【正文】 息。 磁記錄介質(zhì) 是在某種剛性（如硬盤）或柔性（如軟盤、 磁帶）載體上涂上薄層磁性材料的物體，磁性 材料用硬磁材料做成。 在磁頭的間隙處磁阻最大，將產(chǎn)生漏磁。如果用 +Br表示代碼 “ 1”，用 —Br表示代碼 “ 0”，則利用磁性材料的剩磁狀態(tài)可記錄一位二進(jìn)制信息 。反之，若外加負(fù)向的脈沖電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度可出現(xiàn)負(fù)剩磁狀態(tài)。 當(dāng)磁性材料被磁化后，其工作點(diǎn)總是在磁滯回線上。 73 2. 磁記錄原理與記錄方式 （ 1）磁記錄原理 磁表面記錄設(shè)備，是在磁頭和磁性材料的 記錄介質(zhì)之間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過電磁轉(zhuǎn)換過 程完成讀寫的。誤碼率等于讀操作過程中，出錯(cuò)信息量在讀出的全部信息中所占的比例。它與設(shè)備本身的讀寫速度和接口邏輯線路有關(guān)。要讀寫磁帶上某個(gè) 區(qū)域上的信息，首先要等待該磁帶旋轉(zhuǎn)到該區(qū)域，所用時(shí)間是 幾分鐘到十幾分鐘。 71 （ 3）尋址時(shí)間 磁盤屬于按直接存取方式讀寫的設(shè)備 磁頭沿磁盤的徑向方向運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)磁道的時(shí)間 尋址時(shí)間 在目標(biāo)磁道上等待磁盤被讀寫區(qū)段旋轉(zhuǎn)道磁頭 下面的時(shí)間 各取最大和最小時(shí)間的平均時(shí)間之和來表示。對磁帶設(shè)備，通?？偸怯梦幻芏葋肀硎尽? A. 數(shù)據(jù) B. ROM C. 地址 D. 可以 F. 片選 G. 讀 H. RAM I. 不可以 J. 高位 K. 低位 L. 控制 M. 讀 /寫 N. 運(yùn)行 答案： B H A F J M K C D 68 外存儲(chǔ)器設(shè)備與磁盤陣列技術(shù) 磁盤 外存設(shè)備 磁帶 光盤 特點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大，存儲(chǔ)成本低，斷電后能長期 保存信息，還可脫機(jī)保存信息（光盤、軟盤、磁帶） 69 外存設(shè)備概述 外存設(shè)備概述 1. 外存設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo) （ 1）存儲(chǔ)密度 （ 2）存儲(chǔ)容量 （ 3）尋址時(shí)間 （ 4）數(shù)據(jù)傳輸率 （ 5）誤碼率 （ 6）價(jià)格 70 （ 1）存儲(chǔ)密度 在磁介質(zhì)單位長度或單位面積上所存二進(jìn)制信息的數(shù)量。地址總線的（ K ）部分直接連接到內(nèi)存儲(chǔ)器每個(gè)芯片的（ C ）線引腳，用于選擇每個(gè)芯片內(nèi)的不同的存儲(chǔ)單元。 要尋址 64K字 ，內(nèi)存地址應(yīng)為 16位； CPU與內(nèi)存字長為 16位 ，故數(shù)據(jù)總線也應(yīng)為 16位 。 65 模擬試題 三 、 2 用 16K*8 bit 的靜態(tài)存儲(chǔ)器器件實(shí)現(xiàn)64K*16 bit的主存儲(chǔ)器系統(tǒng) ， 按字尋址 ， 請?jiān)O(shè)計(jì)并畫出該主存儲(chǔ)器的邏輯框圖 ， 說明地址總線和數(shù)據(jù)總線的位數(shù) ， 該存儲(chǔ)器與 16位字長的 CPU的連接關(guān)系 。 在寫周期，當(dāng)加入芯片地址有效后，先向芯片數(shù)據(jù)端寫入數(shù)據(jù)。 63 8 8 13 低 8位數(shù)據(jù) 高 8位數(shù)據(jù) 58C65 8K 8 58C65 8K 8 6116 2K 8 38譯碼器 高 3位 低 13位地址 6116 /CS0 /CS1 /WE 0 ~ 1FFFH 2022H ~ 27FFH CS7 ~ CS0 地址寄存器（ AR） 8 11 8 13 13 RAM ROM AB15~AB13 AB12~AB0 教學(xué)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器組成 64 作業(yè) . 存儲(chǔ)器讀寫操作時(shí)，地址信號，片選信號，讀寫信號、讀出的數(shù)據(jù)或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)，在時(shí)間配合上要滿足什么關(guān)系？ 答：在讀周期，有效地址先加在芯片地址端，保持不變，芯片對地址譯碼后選中相應(yīng)的單元，然后向芯片發(fā)出片選信號和讀信號，經(jīng)過一段時(shí)間后，從芯片輸出端輸出有效數(shù)據(jù)。 CS2~CS7用作擴(kuò)展內(nèi)存容量。 16位地址低 11位 AB0~AB12分別與 ROM和 RAM的 AB0~AB12 對應(yīng)連接，以選中其中的一個(gè)單元。 