【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)印。最后，當(dāng)記錄有信息的紙經(jīng)過定影輥高溫加熱，碳粉被溶化，永久性地粘附在紙上，達到定影的效果。 外圍設(shè)備 另一方面，轉(zhuǎn)印后的鼓面還留有殘余的碳粉。因此先要除 去鼓表面的電荷，然后經(jīng)清掃刷，將殘余的碳粉全部清除。清 除以后的鼓表面又繼續(xù)重復(fù)上述的 充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印、 定影 等一系列過程。 激光印字機是非擊打式硬拷貝輸出設(shè)備，輸出速度快，印 字質(zhì)量高，可使用普通紙張。其印字分辨率達到每英寸 300個點 以上，緩沖存儲器容量一般在 1MB以上，對漢字或圖形 /圖像輸 出，是理想的輸出設(shè)備，因而在辦公自動化及輕印刷系統(tǒng)中得 到了廣泛的應(yīng)用。 外圍設(shè)備 硬磁盤存儲設(shè)備 磁記錄原理與記錄方式 硬磁盤機的基本組成和分類 硬磁盤驅(qū)動器和控制器 磁盤上信息的分布 磁盤存儲器的技術(shù)指標 外圍設(shè)備 磁記錄原理與記錄方式 計算機的外存儲器又稱磁表面存儲設(shè)備。所謂 磁表面存儲 ，是用某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息。磁盤存儲器、磁帶存儲器均屬于磁表面存儲器。 磁表面存儲器的優(yōu)點： (1)存儲容量大，位價格低； (2)記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用； (3)記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脫機存檔； (4)非破壞性讀出，讀出時不需要再生信息 。 磁表面存儲器的缺點：存取速度較慢，機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對 磁表面存儲器由于存儲容量大，位成本低，在計算機系統(tǒng)中作為輔助大容量存儲器使用，用以存放系統(tǒng)軟件、大型文件、 外圍設(shè)備 1. 磁性材料的磁滯回線請參見 CAI演示 。 從磁滯回線可以看出，磁性材料被磁化以后，工作點總是在磁滯回線上。只要外加的正向脈沖電流 (即外加磁場 )幅度足夠大，那么在電流消失后磁感應(yīng)強度 B并不等于零，而是處在+Br狀態(tài) (正剩磁狀態(tài) )。反之，當(dāng)外加負向脈沖電流時，磁感應(yīng)強度 B將處在 Br狀態(tài) (負剩磁狀態(tài) )。這就是說，當(dāng)磁性材料被磁化后，會形成兩個穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)，就像觸發(fā)器電路有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)一樣。如果規(guī)定用 +Br狀態(tài)表示代碼“ 1”， Br狀態(tài)表示代碼“ 0”，那么要使磁性材料記憶“ 1”，就要加正向脈沖電流，使磁性材料正向磁化；要使磁性材料記憶“ 0 ”，則要加負向脈沖電流，使磁性材料反向磁化。磁性材料上呈現(xiàn)剩磁狀態(tài)的地方形成了一個磁化元或存儲元，它是記 外圍設(shè)備 形成不同寫入電流波形的方式，稱為 記錄方式 。記錄方式是一種編碼方式，它按某種規(guī)律將一串二進制數(shù)字信息變換成磁層中相應(yīng)的磁化元狀態(tài)，用讀寫控制電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 在磁表面存儲器中，由于寫入電流的幅度、相位、頻率變化不同，從而形成了不同的記錄方式 (見教材 P252 圖 711） 。 常用記錄方式可分為 不歸零制 (NRZ)， 調(diào)相制 (PM)， 調(diào)頻制 (FM)幾大類。這些記錄方式中代碼 0或 1的寫入電流波形見文字教材的圖 。 