計算機(jī)組成原理 第19講_輔存

1、計算機(jī)組成原理Principles of Computer Organization廣義雙語教學(xué)課程09/skyclass25/青島理工大學(xué) 校級精品課程http:/ 輔助存儲器輔助存儲器n輔助存儲器的種類與技術(shù)指標(biāo)輔助存儲器的種類與技術(shù)指標(biāo)n硬磁盤存儲器硬磁盤存儲器n磁帶存儲器n光盤存儲器n固態(tài)盤Chapter 8 Auxiliary MemoryExternal Memory盛建倫3主存用來存放需立即使用的程序和數(shù)據(jù)，要求存取速度快。主存用來存放需立即使用的程序和數(shù)據(jù)，要求存取速度快。 輔存用于存放當(dāng)前不需要立即使用的信息，在需要時與主存輔存用于存放當(dāng)前

2、不需要立即使用的信息，在需要時與主存成批交換數(shù)據(jù)，是主存的后備和補(bǔ)充。成批交換數(shù)據(jù)，是主存的后備和補(bǔ)充。 保存在輔存上的程序和數(shù)據(jù)必須首先裝入主存，然后才能被保存在輔存上的程序和數(shù)據(jù)必須首先裝入主存，然后才能被CPU使用。使用。輔存的特點是容量大，成本低和非易失性。輔存的特點是容量大，成本低和非易失性。Secondary storage differs from primary storage in that it is not directly accessible by the CPU. The computer usually uses its input/output channels

3、 to access secondary storage and transfers desired data using intermediate area in primary storage.1. 輔助存儲器的特點輔助存儲器的特點4輔助存儲器的種類輔助存儲器的種類硬磁盤存儲器硬磁盤存儲器軟磁盤存儲器磁帶存儲器磁帶存儲器固態(tài)盤固態(tài)盤 solid-state drive IC卡卡只讀光盤只讀光盤CD-ROM可寫一次的光盤可寫一次的光盤WORM可擦除重寫的光盤可擦除重寫的光盤CD-RW盤盤磁表面存儲器磁表面存儲器光盤存儲器光盤存儲器輔助存儲器輔助存儲器 磁表面存儲器磁表面存儲器 Magneti

4、c Surface Memory 是將磁性材料沉積是將磁性材料沉積在非磁性的盤在非磁性的盤/帶基體上形成記錄介質(zhì)，并以繞有線圈的磁頭與帶基體上形成記錄介質(zhì)，并以繞有線圈的磁頭與記錄介質(zhì)的相對運動來寫入或讀出信息。記錄介質(zhì)的相對運動來寫入或讀出信息。 光盤存儲器是利用激光束在具有某種光學(xué)特性的介質(zhì)表面上光盤存儲器是利用激光束在具有某種光學(xué)特性的介質(zhì)表面上存儲信息。存儲信息。半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器8.2 磁記錄原理磁記錄原理和和記錄記錄方式方式1磁記錄介質(zhì)磁記錄介質(zhì) Media 磁記錄磁記錄介質(zhì)指的是表面涂有薄層硬磁性材料的信息載體，可介質(zhì)指的是表面涂有薄層硬磁性材料的信息載體，可以脫機(jī)保存。以

5、脫機(jī)保存。 磁表面存儲器使用的記錄磁表面存儲器使用的記錄介質(zhì)的基底可分為：軟性介質(zhì)（聚介質(zhì)的基底可分為：軟性介質(zhì)（聚脂材料）和硬性介質(zhì)（鋁合金）。脂材料）和硬性介質(zhì)（鋁合金）。表面的磁性材料為表面的磁性材料為-Fe2O3，具有高的矯頑力和剩磁。，具有高的矯頑力和剩磁。 好的磁記錄介質(zhì)應(yīng)該具有：記錄密度高，輸出信號幅度大，噪聲低，薄膜組織緊密，光滑，無麻點，厚薄均勻，對周圍環(huán)境的溫度、濕度不敏感，能長期保持磁化狀態(tài)等特點。磁帶和軟磁盤的基底為軟性介質(zhì)，表面涂布磁粉。磁帶和軟磁盤的基底為軟性介質(zhì)，表面涂布磁粉。 硬磁盤的基底為硬性介質(zhì)，表面鍍有連續(xù)的磁性薄膜。硬磁盤的基底為硬性介質(zhì)，表面鍍有連續(xù)的

