【正文】 132 高速緩沖存儲器（ Cache） 高速緩沖存。RAID5模式 （分布式數(shù)據(jù)保護）是對 RAID4的改進。 RAID1模式 （磁盤鏡像）：是實現(xiàn)兩個磁盤互為備份的用法，即使一個磁盤出現(xiàn)故障，還可以從另一磁盤讀出數(shù)據(jù)。 該卡上大體上有以下支持部件：單片計算機；形成奇偶校驗信息的機構；分析處理主機 CPU發(fā)來的讀寫磁盤命令的機構；起緩沖作用的 DRAM存儲器。 作為一個邏輯盤使用的多個物理盤需要在轉速和所有扇區(qū)等方面不需嚴格同步 ， 因為陣列磁盤有兩項技術 ， 即并發(fā)命令請求和命令排隊技術及快速接入和切斷技術能進一步提高數(shù)據(jù)讀寫的速度和把占用總線的時間壓縮到盡可能短 。 129 用陣列控制卡（ RAID卡）把組成陣列的多個物理（實際）磁盤連接成一個邏輯整體，這個邏輯整體被稱為邏輯盤。 128 作業(yè) ？何為邏輯盤，何為物理盤？作為一個邏輯盤使用的多個物理盤需要在轉速和所有扇區(qū)等方面嚴格同步嗎？為什么？ 答：采用磁盤陣列技術的目的是：① 通過多個磁盤的并列操作來提高設備總體的性能和可靠性 。 RAID5模式 （ 分布式數(shù)據(jù)保護 ） 是對 RAID4的改進 。 它用于備份數(shù)據(jù) ， 即使一個磁盤出現(xiàn)故障 ， 還可以從另一磁盤讀出數(shù)據(jù) 。 沒有容錯措施 ， 故沒有容錯能力 。 ②通過合理在多個磁盤之間組織數(shù)據(jù)，得到比較理想的容錯能力，即額外拿出一定的存儲容量（冗余）用于保存檢錯糾錯的信息。 答案：存儲容量 容錯 125 2022年 1月試題 一、 5 使用陣列磁盤可以比較容易地增加磁盤系統(tǒng)的 ，提高磁盤系統(tǒng)的 速度，能方便地實現(xiàn)磁盤系統(tǒng)的 功能?？蓪Χ鄠€磁盤 執(zhí)行并行讀寫操作。即這 N+1個磁盤 中任何出現(xiàn)故障，都不回造成數(shù)據(jù)丟失的問題，可以用剩 下 N個磁盤的內容，計算出存放在有故障磁盤中正確的數(shù)據(jù) 內容。在同一個物理磁盤中，數(shù) 據(jù)和奇偶校驗信息以不同扇區(qū)的形式體現(xiàn)出來。 122 ④ RAID5式（分布式數(shù)據(jù)保護） 數(shù)據(jù)塊 3 奇偶塊 2 數(shù)據(jù)塊 8 數(shù)據(jù)塊 11 數(shù)據(jù)塊 2 數(shù)據(jù)塊 5 奇偶塊 3 數(shù)據(jù)塊 10 1 2 3 P1 4 5 P2 6 數(shù)據(jù)塊 1 數(shù)據(jù)塊 4 數(shù)據(jù)塊 7 奇偶塊 4 奇偶塊 1 數(shù)據(jù)塊 6 數(shù)據(jù)塊 9 數(shù)據(jù)塊 12 123 ④ RAID5式（分布式數(shù)據(jù)保護） RIAD5是對 RAID4的改進。存儲容量有效利用率位 N/N+1。把 N個數(shù)據(jù)分塊寫進多個數(shù)據(jù)磁盤（同 RAID0），對這些數(shù)據(jù)中相應的幾位求出奇偶校驗值，最終形成一個奇偶校驗值組成的信息塊寫入專用于存儲奇偶信息的磁盤（數(shù)據(jù)保護）。 缺點 ：鏡像磁盤總存儲容量的有效利用率只有 50%。 118 ② RAID1模式（磁盤鏡像） 磁盤 0 磁盤 1 1 1 2 2 鏡像 數(shù)據(jù) 119 ② RAID1模式（磁盤鏡像） RAID1模式是實現(xiàn)兩個磁盤互為備份的用法，即把相同的數(shù)據(jù)分別寫到配對使用的兩個磁盤中（鏡像磁盤）這一寫操作是對兩個磁盤同時進行的，不會有降低寫入速度的矛盾。 缺點：沒有采用任何容錯措施，故沒有容錯能力。 