【正文】 。SCSI是廣泛應用于小型機上的高速接口，光纖通道是專門為網(wǎng)絡系統(tǒng)設計的接口，二者都不是專門為硬盤設計的接口。常用的硬盤接口分為IDE、SCSI、光纖通道和SATA四種。 硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部件，用于硬盤緩存和主機內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。為了減少出錯率，需要采用校驗碼。 （8）誤碼率。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率主要由主軸的轉速來決定。 （7）數(shù)據(jù)傳輸率。在硬盤內(nèi)部讀寫電路與接口之間設置一個緩沖存儲區(qū)，可以解決二者速度不匹配的問題，從整體上提高硬盤讀寫速度。 近似等于平均尋區(qū)時間和尋道時間之和。 又稱為查找時間，指的是磁頭找到目的磁道需要的時間，它由磁盤存儲器的性能來決定，一般都在10ms以下。 主軸轉速快，磁頭達到目的扇區(qū)的速度就快。 （3）主軸轉速。 （2）硬盤容量。記錄密度分為道密度和位密度，道密度Di是徑向單位長度的磁道數(shù)，在數(shù)值上等于磁道距P的倒數(shù)。 評價硬盤性能好壞，主要參照下述指標。磁道還可以分成若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)存放一定的數(shù)據(jù)塊。在每個盤片上，磁介質(zhì)均勻地分布在一些同心圓上，形成一個盤面的磁道。后者較硬，稱為硬盤。 磁盤是一些圓片形的磁表面介質(zhì)存儲器，其基體可以是聚酯薄膜，也可以是鋁合金。 （4）調(diào)頻制（FM或FD）。當記錄連續(xù)的0或1時，信號交界處也要翻轉一次。寫每個1時，寫電流由正向負跳變一次。 （3）調(diào)相制（PE或PM）。在記錄信息時，磁頭線圈中總是有電流，不是正向電流，就是反向電流，不需要磁化電流回到無電流的狀態(tài)。 這種方式記錄密度低，抗干擾能力差。用寫電流的正脈沖表示1,負脈沖表示0,磁層在記錄1時由無磁性狀態(tài)轉變?yōu)槟硞€方向上的磁化狀態(tài)，記錄0時從未磁化狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环较虻拇呕癄顟B(tài)。 若寫線圈中沒有脈沖電流，那么存儲元中的剩磁由于電磁感應原理，可以在讀線圈中感應出脈沖電流，從而完成讀操作。 磁盤、磁帶都是磁表面存儲器，其信息存儲于涂覆在載體表面、~5左右的磁層中。 1. 磁表面存儲器對輔存的基本要求，是容量大、成本低、可以脫機保存信息。 （5）可靠性。 又稱為數(shù)據(jù)傳輸率，指的是每秒鐘訪問的二進制位數(shù)目。 兩次連續(xù)地訪問主存操作之間所需要的最短時間。 從啟動一次訪問操作到完成該操作所用的時間。 主存最重要的技術指標，一般包括下述內(nèi)容。 通常用有多少個存儲單元、每個單元有多少位來表示，也可用能存儲多少字節(jié)來表示。 折合到每一位的存儲器的造價，是存儲器的主要經(jīng)濟指標。 主存儲器的性能，通?？梢詮囊韵聨追矫婷枋?。 4. 主存儲器的主要指標 （3），采用了超高時鐘頻率，還采用了串行模塊結構各個芯片用一條總線串接起來，前面芯片寫滿后，后面芯片才開始讀入數(shù)據(jù)。 （1），是早期內(nèi)存工作模式EDO的改進，該方式將CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起，使得RAM與CPU共享一個時鐘，以相同的速度同步工作。 3. 主存工作模式 一個信號從發(fā)出到穩(wěn)定，有一個過程，為了能進行有效讀寫，必須考慮這些信號之間的時間配合關系，即所謂的時序關系。 一個地址碼唯一地對應一個地址，將一個地址碼變換成為驅動字線電位的邏輯電路，稱為地址譯碼器。 