6、磁性薄膜。連續(xù)膜介質(zhì)的磁層很薄，剩磁大，輸出信號強(qiáng)，表面更加光滑平整，厚薄更加均勻，可以達(dá)到更高的記錄密度。2磁頭磁頭 Head 磁頭是在一個具有縫磁頭是在一個具有縫隙隙的環(huán)行導(dǎo)磁體上繞上環(huán)行導(dǎo)磁體上繞上線圈構(gòu)成線圈構(gòu)成的。 其前端極細(xì)的工作間隙增大了磁阻磁阻，使導(dǎo)磁體中的磁力線磁力線繞過工作間隙工作間隙g形成漏磁場漏磁場，從而使磁記錄磁記錄介質(zhì)磁化介質(zhì)磁化。寫入線圈寫入線圈工作間隙工作間隙磁力線磁力線g讀出線圈讀出線圈磁頭按工作方式可分為：接觸式磁頭和浮動式磁頭。接觸式磁頭和浮動式磁頭。 接觸式磁頭在讀寫時與接觸式磁頭在讀寫時與磁記錄磁記錄介質(zhì)直接接觸介質(zhì)直接接觸，相互摩擦，容易被磨損。磁帶

7、機(jī)磁帶機(jī)和軟磁盤軟磁盤驅(qū)動器使用接觸式磁頭。 浮動式磁頭在讀寫時懸浮在介質(zhì)上方浮動式磁頭在讀寫時懸浮在介質(zhì)上方，與磁記錄介質(zhì)表面不接觸。其機(jī)制是介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流在磁頭與介質(zhì)表面之間形介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流在磁頭與介質(zhì)表面之間形成的一層很薄的空氣墊，浮動間隙小于成的一層很薄的空氣墊，浮動間隙小于1m。具有讀寫速度快、無磨損、可靠性高等優(yōu)點。硬磁盤硬磁盤存儲器采用浮動式磁頭。盛建倫7 磁表面存儲器通過磁頭磁表面存儲器通過磁頭與記錄介質(zhì)記錄介質(zhì)的相對運動完成數(shù)據(jù)相對運動完成數(shù)據(jù)的寫寫入入或讀出。讀出。磁記錄原理磁記錄原理 寫入過程寫入過程 記錄介質(zhì)在磁記錄介質(zhì)在磁頭下勻速通過。頭下勻速通過。工

8、作間隙工作間隙v磁力線磁力線g寫入線圈寫入線圈局部磁化局部磁化 磁頭磁頭的寫入線圈中寫入線圈中通入一定方向通入一定方向和大小大小的電流電流，磁頭導(dǎo)磁體磁頭導(dǎo)磁體被磁化被磁化，建立一定方建立一定方向向和強(qiáng)度強(qiáng)度的磁場。磁場。 在磁頭在磁頭的工作間隙形成漏磁場，將工作間隙下面工作間隙形成漏磁場，將工作間隙下面的記錄介質(zhì)記錄介質(zhì)表面上的微小區(qū)域的磁性粒子磁化，形成一個磁化單元。表面上的微小區(qū)域的磁性粒子磁化，形成一個磁化單元。盛建倫8 磁頭的導(dǎo)磁體是用軟磁材料構(gòu)成的，記錄介質(zhì)表面的磁層是磁頭的導(dǎo)磁體是用軟磁材料構(gòu)成的，記錄介質(zhì)表面的磁層是用硬磁材料構(gòu)成的。當(dāng)電流形成的漏磁場消失后，磁頭仍然是未用硬磁