時(shí)鐘周期對應(yīng)一條微指令的時(shí)間（微周期或一 CPU周期）。 系統(tǒng)時(shí)鐘 CPU內(nèi)部的某些寄存器，通常在時(shí)鐘脈沖上升沿完成接收 操作。 數(shù)據(jù)總線一般用三態(tài)門構(gòu)成。內(nèi)部總線上的信息可以送往指令寄存器 IR，狀態(tài)寄存器，運(yùn)算器的數(shù)據(jù)輸入端（ D）。 教學(xué)機(jī)上的數(shù)據(jù)總線通過雙向三態(tài)門電路分割成內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和外部數(shù)據(jù)總線。輸入的三位控制碼是 /MIO、 /REQ、 /WE，輸出信號如下： /MMW（ 000）內(nèi)存寫 /MMR （ 001）內(nèi)存讀 /IOW （ 010） I/O寫 /IOR （ 011） I/O讀 NC （ 1xx） 不操作 59 （ 3） 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線是計(jì)算機(jī)各部件之間完成數(shù)據(jù)傳送的線路。 58 （ 2） 控制總線 功能： 指明總線周期的類型和本次輸入輸出操作完成的時(shí)刻。 ②教學(xué)機(jī)中的內(nèi)存讀寫指令，無論使用哪種尋址方式，包括寄存器間接尋址，變址尋址、立即數(shù)尋址、堆棧尋址，址后的實(shí)際地址都是通過 ALU送出的。這是因?yàn)椋? ①程序計(jì)數(shù)器 PC，是由運(yùn)算器內(nèi)部的一個(gè)原為通用寄存器實(shí)現(xiàn)的，讀取指令時(shí)只能將 PC的內(nèi)容經(jīng) ALU送出。 56 8 8 13 低 8位數(shù)據(jù) 高 8位數(shù)據(jù) 58C65 8K 8 58C65 8K 8 6116 2K 8 38譯碼器 高 3位 低 13位地址 6116 /CS0 /CS1 /WE 0 ~ 1FFFH 2022H ~ 27FFH CS7 ~ CS0 地址寄存器（ AR） 8 11 8 13 13 RAM ROM AB15~AB13 AB12~AB0 教學(xué)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器組成 57 （ 1） 地址總線 （ AB15~AB0） 地址總線提供讀寫內(nèi)存用的 16位地址，讀寫輸入 /輸出接口用的 8位地址。教學(xué)機(jī)實(shí)際只使用了 8K字的ROM和 2K字的 RAM，其余空間可作為擴(kuò)展內(nèi)存或擴(kuò)展輸入輸出接口、中斷和 DMA接口等教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要（電路版上設(shè)置了一些接線插孔）。 這樣可以在主存儲(chǔ)器的一個(gè)工作周期內(nèi)或略多一點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)可以讀出多個(gè)主存字 ， 從而提高了主存儲(chǔ)器的讀寫速度 。通過合理的組織方式 ,使幾個(gè)存儲(chǔ)體協(xié)同運(yùn)行 ,從而提供出比單個(gè)存儲(chǔ)體更高的 (幾倍 )讀寫速度 。 在多體結(jié)構(gòu)的主存儲(chǔ)器中，通常多選用把相鄰的存儲(chǔ)字放在不同的存儲(chǔ)體中，這被稱為低位地址交叉的組織形式，它更符合程序運(yùn)行的局部性原理，有利于同時(shí)（或時(shí)間上有覆蓋）地讀寫地址相鄰的幾個(gè)存儲(chǔ)字。 53 多體交叉方案的優(yōu)點(diǎn)是依次讀出來的每一個(gè)存儲(chǔ)字，可以直接通過數(shù)據(jù)總線依次傳送走，而不必設(shè)置專門的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器，理論上能達(dá)到最高的讀寫速度。 一體多字方案的優(yōu)點(diǎn)是每一次讀操作就同時(shí)送出了幾個(gè)主存字，使讀出一個(gè)主存字的平均的讀出時(shí)間變?yōu)樵瓉恚ㄅc每一個(gè)單元存一個(gè)字相比）的幾分之一。 在多體結(jié)構(gòu)的主存儲(chǔ)器中，通常多選用把相鄰的存儲(chǔ)字放在不同的存儲(chǔ)體中，這被稱為低位地址交叉的組織形式，它更符合程序運(yùn)行的局部性原理，有利于同時(shí)（或時(shí)間上有覆蓋）地讀寫地址相鄰的幾個(gè)存儲(chǔ)字。這種支持可以在 PC機(jī)的內(nèi)存條一級體現(xiàn)，也可以在存儲(chǔ)器芯片一級體現(xiàn)。而不是 2N個(gè)總線時(shí)鐘周期。而不相像正?？偩€工作方式那樣，每傳送一次數(shù)據(jù)，總要用兩段時(shí)間，即先傳送一次地址（地址時(shí)間），后跟一次數(shù)據(jù)傳送（數(shù)據(jù)時(shí)間）。 