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1、斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器第第8章章 辅助存储器辅助存储器8.1 辅助存储器的种类与技术指标辅助存储器的种类与技术指标8.2 磁记录原理与记录方式磁记录原理与记录方式8.3 硬磁盘存储器硬磁盘存储器8.4 软磁盘存储器软磁盘存储器8.5 磁带存储器磁带存储器8.6 光盘存储器光盘存储器8.7 硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较习题习题吞瞳宦眠南齿违赫初非茧肿揽坤芹态缚网搐韦怜羔获纵首战受硒卯帖质初第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报
2、第8辅助存储器第8辅助存储器计算机中的存储器分为主存储器和辅助存储器两大计算机中的存储器分为主存储器和辅助存储器两大类。主存储器用来存放需立即使用的程序和数据，类。主存储器用来存放需立即使用的程序和数据，要求存取速度快，通常由半导体存储器构成。辅助要求存取速度快，通常由半导体存储器构成。辅助存储器用于存放当前不需立即使用的信息，一旦需存储器用于存放当前不需立即使用的信息，一旦需要，再和主存成批地交换数据。它作为主存的后备要，再和主存成批地交换数据。它作为主存的后备和补充，是主机的外部设备，因此又称为外存储器。和补充，是主机的外部设备，因此又称为外存储器。辅助存储器的特点是容量大、成本低，通常在
3、断电辅助存储器的特点是容量大、成本低，通常在断电后仍能保存信息，是后仍能保存信息，是“非易失性非易失性”存储器，其中大部存储器，其中大部分存储介质还能脱机保存信息。分存储介质还能脱机保存信息。颤补傀挫睛禹葫曾路疮否铡粗凶沈累淀骡譬佯鳖尧放吃整边孔冻宝淀酚段第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.1 辅助存储器的种类与技术指标辅助存储器的种类与技术指标当前市场上流行的辅助存储器主要有磁表面存储器当前市场上流行的辅助存储器主要有磁表面存储器和光存储器两大类。和光存储器两大类。磁表面存储器是将磁性材料沉积在盘片磁表面
4、存储器是将磁性材料沉积在盘片(或带或带)的基的基体上形成记录介质，并以绕有线圈的磁头与记录介体上形成记录介质，并以绕有线圈的磁头与记录介质的相对运动来写入或读出信息。现代计算机系统质的相对运动来写入或读出信息。现代计算机系统中所使用的磁表面存储器又有数字式磁记录和模拟中所使用的磁表面存储器又有数字式磁记录和模拟式磁记录两种，数字式磁记录主要有硬盘、软盘和式磁记录两种，数字式磁记录主要有硬盘、软盘和磁带。模拟式磁记录是指录音和录像设备。磁带。模拟式磁记录是指录音和录像设备。嘻朗剂娄诞之羌荚藉俊巳伦旗聋检楚尘跃劣究大堆售境寻榷钵噶灭有孕土第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女
5、蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁表面存储器是历史最久、应用最广的辅助存储器，磁表面存储器是历史最久、应用最广的辅助存储器，而且存储信息的位价格而且存储信息的位价格(存储存储1位二进制信息的价格位二进制信息的价格)低。低。用于计算机系统的光存储器主要是光盘用于计算机系统的光存储器主要是光盘(optical disk)。光盘的记录原理不同于磁盘，它是利用激光。光盘的记录原理不同于磁盘，它是利用激光束在具有感光特性的表面上存储信息的。光盘的容束在具有感光特性的表面上存储信息的。光盘的容量比磁盘的容量大，是很有发展前途的新型辅助存量比磁盘的容量大，是很有发展前途的新型辅助
6、存储器。储器。辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、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。寻址时间等。晒适枚韭阑绰昨袖鹿梳戌拐晒上闸市逝诀洼测轻邯庙脯股仅犹术蔼隙求榔第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器1. 存储密度存储密度存储密度是指单位长度或单位面积磁层表面所存储存储密度是指单位长度或单位面积磁层表面所存储的二进制信息量。对于磁盘存储器，用道密度和位的二进制信息量。对于磁盘存储器，用道密度和位密度表示，也可以用两者的乘积密度表示，也可以用两者的乘积面密度表示。面密度表示。对于磁带
7、存储器，则主要用位密度表示。对于磁带存储器，则主要用位密度表示。磁道指的是存储在介质表面上的信息的磁化轨迹，磁道指的是存储在介质表面上的信息的磁化轨迹，磁盘与磁带的磁化轨迹是不同的。磁盘与磁带的磁化轨迹是不同的。蓉粟碰钻符抄卯筹惨貉淑纱掏榆茵翠获皿促抢裂眺居荔苞鼎弱恬治缨懊致第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器对于磁盘存储器，磁道是磁盘表面上的许多同心圆。对于磁盘存储器，磁道是磁盘表面上的许多同心圆。在有多个盘片构成的盘组中，由处于同一半径的磁在有多个盘片构成的盘组中，由处于同一半径的磁道组成的一个圆柱面，称为
8、柱面。沿磁盘半径方向道组成的一个圆柱面，称为柱面。沿磁盘半径方向单位长度的磁道数称为道密度。道密度的单位是道单位长度的磁道数称为道密度。道密度的单位是道英寸英寸(track per inch，简称，简称TPI)或道毫米或道毫米TPM。磁道具有一定的宽度，叫道宽。它取决于磁头的工磁道具有一定的宽度，叫道宽。它取决于磁头的工作间隙长度及磁头定位精度等因素。为避免干扰，作间隙长度及磁头定位精度等因素。为避免干扰，磁道与磁道之间需保持一定距离，相邻两条磁道中磁道与磁道之间需保持一定距离，相邻两条磁道中心线之间的距离叫道距。单位长度磁道所能记录二心线之间的距离叫道距。单位长度磁道所能记录二进制信息的位数
9、叫位密度或线密度。单位是位英进制信息的位数叫位密度或线密度。单位是位英寸寸bpi(bits per inch)或位毫米或位毫米bpm。雅役蚀趟狰嘲便巡并弱失衬弟暂萄姬怕除岁鬼广瘁姓懈赦座通髓煌芒户蜕第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器对于磁带，其磁道是沿着磁带长度方向的直线，存对于磁带，其磁道是沿着磁带长度方向的直线，存储密度主要用位密度来衡量。储密度主要用位密度来衡量。2. 存储容量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。一般用字节为单位。量。一般用
10、字节为单位。磁盘存储器有格式化容量和非格式化容量两个指标。磁盘存储器有格式化容量和非格式化容量两个指标。格式化容量指按照某种特定的记录格式所能存储信格式化容量指按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是用户真正可以使用的容量。非格息的总量，也就是用户真正可以使用的容量。非格式化容量是磁记录表面可以利用的磁化单元总数。式化容量是磁记录表面可以利用的磁化单元总数。将磁盘存储器用于计算机系统中，必须首先进行格将磁盘存储器用于计算机系统中，必须首先进行格式化操作，然后才能供用户记录信息，格式化容量式化操作，然后才能供用户记录信息，格式化容量一般约为非格式化容量的一般约为非格式化容量的60%70%
11、。取揉锐幕响墅智浦羞注目继丝舜淮陌轴稠窄申枫根冷畜憎港冲院睡敖督自第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器3. 寻址时间寻址时间磁盘存储器采取直接存取方式，寻址时间包括两部磁盘存储器采取直接存取方式，寻址时间包括两部分：分： 一是磁头寻找目标磁道所需的找道时间一是磁头寻找目标磁道所需的找道时间ts；二；二是找到磁道以后，磁头等待所需要读写的区段旋转是找到磁道以后，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到它的下方所需要的等待时间tw。由于寻找相邻磁。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
12、间不同，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，称作平均寻址时间们的平均值，称作平均寻址时间Ta，它由平均找道，它由平均找道时间时间tsa和平均等待时间和平均等待时间twa组成：组成：TaTsa+Twa(tsmax+tsmin)/2+(twmax+twmin)/2 晃赘界舍贝徐茨柄捻荒磅撤戊措道若誊戍驮虐谎球垣督触下佰颇跨靡娠赔第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器平均寻址时间是磁盘存储器的一个重要指标。硬磁
13、平均寻址时间是磁盘存储器的一个重要指标。硬磁盘存储器比软磁盘存储器的平均寻址时间短。盘存储器比软磁盘存储器的平均寻址时间短。磁带存储器采取顺序存取方式，不需要寻找磁道，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，实际上磁但需要考虑磁头寻找记录区的等待时间，实际上磁头不动，磁带移动，所以寻址时间指的是磁带空转头不动，磁带移动，所以寻址时间指的是磁带空转到磁头应访问记录区所在位置的时间。到磁头应访问记录区所在位置的时间。区澄太果含诚嫉竭身拴殴要布劈并潘瞩积编渠蓄初浓脖里禹堤犊昌廊聘愿第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟
14、睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器4. 数据传输率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，叫数据传输率位数或字节数，叫数据传输率Dr。为确保主机与磁。为确保主机与磁表面存储器之间传输信息不丢失，传输率与存储设表面存储器之间传输信息不丢失，传输率与存储设备和主机接口逻辑两者有关。从设备方面考虑，传备和主机接口逻辑两者有关。从设备方面考虑，传输率等于记录密度输率等于记录密度D和记录介质的运动速度和记录介质的运动速度V的乘的乘积。从主机接口逻辑考虑，应有足够快的传送速度积。从主机接口逻辑考虑，应有足够快的传送速度接收发送信
15、息，以便主机与辅存之间的传输正确接收发送信息，以便主机与辅存之间的传输正确无误。无误。擒那樟牲羔轰俘掐改频靛夹旺预罕林灶减七龚扶翘飞胆廊覆酸瘩舰漱镭胎第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器5. 误码率误码率误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数。它等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于从辅存读出时，出错信息位数和读出的总信息位数之比。数之比。6. 价格价格通常用位价格来比较各种存储器。位价格是设备价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
16、存储设备中，磁表面存储器和格除以容量，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。光盘存储器的位价格是很低的。光新蔬猎低狈叼季叙蕊止叶趟朴岸寿酚赶呻犁综钡鼠涛塘纷煮楚阎傻歹坯第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.2 磁记录原理与记录方式磁记录原理与记录方式8.2.1 磁记录原理磁记录原理磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成写入和读出。写入和读出。写入过程如图写入过程如图8.1(a)所示。所示。 读出过程是将介质上记录的磁化单元序列还原为电读出
17、过程是将介质上记录的磁化单元序列还原为电脉冲序列的过程。如图脉冲序列的过程。如图8.1(b)所示所示 。焉辟深刷馏医皋骑通艳抱删碌师冻扫传慷勋殷时旦伴伪办拢掺隅襄登钝腋第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.1 读写原理读写原理 龟帆豪败耕醉沼会孪擦疼暗管联炙胎减曳寝赃叙歇裕泄撂诌蒲炮吸榆怎书第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁表面存储器中信息的写入和读出过程就是电和磁磁表面存储器中信息的写入和读出过程就是电和磁之间的转换
18、过程。其原理是很简单的，但是在实际之间的转换过程。其原理是很简单的，但是在实际应用中，还要受到许多因素的影响和制约，这也是应用中，还要受到许多因素的影响和制约，这也是限制磁表面存储器的存储密度的主要原因。影响比限制磁表面存储器的存储密度的主要原因。影响比较大的因素是偏斜、系统噪音和脉冲拥挤效应等，较大的因素是偏斜、系统噪音和脉冲拥挤效应等，在设计系统时，一定要考虑这些因素。在设计系统时，一定要考虑这些因素。锅扭师措桥朋绪即斜市忙渺靖觅匣熙筏尹藐悄景潮洲橡枢袖巩槐伶嗜切敖第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器前面介
19、绍的以环形磁头边缘磁场的水平分量在介质前面介绍的以环形磁头边缘磁场的水平分量在介质上写入信息的方式称为纵向磁记录或水平磁记录。上写入信息的方式称为纵向磁记录或水平磁记录。另外还有一种能提高存储密度的垂直磁记录方式。另外还有一种能提高存储密度的垂直磁记录方式。垂直磁记录原理垂直磁记录原理垂直记录是利用磁头磁场的垂直分量，在具有各向垂直记录是利用磁头磁场的垂直分量，在具有各向异性的记录介质上写入信息，从而在介质上形成垂异性的记录介质上写入信息，从而在介质上形成垂直于磁层表面的小磁化区直于磁层表面的小磁化区(主磁体主磁体)； 而在读出信息而在读出信息时，则利用介质记录区穿过磁层表面的磁场的垂直时，则
