Computer Fundamentals 简明教程

Actuator − 执行器手臂是一个负责为读/写磁头提供支持的机械元件。此机械装置可以促进将读/写磁头移动到盘片上的所需磁道，以便执行数据读取或写入操作。当代硬盘驱动器 (HDD) 使用音圈执行器来实现精确定位。

Read-write Heads − 每个盘片都配备了一个对应的读/写磁头，该磁头略高于盘片的表面。这些组件负责从盘片中检索数据并将数据存储到盘片上。执行器手臂用于快速横穿盘片的表面，以便访问磁盘的不同区域。

Central Spindle − 盘片以恒定速度使用主轴旋转。大多数硬盘驱动器以 5,400 或 7,200 RPM 旋转，而一些高性能设备以 10,000 或15,000 RPM 旋转。

Magnetic Platter − 它以二进制形式存储信息。硬盘驱动器内的扁平圆形磁盘称为盘片。大多数情况下，这些盘片由铝或玻璃制成，并带有磁性涂层。磁性图案将信息保存在盘片上。

Power Connectors − 它将硬盘驱动器链接到个人计算机中的电路板。需要一个电源连接器才能从计算机的电源为内部硬盘驱动器供电。现代磁盘使用 SATA 电源连接器。

Read-Write Head − 是读写臂末端的一个小磁铁。

Circuit Board − 控制器板，也称为“印刷电路板”(PCB)，是硬盘驱动器的核心。它包含驱动器的软件，该软件控制访问数据的方式并修复错误。驱动程序板还将硬盘驱动器连接到计算机的接口（例如 SATA 或 IDE）。

Data Connector − 通过电源连接器，计算机的供电设备为内部硬盘驱动器供电。对于较新的驱动器，SATA 电源连接器是常见的。

Small Spindle − 这可以让读写臂在盘片上摆动。

Data Storage − HDD 包含一个或多个迅速旋转的不锈钢磁盘（盘片），涂有一层磁性材料。数据以磁性图案的形式存储在这些盘片上。要读取或写入数据，一个读/写磁头会在旋转的盘片上移动。

Capacity − HDD 有各种存储容量，从几千兆字节 (GB) 到多个太字节 (TB)。HDD 的容量由其包含的盘片数量及其数据密度决定。

Speed − 就数据访问时间和读/写速度而言，HDD 通常比 SSD 慢。这是因为读/写磁头需要物理移动到磁盘上的正确位置，从而导致延迟。

Durability − HDD 是带有活动部件的机械装置，如果受到物理震荡、跌落或过度震动，它们很容易发生机械故障。而 SSD 是固态的，在这方面更加耐用。

Price − 与 SSD 相比，HDD 的每千兆字节通常更便宜。这使其成为大容量存储需求的经济选择。

Noise and Heat − HDD 可能因旋转盘片和移动磁头而产生噪音。它们还会产生热量，因此需要适当的通风以防止过热。

Power Consumption − 由于机械部件，HDD 通常比 SSD 消耗更多的功率。这可能导致笔记本电脑和台式电脑的功耗略高。

Longevity − HDD 的使用寿命可能会有所不同，但通常比 SSD 短。随着时间的推移，机械部件可能会磨损，导致数据丢失。

Applications − HDD 通常用于各种用途，例如存储大文件（照片、视频和文档）、运行操作系统和软件，以及用于备份和数据共享的网络附加存储 (NAS) 设备。

Backup − 由于其机械性质，定期备份 HDD 上的数据非常重要，以防止故障导致数据丢失。可以使用冗余存储系统或 RAID 配置来增加数据保护。

Magnetic Platters − 盘片是指圆盘。硬盘驱动器中的盘片数量与其存储容量成正比，因为每个盘片可以容纳特定数量的信息。因此，与存储容量较小的硬盘相比，存储容量较大的硬盘将包含更多的盘片。从盘片存储和检索信息的进程涉及利用同心圆，称为磁道，它们进一步细分为扇区。

Arm − 臂是指伸出盘片上方的组件。配备读写磁头的执行器臂用于在盘片上读取和存储磁性数据。每个盘片都将拥有一个自己的执行器臂，用于从中读取和写入数据。电机用于以每分钟 4,500 到 15,000 转 (RPM) 的速度旋转磁盘。驱动器的较高转速对应于改进的性能结果。当计算机需要从硬盘驱动器检索数据时，电机启动盘片的旋转，而执行器臂重新定位自身到存储数据的盘片上方指定的位置。位于执行器臂上的磁头负责检测盘片上存在的磁位。然后，这些磁头将检测到的位转换为相应的数据，计算机可以使用这些数据。相比之下，在数据传输到驱动器的过程中，磁头会向盘片发射磁脉冲，从而改变盘片表面的磁性特征并随后存储信息。