115 6種容錯技術 RAID0（數(shù)據(jù)散放） RAID1（磁盤鏡像） RAID2（與磁盤設備本身的工作特性 不完全符合） RAID3（要求多個物理盤同速并保持 同步，性能 /價格比） RAID4（數(shù)據(jù)保護） RAID5（分布式數(shù)據(jù)保護） 116 ① RAID0模式（數(shù)據(jù)散放） 磁盤 0 磁盤 1 磁盤 2 磁盤 3 文件 2 3 1 1 2 3 4 5 6 7 8 117 RAID0模式 ，是指把文件的數(shù)據(jù)分成容量相等（例如 16kB）的“塊”，把每一塊交替地分別寫到不同的物理磁盤的幾個扇區(qū)中去。 RAID卡是一個有較強智能處理能力的接口電路。 111 低價磁盤的冗余陣列 ( R AID )R ed u n d an t A rra y s o f In exp en s ive D isks用 N 個低價磁盤構成一個統(tǒng)一管理的陣列，取代特貴單一磁盤是一個好的方案，它可以：有 1/ N 的訪問時間有 N 個磁盤的容量有更高的性能價格比對陣列盤采用冗余技術提高信息的可靠性R A I D 0 ： d ata S tri p in gR A I D 1: D ri ve M ir r ori n gR A I D 4: D ata Gu ard in gR A I D 5: D is tri b u ted d ata Gu ard in g112 ? 磁盤陣列結構 RAID 卡 113 磁盤陣列結構的組成與工作原理： 為了統(tǒng)一管理磁盤陣列，使用戶感覺到的不再是多個物理磁盤，似乎就是一個性能更高的單一磁盤，就要使用陣列控制卡（ RAID卡），把組成陣列的多個物理（實際）磁盤連接成一個邏輯整體，這被稱為 邏輯磁盤 。 例：若一個磁盤的容量為 xMB，單位時間提供的 傳送能力為 yMB，那么 n個磁盤的容量則為 n xMB， 單位時間提供的傳送能力為 n yMB。由于金屬膜的反射特性，一旦被破壞了就不能恢復，所以這種類型的光盤只能被寫一次。寫光束要通過跟蹤反射鏡實現(xiàn)尋道定位，把寫光束聚焦為很細的光束打到指定的光盤位置，從而在那里融處一個小于 1λ的小坑，表示已完成一個“ 1”信號的寫入操作。光束分離器把接收到的激光束分成為寫光束和讀光束兩部分。 光盤是圓形的、用于記錄信息的盤片，由基板、鋁質反射層、和薄金屬膜等組成，基板提供合適的機械性能，反射層用于反射接收到的激光信號，而金屬膜則是記錄信息（區(qū)分“ 0”和“ 1”信號）的介質。 107 9 0 %調制器寫一次型光盤光學系統(tǒng)示意圖He Ne光盤聚焦系統(tǒng)，物鏡旋轉臺徑向跟蹤反射鏡激光器 光束分離器讀出信號光束分離器調制信號1 0 %寫光束108 9．說明只寫一次型光盤的組成？完成讀寫操作的基本原理？ 答：寫一次型光盤設備由光盤機和盤片組成。讀出時，讀光束也會照射到指定的光 盤的位置，但它的能量很弱，不會改變金屬膜的反射特性， 只會把所照到之處有無小坑通過反射光的強弱表現(xiàn)出來，反 射回來的光被送到光敏二極管，從而確定讀出來的是“ 1”信號 還是“ 0”信號。 調制器用于控制是否讓寫光束通過。 106 一次型寫光盤完成讀寫操作的基本原理： 激光器可以產生一定亮度（強度）的激光束，是光源部件。 光盤機由主軸驅動機構、讀寫光頭和尋道定位 機構、激光器、光束分離器和光聚焦鏡組成。 特點 ：存儲密度大，容量大，非接觸式讀寫，工作可靠性好，價 格便宜。 作用： 緩解主存速度慢，跟不上 CPU讀寫速度要求的矛盾。 101 硬磁盤在計算機系統(tǒng)中的 2種重要功能：一是擺脫主存儲器容量的限制 ， 解決了主存儲器的存儲容量不夠大 ， 存放不下足夠多的數(shù)據(jù)和程序的問題；二是降低存儲一定信息所用的成本 ， 從而降低了整個系統(tǒng)的價格 。 對于讀操作 ， 首先使磁頭移動到磁盤地址寄存器指定的存儲區(qū)域 ，選中的磁頭執(zhí)行讀操作 ， 讀出信號送入讀出放大器 ，然后經譯碼電路分離出數(shù)據(jù)脈沖 ， 拼裝成字節(jié)或字的格式送入磁盤接口 。 對于寫操作 ，當把要用的寫入地址送入磁盤的地址寄存器后 ， 再把要寫入的數(shù)據(jù)經磁盤接口送到磁盤的讀寫控制邏輯電路 ， 經過編碼處理 ， 送入驅動器再送入選定的磁盤的寫入線圈 ， 把信息串行地寫入到選定的磁道中 。99 2022年 1月試題 三 、 2． 