9、材料構(gòu)成的。當(dāng)電流形成的漏磁場消失后，磁頭仍然是未磁化狀態(tài)，而磁層則為剩磁狀態(tài)。磁化狀態(tài)，而磁層則為剩磁狀態(tài)。 電流方向不同，磁化后剩磁狀態(tài)也不同，分別代表數(shù)字電流方向不同，磁化后剩磁狀態(tài)也不同，分別代表數(shù)字“1”和和“0”。隨著寫入電流方向的變化和記錄介質(zhì)的運動，就可將二。隨著寫入電流方向的變化和記錄介質(zhì)的運動，就可將二進(jìn)制數(shù)字序列轉(zhuǎn)化為介質(zhì)表面的磁化單元序列。進(jìn)制數(shù)字序列轉(zhuǎn)化為介質(zhì)表面的磁化單元序列。 目前廣泛使用巨磁電阻材料制造磁頭，其磁電阻變化率是各向異性磁電阻材料AMR的34倍，有利于增加磁頭的靈敏度、提高記錄面密度。tI1 0 1 1 0 1Head磁記錄原理盛建倫9v讀出線圈讀出

10、線圈局部磁化單元局部磁化單元e 讀出過程讀出過程 讀出過程是將介質(zhì)表面讀出過程是將介質(zhì)表面記錄的磁化單元序列還原成記錄的磁化單元序列還原成電流脈沖序列的過程。電流脈沖序列的過程。當(dāng)記錄介質(zhì)在磁頭下勻速當(dāng)記錄介質(zhì)在磁頭下勻速通過時，磁頭相對記錄介通過時，磁頭相對記錄介質(zhì)的運動將切割磁力線。質(zhì)的運動將切割磁力線。在讀出線圈的兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢在讀出線圈的兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e。 e的幅度與讀出線圈的匝數(shù)的幅度與讀出線圈的匝數(shù)n、運動速度、運動速度v和剩余磁通和剩余磁通隨移動隨移動距離距離l的變化率成正比。的變化率成正比。水平磁記錄水平磁記錄垂直磁記錄垂直磁記錄盛建倫10磁記錄磁記錄方式方式 磁記錄磁

11、記錄方式是一種編碼方法方式是一種編碼方法，是按照某種規(guī)律將一連串二進(jìn)是按照某種規(guī)律將一連串二進(jìn)制數(shù)字信息變換成存儲介質(zhì)磁層制數(shù)字信息變換成存儲介質(zhì)磁層的相應(yīng)磁化翻轉(zhuǎn)形式相應(yīng)磁化翻轉(zhuǎn)形式，并經(jīng)讀寫并經(jīng)讀寫控制電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換規(guī)律控制電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換規(guī)律。采用高效可靠的記錄方式是提高記錄密度的有效途徑之一。 常見的常見的磁記錄磁記錄方式有：方式有：歸零制RZ， 不歸零制NRZ， 見“1”就翻的不歸零制NRZ1，調(diào)相制調(diào)相制 PM (Phase Modulation) ，調(diào)頻制調(diào)頻制 FM (Frequency Modulation) ，改進(jìn)調(diào)頻制改進(jìn)調(diào)頻制 MFM，成組編碼成組編碼GCR 和和游程

12、長度受限碼游程長度受限碼RLLC等。等。盛建倫11 磁盤存儲器常用的磁記錄方式有：調(diào)頻制磁盤存儲器常用的磁記錄方式有：調(diào)頻制FM 和改進(jìn)調(diào)頻制和改進(jìn)調(diào)頻制MFM。 磁帶存儲器常用的磁記錄方式有：調(diào)相制磁帶存儲器常用的磁記錄方式有：調(diào)相制PM 和成組編碼和成組編碼GCR。 無論采用哪一種磁記錄方式，從讀出線圈輸出的信號幅度都很小，要經(jīng)過放大電路才能達(dá)到邏輯電路所需的電平。8.3 磁盤存儲器磁盤存儲器 軟磁盤軟磁盤（Floppy disk）和硬磁盤的存儲原理與記錄方式基本相和硬磁盤的存儲原理與記錄方式基本相同，但在結(jié)構(gòu)和性能上存在較大的差別。同，但在結(jié)構(gòu)和性能上存在較大的差別。 硬磁盤硬磁盤（Ha

