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《計(jì)算機(jī)組成原理第十二講(存儲子系統(tǒng)二)ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、計(jì)算機(jī)組成原理主講：顏俊華第十三講：存儲子系統(tǒng)（二）磁表面存儲器分類軟盤、磁帶、硬盤技術(shù)指標(biāo)記錄密度道密度：單位長度內(nèi)的磁道數(shù)位密度：磁道上單位長度內(nèi)的二進(jìn)制代碼數(shù)存儲容量非格式化容量：總位數(shù)，用位密度計(jì)算磁表面存儲器格式化容量：有效位數(shù)，用扇區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)塊長度計(jì)算速度指標(biāo)平均存取時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率：帶：平均等待時(shí)間盤：平均定位、平均旋轉(zhuǎn)時(shí)間查找速度ms讀/寫速度Kb/s、KB/s磁表面存儲器軟盤信息分布與尋址信息信息分布盤片：單片，雙面記錄磁道：盤片旋轉(zhuǎn)一周，磁頭作用區(qū)域扇區(qū)：磁道上長度相同的區(qū)段。存放數(shù)據(jù)
2、塊。各道容量相同，各道位密度不同，內(nèi)圈位密度最大。磁表面存儲器磁表面存儲器容量非格式化容量=內(nèi)圈位密度×內(nèi)圈周長×道數(shù)/面×面數(shù)格式化容量=字節(jié)數(shù)/扇區(qū)×扇區(qū)數(shù)/道×道數(shù)/面×面數(shù)尋址信息驅(qū)動(dòng)器號、磁頭號、磁道號、扇區(qū)號、扇區(qū)數(shù)磁表面存儲器硬盤信息分布與尋址信息信息分布盤組：多個(gè)盤片，雙面記錄圓柱面：各記錄面上相同序號的磁道構(gòu)成一圓柱面數(shù)據(jù)塊扇區(qū)（定長記錄格式）記錄塊（不定長記錄格式），無扇區(qū)劃分。磁表面存儲器磁表面存儲器尋址信息驅(qū)動(dòng)器號、圓柱面號、磁頭號、扇區(qū)號（記錄號）、交換量。選擇磁盤組選擇盤面選
3、擇磁道選擇起始扇區(qū)扇區(qū)數(shù)磁表面存儲器設(shè)某磁盤有兩個(gè)記錄面，存儲區(qū)內(nèi)直徑為２.36英寸，外直徑為５英寸，道密度為１２５０TPI（TPI：磁道數(shù)/英寸），內(nèi)直徑處的位密度為52400bpi（bpi：位/英寸），轉(zhuǎn)速為2400rpm（rpm：轉(zhuǎn)/分）。請解答：（１）每面有多少個(gè)磁道，每磁道能存儲多少字節(jié)？（２）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？（３）磁盤的尋址信息？磁表面存儲器磁記錄方式定義：寫電流波形的組成方式解決提高可靠性：增大寫波幅度，以提高讀出信號幅度。提高記錄密度減少轉(zhuǎn)變區(qū)數(shù)目，使單元長度縮短具有自同步能力，使位單
4、元長度縮短。自同步，即能從自身讀出信號序列中提取同步信號，以區(qū)分位單元。磁表面存儲器選擇原則：主要由以下三點(diǎn)決定自同步能力記錄密度可靠性實(shí)用記錄方式的特點(diǎn)與應(yīng)用不歸零-1制（NRZ1）寫1時(shí)電流變方向，寫0時(shí)電流不變方向?！耙?就翻”001101I0t轉(zhuǎn)變區(qū)少，無自同步能力。用于早期低速磁帶機(jī)。磁表面存儲器調(diào)相制（PE）調(diào)頻制（FM）I0t001101寫1時(shí)中間電流正跳變，寫0時(shí)中間電流負(fù)跳變。轉(zhuǎn)變區(qū)多，有自同步能力。用于常規(guī)磁帶機(jī)。I0t001101寫1時(shí)電流變二次，寫0時(shí)電流變一次。起始變方向轉(zhuǎn)變區(qū)
5、多，有自同步能力。用于早期磁盤。磁表面存儲器改進(jìn)型調(diào)頻制（MFM）寫1時(shí)位單元中間電流變，相鄰的0交界處電流變。轉(zhuǎn)變區(qū)少，有自同步能力。用于磁盤。I0t001101可壓縮位單元長度：I0t001101磁表面存儲器群碼制（GCR）——GCR（4，5）記錄碼中連續(xù)的0不超過2個(gè)；記錄碼按NRZ1方式寫入。轉(zhuǎn)變區(qū)少，有自同步能力。用于數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)。提高存儲系統(tǒng)性能高速緩沖存儲器問題的提出CPU和主存的速度差Cache的功能（引入目的）：解決CPU和主存間速度不匹配緩存CPU主存容量小速度高容量大速度低提高存儲
6、系統(tǒng)性能存儲器訪問的局部性原理時(shí)間局部性：當(dāng)前正在使用的信息很可能是后面立即還要用的信息,例程序循環(huán)和堆棧操作?？臻g局部性：指連續(xù)使用到的信息很可能在存儲空間上相鄰或相近，以順序執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)(如數(shù)組)便是如此。分層結(jié)構(gòu)：局部性原理是存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)技術(shù)可行性的基礎(chǔ)。CPUCACHEL1CACHEL2MMAMCPU地址映象cache主存數(shù)據(jù)總線地址總線ALU通用寄存器L1L2主存輔存CPU存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖Cache原理圖塊傳送字傳送字傳送提高存儲系統(tǒng)性能Cache命中率增加Cache的目的就
7、是使主存的平均讀出時(shí)間盡可能接近Cache讀出時(shí)間，即Cache命中率接近1。在一個(gè)程序執(zhí)行期間，設(shè)Nc表示Cache完成存取的總次數(shù)，Nm表示主存完成存取的總次數(shù)，h定義為命中率，則有：提高存儲系統(tǒng)性能Cache/主存系統(tǒng)平均訪問時(shí)間ta根據(jù)主存的啟動(dòng)時(shí)間有：Cache訪問和主存訪問是同時(shí)啟動(dòng)Cache訪問不命中時(shí)才啟動(dòng)主存tc:命中Cache訪問時(shí)間tm:主存訪問時(shí)間提高存儲系統(tǒng)性能存儲層次訪問效率例：CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，Cache完成存取次數(shù)為1900次，主存完成存取次數(shù)為100次，已知Cach
8、e存取周期為50ns，主存存取周期為250ns，求Cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時(shí)間（設(shè)訪問Cache和主存同時(shí)啟動(dòng)）提高存儲系統(tǒng)性能解：提高存儲系統(tǒng)性能地址映像直接映像字塊2m－1字塊2c+1字塊2c+1－1字塊2c+1字塊2c字塊2c－1字塊1字塊0………主存儲體字塊1標(biāo)記字塊0標(biāo)記字塊2c－1標(biāo)記Cache存儲體t位01C－1…字塊字塊地址主存字塊標(biāo)記t位c位b位主存地址比較器（t位）=≠不命中有效位=1？*m位Cache內(nèi)地址
