纪禄平-计算机组成原理(第4版)教学课件-4.4-磁存储器.pptVIP

第4节 磁表面存储器 */21 (磁盘) 1、存储介质与磁头 存储介质：磁层材料 读/写磁头： */21 磁 层 S N 电流 -I +I 磁 层 磁 层 2、读写原理 （1）两种磁化方式 */21 S→N S→N N←S N ↑ S N ↑ S S ↓N S ↓N (a) 水平磁化 (b) 垂直磁化 环形磁头 半开磁头 电流 电流 :水平磁化\垂直磁化 （2）读写原理 存储介质：磁层； 读/写部件：磁头； 数据写入 磁头线圈中加磁化电流（写入电流），磁层移动，形成连续的小段磁化区（位单元区）。 读出数据 线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的转变区经过磁头下方时，线圈两端会产生感应电势e 读出数据 磁通量Φ变化 e = － dΦ dt */21 */21 写入 电流 N←S N←S S→N -I +I t0 t1 t2 t0 t1 t2 N←S S→N N←S e= dΦ dt N←S S→N N←S Φ e 感应电势 读出(磁层左移) 写入(磁层左移) 3、磁记录的编码方式 采用某种变化规律，将一串二进制代码序列转换成记录磁层中相应的磁化状态。 不归零-1制（NRZ1） */21 几种常见的记录方式： 调相制（相位调制PM，相位编码PE） 调频制（FM） 改进型调频制（MFM或M2F） 群码制（GCR） (1)不归零-1制（NRZ1，no return to zero-1） 写0：电流不变；写1：电流翻转 t I t e t 外同步 信号 */21 不归零-1制的读写原理 0 0 1 1 0 1 外加同步信号。 无电势：0； 有电势：1 (2)调相制（相位调制PM，相位编码PE, phase） 写0：在中间位置让写入电流负跳变 写1：在中间位置让写入电流正跳变 0 0 1 1 0 1 t I t e */21 调相制的读写原理 自带同步信号。 电势为正：0； 电势为负：1 (3)调频制（FM, frequency modulation） 0 0 1 1 0 1 t I t e t 自带同步 时间窗口 2T/3 每位的起始处写入电流跳变1次，以作为同步信号，在中间位置：写0则不变、写1则跳变 */21 无电势：0； 有电势：1 读数据时，时间窗当中： 4.5 磁盘存储器及其接口 磁盘系统包括以下几个部分： （1）硬件 （2）软件 */21 盘片（存储体） 磁盘驱动器 磁盘控制器与接口 主要是硬盘驱动程序，固化在ROM中 1、软盘（略） 2、硬盘 盘片：单面或者双面记录; 适用于调用较频繁的场合，常作为主存的直接后援。 */21 盘组：多个盘片组装成1个盘组； 磁盘阵列(RAID)：多个盘组形成。 磁盘 磁盘控制器 磁盘驱动器 + 接口 磁盘适配器 盘片、磁头 定位系统、传动系统 */21 */21 圆柱面 磁臂 主轴 盘片组 磁盘的结构简图 磁道 读/写磁头 盘组： 多个盘片，双面记录。 各记录面上相同序号的磁道构成一个圆柱面 圆柱面： 扇区（定长记录格式） ※硬盘信息分布与寻址信息 1）信息分布 （柱面数=道数/面） 数据块 记录块(不定长记录格式)，无扇区划分； 驱动器号 2）寻址方式 确定硬盘 确定柱面 确定磁面 定位扇区 定位字节 */21 →圆柱面号 →磁头号 →扇区号 →字节序号 √ [例]定长记录格式 3）记录格式（磁道的格式） 磁道 索引脉冲 间隔 扇区0 扇区1 扇区n 间隔 扇区i 标志区： 标志信息、 CRC校验码 数据区： 标志信息、CRC校验码、数据字段 磁道时间 盘面上各磁道的容量相同,因此各磁道的位密度不同,故内圈的位密度最高。 */21 ①非格式化容量 =盘面数×磁道数/面×内圈周长×内圈位密度 ②格式化容量 =盘面数×磁道数/面×扇区数/道×字节数/扇区 4)硬盘的基本操作 寻找磁道(磁头径向移动) →寻找扇区(盘片旋转) ①数据寻址 ②数据读写 串行读/写 →格式转换 →输入/输出( DMA) */21 3、硬盘的技术指标与校验 磁道密度： （1）记录密度 （2）存储容量 位密度： 盘面上单位径向长度内的磁道数 磁道上单位长度可记录的比特数量 非格式化容量： 格式化容量： 通过位密度来计算 通过扇区来计算 （3）速度指标 平均存取时间(寻道+旋转)、 数据传输率(带宽) */21 [例]某双面磁盘，4个盘片，每面