計算機組成原理第七章-在線瀏覽
2025-06-19 03:44本頁面
【正文】 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。 ? 溫徹斯特磁盤機簡稱溫盤，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。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。而普通的硬磁盤要求具有超凈環(huán)境，只能用于大型計算機中。對溫盤驅(qū)動器，還要求在超凈環(huán)境下組裝。如下圖是磁盤驅(qū)動器外形和結(jié)構(gòu)示意圖。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。磁盤上的信息經(jīng)讀磁頭讀出以后送讀出放大器，然后進最后送入數(shù)據(jù)緩沖器，經(jīng) DMA(直接存儲器傳送 )控制 16 17 四、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。每個盤片表面通常有幾百到幾千個磁道，每個磁道又分為若干個扇區(qū)，如下一頁圖所示。磁盤上的這種磁道和扇區(qū)的排列稱為格式。 ? 道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道 /英寸。 ? 面密度：位密度和道密度的乘積，單位為位 /平方英寸。 21 ? 存取時間：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⒓由蟼魉蛿?shù)據(jù)所需要的時間。平均等待時間和磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時間的一半來表示。從主機接口邏輯考慮，應(yīng)有足夠快的傳送速度向設(shè)備接收 /發(fā)送信息。v(字節(jié) /秒 ) 23 【 例 1】 磁盤組有 6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。 (2)內(nèi)層磁道周長為 2πR=2 11=(cm) 每道信息量 =400位 /cm =27632位 =3454B 每面信息量 =3454B 220=759880B 盤組總?cè)萘?=759880B 10=7598800B (3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率 Dr=rN N 為每條磁道容量， N=3454B r為磁盤轉(zhuǎn)速， r=6000轉(zhuǎn) /60秒 =100轉(zhuǎn) /秒 Dr=rN=100 3454B=345400B/s (4)采用定長數(shù)據(jù)塊格式，直接尋址的最小單位是一個記錄塊 (一個扇區(qū) )，每個記錄塊記錄固定字節(jié)數(shù)目的信息，在定長記錄的數(shù)據(jù)塊中，活動頭磁盤組的編址方式可用如下格式： 此地址格式表示有 4臺磁盤（ 2位），每臺有 16個記錄面 /盤面（ 4位），每面有 256個磁道（ 8位），每道有 16個扇區(qū)（ 4 (5)如果某文件長度超過一個磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個柱面上，因為不需要重新找道，數(shù)據(jù)讀 /寫速度快。但磁盤驅(qū)動器的存取時間沒有出現(xiàn)相應(yīng)的下降，仍停留在毫秒 (ms)級。為了減少存取時間，可采取的措施有：提高磁盤機主軸轉(zhuǎn)速，提高 I/O總線速度，采用磁盤 cache等。同樣，磁盤 cache是為了彌補慢速磁盤和主存之間速度上的差異。當一個 I/O請求送到磁盤驅(qū)動時，首先搜索驅(qū)動器上的高速緩沖行是否已寫上數(shù)據(jù)？如果是讀操作，且要讀的數(shù)據(jù)已在 cache中，則為命中，可從 cache行中讀出數(shù)據(jù)，否則需從磁盤介質(zhì)上讀出。磁盤 cache利用了被訪問數(shù)據(jù)的空間局部性和時間局部性原理。因此現(xiàn)在大多數(shù)磁盤驅(qū)動器中都使用了預(yù)讀策略，而根據(jù)局部性原理預(yù)取一些不久將可能讀入的數(shù)據(jù)放到磁盤 cache中。磁盤 cache一次存取的數(shù)量大，數(shù)據(jù)集中，速度要求較 CPU的 cache低，管理工作較復(fù)雜，因此一般由硬件和軟件共同完成。 27 二、磁盤陣列 RAID ? RAID稱廉價冗余磁盤陣列，它是用多臺磁盤存儲器組成的大容量外存系統(tǒng)。在 RAID控制器的組織管理下，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行存儲、交叉存儲、單獨存儲。這些級別不是表示層次關(guān)系，而是指出了不同存儲容量、可靠性、數(shù)據(jù)傳輸能力、 I/O請求速率等方面的應(yīng)用需求?？紤]到低成本比可靠性更重要， RAID 0未采用奇偶校驗等冗余技術(shù)。與單個大容量磁盤相比，其優(yōu)點是：如果兩個 I/O請求正在等待兩個不同的數(shù)據(jù)塊，則被請求的塊有可能在不同的盤上。見下圖。寫入時可通過磁頭把信息代碼記錄在磁帶上。磁帶存儲設(shè)備由磁帶機和磁帶兩部分組成，它通常用作為海量存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)備份。對數(shù)據(jù)存儲用的CDROM光盤來講，這種坑點分布作為數(shù)字“ 1” 、“ 0” 代碼的寫入或讀出標志。 ? 光盤的記錄信息以凹坑方式永久性存儲。 32 ? 信息記錄的軌跡稱為光道。扇區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖所示。計算模式 1和模式 2情況下光盤存儲容量是多少 ? 解： 扇區(qū)總數(shù) =60分 60秒 75扇區(qū) /秒 =270 000(扇區(qū) ) 模式 1存放計算機程序和數(shù)據(jù)，其存儲容量為 270 000 2048B/220=527MB 模式 2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲容量為270 000 2336B/220=601MB 34 二、磁光盤存儲設(shè)備 ? 磁光盤的基本工作原理是：利用熱磁效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)：當激光束將磁光介質(zhì)上的記錄點加熱到居里點溫度以上時，
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