外圍設(shè)備 不歸零制 (NRZ0)： 其特點是磁頭線圈中始終有電流，不是正向電流 (代表 1)就是反向電流 (代表 0)，因此不歸零制記 見“ 1”就翻不歸零制 (NRZ1) 與 NRZ0制的相同處 ：磁頭線圈中始終有電流通過。不同處：記錄“ 0”時電流方向不變，只有遇到 1時才改變方向。 調(diào)相制 (PM)： 其特點是在一個位周期的中間位置，電流由負到正為 1，由正到負為 0，即利用電流相位的變化進行寫“ 1”和“ 0”，所以通過磁頭中的電流方向一定要改變一次，這種記錄方式中“ 1”和“ 0”的讀出信號相位不同，抗干擾能力較強。另外讀出信號經(jīng)分離電路可提取自同步定時脈沖，所 外圍設(shè)備 調(diào)頻制 (FM) 其特點如下： (1)無論記錄的代碼是 1或 0，或者連續(xù)寫“ 1”或?qū)憽? 0”，在相鄰兩個存儲元交界處電流都要改變方向； (2)記錄 1時電流一定要在位周期中間改變方向，寫“ 1”電流的頻率是寫“ 0”電流頻率的 2倍，故稱為倍頻法。這種記錄方式的優(yōu)點是記錄密度高，具有自同步能力。FM 改進調(diào)頻制 (MFM) 與調(diào)頻制的區(qū)別在于只有連續(xù)記錄兩個或兩個以上“ 0”時，才在位周期的起始位置翻轉(zhuǎn)一次，而不是在每個位周期的起始處都翻轉(zhuǎn)，因而進一步提高了記錄密度。 MFM 除了上述幾種記錄方式外，還有游程長度受限碼 RLLC、成組編碼 GCR等記錄方式。 外圍設(shè)備 評價一種記錄方式優(yōu)劣的標準 ：編碼效率、自同步能力、 檢讀分辨力、信息相關(guān)性、抗干擾能力、信道帶寬、編碼譯碼 編碼效率 是指位密度與最大磁化翻轉(zhuǎn)密度之比，也就是指每次磁層狀態(tài)翻轉(zhuǎn) 所存儲的數(shù)據(jù)信息位的多少。 自同步能力 是指從讀出數(shù)據(jù) (脈沖序列 )中自動提取同步信號 ( 時間基準信號 )的能力。自同步能力的大小可以用最小磁化翻轉(zhuǎn)間隔與最大磁化翻轉(zhuǎn)間隔的比值 R來衡量。 R越大，自同步能力越高。 檢讀分辨力 是指磁記錄系統(tǒng)對讀出信號的分辨能力。 信息相關(guān)性 是指漏讀或錯讀一位是否會傳播誤碼，所以 外圍設(shè)備 3. 在磁表面存儲器中，利用一種稱為 磁頭 的裝置來形成和判別磁層中的不同磁化狀態(tài)。磁頭實際上是由軟磁材料做鐵芯繞 (1)寫操作 當(dāng)寫線圈中通過一定方向的脈沖電流時，鐵芯內(nèi)就產(chǎn)生一定方向的磁通。由于鐵芯是高導(dǎo)磁 率材料，而鐵芯空隙處為非磁性材料，故在鐵芯空隙處集中很強的磁場。 在這個磁場作用下，載磁體就被磁化成相應(yīng)極性的磁化位或磁化元。若在寫線圈里通入相反方向的脈沖電流，就可得到相反極性的磁化元。如果我們規(guī)定按圖中所示電流方向為寫“ 1 ”，那么寫線圈里通以相反方向的電流時即為寫“ 0”。上述過程稱為 寫入 。顯然，一個磁化元就是一個存儲元，一個磁化元中存儲一位二進制信息。當(dāng)載磁體相對于磁頭運動時 ，就可以連續(xù)寫入一 外圍設(shè)備 (2)讀操作 當(dāng)磁頭經(jīng)過載磁體的磁化元時，由于磁頭鐵芯是良好的導(dǎo) 磁材料，磁化元的磁力線很容易通過磁頭而形成閉合磁通回路。 不同極性的磁化元在鐵芯里的方向是不同的。當(dāng)磁頭對載磁體 作相對運動時，由于磁頭鐵芯中磁通的變化，使讀出線圈中感 應(yīng)出相應(yīng)的電動勢 e，其值為 負號表示感應(yīng)電勢的方向與磁通的變化方向相反。不同的 磁化狀態(tài)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢方向 不同。這樣，不同方向的 感應(yīng)電勢經(jīng)讀出放大器放大鑒別，就可判知讀出的信息是“ 1” 還 是“ 0”。文字教材的圖 波 形圖。 外圍設(shè)備 磁表面存儲器存取信息的原理： 通過電 磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈沖電流， 可把一位二進制代碼轉(zhuǎn)換成載磁體存儲元的不同剩磁 狀態(tài)；反之，通過磁 電變換，利用磁頭讀出線圈， 可將由存儲元的不同剩磁狀態(tài)表示的二進制代碼轉(zhuǎn)換 成電信號輸出。 