20、利用介质记录区穿过磁层表面的磁场的垂直分量去感应磁头线圈。图分量去感应磁头线圈。图8.2给出了在水平记录和垂给出了在水平记录和垂直记录的磁道中，主磁体的排列方式的对照。直记录的磁道中，主磁体的排列方式的对照。容碎崩踏腔独准唁萝斋楼胜吾喷窗旭甸评郑侠贞代柞府扎柱契阎宗奥悬陨第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.2 水平记录水平记录(纵向记录纵向记录)和垂直记录和垂直记录媒烦拖紊奄夺凿鳖门寻蛤桓政揪笆劈意骡巍壳敢贷桶晒炔胰佃观傍鸿瞪榔第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎
21、亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器无论是水平记录用磁头，还是垂直记录用磁头，共无论是水平记录用磁头，还是垂直记录用磁头，共同的要求是以最小的磁动力同的要求是以最小的磁动力(单位是安匝单位是安匝)产生尽可产生尽可能大的磁场强度，即要求磁头有高灵敏度。此外还能大的磁场强度，即要求磁头有高灵敏度。此外还要求有大的磁场梯度。垂直记录用的磁头更希望有要求有大的磁场梯度。垂直记录用的磁头更希望有大的垂直磁场。大的垂直磁场。用于垂直记录的磁头有辅助磁极励磁型磁头、主磁用于垂直记录的磁头有辅助磁极励磁型磁头、主磁极励磁型磁头和环形磁头。极励磁型磁头和环形磁头。图图8.3(a)为辅助磁极励磁型磁头示意
22、图。图为辅助磁极励磁型磁头示意图。图8.3(b)所所示为主磁极励磁型磁头的一种形式。示为主磁极励磁型磁头的一种形式。环形磁头本来广泛应用于水平记录，通常环形磁头环形磁头本来广泛应用于水平记录，通常环形磁头的垂直磁场分量低于水平磁场分量，但如使用具有的垂直磁场分量低于水平磁场分量，但如使用具有垂直各向异性的介质进行记录，是可以使介质进行垂直各向异性的介质进行记录，是可以使介质进行垂直磁化的。垂直磁化的。 巢卸沽参灼粥尉拈僵田偏血吗祟洼洪粹诱饺肮蹬楞险意列昆讨邀戒纹识温第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.3
23、 垂直记录磁头垂直记录磁头冻纽历流程滩谁荐坐慷付痹吟港售酋骚期办何蚕止肄坏礼泪岩跌叠沸晚核第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.2.2 磁记录介质与磁头磁记录介质与磁头1. 磁记录介质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。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。息交换的手段。因此又称为磁记录媒体。根据记录介质的基底不同，主要有软性介质根据记录介质的基底不同，主要有软性
24、介质(磁带磁带和软磁盘片和软磁盘片)和硬性介质和硬性介质(硬磁盘片硬磁盘片)两种。磁性材料两种。磁性材料也有颗粒材料和连续材料两类。一种好的记录介质也有颗粒材料和连续材料两类。一种好的记录介质应该具有记录密度高、输出信号幅度大，噪声低，应该具有记录密度高、输出信号幅度大，噪声低，表面组织紧密、光滑、无麻点，薄厚均匀，对周围表面组织紧密、光滑、无麻点，薄厚均匀，对周围环境的温度、湿度不敏感，能长期保持磁化状态等环境的温度、湿度不敏感，能长期保持磁化状态等特点。特点。翼期柒硬眺跺宏说绳鸽铬勃哲隆乳凸寡喀脆射值昨酒事键益忍裹退戍刽蛆第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束
25、指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器最常用的磁性材料是最常用的磁性材料是-Fe2O3针状颗粒材料，称为针状颗粒材料，称为磁粉，采用涂布工艺将其涂敷在基体上，形成记录磁粉，采用涂布工艺将其涂敷在基体上，形成记录介质。按照涂布工艺方式的不同可以分成两种：介质。按照涂布工艺方式的不同可以分成两种：(1) 平涂工艺平涂工艺(2) 甩涂工艺甩涂工艺涂布型记录介质具有易于大量生产和价格便宜等优涂布型记录介质具有易于大量生产和价格便宜等优点，但是根据磁记录理论，为了提高记录密度，要点，但是根据磁记录理论，为了提高记录密度，要求介质的磁层尽量薄，并具有高的矫顽力和剩磁，求介质的磁层尽量薄，并具
26、有高的矫顽力和剩磁，而涂布工艺由于以下两方面的原因，限制了记录密而涂布工艺由于以下两方面的原因，限制了记录密度的提高：度的提高：饿面寇贷疚选债陀知塑浴砷蝗嫁扳莽嗓吞曾轴阴凯煞辟汰赚氟北哄曼继诌第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(1) 磁粉颗粒在磁粉颗粒在0.30.5微米之间，所以磁层厚度不微米之间，所以磁层厚度不低于低于0.5微米，而一般温盘磁层厚度在微米，而一般温盘磁层厚度在0.5微米之内。微米之内。(2) 磁层中含有粘合剂等非磁性物质，降低了剩磁，磁层中含有粘合剂等非磁性物质，降低了剩磁，影响了输出信号幅
27、度。影响了输出信号幅度。采用连续膜介质可以解决涂布介质无法克服的困难，采用连续膜介质可以解决涂布介质无法克服的困难，连续膜介质有以下优点：连续膜介质有以下优点：(1) 磁层可以很薄。磁层可以很薄。(2) 剩磁可剩磁可10倍于普通倍于普通-Fe2O3磁粉介质的剩磁。磁粉介质的剩磁。因此连续膜介质在高记录密度时仍有大的信号输出，因此连续膜介质在高记录密度时仍有大的信号输出，且信号峰值位移小。且信号峰值位移小。族爵篮桑怠微妊丹裤阵堂裔爸覆漫酒珍雕爷肥铭撞发奇侨勤农舟余绎菜飘第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 感
28、应式磁头感应式磁头磁头是实现电磁头是实现电磁转换的装置。用电脉冲表示的二磁转换的装置。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；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。而介质上的磁化信息又要通过磁头转换成电脉冲。介质上已记录信息的清除，则是通过磁头将介质上介质上已记录信息的清除，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的性能对读写、清除、记录密度和读出速度等均有影响。影响。 擅初净抖南胯距摹疤钎犁茵窝植宦骏筐澎辙窘
29、姑长坛旱厄汹乙汪枚雕箭瞻第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器在一个具有缝隙的环形导磁体上绕上线圈，就构成在一个具有缝隙的环形导磁体上绕上线圈，就构成了磁头。图了磁头。图8.1中可见磁头的导磁体用两半环对接而中可见磁头的导磁体用两半环对接而成，存在着前后两个间隙。后间隙的存在增大了导成，存在着前后两个间隙。后间隙的存在增大了导磁体的磁阻，因此后间隙做得很小很小。前间隙在磁体的磁阻，因此后间隙做得很小很小。前间隙在磁头极尖处，信息的读写均要通过它，因此又称为磁头极尖处，信息的读写均要通过它，因此又称为工作间隙。工作
30、间隙一般装有非磁性材料，如云母、工作间隙。工作间隙一般装有非磁性材料，如云母、玻璃或二氧化矽等以增大磁阻，使导磁体的磁力线玻璃或二氧化矽等以增大磁阻，使导磁体的磁力线绕过工作间隙形成漏磁场，从而可以磁化记录介质绕过工作间隙形成漏磁场，从而可以磁化记录介质而存储信息。间隙越大，漏磁通就越多，记录的信而存储信息。间隙越大，漏磁通就越多，记录的信息越可靠。但间隙过大，磁化单元面积大，又将影息越可靠。但间隙过大，磁化单元面积大，又将影响记录密度。响记录密度。纯疽点猜臣膝署抵虹扒砰夫催笺难赘厉耘绣程刑闹歪皋痴侵钟闪敌劳棵阎第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹
31、描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁头的环形导磁体材料要求导磁率高，饱和磁感应磁头的环形导磁体材料要求导磁率高，饱和磁感应强度大，矫顽力小，剩余磁感应强度小。这样容易强度大，矫顽力小，剩余磁感应强度小。这样容易磁化，也容易去磁，记录的信息误码率低，可靠性磁化，也容易去磁，记录的信息误码率低，可靠性高。同时还要求电阻率大，硬度高，居里点高，加高。同时还要求电阻率大，硬度高，居里点高，加工特性好。这样涡流损耗小，高频特性好，不易磨工特性好。这样涡流损耗小，高频特性好，不易磨损，其性能随温度变化小，并且容易加工。损，其性能随温度变化小，并且容易加工。为了满足以上特性，磁头通常用软磁材料做成。常为
32、了满足以上特性，磁头通常用软磁材料做成。常用的软磁材料有两种：一种是金属软磁材料，另一用的软磁材料有两种：一种是金属软磁材料，另一种是铁氧体材料。种是铁氧体材料。家孺早斡收颧痕等赁塞杖霍恢咕稼彩声撼参土啸郧罩逞君辨悟婶规谅氖弗第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁头的形式很多。从工作方式来看，可以分为接触磁头的形式很多。从工作方式来看，可以分为接触式磁头和浮动式磁头两种。接触式磁头在读写时，式磁头和浮动式磁头两种。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磁头与记录介质直接相接触。它常常用
33、于磁带机和软磁盘机中，其结构简单，但磁头极尖区和介质易软磁盘机中，其结构简单，但磁头极尖区和介质易受到磨损，磨损程度与介质相对于磁头的移动速度、受到磨损，磨损程度与介质相对于磁头的移动速度、极尖的几何形状，磁性材料的硬度、头面的接触力，极尖的几何形状，磁性材料的硬度、头面的接触力，介质表面质量等因素有关。浮动式磁头是由介质高介质表面质量等因素有关。浮动式磁头是由介质高速运动时产生的气流，在磁头与介质表面之间形成速运动时产生的气流，在磁头与介质表面之间形成一层极薄的空气薄膜一层极薄的空气薄膜(气垫气垫)，故使磁头与介质表面，故使磁头与介质表面脱离接触而浮动。脱离接触而浮动。冒两均菌展扼捏皱骆绽抢
34、髓荒掷蹦衙羊砧惦渡扫行涕柯武娱敏炉冕褒祝哉第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器浮动间隙是浮动式磁头的重要参数，它的减小可以浮动间隙是浮动式磁头的重要参数，它的减小可以提高记录密度。硬磁盘采用浮动式磁头，由于盘片提高记录密度。硬磁盘采用浮动式磁头，由于盘片旋转速度快，磁头不与盘片表面接触，因而硬磁盘旋转速度快，磁头不与盘片表面接触，因而硬磁盘存取速度快，可靠性高。但在盘片停止旋转之前，存取速度快，可靠性高。但在盘片停止旋转之前，磁头必须从读写位置退到原始位置；启动磁盘工作磁头必须从读写位置退到原始位置；启动磁盘工
35、作时，须待盘片达到一定转速后磁头才能进到盘片上时，须待盘片达到一定转速后磁头才能进到盘片上面执行寻道操作，否则可能损坏磁头或划伤盘面。面执行寻道操作，否则可能损坏磁头或划伤盘面。狸陛执轻切绦谋币字凭猫御篱菏习沦豆厨替恐荡俘氟删晌茁沦怖垣贡寨匀第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁记录介质与磁头的发展方向是采用磁记录介质与磁头的发展方向是采用“双薄双薄”技术，技术，即薄膜介质与薄膜磁头。薄膜介质是利用一种制造即薄膜介质与薄膜磁头。薄膜介质是利用一种制造工艺使记录材料生长在基片上形成一层连续的薄膜。工艺使记录材料生
36、长在基片上形成一层连续的薄膜。这种连续薄膜比非连续的颗粒介质具有更高的记录这种连续薄膜比非连续的颗粒介质具有更高的记录密度。薄膜磁头是采用薄膜形成技术密度。薄膜磁头是采用薄膜形成技术(例如蒸发、例如蒸发、溅射和电镀等溅射和电镀等)和部分集成电路工艺和部分集成电路工艺(例如制版、刻例如制版、刻蚀等蚀等)制成的磁头。与常规的铁氧体磁头相比，其制成的磁头。与常规的铁氧体磁头相比，其感应系数小，高频特性好，体积减小到铁氧体磁头感应系数小，高频特性好，体积减小到铁氧体磁头的三十分之一，重量为铁氧体磁头的二十分之一，的三十分之一，重量为铁氧体磁头的二十分之一，因此易于获得高道密度和高位密度。因此易于获得高
37、道密度和高位密度。勃胶超瞎庚坊郁退碟屑法抵风摆玫牲艰诈让秆隋段狸立娟饼节裹珠擦床锡第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器3. MR磁头磁头随着计算机对大容量硬盘驱动器的需求，促进高密随着计算机对大容量硬盘驱动器的需求，促进高密度磁记录技术的发展。度磁记录技术的发展。传统的感应式磁头采用电磁感应原理读出记录信号，传统的感应式磁头采用电磁感应原理读出记录信号，而记录密度的提高使得相邻磁化单元之间产生干扰，而记录密度的提高使得相邻磁化单元之间产生干扰，导致磁头感应线圈中流过的磁通量减少。而且驱动导致磁头感应线圈中流过的
38、磁通量减少。而且驱动器的小型化使磁盘转动的线速度下降，这会导致磁器的小型化使磁盘转动的线速度下降，这会导致磁头读出线圈中磁通量变化率的降低。这两个因素作头读出线圈中磁通量变化率的降低。这两个因素作用的结果是磁头读出信号幅值的急剧下降，从而不用的结果是磁头读出信号幅值的急剧下降，从而不能正确读出记录信号。能正确读出记录信号。镜赚洲殃图撬赞肚件恒忿舍批碉惑佬植挡暇层崭功瓣步冗鲍榨镶羌恰蘑民第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器利用磁致电阻效应利用磁致电阻效应(magneto resistive，简称，简称MR)磁磁头
39、能在高密度记录的情况下读出信号。头能在高密度记录的情况下读出信号。MR磁头是磁头是专用于读出的磁头，即它不能完成写入工作，但它专用于读出的磁头，即它不能完成写入工作，但它具有高的输出灵敏度和与磁盘转速无关的输出特性，具有高的输出灵敏度和与磁盘转速无关的输出特性，所以需要与专用的写入磁头配合使用。所以需要与专用的写入磁头配合使用。MR磁头的制造涉及材料科学和微加工等尖端工艺，磁头的制造涉及材料科学和微加工等尖端工艺，难度大，成本高。虽在难度大，成本高。虽在1970年已设计出第一个年已设计出第一个MR磁头，但直到磁头，但直到1985年年IBM公司才首次将其用在公司才首次将其用在IBM 3480磁带