13、rd disk）的盤片是鋁合金的。軟磁盤存儲器的盤的盤片是鋁合金的。軟磁盤存儲器的盤片是聚脂材料的，屬于可更換盤片的磁盤存儲器。片是聚脂材料的，屬于可更換盤片的磁盤存儲器。 硬磁盤硬磁盤存儲器在工作時，磁頭與磁盤是非接觸的，無磨損。軟磁盤軟磁盤存儲器在工作時，磁頭與磁盤是接觸的，有磨損。 硬磁盤驅(qū)動器硬磁盤驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速一般為數(shù)千轉(zhuǎn)數(shù)千轉(zhuǎn)/分鐘分鐘。軟磁盤驅(qū)動器軟磁盤驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速僅為數(shù)百轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速僅為數(shù)百轉(zhuǎn)/分鐘分鐘，所以，硬磁盤存儲器硬磁盤存儲器的讀寫速度比軟磁讀寫速度比軟磁盤存儲器高一個數(shù)量級盤存儲器高一個數(shù)量級。磁表面存儲器 Magnetic Surface Memory Mechanic

14、ally, there are usually two types of motion: the constant rate rotation, which passes the data of a track sequentially under a read head, and the radial head motion or seek, which selects the track. 盛建倫13電機(jī)電機(jī)磁頭磁頭Head盤片盤片磁道磁道Track是存儲在介質(zhì)表面上的信息的磁化軌跡。是存儲在介質(zhì)表面上的信息的磁化軌跡。磁盤上的磁道是一系列同心圓組成的記錄軌跡。磁盤上的磁道是一系列同心圓組

15、成的記錄軌跡。多個存儲面處于同一半徑的磁道組成圓柱面多個存儲面處于同一半徑的磁道組成圓柱面 Cylinder。相鄰2條磁道中心線間的距離稱為道距。扇區(qū)扇區(qū)Sector存儲面存儲面磁盤組磁盤組磁盤上最外圈的磁道是第磁盤上最外圈的磁道是第0道。道。磁道磁道圓柱面圓柱面arm磁道磁道Track, 扇區(qū)扇區(qū)Sector, 圓柱面圓柱面Cylinder盛建倫14 磁盤格式化磁盤格式化就是在磁盤上形成磁道是在磁盤上形成磁道和扇區(qū)扇區(qū)的過程過程。扇區(qū)是磁盤扇區(qū)是磁盤的最小可尋址單位最小可尋址單位。Hard disks store and organize files using tracks, sector

16、s, and cylinders. When a hard disk is formatted, tracks, sectors, and cylinders are assigned.圓柱面圓柱面 磁盤地址由磁盤機(jī)號，磁頭號（存磁盤地址由磁盤機(jī)號，磁頭號（存儲面儲面/記錄面號），磁道號（柱面號），記錄面號），磁道號（柱面號），扇區(qū)號組成。扇區(qū)號組成。磁盤采用CAV（恒角速度恒角速度）伺服伺服 Constant Angular Velocity ServoConstant angular velocity (CAV) keeps the disk spinning at a fixed rat

17、e, measured in revolutions per minute (RPM).盛建倫15磁帶存儲器的磁道是平行于磁帶長度方向的直線。磁帶存儲器的磁道是平行于磁帶長度方向的直線。8. 4 磁帶存儲器磁帶存儲器 Magnetic Tape 磁帶存儲器的數(shù)據(jù)按文件、數(shù)據(jù)塊組織，數(shù)據(jù)塊是磁帶的最磁帶存儲器的數(shù)據(jù)按文件、數(shù)據(jù)塊組織，數(shù)據(jù)塊是磁帶的最小可尋址單位。小可尋址單位。 在現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中，磁帶存儲器一般作為磁盤存儲器的后在現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中，磁帶存儲器一般作為磁盤存儲器的后援存儲器使用，主要用于數(shù)據(jù)備份。援存儲器使用，主要用于數(shù)據(jù)備份。數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊間隙間隙BOTEOT數(shù)據(jù)塊數(shù)

18、據(jù)塊Beginning of the tapeEnd of the tape盛建倫16磁帶機(jī)分類：磁帶機(jī)分類：1. 開盤式啟停磁帶機(jī)開盤式啟停磁帶機(jī)盤式盤式/盒式盒式2. 數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)1302BOTEOT規(guī)格：規(guī)格：1/2英寸，英寸，1/4英寸，英寸，4mm，8mm。（磁帶寬度）。（磁帶寬度）結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：開盤式，盒式。開盤式，盒式。并行道數(shù)：并行道數(shù)：9，16，18，36，4 等等磁帶存儲器 Magnetic Tape盛建倫17(1) 存儲密度存儲密度 Recording Density單位長度或單位面積磁層表面所存儲的二進(jìn)制信息量。單位長度或單位面積磁層表面所存儲的二進(jìn)制信息量。