外圍設(shè)備 硬磁盤機的基本組成和分類 硬磁盤機 是指記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲器。其邏輯結(jié)構(gòu)請參見 CAI演示 。 它主要由 磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動器三大部分組成。磁盤控制器包括控制邏輯與時序、數(shù)據(jù)并 串變換電路和串 并變換電路。磁盤驅(qū)動器包括寫入電路與讀出電路、讀寫轉(zhuǎn)換開關(guān)、讀寫磁頭與磁 外圍設(shè)備 寫入時 ，將計算機并行送來的數(shù)據(jù)取至并 串變換寄存器，變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后一位一位地由寫電流驅(qū)動器作功率放大并加到寫磁頭線圈上產(chǎn)生電流，從而在盤片磁層上形成按位的磁化存儲元。 讀出時 ，當(dāng)記錄介質(zhì)相對磁頭運動時，位磁化存儲元形成的空間磁場在讀磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此讀出信息經(jīng)放大檢測就可還原成原來存入的數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)是一位一位串行讀出的，故要送至串 并變換寄存器變換為并行數(shù)據(jù)，再并行送 外圍設(shè)備 硬磁盤機通常按以下方法分類 ： 按盤片結(jié)構(gòu)分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動磁頭和固定磁頭兩種。 (1)可移動磁頭固定盤片的磁盤機 特點是一片或一組盤片固定在主軸上，盤片不可更換 。盤片每面只有一個磁頭， (2)固定磁頭磁盤機 特點是磁頭位置固定，磁盤的每一個磁道對應(yīng)一個磁頭，盤片不可更換。優(yōu)點是存取速度快，省 外圍設(shè)備 (3)可移動磁頭可換盤片的磁盤機 盤片可以更換，磁頭可沿盤面徑向移動。優(yōu)點是盤片可以脫機保存，同種型號的盤 (4)溫徹斯特磁盤機 溫徹斯特磁盤簡稱溫盤，是一種采用先進技術(shù)研制的 可移動磁頭固定盤片 的磁盤機。它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機等驅(qū)動部件乃至讀寫電路等組裝成一個不可隨意拆卸的整體。工作時，高速旋轉(zhuǎn)在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點是防塵性能好，可靠性高，對使用環(huán)境要求不高。 外圍設(shè)備 硬磁盤驅(qū)動器和控制器 1. 磁盤驅(qū)動器 是一種精密的電子和機械裝置，因此各部件的加工安裝有嚴格的技術(shù)要求。對溫盤驅(qū)動器，還要求在超凈環(huán)境下組裝。各類磁盤驅(qū)動器的具體結(jié)構(gòu)雖然有差別，但基本結(jié)構(gòu)相同，主要由定位驅(qū)動系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。 2. 磁盤控制器 是主機與磁盤驅(qū)動器之間的接口。由于磁盤存儲器是高速外存設(shè)備，故與主機之間采用成批交換數(shù)據(jù)方式。作為主機與驅(qū)動器之間的控制器，它需要有兩個方面的接口：一 個是與主機的接口，控制外存與主機總線之間交換數(shù)據(jù)；另一個是與設(shè)備的接口，根據(jù)主機命令控制設(shè)備的操作。前者稱為 系統(tǒng)級接口 ，后者稱為 設(shè)備級接口 。 外圍設(shè)備 主機與磁盤驅(qū)動器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯如圖 ： 磁盤上的信息經(jīng)讀磁頭讀出以后送讀出放大器，然后進行數(shù)據(jù)與時鐘的分離，再進行串 并變換、格式變換，最后送入數(shù)據(jù)緩沖器，經(jīng) DMA(直接存儲器傳送 )控制將數(shù)據(jù)傳送到主機總線。 