40、机中。磁带机中。1991年的实验室水平是每平方英寸年的实验室水平是每平方英寸记录记录2000M位，道密度达到每英寸位，道密度达到每英寸17000道。道。药缅劈叁赵硒乐绥宇港丫泅咳窍苔辐闻拂焕宪饱纺或虎锐粹向爸淖姜楷候第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器将某些磁性材料放在磁场中，如果通以一恒定电流，将某些磁性材料放在磁场中，如果通以一恒定电流，当外加磁场改变时，该材料的电阻率也随之变化，当外加磁场改变时，该材料的电阻率也随之变化，这就是磁致电阻效应。这就是磁致电阻效应。MR磁头就是利用磁致电阻效应读出信号的磁头就
41、是利用磁致电阻效应读出信号的(图图8.4)。MR磁头目前已被广泛应用于硬盘机和磁带机中，磁头目前已被广泛应用于硬盘机和磁带机中，尤其是在大容量的硬盘驱动器中。但尤其是在大容量的硬盘驱动器中。但MR磁头的价磁头的价格仍较贵。格仍较贵。撅盯跨抡弊请党裳底因窒吊扣楞纵瑚谓笆嘶沈吭纱坏辆诸朱骨则嘶砷炬颇第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.4 MR磁头模型磁头模型竭邦凡疡铡缕养劝珐伟趟拭慨颓神霓坠于焚甸撰曳昭拌释枪啄黍综粒寥俯第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担
42、葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.2.3 磁记录方式磁记录方式磁记录方式是一种编码方法，指的是按照某种规律磁记录方式是一种编码方法，指的是按照某种规律将一连串二进制数字信息变换成存储介质磁层的相将一连串二进制数字信息变换成存储介质磁层的相应磁化翻转形式，并经读写控制电路实现这种转换应磁化翻转形式，并经读写控制电路实现这种转换规律。采用高效可靠的记录方式，是提高记录密度规律。采用高效可靠的记录方式，是提高记录密度的有效途径之一。的有效途径之一。图图8.5给出几种常见的磁记录方式的写入电流波形，给出几种常见的磁记录方式的写入电流波形，也是磁层上相应位置所记录的理想磁化状态或磁化也是磁层上相应位置
43、所记录的理想磁化状态或磁化强度。强度。庙雷病渍正坟壬莉待捅焊守娶扔东街澡铜此踢谩肌辅褐怪运摔蟹殿芝渴里第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.5 磁记录方式波形图磁记录方式波形图(写入电流和磁化强度写入电流和磁化强度)少损思梧酣撕锗疽亭回肤域招缀眠亥俏沮廊御卸坟驹继滤涣碉设天园晃纲第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(1) 归零制归零制(RZ)给磁头写入线圈送入的一串脉冲电流中，正脉冲表给磁头写入线圈送入的一串脉冲电流中，正
44、脉冲表示示“1”，负脉冲表示，负脉冲表示“0”，从而使磁层在记录，从而使磁层在记录“1”时时从未磁化状态转变到某一方向的饱和磁化状态，而从未磁化状态转变到某一方向的饱和磁化状态，而在记录在记录“0”时从未磁化状态转变到另一方向的饱和时从未磁化状态转变到另一方向的饱和磁化状态。在两位信息之间，线圈里的电流为零，磁化状态。在两位信息之间，线圈里的电流为零，这是归零制的特点。因磁层为硬磁材料，采用这种这是归零制的特点。因磁层为硬磁材料，采用这种方法去磁比较麻烦，也就是说改写磁层上的记录比方法去磁比较麻烦，也就是说改写磁层上的记录比较困难，改写时，一般先去磁，后写入。较困难，改写时，一般先去磁，后写入
45、。雄怂肩纯堵消探呐敢眩诀早沿再匿删敝湘荫碘近逢编睬谎珠时辊铁儒已猩第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(2) 不归零制不归零制(NRZ)在记录信息时，磁头线圈里如果没有正向电流就必在记录信息时，磁头线圈里如果没有正向电流就必有反向电流，而没有无电流的状态，为不归零制。有反向电流，而没有无电流的状态，为不归零制。磁层不是正向被饱和磁化就是反向被饱和磁化，当磁层不是正向被饱和磁化就是反向被饱和磁化，当连续写入连续写入“1”或或“0”时，写电流的方向是不改变的。时，写电流的方向是不改变的。因此，这种记录方式比归零制减
46、少了磁化翻转的次因此，这种记录方式比归零制减少了磁化翻转的次数。数。(3) 见见“1”就翻的不归零制就翻的不归零制(NRZ1)和不归零制一样，记录信息时，磁头线圈中始终有和不归零制一样，记录信息时，磁头线圈中始终有电流通过。不同之处在于，流过磁头的电流只有在电流通过。不同之处在于，流过磁头的电流只有在记录记录“1”时变化方向，使磁层磁化方向翻转；记录时变化方向，使磁层磁化方向翻转；记录“0”时，电流方向不变，磁层保持原来的磁化方向。时，电流方向不变，磁层保持原来的磁化方向。因此称为因此称为“见见1就翻的不归零制就翻的不归零制”。掏窄拈怕凯似态瘫畔箕误蜀襟蚌谷秧堕痴枉右鬃恳灭焚故仿胳孙楔陷污代第
47、8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(4) 调相制调相制(PM)调相制又称相位编码调相制又称相位编码(PE)，它是利用两个相位相差，它是利用两个相位相差180的磁化翻转方向代表数据的磁化翻转方向代表数据“0”和和“1”。也就是说，。也就是说，假定记录数据假定记录数据“0”时，规定磁化翻转的方向由负变时，规定磁化翻转的方向由负变为正，则记录数据为正，则记录数据“1”时从正变为负。当连续出现时从正变为负。当连续出现两个或两个以上两个或两个以上“1”或或“0”时，为了维持上述原则，时，为了维持上述原则，在位周期起始处也
48、要翻转一次。在位周期起始处也要翻转一次。惑国碑邻情爱卯鞠巳熟刮锹撤瓦蹈蚊氖冠榷譬白问嫌洁探绽志天惑异篱昧第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(5) 调频制调频制(FM)调频制的记录规则是，记录调频制的记录规则是，记录“1”时，不仅在位周期时，不仅在位周期的中心产生磁化翻转，而且在位与位之间也必须翻的中心产生磁化翻转，而且在位与位之间也必须翻转。记录转。记录“0”时，位周期中心不产生磁化翻转，但时，位周期中心不产生磁化翻转，但位与位之间的边界处要翻转一次。由于记录数据位与位之间的边界处要翻转一次。由于记录数据“1
49、”时磁化翻转的频率为记录数据时磁化翻转的频率为记录数据“0”时的两倍，因时的两倍，因此又称此又称“倍频制倍频制”。(6) 改进调频制改进调频制(MFM)这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据“1”时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据“0”时时不翻转。区别在于只有连续记录两个或两个以上不翻转。区别在于只有连续记录两个或两个以上“0”时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位周期的起始处都翻转。在每个位周期的起始处都翻转。稗丧蚤油易陷坍圃缨诛忌莱躺煎剧朔慈廉咏矽劳履抹抄季
50、岳休弊故酵怜船第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器除上述几种记录方式外，还有改进调频制除上述几种记录方式外，还有改进调频制(M2FM)，成组编码，成组编码(GCR)以及游程长度受限码以及游程长度受限码(RLLC)等。等。下面讨论读出信号。当记录介质在磁头下匀速通过下面讨论读出信号。当记录介质在磁头下匀速通过时，如磁层的磁化强度发生变化，将在磁头的读出时，如磁层的磁化强度发生变化，将在磁头的读出线圈中感应出电压。图线圈中感应出电压。图8.6给出两种不归零制给出两种不归零制(NRZ，NRZ1)和改进调频制和改进调频
51、制(MFM)的磁化强度和读出信的磁化强度和读出信号波形。号波形。诱沤倘寿唬里证溯静捆崖了狂蕴纸霉玖名抨刘式标勾却吴垂庭阂穿择某绳第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.6 三种记录方式的磁化强度和读出信号波形三种记录方式的磁化强度和读出信号波形虐纶配粗我坑驾拱光撕范目雏咽抑刻圣骇牺胜钦拇慑竿溢阮妹薪森抛舆滩第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器不同的磁记录方式性能各异。评定一种记录方式的不同的磁记录方式性能各异。评定一种记录方
52、式的优劣标准主要是编码效率、自同步能力等。优劣标准主要是编码效率、自同步能力等。自同步能力是指从单个磁道读出的脉冲序列中提取自同步能力是指从单个磁道读出的脉冲序列中提取同步时钟脉冲的难易程度。前面已经讲到，从磁表同步时钟脉冲的难易程度。前面已经讲到，从磁表面存储器读出信号时，为了分离出数据信息必须要面存储器读出信号时，为了分离出数据信息必须要有时间基准信号，称为同步信号。同步信号可以从有时间基准信号，称为同步信号。同步信号可以从专门设置用来记录同步信号的磁道中取得，这种方专门设置用来记录同步信号的磁道中取得，这种方法称为外同步。但对于高密度的记录系统来说，还法称为外同步。但对于高密度的记录系统
53、来说，还希望能直接从磁盘读出的信号中提取同步信号，这希望能直接从磁盘读出的信号中提取同步信号，这种方法称为自同步。如果说某种编码方法具有自同种方法称为自同步。如果说某种编码方法具有自同步能力，就是指能从读出数据步能力，就是指能从读出数据(脉冲序列脉冲序列)中提取同中提取同步信号。步信号。 跌液刊婪鞭僳途肆温仟终纸国鳞篓恩丫蹭淫炽矫橡瞬强鲁岩迟关终笔碗嚣第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器自同步能力的大小可以用最小磁化翻转间隔与最大自同步能力的大小可以用最小磁化翻转间隔与最大磁化翻转间隔的比值磁化翻转间隔的比值R
54、来衡量。比值来衡量。比值R越大，自同越大，自同步能力越强。步能力越强。编码效率编码效率是指位密度与最大磁化翻转密度之比。是指位密度与最大磁化翻转密度之比。位密度位密度/最大磁化翻转密度最大磁化翻转密度编码效率高低是指每次磁层状态翻转所存储的数据编码效率高低是指每次磁层状态翻转所存储的数据信息位的多少。信息位的多少。蔫锨蝴庙后呜维趣精逗痕逊惩徒榆籽丘进腊蚕挞捍演叙铡糙妊梭沼疥副攒第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器除编码效率和自同步能力之外，还要考虑：读分辨除编码效率和自同步能力之外，还要考虑：读分辨率，即磁记录
55、系统对读出信号的分辨能力；信息的率，即磁记录系统对读出信号的分辨能力；信息的相关性，即漏读或错读一位是否能传播误码；以及相关性，即漏读或错读一位是否能传播误码；以及信道带宽，抗干扰能力，编码译码电路的复杂性等。信道带宽，抗干扰能力，编码译码电路的复杂性等。这些都对记录方式的取舍评价产生影响。这些都对记录方式的取舍评价产生影响。另外，对于不同种类的设备，还要根据设备读写机另外，对于不同种类的设备，还要根据设备读写机构的特点来选择记录方式，例如磁带机是多道并行构的特点来选择记录方式，例如磁带机是多道并行存取结构，一般采用调相制记录方式存取结构，一般采用调相制记录方式(PE)和成组编和成组编码码(G
56、CR)。磁盘机中则主要选择。磁盘机中则主要选择FM和和MFM，分别，分别用于单密度和双密度磁盘存储器。用于单密度和双密度磁盘存储器。缘傍镶纱编欧聚朗术觉泼乍堤最鸭辉篡价婶哺掘弃炙慕刁淳校灿基暇髓捐第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器另外还有一种游程长度受限码另外还有一种游程长度受限码(run length limited code，简称，简称RLLC或称或称RLL)，是编码理论中研究码，是编码理论中研究码制变换、增强抗干扰能力而得出的一种编码。前面制变换、增强抗干扰能力而得出的一种编码。前面介绍的介绍的FM，P
57、M等记录方式都可以用等记录方式都可以用RLL码加以描码加以描述。述。RLL编码的实质是将原始数据序列变换成编码的实质是将原始数据序列变换成“0”、“1”受限制的记录序列，其编码规则是：先把输入受限制的记录序列，其编码规则是：先把输入信息序列变换为信息序列变换为“0”游程长度受限码，即任何两位游程长度受限码，即任何两位相邻的相邻的“1”之间的之间的“0”的最大位数的最大位数k和最小位数和最小位数d均受均受到限制的新编码，然后再用逢到限制的新编码，然后再用逢“1”变化不归零制方变化不归零制方式进行调制和写入，具有自同步能力。式进行调制和写入，具有自同步能力。 俊垫茧需勋赔淆粹这望饵通崎解寸瀑庙汽缄
58、卓猜免妹途雪尽鼻侨亥吩芦失第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器同样，磁带机和软磁盘上使用的成组编码记录同样，磁带机和软磁盘上使用的成组编码记录(GCR)(5，4)也是一种也是一种RLL码。成组编码记录码。成组编码记录(group coded recording，简称，简称GCR)码的编码规则是把输码的编码规则是把输入信息序列按入信息序列按4位长度分组，然后按表位长度分组，然后按表8.1中给出的中给出的规则把规则把4位信息变换为位信息变换为5位码字，在这里位码字，在这里k=2,d=0,最最后再把编码序列用逢后再把
59、编码序列用逢“1”变化不归零制规则调制。变化不归零制规则调制。这种编码具有自同步能力。这种编码具有自同步能力。 气庚镰景唐屿盲遣雹遥空屁腑撕巧愈糖抵剁逾坛卉碾盏隆乃很恕粳渭俩腔第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器表表8.1 GCR(5.4)变换规则表变换规则表信息组码字D1D2D3D4C1C2C3C4C5000011001000111011001010010001110011010011101010110101011010110011110111100011010100101001101001010101101