19、磁盤存儲器的存儲密度分位密度和道密度。磁盤存儲器的存儲密度分位密度和道密度。磁盤沿盤半徑方向單位長度的磁道數(shù)稱為道密度磁盤沿盤半徑方向單位長度的磁道數(shù)稱為道密度 Track Density，單位是道單位是道/英寸英寸TPI（Track Per inch），或道或道/毫米毫米TPM。 單位長度磁道能記錄的二進(jìn)制代碼的位數(shù)稱為磁盤存儲器的單位長度磁道能記錄的二進(jìn)制代碼的位數(shù)稱為磁盤存儲器的位密度位密度 Track-recording Density，單位是位單位是位/英寸英寸bpi（bits per inch）或位或位/毫米毫米bpm。磁表面存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)磁表面存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)磁帶存儲器

20、的存儲密度一般用位密度表示。磁帶存儲器的存儲密度一般用位密度表示。盛建倫18(2) 存儲容量存儲容量能存儲能存儲的二進(jìn)制信息總量二進(jìn)制信息總量。用用Byte和bit表示表示。磁盤存儲器的容量分格式化容量和非格式化容量磁盤存儲器的容量分格式化容量和非格式化容量。非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。 格式化容量格式化容量Formatted Capacity是指按某種特定是指按某種特定的記錄格式所能存儲信息的總量記錄格式所能存儲信息的總量（可用可用）。格式化容量約為非格式化容量格式化容量約為非格式化容量的6070%。磁道磁道的(非格式化非格

21、式化)存儲容量存儲容量=最內(nèi)層最內(nèi)層的磁道長度磁道長度內(nèi)層位密度內(nèi)層位密度磁盤組磁盤組的存儲容量存儲容量 = 每個磁道每個磁道的存儲容量存儲容量柱面數(shù)柱面數(shù)存儲面數(shù)存儲面數(shù)磁道磁道的(格式化格式化)存儲容量存儲容量 = 扇區(qū)容量扇區(qū)容量每磁道扇區(qū)數(shù)每磁道扇區(qū)數(shù)盛建倫19(3) 尋址時間尋址時間 磁盤存儲器的尋址時間磁盤存儲器的尋址時間磁盤存儲器屬于直接存取存儲器磁盤存儲器屬于直接存取存儲器 Direct-Access Storage。尋址時間包括：尋道時間（找道時間）尋址時間包括：尋道時間（找道時間）,等待時間等待時間尋道時間尋道時間 Seek time - time needed to mo

22、ve the head to a new position (specific track).等待時間等待時間 Rotational delay - time, once the arm is on the right track, before a head is over a desired sector.不同磁道的找道時間不一樣。不同磁道的找道時間不一樣。通常用平均尋址時間通常用平均尋址時間Ta表示。表示。平均尋址時間平均尋址時間=平均尋道時間平均尋道時間+平均等待時間平均等待時間平均等待時間平均等待時間=磁盤旋轉(zhuǎn)磁盤旋轉(zhuǎn)1/2圈圈的時間時間盛建倫20 磁帶存儲器的尋址時間磁帶存儲器的尋

23、址時間磁帶存儲器屬于順序存取存儲器磁帶存儲器屬于順序存取存儲器 Sequential-Access Storage。 磁帶存儲器的尋址時間是磁帶空轉(zhuǎn)到磁頭應(yīng)訪問的記錄區(qū)所磁帶存儲器的尋址時間是磁帶空轉(zhuǎn)到磁頭應(yīng)訪問的記錄區(qū)所在位置的時間。在位置的時間。讀寫讀寫1個記錄塊的時間個記錄塊的時間= 尋道時間尋道時間+等待時間等待時間+讀寫時間讀寫時間硬磁盤存儲器的平均尋址時間為十毫秒左右硬磁盤存儲器的平均尋址時間為十毫秒左右。22minmaxminmaxWWSSWaSaattttTTT磁頭平均尋址時間平均尋址時間=平均尋道時間平均尋道時間+平均等待時間平均等待時間盛建倫21(4) 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率