外圍設(shè)備 磁盤上信息的分布 盤片的上下兩面都能記錄信息，通常把磁盤片表面稱為 記錄面 。記錄面上一系列同心圓稱為 磁道 。每個盤片表面通常有幾十到幾百個磁道，各記錄面上的同號磁道構(gòu)成一個 柱面 ；而每個磁道又分為若干個 扇區(qū) ， 它是磁盤上的最小記錄單位 。 外圍設(shè)備 磁道的編址是從外向內(nèi)依次編號，最外一個同心圓叫 0磁道，最里面的一個同心圓叫 n磁道， n磁道里面的圓面積并不用來記錄信息。扇區(qū)的編號有多種方法，可以連續(xù)編號，也可間隔編號。磁盤記錄面經(jīng)這樣編址后，就可用 n磁道 m扇區(qū) 的磁盤地址找到實際磁盤上與之相對應(yīng)的記錄區(qū)。除了磁道號和扇區(qū)號之外，還有記錄面的 面號 ，以說明本次處理是在哪一個記錄面上。 例如，對活動頭磁盤組（如圖）來說，磁盤地址是由 記錄面號 (也稱磁頭號 )+磁道號 +扇區(qū)號 三部分組成。 在磁道上，信息是按扇區(qū)存放的，每個扇區(qū)中存放一定數(shù)量的字或字節(jié)，并且， 各個扇區(qū)存放的字或字節(jié)數(shù)是相同的 。為進行讀 /寫操作，要求定出磁道的起始位置，這個起始位置稱為 索引 。 索引標志在傳感器檢索下可產(chǎn)生脈沖信號，再通過磁盤控制器處理，便可定出磁道起始位置 。 外圍設(shè)備 外圍設(shè)備 磁盤存儲器的每個扇區(qū)記錄定長的數(shù)據(jù)，因此讀 /寫操作是以扇區(qū)為單位一位一位串行進行的。每一個扇區(qū)記錄一個記錄塊。數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式如下： 每個扇區(qū)開始時由磁盤控制器產(chǎn)生一個扇標脈沖。扇標脈沖的出現(xiàn)即標志一個扇區(qū)的開始。 兩個扇標脈沖之間的一段磁道區(qū)域即為一個 扇區(qū) (一記錄塊 )。每個記錄塊由 頭部空白段、序標段、數(shù)據(jù)段、校驗字段及尾部空白段 組成。其中空白段用來留出一定的時間作為磁盤控制器的讀寫準備時間，序標被用來作為磁盤控制器的同步定時信號。序標之后即為本扇區(qū)所記錄的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)之后是校驗字，它用來校驗磁盤讀出的數(shù)據(jù)是否正確。 外圍設(shè)備 磁盤存儲器的技術(shù)指標 磁盤存儲器的主要指標包括 存儲密度、存儲容量、存取時間 及 數(shù)據(jù)傳輸率 。 存儲密度 ： 存儲密度分為 道密度 、 位密度 和 面密度 。道密度是沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道 /英寸。位密度是磁道單位長度上能記錄的二進制代碼位數(shù)， 單位為位 /英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位為位 /平方英 外圍設(shè)備 存儲容量 ： 一個磁盤存儲器所能存儲的字節(jié)總數(shù)， 稱為磁盤存儲器的存儲容量。存儲容量有格式化容量和非 格式化容量之分。格式化容量是指按照某種特定的記錄格 式所能存儲信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。 非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元 總數(shù)。 將磁盤存儲器用于某計算機系統(tǒng)中，必須首先進行格式化 操作，然后才能供用戶記錄 信息。格式化容量一般是非 格式化容量的 60%— 70%。目前， 達幾十 GB 外圍設(shè)備 平均存取時間 ： 磁盤存取時間是指從發(fā)出讀寫命令后， 磁頭從某一起始位置移動至新的記錄位置，到開始從盤片表面 讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r間。這段時間由兩個數(shù)值所決定： 一個是將磁頭定位