【正文】 （ 5） 誤碼率 衡量磁表面設備運行可靠性的重要指標。 （ 6） 價格 外存設備的本身價格較貴，但因為存儲容量特別大，存儲單位信息（如 1KB）所占的平均價格最低。 74 Br B H +HC HC +Hm Hm +Bm Bm 0 I 0 寫“ 0”電流 寫“ 1”電流 Br 75 磁表面存儲器的磁性材料具有矩形磁滯回線。只要外加正向脈沖電流（外加磁場 H≥H m），那么電流消失后，磁感應強度并不為 0，而處于正剩磁狀態(tài) Br 。即當磁性材料被磁化后，會出現(xiàn)兩個穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)，形成一磁化元或存儲元。 76 鐵心 讀線圈 載磁體 磁層 S S N N 寫線圈 I 磁頭在磁表面存儲信息原理 77 磁頭： 用軟磁材料組成，當向線圈提供一定方 向和大小的電流時，磁頭體被磁化，建立起一 定方向和強度的磁場，即磁環(huán)內(nèi)有磁力線產(chǎn)生。這漏 磁就是向磁記錄介質(zhì)寫入信息的信息源。 78 寫入過程 ： 當磁頭前端與磁性介質(zhì)很近時，磁頭前間隙處 的漏磁將處于附近的磁記錄介質(zhì)的一小片磁性材料磁 化。 讀出過程 ： 當磁頭距磁記錄介質(zhì)很近且高速經(jīng)過時，已磁化 的一小片磁性材料的磁化狀態(tài)通過前間隙在磁頭的環(huán) 體內(nèi)產(chǎn)生磁力線，從而在磁頭線圈中感應出一個脈沖 電流，表示讀出了記錄在磁記錄介質(zhì)中的一位信息。選用不同的記錄方式，對磁表面設備的性能有重要的影響。即為記錄一位信息所用的最多磁化翻轉(zhuǎn)次數(shù)的倒數(shù)。 ②自同步能力 指從讀出的數(shù)據(jù)信息中提取同步時鐘信號的難易程度。若有，則稱為有同步能力。 81 歸零制（ RZ） 不歸零制（ NRZ） 見 1就翻的不歸零制（ NRZ1） 基本編碼方式： 調(diào)相制（ PM） 調(diào)頻制（ FM） 改進調(diào)頻制（ MFM） 82 常用磁記錄方式波形圖NR ZNR Z 1PMFMMF M位信息 1 0 1 1 1 0 0 0 1位周期83 基本編碼方式 ： ① 歸零制（ RZ） 用向磁頭線圈送入正負電流的辦法寫“ 1”和寫“ 0”，“ 1”和“ 0”的狀態(tài)正好相反。（ P204） ② 不歸零制（ NRZ） 用向磁頭線圈送入正、反向電流的辦法寫“ 1”和寫“ 0”， “ 1?和” 0“的狀態(tài)正好相反。 ③ 見“ 1”就翻的不歸零制（ NRZ1） 用在寫“ 1”時就變化磁頭線圈中的電流方向（寫“ 0”則不變化電流方向）的辦法執(zhí)行寫“ 1”和寫“ 0”操作的方案。磁頭線圈中的電流，寫“ 1”和寫“ 0”的方向不同。 84 常用磁記錄方式波形圖NR ZNR Z 1PMFMMF M位信息 1 0 1 1 1 0 0 0 1位周期85 ⑤ 調(diào)頻制（ FM） 是用磁層中不同的磁化翻轉(zhuǎn)次數(shù)來區(qū)別“ 1”和“ 0”的方案。磁頭線圈中的電流，在每個位周期起始處要變化一次方向，寫“ 1”時，在位周期中心再變化一次方向；寫“ 0”時，在位周期的中心處不再變化一次方向。二者的頻率相差一倍。其編碼效率提高到 100%，比 FM提高一倍。 88 （ 2）磁記錄介質(zhì)（硬磁盤片、磁盤組、軟磁盤片） 是單獨的、可以和磁盤驅(qū)動系統(tǒng)分開保存的磁記錄介質(zhì)。 89 （ 3）磁盤接口電路 是插在主機總線插槽中的一塊電路板，用于把磁盤驅(qū)動器與計算機主機連接為一體系統(tǒng)；接收主機發(fā)給磁盤的操作命令，實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖與格式變換，處理主機與磁盤之間的其它交互作用與時間上的同步等。主電機的轉(zhuǎn)速必須被監(jiān)測和進行自動調(diào)節(jié)。 93 硬 磁 盤 設 備磁頭磁盤組主軸通風機取數(shù)臂 定位驅(qū)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(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖94 （ 2）磁頭及其定位系統(tǒng) 大部分的磁盤系統(tǒng)中，只為每個磁盤面設立一個磁頭，為在磁盤徑向方向的某個位置（某個磁道）完成讀寫，必須驅(qū)動磁頭移動到并定位在那里，實現(xiàn)這一功能的部件稱為磁頭定位驅(qū)動機構(gòu)。 