计算机组成原理课件7.2.pptVIP

7.4硬磁盘存储设备 辅助存储器 计算机存储系统中,有主存储器和辅助存储器 主存储器存放立即使用的程序和数据,要求存取速度快,通常由半导体存储器构成 辅助存储器用于存放当前不需立即使用的信息,一旦需要,再和主存成批地交换数据. 它作为主存的后备和补充,是主机的外部设备,因此又称为外存储器 辅助存储器的特点是容量大,成本低,通常在断电后仍能保存信息,是“非易失性”存储器,其中大部分存储介质还能脱机保存信息 辅助存储器的种类 辅助存储器主要有磁表面存储器和光存储器两大类. 磁表面存储器是将磁性材料沉积在盘片(或带)的基体上形成记录介质,并以绕有线圈的磁头与记录介质的相对运动来写入或读出信息. 磁表面存储器有数字式磁记录,如硬盘,软盘和磁带. 模拟式磁记录,如录音,录像设备 光存储器主要是光盘,它是利用激光束在具有感光特性的表面上存储信息的 7.4.1 磁记录原理与记录方式　　　 磁表面存储器的优点：(1)存储容量大，位价格低；(2)记录介质可以重复使用；(3)记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档；(4)非破坏性读出，读出时不需要再生信息 。 磁表面存储器的缺点：存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。 磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。 2.记录方式 按某种规律将一串二进制数字信息变换成磁层的相应磁化翻转形式，并经过读写控制电路实现这种转换规律。 归零制（RZ） 记录1时电流正向流动，记录0时电流反向流动。在记录2个信息位之间有一段距离没有电流变化。 不归零制（NRZ） 记录1时电流正向流动，电流保持到下一个信息到来，记录0时电流反向流动，并电流保持到下一个信息到来。 不归零-1制（NRZ1） 记录1时电流改变极性，使磁记录层的磁化强度方向发生翻转；记录0时保持原来的写电流和磁化强度方向 调相制（PM） 在一个记录单元内，磁头线圈种的写入电流由负到正表示记录信息1，由正到负表示记录信息0。两者的相位相差180度。当二进制信息中出现连续两个1或连续2个0时，为了维持上述规则，在两个记录单元的交界处也要发生翻转。 调频制（FM） 在记录单元起始处不论是记录0还是1，都要改变电流方向，产生翻转；在一个记录单元中间点，记录1时改变电流方向，产生翻转，记录0时不改变电流方向，不产生翻转。这样记录1的频率是记录0的频率的1倍。 改进型调频制（MFM） 当二进制信息中出现连续0时，其记录单元的交界处翻转一次。在其它情况下（0-1,1-0,1-1)其记录单元的交界处不翻转； 在一个记录单元的中间点，记录1时改变电流方向，产生磁化翻转，记录0时不改变电流方向，不产生磁化翻转。 RLL码 RLL码：Run Length Limited Code--游程长度受限码。 将原始数据序列变换成0、1受限的记录序列。 编码规则：把输入二进制信息变换成0游程长度受限码---任何两位相邻的1之间的0的最大位数k和最小位数d均受到限制的编码，然后再用逢1变化不归零制方式进行调制和写入。正确设计k和d值，可以获得优良的编码性能。 RLL(d,k; m,n; r) d 相邻“1”之间至少“0”的个数 k 相邻“1”之间最多“0”的个数 m 参加编码前数据序列的位数 m=1 按位编码 n 编码后记录序列的位数 m1 成组编码 r r=1 m,n为固定值 r1 m,n有r组不同的值,称分组长度可变的成组编码 调相,调频 属于(0,1; 1,2;1) 改进调频 属于(1,3; 1,2; 1) GCR(4/5) 属于(0,2; 4,5; 1) GCR码 GCR码：Group Coded Recording)--也是一种RLL码。编码规则： 把输入信息序列按4位长度分组，然后按变换规则把4位信息码变换成5位编码，最后再把编码序列用逢1变化不归零制规则调制。 k=2，d=0 评价一种记录方式优劣的标准： 编码效率、自同步能力、 检读分辨力、信息相关性、抗干扰能力、信道带宽、编码译码电路的复杂性等。 自同步能力 从单个磁道读出的脉冲序列中提取同步时钟脉冲的难易程度。 PM、FM、MFM、GCR、RLL码具有自同步能力。 自同步能力=最小磁化翻转间隔/最大磁化翻转间隔 编码效率 每次磁层翻转所能存储的代码信息。 编码效率η=位密度/最大磁化翻转密度 读出分辨率 磁记录系统对读出信号的分辨能力。 3.磁表面存储器的读写原理 当记录介质在磁头下匀速通过时，如磁层的强度发生变化，将在磁头的读出线圈中感应出电压。 磁记录原理 磁记录介质： 涂有薄层磁材料的信息载体。 磁头：实现电-磁转换的装置