24、 Data Transfer Rate 數(shù)據(jù)傳輸率是磁表面存儲器在單位時間內(nèi)與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)傳輸率是磁表面存儲器在單位時間內(nèi)與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)或字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)的位數(shù)或字節(jié)數(shù)。(5) 誤碼率誤碼率 衡量磁表面存儲器出錯概率的參數(shù)。誤碼率等于從輔存讀衡量磁表面存儲器出錯概率的參數(shù)。誤碼率等于從輔存讀出時，出錯信息位數(shù)和讀出的總信息位數(shù)之比。出時，出錯信息位數(shù)和讀出的總信息位數(shù)之比。 (6) 價格價格Cost每位價格每位價格 = 設(shè)備價格設(shè)備價格 / 容量容量磁盤的數(shù)據(jù)傳輸率磁盤的數(shù)據(jù)傳輸率=磁道的存儲容量磁道的存儲容量每秒轉(zhuǎn)速每秒轉(zhuǎn)速磁盤存儲器的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率磁盤存儲器的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率磁盤存

25、儲器的外部數(shù)據(jù)傳輸率盛建倫22 目前大量應(yīng)用的溫盤目前大量應(yīng)用的溫盤（Winchester Disk ）是一種可移動磁頭是一種可移動磁頭固定盤片的硬磁盤存儲器。固定盤片的硬磁盤存儲器。硬磁盤的分類：硬磁盤的分類：移動頭磁盤移動頭磁盤 Movable-head Disk 存儲器存儲器固定頭磁盤固定頭磁盤 Fixed-head Disk 存儲器存儲器可換盤可換盤 Removable Disk 磁盤磁盤存儲器存儲器固定盤固定盤 Non-removable Disk 磁盤磁盤存儲器存儲器 溫盤把溫盤把磁頭磁頭、盤片盤片、電機(jī)電機(jī)等驅(qū)動部件制成一個不可拆卸驅(qū)動部件制成一個不可拆卸的整體整體“頭頭盤組合體

26、盤組合體”。防塵性能好防塵性能好，可靠性高可靠性高，對環(huán)境要求不高環(huán)境要求不高。內(nèi)置內(nèi)置硬盤硬盤外置（移動）外置（移動）硬盤硬盤熱插拔熱插拔硬盤硬盤盛建倫23 硬磁盤存儲器由硬盤驅(qū)動器硬磁盤存儲器由硬盤驅(qū)動器HDD（Hard disk drive）和硬盤控和硬盤控制器制器HDC（Hard disk controller）組成組成。 HDD又稱為磁盤機(jī)，是獨立于主機(jī)之外的一個完整裝置（精又稱為磁盤機(jī)，是獨立于主機(jī)之外的一個完整裝置（精密的機(jī)電一體化產(chǎn)品）。密的機(jī)電一體化產(chǎn)品）。 HDC一般是插在主機(jī)總線插槽中的一塊電路板或集成在主板上的一些電路。HDC接受主機(jī)發(fā)出的命令和數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成驅(qū)動器的控

27、制命令和驅(qū)動器可以接受的數(shù)據(jù)格式，以控制驅(qū)動器的讀寫操作。 硬磁盤結(jié)構(gòu)主要包括以下部件：由磁頭、取數(shù)臂和磁道伺服機(jī)構(gòu)組成的頭堆組件頭堆組件(3件套)、硬磁盤片硬磁盤片、包括主軸電機(jī)的盤片驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、讀寫及控制電路讀寫及控制電路、接口接口等。一個控制器可以控制一臺或幾臺驅(qū)動器?？刂破髦慌c主機(jī)的系統(tǒng)總線打交道，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是通過主機(jī)的系統(tǒng)總線進(jìn)行的。盛建倫24磁盤磁盤Cache： 磁盤磁盤Cache是為彌補(bǔ)慢速的磁盤和快速的主存之間的速度差是為彌補(bǔ)慢速的磁盤和快速的主存之間的速度差而設(shè)置的。一般用而設(shè)置的。一般用SRAM芯片，容量芯片，容量256kB2MB。 當(dāng)一個當(dāng)一個I/O請求送到