存儲(chǔ)體號 存儲(chǔ)體內(nèi)編址情況 最低 2位的地址取值 0 0， 4， 8， 12， … ， 4i+0， … 00 1 1， 5， 9， 13， … ， 4i+1， … 01 2 2， 6， 10， 14， … ， 4i+2， … 10 3 3， 7， 11， 15， … ， 4i+3… 11 47 多體交叉編址技術(shù) 地址寄存器 數(shù)據(jù)總線 W W W W 0字 1字 2字 3字 4字 5字 6字 7字 …… …… …… …… L1 L2 L3 L4 48 3. 關(guān)于對成組數(shù)據(jù)傳送的支持 這種方式是指用于提高在數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)輸入 /輸出能力的一種技術(shù)。 45 ② 關(guān)于如何分配這些存儲(chǔ)體各自工作的地址范圍 合理的方案是采用 交叉編址 ，即把連續(xù)地址的幾個(gè)主存字依次分配在不同的存儲(chǔ)體中，因?yàn)槌绦蜻\(yùn)行局部性原理已經(jīng)表明，程序運(yùn)行過程中，在短時(shí)間內(nèi)讀寫地址相鄰的主存字的概率更大。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是依次讀出來的每一個(gè)存儲(chǔ)字，可以直接通過數(shù)據(jù)總線依次傳送走，而不必設(shè)置專門的數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器。通過合理的組織方式，使幾個(gè)存儲(chǔ)體協(xié)同運(yùn)行，從而提供比單個(gè)存儲(chǔ)體更高的讀寫速度。 缺點(diǎn)：每次讀出的幾個(gè)主存字必須首先保存在位數(shù)足夠長的寄存器中，等待通過數(shù)據(jù)總線分幾次把它們傳送走。 39 2. 主存儲(chǔ)器的并行讀寫技術(shù) ——指在主存儲(chǔ)器的一個(gè)工作周期或略多一點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)可以讀出多個(gè)主存字采用的技術(shù)。 如果連續(xù)讀寫屬于同一行的多個(gè)列中的數(shù)據(jù)，其行地址只需在第一次讀寫時(shí)送入（鎖存），之后保持不變，則每次讀寫屬于該行的多個(gè)列中的數(shù)據(jù)時(shí)，每次僅鎖存列地址即可，從而省掉了鎖存行地址的時(shí)間，加快了主存儲(chǔ)器的讀寫速度。 37 2022年 1月、 2022年 7月、 2022年 1月試題 下列說法中 （ ） 是正確的 。 因?yàn)閯?dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的讀操作是破壞性讀出，為了保持原記憶的內(nèi)容，必須在讀操作以后立即跟隨一次寫回操作（預(yù)充電延時(shí)）。 36 靜態(tài)存儲(chǔ)器是依靠觸發(fā)器記憶與讀寫數(shù)據(jù)的。 35 作業(yè) ．為什么動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器是破壞性讀出？靜態(tài)存儲(chǔ)器又為什么讀出操作不會(huì)破壞已存儲(chǔ)的信息呢？什么是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的回寫（預(yù)充電延時(shí)）？它對存儲(chǔ)器性能的影響是什么？ 答： 因?yàn)閯?dòng)態(tài)存儲(chǔ)器是依靠 MOS管源極的寄生電容 CS中的電荷來存儲(chǔ)信息的，若有電荷表示 1，無電荷表示 0。 32 2Kb靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片邏輯組成框圖 … 位線 2 位線 1 位 選 擇 線 32 64 0 字選擇線 8管存儲(chǔ)單元 X 地 址 譯 碼 器 Y地址譯碼器 A6 A7 A8 A9 A10 寫入 電路 讀放 電路 8管存儲(chǔ)單元 8管存儲(chǔ)單元 8管存儲(chǔ)單元 A0 A1 A2 A3 A4 A5 0 Dout /CS /WE Din … … … … 33 試題一 三、 1．靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器器件的特性有哪些主要區(qū)別？各自主要應(yīng)用在什么地方？ 答： 靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器器件的特性有的主要區(qū)別見下表： 靜態(tài)存儲(chǔ)器 SRAM主要用于高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache， 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器主要用于主存儲(chǔ)器 。 例如，寫入 1信號時(shí)，在位線 1送低電平信號，位線 2送高電平信號，當(dāng)字線送來高電平時(shí)， MOS管 T5和 T6將導(dǎo)通，使觸發(fā)器狀態(tài)保持不變（已存儲(chǔ) 1信號時(shí)），或使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為 1狀態(tài)（原存儲(chǔ)的是 0信號）。