存儲體是主存的核心，它由許多位集成在一個芯品上構成，再由一些芯片進行擴展，就構成容量更大的存儲體陣列。 按照擦除方法的不同，可分為UVEPROM和E2PROM兩種。 ②,其元件有多種形式，最常用的是熔絲型的，它在出廠時各處熔絲都是完好的，均表示1.當用戶需要將其中某位置0時，把對應處的熔絲燒斷即可。 ROM是一種非易失性器件，它所存儲的信息用特殊方式寫入，主要存儲經(jīng)常要用的一些固定信息。 DRAM則除了要電源有電外，還必須動態(tài)地每隔一定的時間間隔進行一次刷新，否則信息會丟失。 半導體RAM元件可分為靜態(tài)RAM（SRAM）和動態(tài)RAM（DRAM）兩大類。 （1）RAM記憶元件。 主存儲器按照存取限制可以分為RAM（隨機存儲器）和ROM（只讀存儲器）兩種。 1. 主存記憶元件主存儲器該層次工作時由輔助的軟硬件來實現(xiàn)，對所有程序員都是透明的。由主存和輔存構成，它緩解了存儲器大容量與低成本之間的矛盾。 該層次工作時完全由輔助硬件來實現(xiàn)，對所有程序員都是透明的。由Cache和主存構成，它緩解了主存和CPU速度的矛盾。 該存儲系統(tǒng)存在下述兩個存儲層次。三級存儲系統(tǒng)常用的是三級存儲系統(tǒng)，如圖17所示。單從改進存儲技術的途徑來提高存儲器性能，很難滿足上述要求。磁存儲器和光存儲器成本低，容量可以很大，但速度低，與CPU高速處理能力不匹配。按存儲介質(zhì)分類，存儲器分為半導體存儲器、磁存儲器和光存儲器。 ②每條子過程執(zhí)行完畢，由于該裝置已空閑，即可接收下一條指令中同樣的子過程來執(zhí)行。 表15 把指令的執(zhí)行過程分解為若干個子過程，分別由不同的硬件去執(zhí)行。 ③優(yōu)點是提高指令的控制速度，缺點是技術較復雜，實現(xiàn)起來難度比較大。 ①每條指令內(nèi)部的各個操作仍是順序地串行執(zhí)行。超前執(zhí)行方式具有下述特點：前一條指令執(zhí)行過程尚未結束，就提前處理下一條指令，即指兩條指令的某些操作同時進行。 ③優(yōu)點是控制簡單，硬件容易實現(xiàn)，缺點是執(zhí)行速度比較慢。 ①指令與指令之間是順序地串行執(zhí)行。順序執(zhí)行方式具有下述特點：CPU的控制部件對當前指令進行取指、分析和執(zhí)行。 CPU的各個部件根據(jù)不同的控制信號序列，執(zhí)行相應的操作。 在指令譯碼的同時，程序計數(shù)器PC的內(nèi)容加1,產(chǎn)生下一條指令地址。 （2）分析（指令譯碼）。把程序計數(shù)器PC的內(nèi)容（指令地址）裝入存儲器地址寄存器MAR,送給地址總線，然后由地址總線選中該地址所在的主存單元，取出該指令的代碼，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸入CPU中的指令寄存器IR. 在CPU中，一條指令的運行包括取指、分析和執(zhí)行三個過程。指令執(zhí)行控制 在實際應用中，應該根據(jù)不同編址和尋址方式的特點，結合具體問題來分析，選擇合適的編址和尋址方式。指令尋址方式有順序尋址方式和跳躍尋址方式兩種。 如果采用字編制方式，那么地址碼位數(shù)就短些，但對字符操作就比較困難。在主存容量相同的條件下，不同編址方式對應的地址碼位數(shù)不同。 編址方式是對寄存器、主存儲器及輸入/輸出設備等進行編址的方式。 多字長指令可以提供足夠多的地址位來解決內(nèi)存單元的尋址問題，但取出一整條指令需要多次訪問內(nèi)存，降低了CPU運算速度，同時又占用了更多的存儲空間。 指令字長度指一個指令字中包含的二進制代碼位數(shù)，機器字長指計算機能直接處理的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)。 指令的基本格式為： 每條指令都包含兩個基本部分，（1）操作碼：表示指令執(zhí)行什么功能。