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第八章辅助存储器
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外存储器概述
主存的后备和扩充,也称外存。
特点:容量大,可靠性高,单位存储容量价格低,在掉电情况下能长期保存信息。非易失性存储器。
辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、寻址时间等
。
道密度(TPI):磁盘半径方向单位长度包含的磁道。
位密度(BPI):在每一个磁道内单位长度内所能记录的二进制信息数。
磁表面存储器
光存储器
磁芯
磁盘
磁带
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2. 存储容量
存储容量指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量,一般以字节、扇区或数据块为单位。
3. 寻址时间
磁盘存储器采取直接存取方式,寻址时间包括两部分一是磁头寻找目标磁道所需的找道时间ts。二是找到磁道以后,磁头等待所需要读写的区段旋转到它的下方所需要的等待时间tw。由于寻找相邻磁道和从最外面磁道找到最里面磁道所需的时间不同,磁头等待不同区段所花的时间也不同。因此取它们的平均值,称作平均寻址时间Ta。它由平均找道时间Tsa和平均等待时间Twa组成:
Ta=Tsa+Twa
=(Tsmax+Tsmin)/2+(Twmax+Twmin)/2
磁带存储器采取顺序存取方式,不需要寻找磁道但需要考虑磁头寻找记录区的等待时间。
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4. 数据传输率
磁表面存储器在单位时间内与主机之间传送数据的位数或字节数,叫数据传输率Dr 。从设备方面考虑,传输率等于记录密度D和记录介质的运动速度V的乘积。
5. 误码率
误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数、它等于从辅存读出时,出错信息位数和读出的总信息位数之比。
6. 价格
通常用位价格来比较各种存储器。位价格是设备价格除以容量,在所有存储设备中,磁表面存储器和光盘存储器的位价格是很低的。例如,IBM PC机 英寸高密度软磁盘存储器共有 2个记录面、每面 80个磁道、每个磁道18个记录扇区、每个扇区可记录信息512个字节。因此其格式化容量为:
512*18*80*2≈
该软磁盘机的转速为每分钟360转(360rPm),旋转一圈的时间为:60/360=;平均等待时间为旋转半圈的时间83ms、平均找道时间取决于不同驱动器的机电性能(直接给出)。
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磁记录原理与记录方式
本节将讨论磁表面存储技术的基础——信息的存取原理、磁记录介质、磁头以及磁记录的编码方式。在此只作一般原理性的介绍。
磁盘存储是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。目前一些新型硬盘采用工程塑料、陶瓷、玻璃作为基体。
磁表面记录设备是在磁头和磁性材料的记录介质之间有相对运动时,通过一个电磁转换过程完成读写操作的。
磁头是实现电磁转换过程的关键装置,通常由软磁材料(外界磁场的作用消失后,该磁性材料的磁性容易消失)做成。
磁记录原理
写入:将计算机并行数据进行并-串变换,然后一位一位的由写电流驱动器将交变信号电流通过磁头线圈,使磁体内的磁通量发生变化,交变磁场从缝隙中漏出,使匀速转动的磁盘表面磁化。根据写入电流的方向决定是写“1”还是写“0”。当载磁体相对于磁头运动时,就可以连续写入一连串的二进制信息。
读出:磁盘匀速转动,磁化点顺序经过磁头,在磁头线圈中感应出相应的电动势,经过放大检测等一定的处理后,还原成原来存入的数据信号。由于数据是一位一位串行读出的,故要经串-并变换后,在将并行信号送至计算机。
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磁记录原理
写
局部磁化单元
载磁体
写线圈
S
N
I
局部磁化单元
写线圈
S
N
铁芯
磁通
磁层
写入“0”
写入“1”
I
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磁记录原理
N
读线圈
S
读线圈
S
N
铁芯
磁通
磁层
运动方向
运动方向
s
s
t
t
f
f
e
e
读出“0”
读出“1”
读
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磁记录介质与磁头

1、磁记录介质
磁记录介质指的是涂有薄层磁性材料的信息载体。可以脱机保存信息,并且可以作为不同系统之间信息交换的手段、因此又称为磁记录媒体。最常用的磁性材料是磁粉,采用平涂工艺(软盘或磁带)和甩涂工艺(硬盘或高密度软盘)将其涂敖在基体上,形成记录介质。
2、感应式磁头
磁头是实现电一磁转换的装置,用电脉冲表示的二进制代码,通过磁头转换成磁记录介质上的磁化格式;而介质上的磁化信息又要通过磁头转换成电脉冲。介质上信息的清除,则是通过磁头将介质上磁层向某一方向饱和磁化或去磁而得到。因此磁头的性能对读写、清除、记录密度和读出速度等均有影响。磁头的形式很多,从工作方式来看可以分为接触式磁头和浮动式磁头两种。
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接触式磁头在读/写时磁头与记录介质直接相接触、它常常用于磁带机和软磁盘机中,其结