28、硬盤驅(qū)動器時，首先檢查所請求的內(nèi)容請求送到硬盤驅(qū)動器時，首先檢查所請求的內(nèi)容是否已經(jīng)在是否已經(jīng)在磁盤磁盤Cache中。若讀命中，就從磁盤中。若讀命中，就從磁盤Cache中讀出，中讀出，否則從磁盤上讀出。否則從磁盤上讀出。Disk drive interface is the mechanism/protocol of communication between the rest of the system and the disk drive itself. Different interface types include SCSI and SAS for enterprise disks,

29、 ATA, PATA, SATA for desktop disks.盛建倫25Homework8- 3, 5, 7,9,11A frame consists of 33 bytes and contains six complete 16-bit stereo samples (2 bytes 2 channels six samples: equals 24 bytes). The other nine bytes consist of eight Cross-Interleaved Reed-Solomon Coding error correction bytes and one su

30、bcode byte, used for control and display. The smallest entity in a CD is called a frame.Each byte is translated into a 14-bit word using Eight-to-Fourteen Modulation, which alternates with 3-bit merging words. In total there are 33 (14 + 3) = 561 bits. A 27-bit unique synchronization word is added,

31、so that the number of bits in a frame totals 588 (of which only 192 bits are music).frame禎硬磁盤的發(fā)展硬磁盤的發(fā)展硬磁盤片的尺寸：從1957年的24英寸逐步縮小至14英寸、10英寸、8英寸、5英寸、3.5英寸、2.5英寸、1英寸。 面記錄密度：從1957年的0.002 Mbinch2 ，逐步增加到1973年的1 Mbinch2，1979年的8 Mbinch2，1987年的40 Mbinch2，2000年已經(jīng)超過100 Gbinch2 。 每臺驅(qū)動器中的平均盤片數(shù)：已從90年代末的3.1片減少為1.68片(

32、2001年)。目前，主流硬磁盤的盤片數(shù)量一般為單片或兩片。 磁盤轉(zhuǎn)速：已從5400r/min、7200r/min提高到10000rmin和15000r/min。平均尋道時間降低到3-5ms 。 硬磁盤技術(shù)的發(fā)展始終圍繞著增加面密度、減少磁盤驅(qū)動器的體積和增加可靠性以及降低生產(chǎn)成本進(jìn)行的。 1957年第一臺硬磁盤機(jī)IBM350，1973年第一臺Winchester技術(shù)硬磁盤，1979年薄膜磁頭，1990年代磁電阻型薄膜磁頭和新型記錄介質(zhì)，1993年巨磁電阻磁頭。盛建倫27測驗 3請寫好自己的姓名、學(xué)號、班級MDRinPCout地址總線數(shù)據(jù)總線PCinAd(IR)outMDRoutMARinALU

33、RiYZYinZinRiinRioutZoutALUinALU控制+-PCMARMDR+1IRinIR一、（一、（20分）某計算機(jī)有零地址指令分）某計算機(jī)有零地址指令16條，一地址指令條，一地址指令31條，條，兩地址指令兩地址指令14條及三地址指令條及三地址指令15條。條。CPU結(jié)構(gòu)如下圖請不要抄題，只寫題號請不要抄題，只寫題號 設(shè)控制器采用微程序控制，有92個微命令，直接兩地址指令14條及三地址指令15條。CPU結(jié)構(gòu)如下圖一某計算機(jī)的指令系統(tǒng)有零地址指令16條，一地址指令31條，解釋，問最多可能有多少條微指令最多可能有多少條微指令？分析控制存儲器控制存儲器的容量容量。MDRinPCout地址總線數(shù)據(jù)總線PCinAd(IR)outMDRoutMARinALURiYZYinZinRiinRioutZoutALUinALU控制+-PCMARMDR+1IRinIR寫出指令MOV R4, R2在指令分析和執(zhí)行階段發(fā)出的控制信號(不包括取指令)。 表示間接尋址?？刂品āＨ绻總€零地址指令需要2條微指令解釋，一地址指令需要3條微指令解釋，兩地址指令需要5條微指令解釋，三地址指令需要8條微指令3