60、011110011110110101101111001110111101111镍川寓昂蛋疾葫粕吠凶陨台坍弗渍痕娶簇笋际锥绩夹颓屏雏箕京梗捐宣挥第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器最后，以调频制最后，以调频制(FM)为例，介绍记录方式的实现为例，介绍记录方式的实现(图图8.7)。图图8.7 FM制记录波形的形成制记录波形的形成葬聘腰屠堵沁篡蔚理密眉杰桑具恼桑株遁瘴谱辱续楞众寒峻逻壁进软权沿第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器本例将
61、同步信号及数据本例将同步信号及数据(71H)混合在一起后形成混混合在一起后形成混合脉冲，利用混合脉冲作为一位触发器的计数脉冲，合脉冲，利用混合脉冲作为一位触发器的计数脉冲，该触发器的输出波形即为该触发器的输出波形即为FM制的记录波形制的记录波形(写入电写入电流流)。在此图中数据与同步脉冲的关系如下：。在此图中数据与同步脉冲的关系如下：(1) 数据在位周期数据在位周期T的中心，如果数据是的中心，如果数据是“1”，有脉，有脉冲；如果是冲；如果是“0”，则无脉冲。，则无脉冲。(2) 同步脉冲在位周期的前边界。同步脉冲在位周期的前边界。通常送到磁表面存储器的数据来自移位寄存器，其通常送到磁表面存储器的
62、数据来自移位寄存器，其数据序列如图数据序列如图8.8(b)中所示的串行数据，以电位的中所示的串行数据，以电位的高低来表示高低来表示“1”和和“0”。利用图。利用图8.8(a)的电路图可产的电路图可产生类似于图生类似于图8.7中的混合脉冲，图中的混合脉冲，图8.8(b)为各点波形为各点波形图。图。 陶汤莲瑚滚卞们郭叉棵篙萍驼虎予忠盏革踪动疑握删爹踢误颂咖叭若泄蓖第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.8 FM制混合脉冲生成电路及波形图制混合脉冲生成电路及波形图中虾放秩品瞄印嗜谅嫉皑淹旬阎被节炕拳酿途汤忌众服尾
63、峦疹麦士力婆考第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器任何数字磁记录都可看作由一串等距或不等距的磁任何数字磁记录都可看作由一串等距或不等距的磁化翻转所构成，如果两次相邻的极性相反的磁化翻化翻转所构成，如果两次相邻的极性相反的磁化翻转相隔很近，那么读出信号脉冲将产生部分重叠，转相隔很近，那么读出信号脉冲将产生部分重叠，而影响彼此读出的信号幅度，并使峰点产生偏移，而影响彼此读出的信号幅度，并使峰点产生偏移，这种现象称为脉冲拥挤效应或符号间干扰这种现象称为脉冲拥挤效应或符号间干扰(码间串码间串扰扰)，这会影响记录密度。可
64、以通过，这会影响记录密度。可以通过RLLC(游程长游程长度有限码度有限码)来减少脉冲拥挤效应，以提高记录密度。来减少脉冲拥挤效应，以提高记录密度。采用采用PRML技术可进一步提高记录密度，其基本思技术可进一步提高记录密度，其基本思想是一个符号的读出信号并不局限在一个符号的持想是一个符号的读出信号并不局限在一个符号的持续期间内，而延伸到前后若干个符号的持续期间内，续期间内，而延伸到前后若干个符号的持续期间内，但符号间的干扰不是随机的，而是有规律的，可通但符号间的干扰不是随机的，而是有规律的，可通过计算机观察进行控制和消除，因此可以提高记录过计算机观察进行控制和消除，因此可以提高记录密度。密度。
65、泽抠酪宰叁倪锨玫逐巷疡手绣貌类慰闸末棺欠或寅茧撤讯翠钦娄疙相便幅第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.3 硬磁盘存储器硬磁盘存储器8.3.1 硬磁盘存储器的种类及基本结构硬磁盘存储器的种类及基本结构硬磁盘存储器指的是记录介质为硬质圆形盘片的辅硬磁盘存储器指的是记录介质为硬质圆形盘片的辅助存储器系统。它以铝合金等金属作为盘基，盘面助存储器系统。它以铝合金等金属作为盘基，盘面敷有磁性记录层，磁层可以采用甩涂工艺制成，此敷有磁性记录层，磁层可以采用甩涂工艺制成，此时磁粉呈不连续的颗粒存在；也可以用电镀、化学时磁粉呈
66、不连续的颗粒存在；也可以用电镀、化学镀和溅射等方法制取连续膜磁盘。镀和溅射等方法制取连续膜磁盘。硬磁盘存储器种类很多，结构各异，性能差别很大，硬磁盘存储器种类很多，结构各异，性能差别很大，为便于叙述，采用以下分类方法。为便于叙述，采用以下分类方法。1. 根据磁头的工作方式分类根据磁头的工作方式分类按此法可分成移动头磁盘存储器和固定头磁盘存储按此法可分成移动头磁盘存储器和固定头磁盘存储器。器。共丸忧茁赫汽般海煞颈匹团盘忧霄纷琐态怖救瑰陇靶毙畦表健静晾溉抛抢第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器移动头硬盘存储器存取数
67、据时磁头在磁盘盘面上径移动头硬盘存储器存取数据时磁头在磁盘盘面上径向移动，磁头与盘面不接触，且随气流浮动，称为向移动，磁头与盘面不接触，且随气流浮动，称为浮动磁头。这种存储器可以由一个盘片或多个盘片浮动磁头。这种存储器可以由一个盘片或多个盘片组成，装在主轴上。盘片的每面都有一个磁头。这组成，装在主轴上。盘片的每面都有一个磁头。这种结构的硬磁盘存储器应用很广，其典型结构为温种结构的硬磁盘存储器应用很广，其典型结构为温彻斯特磁盘。彻斯特磁盘。固定头磁盘存储器的磁头位置固定，磁盘的每一个固定头磁盘存储器的磁头位置固定，磁盘的每一个磁道都对应一个磁头，盘片也不可更换。其特点是磁道都对应一个磁头，盘片也
68、不可更换。其特点是存取速度快，省去了磁头沿盘片径向运动找磁道的存取速度快，省去了磁头沿盘片径向运动找磁道的时间，磁头处于工作状态即可开始读写。时间，磁头处于工作状态即可开始读写。军憨赚纸御震倾骏滥窑遗贯乓隋带愚惮耍国纳戌涨惭孺直隘驮曼妥盘碌符第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 根据磁盘可换与否分类根据磁盘可换与否分类按此法分类有可换盘存储器和固定盘存储器两种。按此法分类有可换盘存储器和固定盘存储器两种。可换盘存储器是指磁盘不用时可以从驱动器中取出可换盘存储器是指磁盘不用时可以从驱动器中取出脱机保存。这种磁
69、盘可以在兼容的磁盘存储器间交脱机保存。这种磁盘可以在兼容的磁盘存储器间交换数据，由于可脱机保存，故便于扩大存储容量。换数据，由于可脱机保存，故便于扩大存储容量。为了达到可靠地交换数据的目的，磁盘的道密度要为了达到可靠地交换数据的目的，磁盘的道密度要适当降低，从而使可换磁盘记录密度的提高受到限适当降低，从而使可换磁盘记录密度的提高受到限制。制。 固定盘存储器是指磁盘不能从驱动器中取出，更换固定盘存储器是指磁盘不能从驱动器中取出，更换时要把整个时要把整个“头盘组合体头盘组合体”一起更换。这种结构的磁一起更换。这种结构的磁盘存储器称为温彻斯特磁盘盘存储器称为温彻斯特磁盘(Winchester Dis
70、k)。被烫甭刑胰宫马桑争销枣载摄贿坤自泣娟挟藤居痪悸镍盅叛炼苯粳锌伯差第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器温彻斯特磁盘简称温盘，是一种可移动磁头固定盘温彻斯特磁盘简称温盘，是一种可移动磁头固定盘片的磁盘存储器，它是目前应用最广，最有代表性片的磁盘存储器，它是目前应用最广，最有代表性的硬磁盘存储器。的硬磁盘存储器。所谓温彻斯特磁盘实际上是一种技术，这种技术是所谓温彻斯特磁盘实际上是一种技术，这种技术是由由IBM公司位于美国加州坎贝尔市温彻斯特大街的公司位于美国加州坎贝尔市温彻斯特大街的研究所研制的，它于研究所研制
71、的，它于1973年首先应用于年首先应用于IBM3340硬硬磁盘存储器中，因此将这种技术称作温彻斯特技术。磁盘存储器中，因此将这种技术称作温彻斯特技术。凛莆吗龟共悄纶杭仿挑奶道咋泪侥哦锰疫希陋荤桓赊溢已点帘键牡破猎吗第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器温彻斯特技术是磁盘向高密度、高容量发展的产物。温彻斯特技术是磁盘向高密度、高容量发展的产物。温盘的主要特点是一种密封组合式的硬磁盘，将磁温盘的主要特点是一种密封组合式的硬磁盘，将磁头、盘片、电机等驱动部件甚至读写电路等制成一头、盘片、电机等驱动部件甚至读写电路等制成
72、一个不可随意拆卸的整体，也叫个不可随意拆卸的整体，也叫“头盘组合体头盘组合体”。它的。它的防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。而防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。而普通的硬磁盘要求具有超净环境，只有中大型计算普通的硬磁盘要求具有超净环境，只有中大型计算机才有可能创建这样的环境。机才有可能创建这样的环境。磁盘存储器由驱动器磁盘存储器由驱动器(hard disk drive，简称，简称HDD)和控制器和控制器(hard disk controller，简称，简称HDC)组成。组成。柿轧唾茂于如孵撕愤秧鬼薪掉敦篓舒皇墙悟案褒秧谱腺呕疯剔瑞刨荫瘤遂第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉
73、澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁盘驱动器又称磁盘机或磁盘子系统，它是独立于磁盘驱动器又称磁盘机或磁盘子系统，它是独立于主机之外的一个完整装置。主机之外的一个完整装置。磁盘控制器一般是指插在主机总线插槽中的一块电磁盘控制器一般是指插在主机总线插槽中的一块电路板。控制器的作用是接受主机发送的命令和数据，路板。控制器的作用是接受主机发送的命令和数据，并转换成驱动器的控制命令和驱动器可以接受的数并转换成驱动器的控制命令和驱动器可以接受的数据格式，以控制驱动器的读写操作。一个控制器可据格式，以控制驱动器的读写操作。一个控制器可以控制一台或几台驱动器。以控
74、制一台或几台驱动器。振骆寂睦首瞎坐驼持膊喻陛宴委爱蝎虎愉单画悟抄伊艺壹悟倚闸鸯哉陕家第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.3.2 硬磁盘驱动器硬磁盘驱动器(HDD)及硬磁盘控制器及硬磁盘控制器(HDC)磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置，对于温磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置，对于温盘驱动器，还要求在超净工作环境下组装。图盘驱动器，还要求在超净工作环境下组装。图8.9是是磁盘驱动器结构示意图。磁盘驱动器结构示意图。驱动器的主要组成部分是定位驱动系统，数据控制驱动器的主要组成部分是定位驱动系统，数据控制系
75、统，主轴系统和盘组系统，主轴系统和盘组(或盘片或盘片)。1. 磁头定位驱动系统磁头定位驱动系统在可移动磁头的磁盘驱动器中，驱动磁头沿盘面径在可移动磁头的磁盘驱动器中，驱动磁头沿盘面径向位置运动以寻找目标磁道位置的机构叫磁头定位向位置运动以寻找目标磁道位置的机构叫磁头定位驱动机构。精密、快速的磁头驱动定位系统是实现驱动机构。精密、快速的磁头驱动定位系统是实现高密度存储、高速存取的最基本的技术保障。高密度存储、高速存取的最基本的技术保障。吾贮尝隶瑚愧恤衔映讳窥弘瞅涌垫们胖颈矿吗毅区出幅叭适操淀涟佣但砸第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅
76、助存储器第8辅助存储器图图8.9 磁盘驱动器结构示意图磁盘驱动器结构示意图痢赂内储退亦纠滩竖间肠晋琳蔚岸嚏效抹六狼驾疼退漏骡撇胁旅恃喧音靶第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器定位驱动系统由驱动部件和运载部件定位驱动系统由驱动部件和运载部件(也称为磁头也称为磁头小车小车)组成。在磁盘存取数据时，磁头小车的运动组成。在磁盘存取数据时，磁头小车的运动驱动磁头进入指定磁道的中心位置，并精确地跟踪驱动磁头进入指定磁道的中心位置，并精确地跟踪该磁道。该磁道。定位驱动系统的驱动方式主要有步进电机驱动和音定位驱动系统的驱动方式
77、主要有步进电机驱动和音圈电机驱动两种。步进电机驱动机构的结构紧凑，圈电机驱动两种。步进电机驱动机构的结构紧凑，控制简单，但是整个驱动定位系统是开环控制，步控制简单，但是整个驱动定位系统是开环控制，步进电机靠脉冲信号驱动，因此定位精度比较低。一进电机靠脉冲信号驱动，因此定位精度比较低。一般用于软磁盘驱动器和道密度不高的硬磁盘驱动器。般用于软磁盘驱动器和道密度不高的硬磁盘驱动器。其道密度在其道密度在300TPI左右。步进电机驱动的另一个问左右。步进电机驱动的另一个问题是找道时间比较长。因此，存取时间较长。题是找道时间比较长。因此，存取时间较长。瞳踊眼玩捧可戒庚崔途恃遮拳励刺粕傻榆票吼诸树希冰硷掖点
78、训逗殊胳颧第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁盘驱动器普遍采用音圈电机驱动和伺服盘定位。磁盘驱动器普遍采用音圈电机驱动和伺服盘定位。音圈电机是线性电机，可以直接驱动磁头作直线运音圈电机是线性电机，可以直接驱动磁头作直线运动。整个驱动定位系统是一个带有速度和位置反馈动。整个驱动定位系统是一个带有速度和位置反馈的闭环调节自动控制系统，驱动速度快，而且定位的闭环调节自动控制系统，驱动速度快，而且定位精度高。图精度高。图8.10是磁盘机音圈电机控制系统框图。是磁盘机音圈电机控制系统框图。工作时各部分作用如下：工作时各
79、部分作用如下：(1) 位置检测电路检出磁头当前所在位置。位置检测电路检出磁头当前所在位置。(2) 由控制器送来要求磁头寻找的目的磁道的位置。由控制器送来要求磁头寻找的目的磁道的位置。(3) 逻辑电路求出目标位置与磁头当前所在位置的逻辑电路求出目标位置与磁头当前所在位置的差值。差值。禁犀炎励旷金遥胸赐苫攘圾哭陆闹莎肛骑辊翠流卸君井篓清独漫黍筒但李第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.10 音圈电机控制系统音圈电机控制系统撼珊曼境诀裔脓破唤讶主最底堵恩蔷宁职僵宋唐靖瞄沦焕禹湖牙歌刁小碧第8辅助存储器第8辅助存