NAND Flash Memory − SSD 的主要组件是 NAND 闪存。这是一种非易失性存储器，即使在断电时也能保留数据。NAND 闪存由组织成页面和块的存储器单元组成。

Cells and Bits − NAND 闪存中的每个存储单元可存储多个数据位，通常每单元存储一位、两位或三位。单元可存储的位数越多，固态硬盘的性价比就越高，但也会影响性能和使用寿命。

Pages and Blocks − 数据以固定大小的页写入和读取，这些页分组为较大的块。当数据写入固态硬盘时，首先将数据编程到一个空页中。要更新或删除数据，固态硬盘使用称为磨损均衡的过程，该过程确保数据均匀分布在 NAND 单元中，以防止任何一个单元过度磨损。

Controller − 固态硬盘控制器是一个关键组件，它负责管理数据对 NAND 闪存的读写。它处理诸如纠错、磨损均衡和垃圾回收等任务，以优化性能和使用寿命。

TRIM − 修剪命令是固态硬盘的一项重要功能。它允许操作系统通知固态硬盘哪些数据块不再使用，从而使固态硬盘能够执行有效的垃圾回收和磨损均衡，进而有助于长期保持性能。

Wear Leveling − NAND 闪存单元在降级之前具有有限的写入擦除周期。磨损均衡确保在存储单元中均匀写入数据，延长固态硬盘的使用寿命。

Read and Write Operations − 固态硬盘可以非常快速地读取数据，因为它不涉及任何移动部件。然而，写入操作可能会更为复杂，因为数据必须写入到空页中，而以前使用的页必须先被擦除，然后才能重新写入。此过程由固态硬盘控制器管理，以优化速度并最大限度地减少写入放大。

Recording Mechanism − 磁带是一种细长的塑料条，上面覆盖着磁铁。磁化区域代表二进制 0 和 1，在磁带上存储数据。

Reading Mechanism − 当磁带通过磁带机时，读取磁化的部分以恢复数据。这个顺序过程要求驱动器快进或快退以访问具体数据，这比随机访问存储（如硬盘或固态硬盘）慢。

CD (Compact Disc) − CD 是最早的光盘类型之一，并于 20 世纪 80 年代初发布。它们可以存储高达 700MB 的数据，广泛用于音乐、软件和数据存储。

DVD (Digital Versatile Disc) − DVD 在 CD 之后，存储容量大大提升，单层 4.7GB，双层 8.5GB。用于电影、软件发行和数据备份。

Blu-ray Disc − 蓝光等较新的光盘可以存储比 DVD 更多的数据。对于标准光盘，它们可以容纳 25GB（单层）和 50GB（双层），对于专业版本则可以容纳更多。蓝光光盘用于高清视频和数据存储。

Archival Disc − 归档光盘可以长期保存数据。归档级数据的容量和耐用性使其成为理想选择。

Recordable and Rewritable Discs − 可重写和一次性写入的光盘是可用的。可重写光盘可以被擦除和重写，然而可记录光盘只能被写入一次。

Recording Mechanism − 激光在 CD、DVD 和蓝光光盘上创造出微小的凹坑和陆地。凹坑和陆地是二进制数据。

Reading Mechanism − 光盘驱动器的激光检测凹坑和陆地反射来读取数据。驱动器将反射转换成数字数据。

Storage Capacity − USB 闪存驱动器有很多种存储容量，从几千兆字节 (GB) 到几兆兆字节 (TB)。

Physical Size − 这些设备通常因为小巧紧凑而具有特征性，形如塑料或金属棒，USB 连接器位于一端。这些设备特别设计为便于携带，可以轻松放入口袋或安全地系在钥匙链上。

Data Transfer Speed − USB 闪存驱动器具有不同的数据传输速度，通常根据 USB 世代进行分类，包括 USB 2.0，USB 3.0，USB 3.1 和 USB 3.2。每一代都提供了增强的传输速度。USB 3.0 和之后的版本与 USB 2.0 相比表现出显著的速度提升。

File Storage − USB 闪存驱动器可以存储广泛的数据类型，包括文档、照片、视频、音乐、软件和其他文件。这些设备经常被用于在不同的设备间传输文件或作为可靠的备份存储解决方案。

Plug-and-Play − USB 闪存驱动器被普遍认为是即插即用设备，这意味着它们可以轻松连接到计算机的 USB 端口并立即操作，而无需安装额外的驱动程序或软件。