計算機指令指令系統(tǒng)決定了計算機硬件的主要性能和基本功能，它應根據(jù)計算機的使用要求來設計，不僅與計算機的硬件結構有關，也直接影響到系統(tǒng)軟件和應用軟件，是計算機系統(tǒng)軟、硬件的界面，是了解或設計一臺計算機系統(tǒng)的基本出發(fā)點。 機內(nèi)碼與國標碼相同，長度都是二字節(jié)，它在相應國標碼的每個字節(jié)最高位加1,即：機內(nèi)碼=國標碼+8080H.漢字處理系統(tǒng)要保證中西文兼容，以字節(jié)為單位時，ASCII碼和國標碼的最高位都是0,其它7位有時候會相同，所以會產(chǎn)生二義性。 87區(qū)以上為空白區(qū)，可供造新字使用。第16到55區(qū)為一級漢字。 每個漢字都對應一個區(qū)號和位號，二者組合在一起就構成了區(qū)位碼。 （2）區(qū)位碼。二級漢字3008個，按部首排序。1981年國家標準總局公布了GB231280,即《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，簡稱國標碼（GB碼）。 （1）國標碼。 在某些應用中，需要使用ASCII碼的高位信息，這種被擴充的編碼方式稱為擴展ASCII碼，它采用8位二進制數(shù)表示一個字符，一共可以表示256個不同的字符。 常見的ASCII碼為7位二進制代碼，可以表示128種不同字符符號，它包括10個十進制數(shù)字、52個英文大小寫字母、34個專用符號和32個控制符號，這128個符號中有96個是可打印的字符。 則：. 設有兩個數(shù)x和y，它們表示為， 則： 設有兩個數(shù)x和y，它們表示為， 則： 設有兩個數(shù)x和y，它們表示為， 其中：. 設一個數(shù)x表示成 計算機中的邏輯運算，主要是指邏輯非、邏輯或、邏輯與、邏輯異或等四種基本運算。 Fy），即商的尾數(shù)是二者尾數(shù)之商，商的階碼是二者階碼之差。 浮點除法運算規(guī)則是：X247。 X=2ExFx 設有兩個浮點數(shù)X和Y,它們分別是： 3. 浮點乘除運算 恒置1法.只要有數(shù)位被移出，就在尾數(shù)的末尾恒置1. 0舍1入法.如果右移時被丟掉數(shù)位的最高位是0,則舍去，否則將尾數(shù)的末位加1.在對階或向右規(guī)格化時，尾數(shù)向右移動，這樣被右移尾數(shù)的最低位部分就會丟掉，從而造成一定誤差，此時需要舍入處理。 若尾數(shù)沒有溢出，但數(shù)值部分的最高位與符號位相同，表明不滿足規(guī)格化，此時應使尾數(shù)結果左移一位，階碼減1,重復執(zhí)行直到數(shù)值部分最高位與符號位不同為止，稱為左規(guī)格化。 （4）尾數(shù)規(guī)格化。 （3）尾數(shù)相加減。則需要移動尾數(shù)來改變Ex和Ey,使之相等。說明X和Y階碼相同，可以直接進行尾數(shù)加減運算。首先求出階碼之差 如果兩個操作數(shù)X和Y中有一個數(shù)為0,那么就可得知運算結果而不再進行后繼的操作。 完成上述加減運算，需要包括下述步驟。 設有兩個浮點數(shù)X和Y,它們分別是X=2ExFx , Y=2Ey：而當 當尾數(shù)F用原碼表示時，規(guī)格化后尾數(shù)最高位與符號位不同，即當 S1S2=00:結果為正數(shù)，無溢出 將符號位擴充到兩位：S1和S2,用S1S2=00表示正數(shù)，S1S2=11表示負數(shù)。 兩個正數(shù)相加，當最高有效位產(chǎn)生進位（C1=1），而符號位不產(chǎn)生進位（Cs=0）時，發(fā)生上溢；兩個負數(shù)相加，當最高有效位不產(chǎn)生進位（C1=0），而符號位產(chǎn)生進位（Cs=1）時，發(fā)生下溢。 ②進位位判別法。當Xs=Ys=0,Ss=1時，產(chǎn)生上溢。 ①單符號位判別法。 在計算機中，數(shù)的表示范圍是有限的，若運算結果超出該范圍，就稱為溢出，此時計算機要停止運算，進行中斷處理。 [X]補=01001,[Y]補=00101,[Y]補=11011,符號位參與運算，過程如下。 由[X]補求[X]補的方法是：[X]補的各位取反（包括符號位），符號位和碼值一起參與運算，符號位相加后如果有進位，該進位應當被舍去。 [XY]補=[X]補[Y]補=[X]補+[Y]補 補碼加法公式如下。 注意，對BCD碼進行運算時，如果結果在10~15之間，那么結果須加修正。常見BCD碼與十進制數(shù)符的對應關系 上述幾種碼制與十進制數(shù)符的對應關系如表14所示。 常用無權碼包括余3碼和格雷碼，余3碼是在8421碼基礎上把每個代碼加3（0011）后得到的代碼。 根據(jù)二進制代碼中不同位置是否有確定的權值，BCD碼分成有權碼和無權碼。 表13 1985年IEEE提出了IEEE754標準，該標準規(guī)定基數(shù)R為2,階碼E用移碼表示，尾數(shù)F用原碼表示。 表12 浮點數(shù)表示有一定范圍，超出后就會溢出。 在計算機中，基數(shù)R一般都是2,階碼E采用定點整數(shù)的形式，尾數(shù)F采用定點小數(shù)的形式，E和F決定浮點數(shù)的表示精度，E和R決定浮點數(shù)的表示范圍。 一個R進制數(shù)N通常表示為如下形式。 如遇到絕對值小于最小正數(shù)的數(shù)，則被當作機器數(shù)0來處理，稱為下溢.而大于最大正數(shù)和小于絕對值最大負數(shù)的數(shù)，則稱為溢出,此時計算機暫停當前工作，而轉去進行溢出處理。 定點數(shù)是指小數(shù)點位置固定的數(shù)，一般將定點數(shù)分成定點整數(shù)和定點小數(shù)兩種。 2. 定點數(shù)與浮點數(shù) 實際應用中，不用上面關系式計算移碼。 [X]移=2n1+x（2n1=X2n1）又稱為增碼、余碼或偏碼，常用于表示浮點數(shù)中的階碼。 采用補碼進行加減運算時，若運算結果不超出機器所表示范圍，則有如下關系。 按照補碼編碼規(guī)則，零有唯一的表示形式。 [+0]補=00000000[0]補=00000000 [+1]補=00000001[1]補=11111111最高位是符號位，正數(shù)的補碼等于其原碼，[X]補表示數(shù)X的反碼。 （3）補碼。 例如，設機器字長為8位，則有下列結果。最高位是符號位，對正數(shù)而言，最高位為0,其余各位是數(shù)的絕對值二進制代碼；對負數(shù)而言，最高位為1,其余各位是數(shù)的絕對值二進制代碼各位取反。 原碼表示方法簡明易懂，與其真值轉換方便，比較容易進行乘除運算，但是在進行加減運算時，原碼運算不方便，主要源于符號位不能參加運算，需要增加很多判斷條件。 例如，設機器字長為8位，則有下列結果。最高位是符號位，0代表正，1代表負，其余各位是數(shù)的絕對值的二進制代碼。 對于小數(shù)點問題，可分為小數(shù)點位置固定（定點數(shù)）、位置不固定（浮點數(shù)）兩種情況，分別予以處理。 在計算機中表示實際數(shù)據(jù)時，有兩個問題需要解決，一是數(shù)值的正負，二是小數(shù)點位置。數(shù)據(jù)的表示把十六進制轉換為八進制與此相似。 ③八進制與十六進制相互轉換。 （）16=（0010 1011 .0101 1110）2=（）2同理，將一位十六進制數(shù)用四位二進制數(shù)表示，就可直接將十六進制數(shù)轉換成二進制數(shù)。 例如。 從小數(shù)點起，把二進制數(shù)每三位分成一組，然后寫出每一組的等值八進制數(shù)，順序排列起來就得到所要求的八進制數(shù)。 ①二進制與八進制相互轉換 只要將整數(shù)、小數(shù)部分分別進行轉換，得到轉換后的整數(shù)和小數(shù)部分，然后再把這兩部分組合起來就得到一個完整的數(shù)。 如圖16所示。最后，將上面的整數(shù)部分作為左邊的高位數(shù)位，下面的