95 硬 磁 盤 設 備磁頭磁盤組主軸通風機取數(shù)臂 定位驅(qū)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(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖96 （ 3）數(shù)據(jù)讀寫等控制邏輯部分 要讀寫磁盤上的信息，首先必須給出信息在磁盤上的準確位置：磁盤面，磁道、扇區(qū)。寫入操作一般伴有出錯檢查。讀的過程也伴有出錯檢查。磁 帶 機 設 備。。 100 要讀寫磁盤上的信息 ， 首先必須給出信息在磁盤上的準確位置 ， 這個位置通常有哪個磁盤面 ， 哪一個磁道及哪一個扇區(qū)等幾部分組成 。 寫入操作一般伴有出錯檢查 。 讀的過程也伴有出錯檢查 。 102 高速緩沖存儲器部件（ Cache） 高速緩沖存儲器部件（ Cache） ——是一個相對內(nèi)存來說容量很小，速度特快，用靜態(tài)存儲器器件實現(xiàn)的存儲器部件。 103 光盤設備的組成與運行原理 光盤設備 ——利用激光照射圓形盤體完成信息讀寫的設備。 讀光盤 3種類型光盤 一次寫型光盤 可檫寫型光盤 （用激光照射特定的磁性材料介質(zhì)實現(xiàn)）） 104 9 0 %調(diào)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(zhuǎn)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(diào)制信號1 0 %寫光束105 一次型寫光盤的組成： 寫一次型光盤設備由光盤機和盤片組成。 光盤是圓形的、用于記錄信息的盤片，由 基板、鋁質(zhì)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(zhì)。 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。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。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。光盤機由主軸驅(qū)動機構(gòu)、讀寫光頭和尋道定位機構(gòu)、激光器、光束分離器和光聚焦鏡組成。 109 一次型寫光盤完成讀寫操作的基本原理：激光器可以產(chǎn)生一定亮度（強度）的激光束，是光源部件。調(diào)制器用于控制是否讓寫光束通過。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。 110 磁盤陣列技術(shù)與容錯支持 磁盤陣列技術(shù) ——統(tǒng)一管理由多個磁盤組成的磁 盤陣列 采用磁盤陣列技術(shù)的目的： 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。 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。該卡的一端將被連接的高速的SCSI總線或 PCI總線的插槽中，以便與計算機主機接通，另外一端有 1~3個接插頭，通過電纜與 1~3個磁盤設備連接，每組可有串行連接在一起的 1~7個物理磁盤 。 114 RAID卡的主要組成部分 ： 單片計算機； 形成奇偶校驗信息的機構(gòu)； 分析處理主機 CPU發(fā)來的讀寫磁盤命令的機構(gòu)； 起緩沖作用的 DRAM存儲器（又被稱為陣列加速器，幾 MB~十幾 MB容量，分成兩個體以鏡像方式運行，還有專用的電池支持） 系統(tǒng)能通過 RAID卡對連接在卡上的多個磁盤，按用戶的使用要求，靈活地配置不同的使用和容錯方式。 優(yōu)點：不僅可以使幾個磁盤合起來有更大的容量，還可以讓多個物理磁盤并發(fā)讀寫，提高數(shù)據(jù)輸入 /輸出的吞吐能力。磁盤可用存儲容量全部用于存儲實際數(shù)據(jù)。 