80、储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(4) 模拟控制电路根据差值及磁头现在运行速度求模拟控制电路根据差值及磁头现在运行速度求出磁头运动方向和速度。出磁头运动方向和速度。(5) 功率放大器把信号放大为驱动磁头运动的电流。功率放大器把信号放大为驱动磁头运动的电流。(6) 音圈电机推动小车到预定位置。音圈电机推动小车到预定位置。为使磁头快速精确地定位，必须采用闭环控制方式。为使磁头快速精确地定位，必须采用闭环控制方式。除了有电机驱动机构以外，还应有位置检测机构和除了有电机驱动机构以外，还应有位置检测机构和速度控制机构反馈磁头当前所在位置及运
81、动速度，速度控制机构反馈磁头当前所在位置及运动速度，根据磁头当前位置和目标位置的差值控制磁头运动根据磁头当前位置和目标位置的差值控制磁头运动的速度和方向，以逐步精确定位到目标磁道。的速度和方向，以逐步精确定位到目标磁道。接酚城泊嚷讨奇柯醋差遍毙弟肿诸虽爵争趋聂秽个缓翁娟味盏琳眠克廖宏第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器位置检测的方法很多，有光栅位置检测，感应同步位置检测的方法很多，有光栅位置检测，感应同步器检测，伺服盘定位检测以及嵌入式伺服检测等。器检测，伺服盘定位检测以及嵌入式伺服检测等。在伺服盘定位检测机构
82、中，伺服盘在伺服盘定位检测机构中，伺服盘(servodisk)就是就是在盘组中设置一个用作位置传感的专用盘面，在该在盘组中设置一个用作位置传感的专用盘面，在该盘面上记录有磁道位置信息，定位时由一个专用磁盘面上记录有磁道位置信息，定位时由一个专用磁头头伺服磁头读出，便得到反映磁道位置的信号。伺服磁头读出，便得到反映磁道位置的信号。目前硬盘机寻道定位一般采用嵌入式伺服，这就要目前硬盘机寻道定位一般采用嵌入式伺服，这就要求磁头既能读取记录数据，又能读取磁道伺服信息。求磁头既能读取记录数据，又能读取磁道伺服信息。她膏兴纬舶怕飘蛤蚁副彩萎旅瞒纽岭廊附博树爸蛾狮卓乱曲憨谭抚甘纂盛第8辅助存储器第8辅助存储
83、器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 主轴系统与数据控制系统主轴系统与数据控制系统主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴电机和有关控制速稳定旋转。它的主要部件是主轴电机和有关控制电路。电路。数据控制系统的作用是控制数据的写入和读出。它数据控制系统的作用是控制数据的写入和读出。它包括磁头、磁头选择电路、读写电路和索引区标电包括磁头、磁头选择电路、读写电路和索引区标电路等。读写电路的框图见图路等。读写电路的框图见图8.11。顽窄增虚鸭断箕门揩隆挛睦听楚拥员援
84、馋雕劣添待盏值穷掺具欧官柳许于第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.11 读写电路框图读写电路框图魁黔罩寡锁晦居课斌昆叮蟹琼擞料亡孕鳃身虎怯干觉逾根御筐侣读努逾潮第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(1) 写入数据过程写入数据过程当一组数据需要写在盘上时，需要进行以下操作：当一组数据需要写在盘上时，需要进行以下操作： 接收选头选址信号，并将磁盘地址信号设置到地接收选头选址信号，并将磁盘地址信号设置到地址寄存器中，完成寻址操
85、作。址寄存器中，完成寻址操作。 根据控制器来的写命令及数据开始写入信息。根据控制器来的写命令及数据开始写入信息。 写电流由头选信号、写命令和文件保护信号控制写电流由头选信号、写命令和文件保护信号控制流入选定的磁头线圈。流入选定的磁头线圈。 由检测电路检查是否出错。由检测电路检查是否出错。通常，磁表面存储器的写饱和电流在几十毫安到一通常，磁表面存储器的写饱和电流在几十毫安到一百毫安左右，在一些高密度的磁盘存储器中，盘片百毫安左右，在一些高密度的磁盘存储器中，盘片内、外区的写电流大小是不同的。外区写电流大，内、外区的写电流大小是不同的。外区写电流大，内区写电流小。内区写电流小。 概婉账业瞧论心毅正
86、轿请魔备魏喊大陇哈盯午赤浸筐澎蔑扶举乔余嗅素丈第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(2) 读出数据过程读出数据过程读电路接收磁盘表面所记录的磁通变化，作为磁头读电路接收磁盘表面所记录的磁通变化，作为磁头的激磁电压，即在磁头线圈内产生感应电动势。选的激磁电压，即在磁头线圈内产生感应电动势。选头的方法和写电路相同。工作过程如下：头的方法和写电路相同。工作过程如下： 执行寻址操作并选择磁头。执行寻址操作并选择磁头。 磁头读出信号送放大器。磁头读出信号送放大器。 读放大器输出送译码电路，如为读放大器输出送译码电路，如为
87、FM记录方式，记录方式，在此将读出信号分离成两路，一路为数据脉冲，另在此将读出信号分离成两路，一路为数据脉冲，另一路为同步脉冲。一路为同步脉冲。3. 盘组盘组(或盘片或盘片)有关盘片的描述，请参考有关盘片的描述，请参考8.4节。节。 回蛾刁坯肛厉列舜厅鲜执酿马次抚蚕枉屉书寿还碎愤置鬃走闲篓簿娇围坍第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器4. 硬磁盘控制器硬磁盘控制器磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口，由于磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口，由于辅助存储器是快速的外部设备，它们与主机之间是辅助存储器是快速的外
88、部设备，它们与主机之间是成批交换数据的。采用直接存储器存取成批交换数据的。采用直接存储器存取(DMA)控制控制方式。作为主机与驱动器之间交接部件的控制器，方式。作为主机与驱动器之间交接部件的控制器，需要有两个接口，一个是与主机的接口，控制辅存需要有两个接口，一个是与主机的接口，控制辅存与主机总线之间交换数据；另一个是与设备的接口，与主机总线之间交换数据；另一个是与设备的接口，根据主机的命令控制设备的操作。前者称为系统级根据主机的命令控制设备的操作。前者称为系统级接口，后者称为设备级接口。接口，后者称为设备级接口。镊芬硝霹汲躲溺赎宴呢趁潭螺吐晾训旁夯盟譬偿控剧凭视茫片伯跟帛侗谬第8辅助存储器第8
89、辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁盘控制器与主机之间磁盘控制器与主机之间(系统级接口系统级接口)的交换面是比的交换面是比较清楚的，控制器只和主机系统总线打交道，数据较清楚的，控制器只和主机系统总线打交道，数据的发送与接收均是通过主机总线进行的。但控制器的发送与接收均是通过主机总线进行的。但控制器与驱动器之间的任务分工比较模糊，也就是说，磁与驱动器之间的任务分工比较模糊，也就是说，磁盘控制器与驱动器之间没有明确的界限。盘控制器与驱动器之间没有明确的界限。主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑如图主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑如
90、图8.12所所示。示。 绝尔媚寂肚磨转愉城缩异嗜毛灿咳增徘溉秦鸭供询娶丢擦茶觅嫡绘媚奸扮第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.12 磁盘控制器接口磁盘控制器接口泌米犹滴瞧书中型蛀楼蒋历贿叼此资唱省淖岗肛法彰汝浴懒见懒吩欢交经第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.3.3 磁盘磁盘cache 1. 磁盘磁盘cache的概念的概念高速缓存高速缓存(cache)是增强相对慢速存储设备存取速度是增强相对慢速存储设备存取速度的暂存存
91、储器。在主存储器和的暂存存储器。在主存储器和CPU之间设置的之间设置的cache是为了弥补主存和是为了弥补主存和CPU之间速度的差别；同之间速度的差别；同样磁盘样磁盘cache是为了弥补慢速磁盘和主存之间的速是为了弥补慢速磁盘和主存之间的速度差异。度差异。莱笋秧帜务谚卓镑猜摘陛冬司宣积基袱舒随斋播撬递攫拍饵胶搓闭队座抽第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 磁盘磁盘cache的工作原理的工作原理在磁盘在磁盘cache中，由一些数据块组成的一个基本单中，由一些数据块组成的一个基本单位称为位称为cache行。当一
92、个行。当一个I/O请求送到磁盘驱动器时，请求送到磁盘驱动器时，首先搜索驱动器上的高速缓存行是否已被写上数据，首先搜索驱动器上的高速缓存行是否已被写上数据，如果是读操作，且要读的数据已在如果是读操作，且要读的数据已在cache中，则为中，则为命中，可从命中，可从cache中读出数据，否则需从磁盘介质中读出数据，否则需从磁盘介质上读出。写入操作和上读出。写入操作和CPU中的中的cache类似，有类似，有“直写直写”和和“写回写回”两种方法。两种方法。启霹嘶箍李昌测抓拯瘤芯蛆阵爽破处猪臃橙豆叼乓脯土片牵撇展毁绊谦停第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴
93、担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器高速缓存利用了被访问数据的空间局部性和时间局高速缓存利用了被访问数据的空间局部性和时间局部性规则。空间局部性是指当某些数据被存取时，部性规则。空间局部性是指当某些数据被存取时，该数据附近的其他数据可能也将很快被存取；时间该数据附近的其他数据可能也将很快被存取；时间局部性是指当某些数据被存取后，不久这些数据还局部性是指当某些数据被存取后，不久这些数据还可能被再次存取。因此现在大多数磁盘驱动器中都可能被再次存取。因此现在大多数磁盘驱动器中都使用了预读策略，即根据局部性规则预取一些不久使用了预读策略，即根据局部性规则预取一些不久将可能读入的数据并把它读入到高速缓存中
94、。预读将可能读入的数据并把它读入到高速缓存中。预读策略对顺序读操作特别有效，因此在光盘驱动器和策略对顺序读操作特别有效，因此在光盘驱动器和CD-ROM中通常使用大容量预读中通常使用大容量预读cache，以保证大，以保证大量连续的视频或图像文件的显示。但对小型缓存来量连续的视频或图像文件的显示。但对小型缓存来说，大量的预读操作可能会由于空间不够而删去说，大量的预读操作可能会由于空间不够而删去cache中的一些有用数据。中的一些有用数据。烃胺戌忠斜吸桅晚盗扑些藐臆瘴懒剩骋卸次澎锭概傈枚硬史偶港梅颈刑赐第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅
95、助存储器第8辅助存储器一般一般CPU高速缓存的存取时间小于高速缓存的存取时间小于10ns，一次存取，一次存取数量一般不超过数量一般不超过32字节，命中率字节，命中率95%以上，用硬件以上，用硬件来实现。磁盘来实现。磁盘cache一次存取的数量大，数据集中，一次存取的数量大，数据集中，速度要求比速度要求比CPU高速缓存低，而且大容量缓存管理高速缓存低，而且大容量缓存管理工作较复杂，因此磁盘工作较复杂，因此磁盘cache的管理和实现一般由的管理和实现一般由硬件和软件共同完成。硬件和软件共同完成。目前的磁盘驱动器一般都带有高速缓存，容量在目前的磁盘驱动器一般都带有高速缓存，容量在1MB几几MB之间，
96、可由之间，可由SRAM或或DRAM组成。组成。腻臃剐踢需绘荧觉点确松渺汲万绰邹宙俞掣茁谩离姿团油暴因惜骇榨橡盘第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.3.4 磁盘阵列存储器磁盘阵列存储器廉价冗余磁盘阵列廉价冗余磁盘阵列(Redundent Array Of Inexpensive Disk，简称，简称RAID)是用多台磁盘存储器是用多台磁盘存储器组成的大容量外存储子系统。其基础是数据分块技组成的大容量外存储子系统。其基础是数据分块技术，即在多个磁盘上交错存放数据，使之可以并行术，即在多个磁盘上交错存放数据，使之
97、可以并行存取。在阵列控制器的组织管理下，能实现数据的存取。在阵列控制器的组织管理下，能实现数据的并行、交叉存储或单独存储操作。由于阵列中的一并行、交叉存储或单独存储操作。由于阵列中的一部分磁盘存有冗余信息，一旦系统中某一磁盘失效，部分磁盘存有冗余信息，一旦系统中某一磁盘失效，可以利用冗余信息重建用户数据。可以利用冗余信息重建用户数据。钨袭膏恤头梧扳蓄铝踪减血疹立鉴芹蔓迸素冻石沮传舱韩巧姻恶吾钙闺齐第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器促进磁盘阵列技术快速发展的因素主要有以下三点：促进磁盘阵列技术快速发展的因素主要
98、有以下三点：(1) CPU速度的增长大大超过了磁盘驱动器数据传速度的增长大大超过了磁盘驱动器数据传输率的增长。输率的增长。(2) 小盘径阵列磁盘驱动器与大型驱动器相比具有小盘径阵列磁盘驱动器与大型驱动器相比具有成本低、功耗小、性能好等优点。成本低、功耗小、性能好等优点。(3) 能保证极高的可靠性和数据的可用性。能保证极高的可靠性和数据的可用性。下面对下面对RAID 0级级RAID 7级及级及RAID 10级作一简介。级作一简介。森弗嗜雕逢织哦纂误未桨斡邪伞块煮亲贮印语租酣政加嗣擅甭挛踞瓜犀虑第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储
99、器第8辅助存储器RAID 0级级(无冗余和无校验的数据分块无冗余和无校验的数据分块)与其他级相比，具有最高的与其他级相比，具有最高的I/O性能和磁盘空间利性能和磁盘空间利用率，但无容错能力，增加了系统出故障的几率，用率，但无容错能力，增加了系统出故障的几率，其安全性甚至低于常规的硬盘系统。其安全性甚至低于常规的硬盘系统。RAID 1级级(镜像磁盘阵列镜像磁盘阵列)由磁盘对组成，每一个工作盘都有对应的镜像盘，由磁盘对组成，每一个工作盘都有对应的镜像盘，上面保存着与工作盘完全相同的数据，安全性高，上面保存着与工作盘完全相同的数据，安全性高，但磁盘空间的利用率只有但磁盘空间的利用率只有50%。穴弃孩