Security − 特定的 USB 闪存驱动器配备了集成的安全特性，包括硬件加密和密码保护，用于在驱动器丢失或被盗的情况下增强其数据保护。

Price − USB 闪存驱动器的价格会因存储容量、速度和品牌等因素而异。一般来说，容量越小的驱动器通常更具成本效益，而容量更大、速度更快的驱动器往往定价较高。

Secure Digital (SD) Card − SD 卡是常见的存储卡。它有 microSD、miniSD 和普通 SD 卡。数码相机、智能手机和其他移动设备需要 SD 卡。

CompactFlash (CF) Card − SD 卡比 CF 卡小且不耐用。专业相机和工业应用使用它们。

Memory Stick − Memory Stick 卡在索尼相机、便携式摄像机和笔记本电脑中很流行。

XQD and CFexpress − 这些高速内存卡格式应用于专业相机和录像机。它们的读取和写入速度快，可捕捉高分辨率的照片和视频。

MultiMediaCard (MMC) − MMC 卡的尺寸小于 SD 卡，出现在较旧的设备中。今天它们已很少见。

SmartMedia Card − 大多数数码相机和其他便携式设备不再使用 SmartMedia 卡。

Network Attached Storage (NAS) − NAS 硬盘驱动器设计用于家庭和小企业的文件共享和存储。多个存储托架、RAID 功能和内置网络连接功能简化了文件访问和共享。

Storage Area Network (SAN) − 多台服务器从高性能 SAN 接收块级别存储。SAN 使用专门的硬盘驱动器系统。数据中心和企业利用它们来集中化和管理存储资源。

Video Surveillance Storage − 视频监控系统需要硬盘驱动器以连续录制高清视频并进行回放。这些驱动器针对写入密集型工作负载和监控进行了优化。

Gaming Storage − 部分游戏机和高端电脑集成了专门的硬盘驱动器以实现快速加载和流畅的游戏。SSD 会尽量缩短这些硬盘上的加载时间。

Ruggedized Hard Drives − 耐用硬盘驱动器能够承受极端温度、压力和振动。军事、航天和工业自动化等行业会应用它们。

Data Recovery Systems − 数据恢复业务使用配备现代工具和软件的专用硬盘驱动器系统，从损坏或损坏的驱动器中恢复数据。

Medical Imaging Storage − MRI 和 CT 扫描等医学成像技术会产生大量数据，医院需要存储这些数据。专门的存储解决方案会保护数据并且符合隐私法。

Digital Content Creation (DCC) Storage − 视频编辑器和 3D 动画师等 DCC 专业人员需要高容量、高速存储来存放巨大的多媒体文件。专门的存储系统满足了这些需求。

Scientific Research Storage − 科学研究，尤其是基因组学和粒子物理学，需要庞大的数据存储和分析。高效的大数据作业需要专门的存储解决方案。

Media Types − 磁带、光盘和存档介质用于三级存储系统。这些廉价介质可以保存大量数据。

Low Access Speed − 三级存储访问数据的速度比一级存储和二级存储慢。要读取磁带数据，您必须在物理上移动它。

High Capacity − 太字节或拍字节是三级存储系统的典型存储容量。它们可以实现长期数据保留。

Archival and Backup − 存档数据在三级存储中保存很长时间，而且很少被访问。此外，它被用于灾难恢复数据备份。

Reliability − 三级存储介质由于其耐用性和长寿命，可以在很长一段时间内保存数据而不会退化。

Offline Storage − 离线或近线三级存储使介质无法旋转或立即访问。它们根据需要加载或安装。

Cost-Effective − 三级存储对于大容量、不经常访问的数据而言是经济高效的。介质比高速、大容量光盘驱动器更便宜。

Scalability − 由于云具有很高的可扩展性，因此用户可以根据自己的要求调整存储在云中的数据量。这种弹性对于存储需求不断变化的公司来说是有利的。

Accessibility − 如果有互联网接入，则可以从任何地方检索保存在云中的数据。因此，对于个人和组织而言，使用各种设备（例如个人电脑、智能手机和平板电脑）访问其数据变得更加简单。

Cost-effectiveness − 云存储通常向用户收取其使用的存储容量和资源的费用。这可能比更新本地存储便宜。

Security − 云存储提供商最优先考虑用户数据的安全性。这包括访问控制、频繁的安全审核以及始终对数据进行加密和解密。用户必须对他们云端数据的安全性和配置负责。

Backup and Disaster Recovery − 云存储服务已内置备份和恢复工具。用户可以设置定期备份，并在丢失数据或系统崩溃的情况下恢复数据。