衡量硬磁盤的主要性能指標有哪些 ？硬磁盤是如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫操作的 ？ 硬磁盤在計算機系統(tǒng)中發(fā)揮哪 2種重要功能 ？ （ 10分 ） 答案： 衡量硬磁盤的主要性能指標有存儲密度 、 存儲容量 、 尋址時間 、 數(shù)據(jù)傳輸率 、 誤碼率和價格 。磁帶抽風口真空積帶箱小孔增壓風口供收帶盤 放帶盤導輪左主動輪右主動輪讀寫磁頭剎塊剎帶柱壓輪雙壓輪真空積帶箱式磁帶機。 。 97 2. 磁記錄介質 ——磁盤上的信息組織 （自學） （自學） 磁帶機設備簡介 98 。 對于讀操作，首先使磁頭移動到磁盤地址寄存器指定的存儲區(qū)域，選中的磁頭執(zhí)行讀操作，讀出信號送入讀出放大器，然后經譯碼電路分離出數(shù)據(jù)脈沖，拼裝成字節(jié)或字的格式送入磁盤接口。 對于寫操作，當把要用的寫入地址送入磁盤的地址寄存器后，再把要寫入的數(shù)據(jù)經磁盤接口送到磁盤的讀寫控制邏輯電路，經過編碼處理，送入驅動器再送入選定的磁盤的寫入線圈，把信息串行地寫入到選定的磁道中。它由小車和驅動部件組成，磁頭被安裝在小車上，小車的運動帶動磁頭沿磁盤徑向前進和后退。在剛加電啟動時，檢測磁盤是否已經達到額定轉速，通常在未達到額定轉速之前，不允許磁頭進入磁盤外沿之內；在磁盤正常旋轉的過程中，可以用一個閉環(huán)的自動調節(jié)系統(tǒng)使其轉速盡可能的均勻。 90 1. 硬磁盤驅動器的組成與功能 硬磁盤驅動器的一般組成： （ 1）主軸及其驅動系統(tǒng) （ 2）磁頭及其定位系統(tǒng) （ 3）數(shù)據(jù)讀寫等控制邏輯部分 91 硬 磁 盤 設 備磁頭磁盤組主軸通風機取數(shù)臂 定位驅動器速度傳感器小車主電機傳動皮帶濾塵器密封罩硬磁盤驅動器結構示意圖92 （ 1）主軸及其驅動系統(tǒng) 硬磁盤的盤片（組）被固定（或插入后卡）在磁盤機的主軸上，由主軸帶動磁盤勻速旋轉，而磁盤機的主軸，則是由一個主電機通過傳動皮帶帶動旋轉的。最典型的情況是軟磁盤系統(tǒng)，也有把硬磁盤機與硬磁盤片（組）做成分體結構的（活動磁盤系統(tǒng)），其總的存儲容量不受太多的約束。 86 磁盤設備，通常由三部分組成： （ 1）磁盤驅動器 （ 2）磁記錄介質（硬磁盤片、磁盤組、軟磁盤片） （ 3）磁盤接口系統(tǒng) 87 （ 1）磁盤驅動器（磁盤機） 通常是一個完整獨立的設備，包括作為磁記錄介質使用的 磁盤 和驅動磁盤勻速旋轉的動力與 驅動部件 ，完成讀寫功能的磁頭和驅動磁頭沿磁盤徑向運動和準確 定位的部件 ，以及其它一些 控制邏輯電路 等部件。 ⑥ 改進調頻制（ MFM） 取消了大部分在位周期起始處改變磁頭線圈電流的動作，只保留在連續(xù)“ 0”信號的位周期起始處的電流變化方向（以便保證該編碼方式的自同步能力）。讀出時，“ 1”信號表現(xiàn)為兩個脈沖；“ 0”信號表現(xiàn)為一個脈沖。記錄“ 1”比記錄“ 0”的磁化翻轉頻率要多一倍。讀出時信號是正脈沖則為“ 1”，讀出的信號是負脈沖則為“ 0”。 ④ 調相制（ PM） 是用磁層中不同的磁化翻轉方向來區(qū)別“ 1”和“ 0”的方案。磁層中不存在未被磁化的狀態(tài)。主要矛盾：兩位之間的磁層處于非磁化狀態(tài)，難予解決，故不實用。 ③可靠性 有能檢查錯誤，甚至自動糾錯等必要措施。同步時鐘信號是分隔出連續(xù)多個數(shù)據(jù)的不同位所必須的時間基準信號。例如，若記錄一位信息，最多要有一次磁化翻轉，則編碼效率為 100%。 衡量磁記錄方式的標準： ① 編碼效率 ②自同步能力 ③可靠性 80 衡量磁記錄方式的標準： ① 編碼效率 指記錄密度與最大磁化翻轉密度之比。 79 （ 2）磁記錄方式 磁記錄方式，指的是一種編碼方法，即按什么方案（規(guī)律），把一連串的二進制信息變換成存儲介質磁層中的一個序列的磁反轉狀態(tài)，并且可以容易、可靠地用讀寫控制電路實現(xiàn)這一轉換過程。當磁頭離去后，這一小片被磁化的磁性材料保留 了磁化狀態(tài)，從而記錄下寫入的一位信