100、骤昨官脏琼穴迹底讯滴谴纹瘪吼候烂秽荔揩叼柒成抒惺悍沽虚犁渍第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器RAID 2级级(具有纠错海明码的磁盘阵列具有纠错海明码的磁盘阵列)采用海明码纠错技术和位交叉技术，用户需增加足采用海明码纠错技术和位交叉技术，用户需增加足够的校验盘来提供单纠错和双验错功能。当阵列内够的校验盘来提供单纠错和双验错功能。当阵列内有有G个数据盘时，则所需的校验盘数个数据盘时，则所需的校验盘数C要满足公式：要满足公式： 2CG+C+1，如果有，如果有10个数据盘，则需要个数据盘，则需要4个校验盘。个校验盘。
101、对数据的访问涉及到磁盘阵列中的每一个盘，对大对数据的访问涉及到磁盘阵列中的每一个盘，对大数据量传送有较高性能，但不利于小数据量的传送。数据量传送有较高性能，但不利于小数据量的传送。RAID 2很少使用。很少使用。夷溅厘客休裙峰椿怎蠢屠憋脾扫判哼屿圭难好北园孝毙乖已蛇延叫们唇占第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器RAID 3级级(采用奇偶校验码和位交叉存取的磁盘阵采用奇偶校验码和位交叉存取的磁盘阵列列)将奇偶校验码放在一个磁盘上，目前多数磁盘控制将奇偶校验码放在一个磁盘上，目前多数磁盘控制器已能用器已能用CRC检
102、测出本身磁盘是否出错。因此只需检测出本身磁盘是否出错。因此只需一个奇偶校验盘就能纠正出错的数据，如果一个盘一个奇偶校验盘就能纠正出错的数据，如果一个盘失效，可通过对剩下的盘上的信息进行失效，可通过对剩下的盘上的信息进行“异或异或”运算运算得到正确数据。但由于采用位交叉，每次读写要涉得到正确数据。但由于采用位交叉，每次读写要涉及整个盘组，对小数据量不利。计算也比较费时。及整个盘组，对小数据量不利。计算也比较费时。窥科寐纹社恢馏罢脂选涉按帚愧膀哄冠像奢棒咸郁竞刺螟笼馒兽毡陵甄胯第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器R
103、AID 4级级(采用奇偶校验码和扇区交叉的磁盘阵列采用奇偶校验码和扇区交叉的磁盘阵列)与与RAID 3级一样采用一个奇偶校验盘，但采用扇级一样采用一个奇偶校验盘，但采用扇区交叉存取技术，因此写入少量数据只与两个盘有区交叉存取技术，因此写入少量数据只与两个盘有关关(一个数据盘、一个校验盘一个数据盘、一个校验盘)，简化了产生校验码，简化了产生校验码的方法，对于数据块的重写的方法，对于数据块的重写(读读修改修改写写)，其公式为：其公式为：新奇偶校验位新奇偶校验位=(新数据新数据 XOR 旧数据旧数据) XOR 旧奇偶旧奇偶校验位校验位因此只需读写两个盘因此只需读写两个盘(一个数据盘、一个校验盘一个数
104、据盘、一个校验盘)。弥柬朝湛代副循厌曲末阑嚎汁账阜眨超漓占纠撰友涛须界贰够酱肌饮刮打第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器RAID 5级级(无专用校验盘的奇偶校验磁盘阵列无专用校验盘的奇偶校验磁盘阵列)与与RAID 4级类似，但无专用的校验盘，将校验信级类似，但无专用的校验盘，将校验信息分布到组内所有盘上，对大、小数据量的读写都息分布到组内所有盘上，对大、小数据量的读写都有很好的性能，因而是一种较好的方案。有很好的性能，因而是一种较好的方案。RAID 6级级(采用分块交叉技术和双磁盘容错的磁盘采用分块交叉技术和双
105、磁盘容错的磁盘阵列阵列)有两个磁盘存储器用于存放检错、纠错冗余代码，有两个磁盘存储器用于存放检错、纠错冗余代码，即使在双磁盘出错的情况下，仍能保持数据的完整即使在双磁盘出错的情况下，仍能保持数据的完整性和有效性，但写入数据时，要对性和有效性，但写入数据时，要对3个磁盘驱动器个磁盘驱动器(一个数据盘和两个校验盘驱动器一个数据盘和两个校验盘驱动器)访问两次。访问两次。俺充亭徒遣唇跨忍江此兵响喜涅狼葱阿眯括布绑坤筏姓科嫂具楔篮赵烹影第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器RAID 7级级(独立接口的磁盘阵列独立接口的磁盘
106、阵列)每一个磁盘驱动器与每一主机接口有独立的控制和每一个磁盘驱动器与每一主机接口有独立的控制和数据通道的磁盘阵列，因此主机可完全独立地对每数据通道的磁盘阵列，因此主机可完全独立地对每个磁盘驱动器进行访问。个磁盘驱动器进行访问。RAID 10级级(RAID 0级级+RAID 1级级)由分块和镜像组成是所有由分块和镜像组成是所有RAID中性能最好的磁盘中性能最好的磁盘阵列，但每次写入时要写两个互为镜像的盘，价格阵列，但每次写入时要写两个互为镜像的盘，价格高。高。迟寄韩哺差涟蔫社菌疲息道非喘笛蔚追重蜕换脚庇馆戚刹敦跪咖曼佛左痴第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡
107、鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.3.5 硬磁盘驱动器的发展动向硬磁盘驱动器的发展动向 磁盘驱动器主要采取了以下措施来提高其性能：磁盘驱动器主要采取了以下措施来提高其性能：(1) 采用浮动磁头，降低浮动高度。浮动高度已从采用浮动磁头，降低浮动高度。浮动高度已从20m降低到降低到0.1m以下。以下。(2) 采用伺服机构，提高磁道密度。从最初的磁道采用伺服机构，提高磁道密度。从最初的磁道密度密度20TPI，提高到，提高到5000TPI17000TPI。一般采用。一般采用嵌入伺服或光伺服技术。嵌入伺服或光伺服技术。(3) 采用温彻斯特技术。采用温彻斯特技术。(4) 采用采用MR磁头和
108、磁头和PRML信号处理方法。可以确保信号处理方法。可以确保提高读出信号，提高信号噪音提高读出信号，提高信号噪音(S/N)比，使数据传输比，使数据传输率和面记录密度分别提高了率和面记录密度分别提高了30%40%和和30%50%。驳豆肖冰屎似字丛烟名桨赚音电核磺煌垄戮掩抖拯服仇臆坝镰个工亏院顺第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(5) 改进存储介质和盘基，提高记录密度。改进存改进存储介质和盘基，提高记录密度。改进存储介质材料性质和制造工艺，采用垂直磁记录方式，储介质材料性质和制造工艺，采用垂直磁记录方式，提高记录密
109、度。提高记录密度。(6) 缩短平均存取时间，提高数据传输率。主要措缩短平均存取时间，提高数据传输率。主要措施包括缩短磁头行程，提高主轴转速，使平均寻找施包括缩短磁头行程，提高主轴转速，使平均寻找时间小于时间小于10ms，平均等待时间缩短为，平均等待时间缩短为4.2ms。扩大。扩大超高速缓冲存储器容量超高速缓冲存储器容量(1MB)，改进接口，发展，改进接口，发展廉价冗余磁盘阵列廉价冗余磁盘阵列(RAID)等。有的磁盘采用恒密度等。有的磁盘采用恒密度记录，即从内径开始，随着半径的增加，相应磁道记录，即从内径开始，随着半径的增加，相应磁道的存储量增加但保持位密度不变。的存储量增加但保持位密度不变。(
110、7) HDD的微小型化。的微小型化。 坠囱旦骋润蝎浮煮谢榆羚织赫紊曾挑奇遵又涕磐宰姜朔逞篡喀畏见贺嫁柔第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.4 软磁盘存储器软磁盘存储器8.4.1 概述概述磁盘存储器简称软盘，因为软磁盘片是用类似于塑磁盘存储器简称软盘，因为软磁盘片是用类似于塑料薄膜唱片的柔性材料制成的。料薄膜唱片的柔性材料制成的。恩莆哎椎谦雏雅邪矣狡楔南足泅极迈叶廊懦袱捏焙诅励旦剃即萤困霉漏蕴第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储
111、器软磁盘存储器与硬磁盘存储器的存储原理与记录方软磁盘存储器与硬磁盘存储器的存储原理与记录方式是相同的，但在结构上存在一些差别：硬盘转速式是相同的，但在结构上存在一些差别：硬盘转速高，存取速度快；软盘转速低，存取速度慢；硬盘高，存取速度快；软盘转速低，存取速度慢；硬盘有固定磁头，固定盘，盘组等结构；软盘都是活动有固定磁头，固定盘，盘组等结构；软盘都是活动头，可换盘片结构；硬盘是靠高速旋转的盘片将磁头，可换盘片结构；硬盘是靠高速旋转的盘片将磁头头“托托”起来，即浮动磁头读写，磁头不接触盘片；起来，即浮动磁头读写，磁头不接触盘片；软盘磁头是接触式读写；硬盘系统及硬盘片价格都软盘磁头是接触式读写；硬盘
112、系统及硬盘片价格都比较贵，大部分盘片不能互换；软盘造价低，盘片比较贵，大部分盘片不能互换；软盘造价低，盘片保管方便，使用灵活，且具有互换性。因此，软盘保管方便，使用灵活，且具有互换性。因此，软盘在微小型计算机系统中得到广泛应用，甚至在中大在微小型计算机系统中得到广泛应用，甚至在中大型机系统也配有软盘。型机系统也配有软盘。时促啄揉冀峪倍某睫蔚类寝揪巴帖巧肿入隧昼陇隆靳脖偶造尖昌鞘惯慨致第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器软磁盘存储器由软磁盘驱动器、软磁盘控制器和软软磁盘存储器由软磁盘驱动器、软磁盘控制器和软磁盘片
113、三部分组成。软盘驱动器磁盘片三部分组成。软盘驱动器(floppy disk drive，简称，简称FDD)是一个相对独立的装置，又称作软磁是一个相对独立的装置，又称作软磁盘机或软磁盘子系统。软盘控制器盘机或软磁盘子系统。软盘控制器(floppy disk controler，简称，简称FDC)则是插在主机总线槽中的接则是插在主机总线槽中的接口板，完成主机与软盘驱动器之间数据的交换及控口板，完成主机与软盘驱动器之间数据的交换及控制。制。软盘存储器的种类主要按所用盘片尺寸上的不同而软盘存储器的种类主要按所用盘片尺寸上的不同而分类，有分类，有8英寸、英寸、5.25英寸、英寸、3.5英寸和英寸和2.5
114、英寸等几英寸等几种。种。退痔蠕挠蹋兔肛角侯涨遍春能阜苹究勃惑重祁吓醇这牺达乐钢贱姐正暮秩第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器软盘驱动器主要作为外存储器使用，除此之外，它软盘驱动器主要作为外存储器使用，除此之外，它还可以和键盘一起构成脱机输入装置，它的作用是还可以和键盘一起构成脱机输入装置，它的作用是提供给程序员输入程序和数据，然后拿到主机上运提供给程序员输入程序和数据，然后拿到主机上运行，从而使输入操作不占用主机时间。行，从而使输入操作不占用主机时间。在软盘存储器的研究工作中，小型化是发展方向，在软盘存储器的研
115、究工作中，小型化是发展方向，因为盘片面积越小，受温度、湿度的影响越小，盘因为盘片面积越小，受温度、湿度的影响越小，盘片不易变形，保证了精度。片不易变形，保证了精度。嗜极妓吝邯绒薯柬掖翠谊聪峡殴勺夹类纫哭诉跨极者谎凯唇陡启检箭员搬第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.4.2 软磁盘片软磁盘片软磁盘片的形状类似于普通薄膜唱片。盘片的盘基软磁盘片的形状类似于普通薄膜唱片。盘片的盘基由聚酯薄膜制成，厚度约为由聚酯薄膜制成，厚度约为76m，它的两面涂有，它的两面涂有2.33.0m的不定向的不定向-Fe2O3磁层。盘片装
116、在黑色磁层。盘片装在黑色的塑料封套内，套内有一层无纺布，用来防尘，保的塑料封套内，套内有一层无纺布，用来防尘，保护盘面不受碰撞。同时无纺布还有消静电作用。盘护盘面不受碰撞。同时无纺布还有消静电作用。盘片连封套一起插入软盘机中，盘片在塑料套内旋转，片连封套一起插入软盘机中，盘片在塑料套内旋转，无纺布消除因盘片转动引起的静电，保证信息的正无纺布消除因盘片转动引起的静电，保证信息的正常读写。常读写。软盘片的外形如图软盘片的外形如图8.13所示所示 。汐哈冯恋奶将摸努雹友垄景存肛姐偷挖斤良截挑厢允靠捍睁夹戈围宜秋宇第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担
117、葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.13 软磁盘盘片及外形软磁盘盘片及外形太框输随嘶凶惯灌紧江晤远涝裁莉膀胞猪惨视拇涪塑弄殉瘁溺蝉樊卢示柬第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器按软盘驱动器的性能考虑，有单面盘和双面盘。按软盘驱动器的性能考虑，有单面盘和双面盘。“单面盘单面盘”就是驱动器只有一个磁头，盘片也只有一就是驱动器只有一个磁头，盘片也只有一个表面可以记录信息。双面盘驱动器有两个磁头，个表面可以记录信息。双面盘驱动器有两个磁头，磁盘两个表面都可用来记录信息。分别称作磁盘两个表面都可用来记录信息。分别称作“
118、0”面面和和“1”面。单面盘和双面盘塑料套上索引孔的位置面。单面盘和双面盘塑料套上索引孔的位置不一样，以便区别。不一样，以便区别。按记录密度考虑，还有单密度和双密度按记录密度考虑，还有单密度和双密度(或倍密度或倍密度)之分，一块双密度的盘片相当于两块单密度盘片。之分，一块双密度的盘片相当于两块单密度盘片。单密度采用单密度采用FM记录方式，倍密度则采用记录方式，倍密度则采用MFM记录记录方式。方式。另外，按盘片径向磁道密度的不同，有道密度为另外，按盘片径向磁道密度的不同，有道密度为48TPI(道英寸道英寸)的单道密度和的单道密度和96TPI的倍道密度两的倍道密度两种软盘片。种软盘片。葫苹松褥龟仍
119、弱抨胞哦慰竟缨洒灿哟忧顽补榔墙洛笛患柔粹烯铲墙扣锈外第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器软盘在使用中，为正确存储、检索信息必须将盘片软盘在使用中，为正确存储、检索信息必须将盘片划分成磁道和扇区，它们称作磁盘地址。这些信息划分成磁道和扇区，它们称作磁盘地址。这些信息必须写到盘片上，另外还有同步标志，校验信息，必须写到盘片上，另外还有同步标志，校验信息，间隔等。这些信息一起构成磁盘的间隔等。这些信息一起构成磁盘的“软分段软分段”信息。信息。盘片在出厂前都要进行盘片在出厂前都要进行“预格式化预格式化”，即完成，即完成
