計算機組成原理_存儲子系統(tǒng)-4-磁存儲器.ppt

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1、第4節(jié)磁表面存儲器1/21(磁盤)1、存儲介質與磁頭存儲介質：磁層材料讀/寫磁頭：2/21磁層SN電流-I+I磁層磁層2、讀寫原理（1）兩種磁化方式3/21S→NS→NN←SN↑SN↑SS↓NS↓N(a)水平磁化(b)垂直磁化環(huán)形磁頭半開磁頭電流電流:水平磁化垂直磁化（2）讀寫原理存儲介質：磁層；讀/寫部件：磁頭；數(shù)據(jù)寫入磁頭線圈中加磁化電流（寫入電流），磁層移動，形成連續(xù)的小段磁化區(qū)（位單元區(qū)）。讀出數(shù)據(jù)線圈中不加電流，磁層移動。當位單元的轉變區(qū)經(jīng)過磁頭下方時，線圈兩端會產(chǎn)生感應電勢e讀出數(shù)據(jù)磁通量Φ變化e=－dΦdt4/215/21寫入電流N←SN←SS→N-I+It0t1t2t

2、0t1t2N←SS→NN←Se=dΦdtN←SS→NN←SΦe感應電勢讀出(磁層左移)寫入(磁層左移)3、磁記錄的編碼方式采用某種變化規(guī)律，將一串二進制代碼序列轉換成記錄磁層中相應的磁化狀態(tài)。不歸零-1制（NRZ1）6/21幾種常見的記錄方式：調相制（相位調制PM，相位編碼PE）調頻制（FM）改進型調頻制（MFM或M2F）群碼制（GCR）(1)不歸零-1制（NRZ1，noreturntozero-1）寫0：電流不變；寫1：電流翻轉tItet外同步信號7/21不歸零-1制的讀寫原理001101外加同步信號。無電勢：0；有電勢：1(2)調相制（相位調制PM，相位編碼PE,phase）寫0：

3、在中間位置讓寫入電流負跳變寫1：在中間位置讓寫入電流正跳變001101tIte8/21調相制的讀寫原理自帶同步信號。電勢為正：0；電勢為負：1(3)調頻制（FM,frequencymodulation）001101tItet自帶同步時間窗口2T/3每位的起始處寫入電流跳變1次，以作為同步信號，在中間位置：寫0則不變、寫1則跳變9/21無電勢：0；有電勢：1讀數(shù)據(jù)時，時間窗當中：4.5磁盤存儲器及其接口磁盤系統(tǒng)包括以下幾個部分：（1）硬件（2）軟件10/21盤片（存儲體）磁盤驅動器磁盤控制器與接口主要是硬盤驅動程序，固化在ROM中1、軟盤（略）2、硬盤盤片：單面或者雙面記錄;適用于調用較

4、頻繁的場合，常作為主存的直接后援。11/21盤組：多個盤片組裝成1個盤組；磁盤陣列(RAID)：多個盤組形成。磁盤磁盤控制器磁盤驅動器+接口磁盤適配器盤片、磁頭定位系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)12/2113/21圓柱面磁臂主軸盤片組磁盤的結構簡圖磁道讀/寫磁頭盤組：多個盤片，雙面記錄。各記錄面上相同序號的磁道構成一個圓柱面圓柱面：扇區(qū)（定長記錄格式）※硬盤信息分布與尋址信息1）信息分布（柱面數(shù)=道數(shù)/面）數(shù)據(jù)塊記錄塊(不定長記錄格式)，無扇區(qū)劃分；驅動器號2）尋址方式確定硬盤確定柱面確定磁面定位扇區(qū)定位字節(jié)14/21→圓柱面號→磁頭號→扇區(qū)號→字節(jié)序號√[例]定長記錄格式3）記錄格式（磁道的格式）磁

5、道索引脈沖間隔扇區(qū)0扇區(qū)1扇區(qū)n間隔扇區(qū)i標志區(qū)：標志信息、CRC校驗碼數(shù)據(jù)區(qū)：標志信息、CRC校驗碼、數(shù)據(jù)字段磁道時間盤面上各磁道的容量相同,因此各磁道的位密度不同,故內圈的位密度最高。15/21①非格式化容量=盤面數(shù)×磁道數(shù)/面×內圈周長×內圈位密度②格式化容量=盤面數(shù)×磁道數(shù)/面×扇區(qū)數(shù)/道×字節(jié)數(shù)/扇區(qū)4)硬盤的基本操作尋找磁道(磁頭徑向移動)→尋找扇區(qū)(盤片旋轉)①數(shù)據(jù)尋址②數(shù)據(jù)讀寫串行讀/寫→格式轉換→輸入/輸出(DMA)16/213、硬盤的技術指標與校驗磁道密度：（1）記錄密度（2）存儲容量位密度：盤面上單位徑向長度內的磁道數(shù)磁道上單位長度可記錄的比特數(shù)量非格式化容量：格

6、式化容量：通過位密度來計算通過扇區(qū)來計算（3）速度指標平均存取時間(尋道+旋轉)、數(shù)據(jù)傳輸率(帶寬)17/21[例]某雙面磁盤，4個盤片，每面有200道，內層磁道周長為50mm，內道每0.5mm劃分為1個扇區(qū)(50B)，內層位密度1000b/mm，轉速3000r/m：（1）該磁盤存儲容量是多少？（非格式化和格式化）（2）磁盤的數(shù)據(jù)帶寬是多少？解答：（1）非格式化容量==80Mb=10MB格式化容量==8MB（2）轉速=3000r/m=50r/s帶寬=18/214×2×200×50×1000b4×200×2×(50÷0.5)×50B50r/s×(50÷0.5)×50B=250KB/s(4

7、)磁表面存儲器的校驗海明校驗循環(huán)冗余校驗（CRC）19/214、磁盤適配器磁盤適配器磁盤驅動器總線※功能與作用面向總線：提供符合總線標準的接口邏輯面向磁盤驅動器：提供與磁盤驅動器匹配的接口邏輯※工業(yè)標準SCSI、IDE、SATA等等20/21※硬盤的發(fā)展趨勢新材料+新技術→更大容量(MB、GB、TB)→更高帶寬(幾MB/s，數(shù)百MB/s)→更小體積(14/8/5.25/3.5/2.5/1.8/1.3英寸)普通磁表面硬盤(HDD)、固態(tài)(半導體)