優(yōu)點 ：數(shù)據(jù)同時保存在兩個磁盤中，若其中任何一個磁盤出現(xiàn)故障，可以從另一磁盤讀出數(shù)據(jù)，而不會出現(xiàn)令人難以接受的丟失數(shù)據(jù)的局面。 120 ③ RAID4模式（數(shù)據(jù)保護） 數(shù)據(jù) 磁盤 0 數(shù)據(jù) 磁盤 2 奇偶（ Parity） 磁盤 3 數(shù)據(jù) 磁盤 1 1 2 3 P1 4 5 6 P2 P1為數(shù)據(jù)塊 1， 2， 3，的奇偶值 P2為數(shù)據(jù)塊 2， 4， 6，的奇偶值 121 ③ RAID4模式（數(shù)據(jù)保護） RAID4模式，是為 N個存儲數(shù)據(jù)的磁盤分配另一個專用于存儲奇偶校驗信息的磁盤。 優(yōu)點：提供了容錯能力， N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余 N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)。 缺點：計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)比較費時，不支持多個數(shù)據(jù)磁盤的并行操作。不再區(qū)分 N個存儲數(shù)據(jù)的磁 盤和另一個專用的奇偶校驗磁盤，把 N+1個磁盤同等對待， 都用于存放數(shù)據(jù)和奇偶校驗信息。 優(yōu)點：同 RAID4，提供了容錯能力。存儲容量的有效利用率同樣為 N/N+1。 124 2022年 7月試題 一、 6 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)的讀寫速度，能方便地實現(xiàn)磁盤系統(tǒng)的 功能。 答案：存儲容量 讀寫速度 容錯 126 2022年 7月試題 三、 3．使用陣列磁盤的目的是什么？陣列磁盤中的 RAID0、 RAIDRAID RAID5各有什么樣的容錯能力？ 采用磁盤陣列技術(shù)的目的： 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 。 RAID0模式（數(shù)據(jù)散放） 只用于擴展容量 ， 并發(fā)讀寫 ， 提高數(shù)據(jù)輸入 /輸出能力 。 127 RAID1模式 （ 磁盤鏡像 ） 是實現(xiàn)兩個磁盤互為備份的用法 ， 把相同的數(shù)據(jù)分別寫到配對使用的兩個磁盤中 。 RAID4模式 （ 數(shù)據(jù)保護 ） 提供了容錯能力 ， N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障 ， 可用其余 N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù) 。同 RAID4一樣 ， 供了容錯能力 ， N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障 ， 可用其余 N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù) 。 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 。參與由陣列控制卡（ RAID卡）組成陣列的多個物理（實際）磁盤被成為物理盤。 130 作業(yè) . 陣列磁盤使用什么類型的接口卡？該卡上大體有些什么組成部件？陣列盤中的 RAID0、 RAID RAID4和 RAID5指的是什么類型的容錯能力？ 答：陣列磁盤使用一塊特定的接口卡，稱為 RAID卡或陣列控制卡，把組成陣列的多個物理磁盤連接成一個邏輯磁盤。 131 RAID0 模式 （數(shù)據(jù)散放）：只用于擴展容量，并發(fā)讀寫，提高數(shù)據(jù)輸入 /輸出能力，沒有容錯能力。RAID4模式 （數(shù)據(jù)保護）：提供了容錯能力，N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余 N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的正確數(shù)據(jù)。同 RAID4一樣，供了容錯能力， N+1個磁盤中任一個出現(xiàn)故障，可用其余 N個磁盤的內(nèi)容計算出故障磁盤的