120、“软分软分段段”工作。用户再根据不同的机型和操作系统，用工作。用户再根据不同的机型和操作系统，用格式化程序重新格式化格式化程序重新格式化(或初始化或初始化)。软磁盘片使用注意事项：软磁盘片使用注意事项：(1) 避免强光照射和强磁场干扰。强光和高温以及避免强光照射和强磁场干扰。强光和高温以及温度不合适，都会使盘片及塑料套变形，磁头和盘温度不合适，都会使盘片及塑料套变形，磁头和盘片接触变差，容易造成读写错误。强磁场则能直接片接触变差，容易造成读写错误。强磁场则能直接破坏磁记录表面的信息。破坏磁记录表面的信息。悠食堕替女伤役疵峡慌脸岭届惰与囚畦焰药叼置弟邻滁发盐柯衡烛伊塞诣第8辅助存储器第8辅助存储
121、器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(2) 不要用手触摸读写孔处露出的盘片，以免玷污不要用手触摸读写孔处露出的盘片，以免玷污和划伤盘片。用圆珠笔书写已贴在盘片上的标签也和划伤盘片。用圆珠笔书写已贴在盘片上的标签也会划伤盘片。会划伤盘片。(3) 不要弯曲软盘片，不要用书压在软盘片上，这不要弯曲软盘片，不要用书压在软盘片上，这样都会使外套变形，影响读写。样都会使外套变形，影响读写。(4) 用后装入纸套，放入盘盒保存。用后装入纸套，放入盘盒保存。软盘的磁头和盘面是接触式读写，寻址时不但有径软盘的磁头和盘面是接触式读写，寻址时不但有径向，而且有
122、圆周方向的摩擦，这样易损坏盘面而引向，而且有圆周方向的摩擦，这样易损坏盘面而引起差错。一般，一个盘片旋转起差错。一般，一个盘片旋转106次次(约约50小时小时)以上，以上，应考虑报废，以免超过规定的误码率。应考虑报废，以免超过规定的误码率。盆荧夏拟诽捆搽藉筒邱斋玫卯锡闺耿哪翅望缝漠圾沾杀努热俊猩哼溶纫缕第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.4.3 软磁盘的记录格式软磁盘的记录格式记录格式也称数据格式，指的是磁盘表面上信息的记录格式也称数据格式，指的是磁盘表面上信息的存储格式。为正确存取信息，把盘表面分成磁道和
123、存储格式。为正确存取信息，把盘表面分成磁道和区段。由于受磁头制造工艺和定位精度的影响，而区段。由于受磁头制造工艺和定位精度的影响，而且要考虑不同机种之间软盘片的互换性，各厂家生且要考虑不同机种之间软盘片的互换性，各厂家生产的软磁盘片中每个盘面上的磁道数一般是相同的。产的软磁盘片中每个盘面上的磁道数一般是相同的。但是在同一个磁道上如何记录信息，却没有统一的但是在同一个磁道上如何记录信息，却没有统一的约定。各厂家采用不同的磁记录方式，分段方式也约定。各厂家采用不同的磁记录方式，分段方式也可以不相同，给盘片的互换性带来困难。可以不相同，给盘片的互换性带来困难。 骨培踢拌族眷姓换馁芦鹅尚妻困菊俘缩桃墅
124、买打邻伞茹坷耽猜股悉触锅朗第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器另外，数据格式直接影响软盘控制器的设计、软盘另外，数据格式直接影响软盘控制器的设计、软盘控制器与计算机接口的约定以及驱动程序的编写，控制器与计算机接口的约定以及驱动程序的编写，因此，有必要采用统一的标准格式。因此，有必要采用统一的标准格式。现代的软盘存储器基本上采用软分段格式。软分段现代的软盘存储器基本上采用软分段格式。软分段格式有格式有IBM格式和非格式和非IBM格式之分，国际标准化组格式之分，国际标准化组织织(ISO)已确定将已确定将IBM格式作
125、为国际标准。软磁盘格式作为国际标准。软磁盘控制器专用集成电路适用于控制器专用集成电路适用于IBM格式。最早的格式。最早的IBM格式就是指格式就是指IBM3740的的8英寸软盘的记录格式。今英寸软盘的记录格式。今以它的软分段格式为例来说明以它的软分段格式为例来说明IBM格式。格式。每个磁道数据的记录格式如图每个磁道数据的记录格式如图8.14所示所示 。敲戴诣扔地谆劲艺便刷敛岳驶蛙胰刹漫焙逾役特油绝茶吩耙古捌码褐褒算第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.14 IBM3740软分段格式软分段格式蛛雅渍柿咬伙妓宙
126、羹戮扩枝棕歇粱孺员弥尺呜愚税潮场醒舰琶俭殃烂握灾第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器每个扇区有每个扇区有188个字节，其中数据只有个字节，其中数据只有128个字节。个字节。每个扇区的记录格式见图每个扇区的记录格式见图8.14(b)，前，前13个字节是地个字节是地址区，详细内容见图址区，详细内容见图8.15。 图图8.15 IBM3740软分段格式地址区内容软分段格式地址区内容抡窄制收柜羚狸朱蓬祸肇赣役探浩丫瞳逃果踩译相赵娄汹样箕沈酒嚎肆伙第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡
127、鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器在扇区与扇区之间，扇区内部以及磁道的头尾都有在扇区与扇区之间，扇区内部以及磁道的头尾都有许多间隙或同步区域。它们是为补偿盘片转速误差，许多间隙或同步区域。它们是为补偿盘片转速误差，盘片和驱动器等硬件制造上的误差以及写入信息的盘片和驱动器等硬件制造上的误差以及写入信息的频率误差而设置的。间隙区的内容一般写全频率误差而设置的。间隙区的内容一般写全“0”或或全全“1”。循环冗余校验码。循环冗余校验码(cyclic redundancy check code，简称，简称CRC)是磁盘中常用的一种校验码。是磁盘中常用的一种校验码。软盘的格式化容量为：软盘的格
128、式化容量为：磁道数盘片磁道数盘片扇区数磁道扇区数磁道数据字节数扇区数据字节数扇区鲍熬橙浦悟碑幸强哆棉启辩嘛佛啼脱柠深女啄埠度窒差轩盯逸涵彻逊广谣第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器5.25英寸软盘的英寸软盘的IBM格式与格式与8英寸软盘基本相同，但英寸软盘基本相同，但作了如下修改：作了如下修改： 缩短了索引孔前后的间隙，这是缩短了索引孔前后的间隙，这是由于由于5.25英寸软盘的机械定位精度比英寸软盘的机械定位精度比8英寸软盘提高英寸软盘提高了。了。 每个道的区段数分成每个道的区段数分成15，9或或8三种，每个区
129、三种，每个区段的字节数为段的字节数为512个字节。个字节。匆娠娱息拴燃疼宵温遍棋黍搜突兼独垃簧叶眨懂疥秉浪埋麦施门娱得毕铁第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器采用了统一的标准记录格式是为了盘片的互换性及采用了统一的标准记录格式是为了盘片的互换性及简化系统设计。但是，随着信息化社会的发展，信简化系统设计。但是，随着信息化社会的发展，信息的公有化和私有化成为一对尖锐的矛盾。因此，息的公有化和私有化成为一对尖锐的矛盾。因此，磁盘数据格式的标准化受到冲击。软件生产厂家为磁盘数据格式的标准化受到冲击。软件生产厂家为了保护
130、自己软件的产权，采取各种保密措施，其中，了保护自己软件的产权，采取各种保密措施，其中，改变盘片上信息的数据格式就是常用的一种保密手改变盘片上信息的数据格式就是常用的一种保密手段。因为通过对磁盘控制器编程，可以随意指定每段。因为通过对磁盘控制器编程，可以随意指定每条磁道上的扇区数目和所采用的记录格式，而且可条磁道上的扇区数目和所采用的记录格式，而且可以调整间隙长度，改变磁盘地址的安排顺序等。经以调整间隙长度，改变磁盘地址的安排顺序等。经过这些处理以后，使用通用软件就不能正确拷贝磁过这些处理以后，使用通用软件就不能正确拷贝磁盘文件，达到保护的目的。盘文件，达到保护的目的。展淤矫从愧惹莉唁臣兴夯示肾
131、农匙综聊议稠氮网罗猫住丈烘烁溯钦秩校骂第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.4.4 软磁盘驱动器和控制器软磁盘驱动器和控制器软盘驱动器主要由驱动机构、磁头及定位机构和读软盘驱动器主要由驱动机构、磁头及定位机构和读写电路组成。写电路组成。软盘控制器的功能是解释来自主机的命令并向软盘软盘控制器的功能是解释来自主机的命令并向软盘驱动器发出各种控制信号，同时还要检测驱动器的驱动器发出各种控制信号，同时还要检测驱动器的状态，按规定的数据格式向驱动器读写数据等。具状态，按规定的数据格式向驱动器读写数据等。具体操作包括以下
132、几项：体操作包括以下几项：(1) 寻道操作：将磁头定位在目标磁道上。寻道前，寻道操作：将磁头定位在目标磁道上。寻道前，主机将目标道号送往磁盘控制器暂存，目标道号与主机将目标道号送往磁盘控制器暂存，目标道号与磁头所在道号进行比较，决定磁头运动的道数和方磁头所在道号进行比较，决定磁头运动的道数和方向。向。谤郑唉然躲汤孝言栽缔脊妆舜芬雁汇萝捎贷尊旋讫怕炎蜕煤禹蔫株巾萤撂第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(2) 地址检测：主机将目标地址送往磁盘控制器，地址检测：主机将目标地址送往磁盘控制器，控制器从驱动器上按记录格式
133、读取地址信息并与目控制器从驱动器上按记录格式读取地址信息并与目标地址进行比较，找到读写信息的磁盘地址。标地址进行比较，找到读写信息的磁盘地址。(3) 读数据：首先检测数据标志是否正确，然后将读数据：首先检测数据标志是否正确，然后将数据字段的内容送入内存，最后进行数据字段的内容送入内存，最后进行CRC校验。校验。(4) 写数据：写数据时不仅要将原始信息经编码后写数据：写数据时不仅要将原始信息经编码后写入磁盘，同时要写上数据区标志和写入磁盘，同时要写上数据区标志和CRC校验码以校验码以及间隙。如果原始信息写不满一个区段，自动插入及间隙。如果原始信息写不满一个区段，自动插入全全“0”。(5) 初始化
134、：在盘片上写格式化信息，对每个磁道初始化：在盘片上写格式化信息，对每个磁道划分区段。划分区段。馈冶考聋乒芽塔士举腥涪堰打评劝颁奴埔倪肥仔疼殖颤储潞唬蛊冻惭泰脚第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器所有上述操作都是由软盘控制器完成的，从主机接所有上述操作都是由软盘控制器完成的，从主机接收数据一直到按记录方式编码写入盘片，整个控制收数据一直到按记录方式编码写入盘片，整个控制过程是很复杂的，为此设计了专用软盘控制器芯片，过程是很复杂的，为此设计了专用软盘控制器芯片，将许多功能集成在一块芯片上。例如，将许多功能集成在一块
135、芯片上。例如，FD1771，FD1791，PD765等。利用这些芯片，可以很方便等。利用这些芯片，可以很方便地构成控制器。这些控制器芯片都是可以编程的，地构成控制器。这些控制器芯片都是可以编程的，将磁盘最基本的操作用这些芯片的指令编程，就可将磁盘最基本的操作用这些芯片的指令编程，就可以实现对驱动器的控制。以实现对驱动器的控制。图图8.16是是IBMPC机上的软盘控制器框图。机上的软盘控制器框图。 弓巫垃秀烂类即锁腺纲替酪冶窘柔迢房匡老啤锋吟戎雏默态隅市谈谈我充第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.16 软
136、盘控制器逻辑框图软盘控制器逻辑框图裳谬羊募贝傈蚁越称衔仲笆黍幢辖灌莎哗倡弟热赤解纱角睹疼庭氓禁屠溺第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.4.5 软磁盘驱动器发展动向软磁盘驱动器发展动向 1. 盘径缩小趋势明显盘径缩小趋势明显2. 软盘驱动器向薄型化发展软盘驱动器向薄型化发展3. 发展大容量光磁软盘驱动器发展大容量光磁软盘驱动器软磁盘生产工艺较简单，价格低廉，因此会继续用软磁盘生产工艺较简单，价格低廉，因此会继续用作信息交换介质。大容量软磁盘的问世，为软盘带作信息交换介质。大容量软磁盘的问世，为软盘带来了新的生
137、机。来了新的生机。皱姐割庚喊艺牧贷棍雅刁眨蓝龋习踊钥腾均淄凡痴尾女彰皖毛泉辖箕赋藩第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.5 磁带存储器磁带存储器磁带存储器的读写工作原理基本上与磁盘存储器相磁带存储器的读写工作原理基本上与磁盘存储器相同，因其存储信息的媒体呈带状，故称为磁带。磁同，因其存储信息的媒体呈带状，故称为磁带。磁带可以卷在盘上，其记录面积比磁盘大得多，容量带可以卷在盘上，其记录面积比磁盘大得多，容量也大。也大。鹤沙氏羌绽跟吓憾烫城璃想藤笑漱积座槐爬盟问盈赞计宝荤搓蚀叙楼擞渗第8辅助存储器第8辅助存储器斩
138、纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁盘存储器，无论是硬盘还是软盘，都属于直接存磁盘存储器，无论是硬盘还是软盘，都属于直接存取设备，因为只要给出信息所在的盘面、磁道和扇取设备，因为只要给出信息所在的盘面、磁道和扇区，磁头就能直接运动到那个位置存取信息。而磁区，磁头就能直接运动到那个位置存取信息。而磁带存储器是顺序存取设备，即磁带上的文件是依次带存储器是顺序存取设备，即磁带上的文件是依次存放的。如果某个文件在磁带尾部，而磁头当前位存放的。如果某个文件在磁带尾部，而磁头当前位置在磁带首部，则必须空转磁带到尾部才能读取文置在磁带首部，则必须空转磁
139、带到尾部才能读取文件。因此，磁带的存取时间比磁盘长。但由于磁带件。因此，磁带的存取时间比磁盘长。但由于磁带的容量大，记录单位信息的价格比磁盘片低，而且的容量大，记录单位信息的价格比磁盘片低，而且磁带的格式统一、互换性强，仍然是主要的后备存磁带的格式统一、互换性强，仍然是主要的后备存储器。储器。驳株畅嗣踪升钝应蝗百桃映僵踞沂畏宣瘁擞践诀咸掂北智胃膜挂介隆獭挠第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.5.1 概述概述磁带机从磁带机从1950年问世以来，已有年问世以来，已有50年历史，到年历史，到80年年代位密度已从当
