟連線到電腦的USB接口後，隨身碟的資料可與電腦交換。而之後生產的類似技術的設備由於朗科已進行專利註冊，而不能再稱之為“優盤”，而改稱諧音的“隨身碟”。後來，隨身碟這個稱呼因其簡單易記而因而廣為人知，是移動存儲設備之一。市面上出現了許多支持多種連線埠的隨身碟，即三通隨身碟（USB電腦連線埠、iOS蘋果接口、安卓接口）。

優缺點

隨身碟較不容易讓水或灰塵滲入（尤其是黑膠體隨身碟），也不怕被刮傷及發霉，而這些在舊式的攜帶式存儲設備（例如光碟、軟碟片）等是嚴重的問題。而隨身碟所使用的固態存儲設計讓它們能夠較大程度抵抗無意間的外力撞擊。這些優點使得隨身碟非常適合用來從某地把個人數據或是工作檔案攜帶到另一地，例如從家中到辦公室，或是一般來說需要攜帶到並訪問個人數據的各種地點。由於USB在現今的個人電腦中幾乎無所不在，因而到處都可以使用隨身碟。不過，小尺寸的隨身碟也讓它們常常被放錯地方、忘掉或丟失。

隨身碟雖然小，但相對來說卻有較大的存儲容量。市售隨身碟皆能夠存儲比一片CD（700MB）還多的數據，高級的可以存儲比一片雙面雙層DVD（17GB）還多的數據。市售隨身碟最大容量可高達1TB，讀取速度超過250MB/s

隨身碟使用USB大量存儲設備的類別，這表示大多數現代的作業系統都可以在不需要另外安裝驅動程式的情況下讀取及寫入隨身碟。隨身碟在作業系統裡面顯示成區塊式的邏輯單元，隱藏內部快閃記憶體所需的複雜細節。作業系統可以使用任何檔案系統或是區塊定址的方式。有些電腦也可以利用隨身碟來開機。

與其它的快閃記憶體設備相同，隨身碟在總讀取與寫入次數上也有限制。當隨身碟變舊時，寫入的動作會更耗費時間。當我們用隨身碟來運行應用程式或作業系統時，便不能不考慮這點。有些程式開發者特別針對這個特性以及容量的限制，為隨身碟撰寫了特別版本的作業系統（例如Linux）與軟體。它們通常對使用空間做最最佳化，並且將暫存檔存儲在電腦的主存中，而不是隨身碟里。

許多隨身碟支持寫入保護的機制。這種在外殼上的開關可以防止電腦寫入或修改磁碟上的數據。寫入保護可以防止電腦病毒檔案寫入隨身碟，以防止該病毒的傳播。

隨身碟比起機械式的磁碟來說更能容忍外力的撞擊，但仍然可能因為嚴重的物理損壞而故障或丟失數據。在組裝電腦中，錯誤的USB連線連線埠接線也可能損壞隨身碟的電路。相對其他外設來說，隨身碟是比較容易出現故障的一類，所以應做好數據備份。