存储系统研究第三节.pptVIP

2.3 辅 助 存 储 器 2.3.1 辅助存储器的主要技术指标 2.3.2 磁表面存储原理 2.3.3 磁盘存储器 2.3.4 磁带存储器 2.3.5 光盘存储器 2.3.6 磁盘阵列RAID 2.3.7 闪速存储器 习题 * * 辅助存储器是主存储器的后援存储设备，用以存放当前暂时不用的程序或数据。对辅助存储器的基本要求是：容量大、成本低、可以脱机保存信息。目前主要有磁读写、光读写两类，如磁盘、磁带、光盘、光磁盘等。 2. 3.1 辅助存储器的主要技术指标 1. 记录密度 磁盘、磁带、光盘、光磁盘等辅助存储器中的信息被存储的位置轨迹称为道。每条道都有一定宽度，道之间还有一定的间隙。从横向看，单位长度的道数，称为道密度。道密度的单位是tpi(track per inch)或tpm(道/mm)。道密度Dt在数值上等于道距P的倒数。 单位长度磁道所能记录的二进制信息的位数称为位密度或线密度，单位是bpi(bits per inch)或bpm(位/mm)。磁带存储器主要用位密度来衡量，常用的磁带有800bpi，1600bpi，6250bpi等。对于磁盘，位密度Db按下式计算:Db=ft/πdmin 其中，ft为每道总位数，dmin为同心圆中的最小直径。 5.25英寸磁盘的存储密度有如下几种： 单密度：位密度为2581bpi，道密度为48tpi。 倍密度：位密度为5876bpi，道密度为48tpi。 倍位倍道密度：位密度为5876bpi，道密度为96tpi。 高密度：位密度为9646bpi，道密度为96tpi。 2. 存储容量 存储容量是指存储设备所能存储的二进制信息总量，一般以位(bit)或字节(byte)为单位。存储容量取决于盘面数、盘面大小和存储密度。若一个磁盘组有n个盘面存储信息，每个盘面有T条磁道，每条磁道分成S个扇段，每段存放B个字节，则存储容量：C = n×T×S×B 磁盘有格式化容量和非格式化容量两个指标。非格式化容量是磁表面可以利用的磁化单元总数。格式化容量是指按某种特定的记录格式所能存储信息的总量，即用户可以使用容量，它一般为非格式化容量的60%～70%左右。 3.平均寻址时间 读/写头接到读/写命令从起始位置到达指定的位置，所需的全部时间称为寻址时间，也称定位时间。寻址时间包括两部分：一是将读/写头移动到指定的道的时间——找道时间Ts；二是找到道后，读/写头要等待存储介质上的指定区段旋转到其下方所需的等待时间Tw。这两部分都是随机的，故要取它们的平均值：T=Tsa+Twa=(Tsmax+Tsmin)/2+(Twmax+Twmin)/2 4.数据传输率 数据传输率是指单位时间存储器读/写的二进制信息量。它与存储密度和磁介质通过磁头的速度之间关系为：R=D·V 式中，R为数据传输率，单位为字节/秒或位/秒；D为存储密度(磁盘为位密度，磁带为位密度与数据道数的乘积)；V为速度(注意，速度、密度中的长度单位要一致)。 在计算一批数据的平均传输率时，还应考虑其他因素，如磁盘应考虑换道寻址时间，磁带应考虑记录之间的间隙等。 5. 误码率 误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数，它等于从辅存读出时，出错信息位数和读出的总信息位数之比。为了减少出错率，要采用校验码。 在一般设备中，通常用奇偶校验码来发现1个或奇数个错误。对磁表面存储器，由于介质表面的缺陷、尘埃等影响，可能会出现多个错误，通常采用循环冗余码来发现并纠正错误。 2.3.2 磁表面存储原理 磁盘、磁带都是磁表面存储器。由于磁表面存储器的存储容量大、位成本低、信息保存时间长、读出时不需要再生等，目前在计算机辅助存储器中使用最为普遍。 1. 磁表面存储元 磁表面存储器中的信息存储在涂覆在载体表面的磁层中。如图2.28所示，当具有很窄缝隙的磁头的写线圈中通过电流时，其垂直下方的一个小区间会形成一个局部小磁环，称为存储元。磁头的写线圈中的电流方向不同，存储元被磁化的磁极性方向就不相同。也就是说，存储元记录了磁头写线圈中电流的方向。让载磁体向一个方向运动，且磁头的写线圈中通过与某0，1信息一致的脉冲电流时，如果速度匹配，就会在磁表面磁头下的条线(称磁道)上的连续的存储元中，记录下相应的信息。若写线圈中不通脉冲电流，让载磁体在磁头下运动时，存储元中的剩磁便会在读出线圈中感应出脉冲电动势，经过读出放大器放大鉴别，就可把所存的磁信息转换成脉冲电流读出。 磁表面存储器是无源存储器，停电后所存的信息仍可保存。但是应当保护存储元不受力、光或化学的作用改变磁层的物质结构，也可不受磁的作用改变剩磁方向。 2. 数字磁记录格式 磁记录格式规定了一连串的二进制数字信息与磁层存储元的相应磁化翻转形式(即对应的写入电流波形)互相转换