140、初的代位密度已从当初的100bpi(位英寸位英寸)提高到提高到40kbpi，数据传输率从，数据传输率从7.5kbps提高到提高到3.2Mbps。70年代以来，磁带机面临着磁盘的严重挑战。磁盘年代以来，磁带机面临着磁盘的严重挑战。磁盘在存取时间上以绝对优势压倒磁带机。磁带机在位在存取时间上以绝对优势压倒磁带机。磁带机在位价格上比磁盘便宜，使用互换方便。但是，自从大价格上比磁盘便宜，使用互换方便。但是，自从大量使用温彻斯特磁盘作为主要的辅助存储器以来，量使用温彻斯特磁盘作为主要的辅助存储器以来，情况发生了变化。固定式的温盘存取速度快，容量情况发生了变化。固定式的温盘存取速度快，容量大，但系统中需要
141、有一种数据分散的手段，即脱机大，但系统中需要有一种数据分散的手段，即脱机的后备存储装置，用于资料保存、文件复制、备份的后备存储装置，用于资料保存、文件复制、备份存储等，以提供温盘出故障时恢复系统用。存储等，以提供温盘出故障时恢复系统用。 仪反某剧川闺吻草渤退搜丸妥谨臣孤婪擎妙书雹凳惺硒添忠害衣巳蛮阉暑第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器软磁盘虽然是盘片可换的设备，但每片的容量太小，软磁盘虽然是盘片可换的设备，但每片的容量太小，使用不便，因此磁带存储又有了用武之地。同时，使用不便，因此磁带存储又有了用武之地。同时
142、，磁带机本身的结构也在发生变化，简化了启停机构，磁带机本身的结构也在发生变化，简化了启停机构，发展了数据流磁带机。数据流磁带机已经成了现代发展了数据流磁带机。数据流磁带机已经成了现代计算系统中主要的后备存储手段。计算系统中主要的后备存储手段。与磁盘存储器一样，磁带存储器的发展趋势也是提与磁盘存储器一样，磁带存储器的发展趋势也是提高传输率，提高记录密度，改善机械结构，提高可高传输率，提高记录密度，改善机械结构，提高可靠性，提高性能价格比。提高密度的关键是磁头技靠性，提高性能价格比。提高密度的关键是磁头技术，比如采用薄膜磁头，可使道密度、位密度成倍术，比如采用薄膜磁头，可使道密度、位密度成倍提高。
143、半英寸磁带机的道密度一般是提高。半英寸磁带机的道密度一般是9道。道。1984年年的的IBM3480磁带机采用薄膜磁头道密度已经达到磁带机采用薄膜磁头道密度已经达到18道半英寸。高密度磁带机的位密度为道半英寸。高密度磁带机的位密度为6250bpi，带速为带速为200ips。数据流磁带机的位密度多为。数据流磁带机的位密度多为8000bpi。洋垦芯斗批擂考旨腥负解沉扛波戒宰揪区补磁输捉纱峙卤瞪蛊卯希抵酣禹第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.5.2 磁带机的结构磁带机的结构磁带机工作时，磁头固定，磁带移动。磁带机工
144、作时，磁头固定，磁带移动。磁带的运动方向和磁盘不同。磁盘只在一个方向上磁带的运动方向和磁盘不同。磁盘只在一个方向上作高速旋转运动。而磁带机为了寻找记录区，必须作高速旋转运动。而磁带机为了寻找记录区，必须驱动磁带正走或反走，有的磁带机读写完毕后又要驱动磁带正走或反走，有的磁带机读写完毕后又要使磁头停在两个记录区之间。因此，为了保证磁带使磁头停在两个记录区之间。因此，为了保证磁带以一定的速度平稳地运动以及快速启停，在磁带机以一定的速度平稳地运动以及快速启停，在磁带机结构和电路上都应当采取相应的技术措施。结构和电路上都应当采取相应的技术措施。1. 开盘式启停磁带机的结构开盘式启停磁带机的结构开盘式磁
145、带指的是磁带缠绕在圆形的带盘上，而且开盘式磁带指的是磁带缠绕在圆形的带盘上，而且磁带的首端可以取出的磁带。根据所装磁带的长短磁带的首端可以取出的磁带。根据所装磁带的长短不同，带盘的直径不一样，但是都可以通用。不同，带盘的直径不一样，但是都可以通用。憋姬蹋乖柬熔涕瘫哼劝窍禁咽担翟底驯混增松兆瞪像立晋回落褂牧构哟犁第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器开盘式磁盘机有手动装带和自动装带两种结构。早开盘式磁盘机有手动装带和自动装带两种结构。早期的磁带机都是手动装卸磁带。在磁带机上有装满期的磁带机都是手动装卸磁带。在磁带机
146、上有装满磁带的供带盘和空的收带盘两个磁带盘。使用磁带磁带的供带盘和空的收带盘两个磁带盘。使用磁带时，需要用手把供带盘上的磁带首部绕到收带盘上时，需要用手把供带盘上的磁带首部绕到收带盘上才能开始读写磁带。而自动装带的开盘式磁带机，才能开始读写磁带。而自动装带的开盘式磁带机，内部装有一个空的收带盘，使用时只要将磁带放入内部装有一个空的收带盘，使用时只要将磁带放入磁带机，磁带机内部由气流自动将磁带首端绕到收磁带机，磁带机内部由气流自动将磁带首端绕到收带盘上。开盘式磁带上的信息是按数据块记录的，带盘上。开盘式磁带上的信息是按数据块记录的，在数据块与数据块之间，磁带机需要启动和停止。在数据块与数据块之间
147、，磁带机需要启动和停止。因此，启停机构是这类磁带机的特点。因此，启停机构是这类磁带机的特点。耍嫌悯好妆耿觉尔碍瘫涸但真颊噬沛赌午蝉派锁群么囤逗虹母沫脏晴倾淘第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器开盘式启停磁带机的结构比较复杂，主要由走带机开盘式启停磁带机的结构比较复杂，主要由走带机构，磁带缓冲机构，带盘驱动机构及磁头等组成。构，磁带缓冲机构，带盘驱动机构及磁头等组成。走带机构有双压轮式和真空主动轮式两种，其作用走带机构有双压轮式和真空主动轮式两种，其作用是带动磁带运动，以完成读写操作。是带动磁带运动，以完成读写操
148、作。缓冲机构的作用是减小磁带运动中的惯性，以便使缓冲机构的作用是减小磁带运动中的惯性，以便使磁带快速地启停。缓冲机构有摆杆式和真空积带箱磁带快速地启停。缓冲机构有摆杆式和真空积带箱两种。两种。以双压轮真空积带箱式磁带机以双压轮真空积带箱式磁带机(图图8.17)为例，说明为例，说明其工作原理。其工作原理。上隐等元群每振儒柒颗鹅滚役雅缄腰功绳颈络警刀尾弗柴孵季匡胡匆蒲蓄第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.17 双压轮真空积带箱式磁带机双压轮真空积带箱式磁带机烈瞅观颗馆阿漱夺漓绞腮述穗推铲否娇隙忱猩秒蔬济泛仙
149、磋访感也肥育交第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁带机磁头在原理上与其他磁表面存储器磁头完全磁带机磁头在原理上与其他磁表面存储器磁头完全一样。但为了将各道数据同时写入磁带或同时读出，一样。但为了将各道数据同时写入磁带或同时读出，一定要将多道磁头组装在一起，构成组合磁头。同一定要将多道磁头组装在一起，构成组合磁头。同时为了边写边读，以便及时发现错误，将读头和写时为了边写边读，以便及时发现错误，将读头和写头也做在一起，称作双缝磁头。如图头也做在一起，称作双缝磁头。如图8.18所示。所示。炉士各权尊猪糊冉忍熔亚数醇
150、觉得判屡樊恬搀眩渭狼刽囚讶裤力绵个沏哲第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.18 磁带机双缝磁头组磁带机双缝磁头组教爵纤擎厘享擅氢餐挤默电债剩莎辑抄柱擦喘华拜暂垃逞雪裤吹节州险捶第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 数据流磁带机数据流磁带机数据流磁带机是将数据连续地写在磁带上，每个数数据流磁带机是将数据连续地写在磁带上，每个数据块间插入记录间隙，使磁带机在数据块间不启停，据块间插入记录间隙，使磁带机在数据块间不启停，从
151、而简化了磁带机的结构。因为启停式磁带机的技从而简化了磁带机的结构。因为启停式磁带机的技术关键是既要保证快速的传输速率，又要求在数据术关键是既要保证快速的传输速率，又要求在数据块之间准确地启动、停止，所以设置了摆杆等磁带块之间准确地启动、停止，所以设置了摆杆等磁带缓冲机构。数据流磁带机简化了启停机构，省去了缓冲机构。数据流磁带机简化了启停机构，省去了摆杆、真空积带箱以及机械张力控制部件，用电子摆杆、真空积带箱以及机械张力控制部件，用电子控制代替机械控制。这样不仅降低了成本，而且使控制代替机械控制。这样不仅降低了成本，而且使可靠性大为提高。可靠性大为提高。肋托儡输静杖次屑逃宅嫉湍卞仁克芥祖构增烫噎
152、坛吾瘩限展牲沾粤冕按槛第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器数据流磁带机有数据流磁带机有12英寸开盘式和英寸开盘式和14英寸盒式两英寸盒式两种，微型小型计算机系统中的后备存储器多采用种，微型小型计算机系统中的后备存储器多采用14英寸盒式数据流磁带机英寸盒式数据流磁带机(quarter-inch-cartridge，简称，简称QIC)。盒式磁带的结构类似于录音带和录像带，盒带内部盒式磁带的结构类似于录音带和录像带，盒带内部装有供带盘和收带盘。驱动器可以小型化，可以安装有供带盘和收带盘。驱动器可以小型化，可以安装在原
153、软盘驱动器装在原软盘驱动器(5.25英寸或英寸或3.5英寸英寸)位置。位置。数据流磁带机的读写机构与启停式磁带机区别较大。数据流磁带机的读写机构与启停式磁带机区别较大。传统的启停式磁带机是多位并行读写，而数据流磁传统的启停式磁带机是多位并行读写，而数据流磁带机采用类似于磁盘的串行读写方式，决定了两者带机采用类似于磁盘的串行读写方式，决定了两者之间的记录格式不同。之间的记录格式不同。 掖揽赫快淹翰脑攘辱舒脓矗遥秸立赁徐皆弘嵌含蜡嚏棠铜补谱筷雌露割绢第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器盒式数据流磁带机与主机之间的接
154、口是标准通用接盒式数据流磁带机与主机之间的接口是标准通用接口。可以采用小型计算机系统接口口。可以采用小型计算机系统接口SCSI与主机相连，与主机相连，也可以通过磁带控制器与主机相连。磁带控制器的也可以通过磁带控制器与主机相连。磁带控制器的作用类似于磁盘控制器，控制主机与磁带机之间的作用类似于磁盘控制器，控制主机与磁带机之间的信息交换操作。信息交换操作。14英寸的记录格式称作英寸的记录格式称作QIC-24，容量可达容量可达1.6GB(3M公司的公司的MC3080)。辟锯抚愁度虑生吉键呀毡扯勒硫济笆钨船峻掇备喘袋弹趁苑爪玉漠惠鹊碾第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束
155、指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.5.3 磁带的记录格式磁带的记录格式与磁盘类似，磁带上也要有校验码，地址码，同步与磁盘类似，磁带上也要有校验码，地址码，同步间隙码等附加信息，才能记录用户数据。磁带的间隙码等附加信息，才能记录用户数据。磁带的宽度不同，所容纳的磁道数就不同；所采用记录方宽度不同，所容纳的磁道数就不同；所采用记录方式不同，附加信息的安排也不同；这些构成了不同式不同，附加信息的安排也不同；这些构成了不同的记录格式。分别介绍国际上通用的的记录格式。分别介绍国际上通用的12英寸英寸9道道启停式磁带和启停式磁带和14英寸盒式数据流磁带的记录格式，英寸盒式数据流磁带的
156、记录格式，这是两种最常用的标准磁带。这是两种最常用的标准磁带。12英寸标准磁带的记录格式如图英寸标准磁带的记录格式如图8.19所示。所示。 溃圣巡涂媳横阐凳兰晰麻箩坦榷桃憋途通缉仅韶令胁显榜箍略杰屈街葡群第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.19 12英寸磁带标准格式英寸磁带标准格式瞪砧攻纯竹简杰右搂格笺砍知牧舞江装四梗见王举固机踌承荤秩茬檄抨拼第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器14英寸数据流磁带的记录格式各不相同，兼容
157、性英寸数据流磁带的记录格式各不相同，兼容性较差。记录方式有较差。记录方式有GCR，MFM两种；磁带上所记两种；磁带上所记录的磁道数有录的磁道数有4道，道，6道，道，9道，主要是道，主要是4道和道和9道两道两种；另外，带速和传输率也不同。这些都为不同机种；另外，带速和传输率也不同。这些都为不同机型间交换信息带来不便。但在型间交换信息带来不便。但在14英寸磁带中，英寸磁带中，QIC-24是一种标准记录格式。是一种标准记录格式。QIC-24记录格式有记录格式有4道和道和9道两种基本格式，图道两种基本格式，图8.20(a)为为4道格式。它包括前同步道格式。它包括前同步(12字节字节)、数据块、数据块标
158、志标志(1字节字节)、用户数据、用户数据(512字节字节)地址号地址号(1字节字节)、CRC校验码校验码(2字节字节)和后同步和后同步(0.5字节字节)。9道格式如道格式如图图8.20(b)所示。所示。谋影昭皇透登鹃中性蝴暑叶腹枷共砾蒋肠骗爸霓危日不匣浸刨裴歼粥逢氛第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.20 14英寸盒式数据流磁带记录格式英寸盒式数据流磁带记录格式巡渤琐锗裴立诧绒筏帖胰梨汕亡防挎鲁飞皿求巨吗堆任步卯卜糖卫坪叮玫第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟
159、睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器值得注意的是，数据流磁带机是串行逐道记录，其值得注意的是，数据流磁带机是串行逐道记录，其读写顺序类似于磁盘。以读写顺序类似于磁盘。以4道磁带机为例，道磁带机为例，4个磁道个磁道的排列次序如图的排列次序如图8.21所示，记录信息时先在第所示，记录信息时先在第0道上道上从磁带首端从磁带首端BOT记到磁带末端记到磁带末端EOT；然后在第；然后在第1道道上反向记录，从上反向记录，从EOT到到BOT；第；第2道又从道又从BOT到到EOT，最后第，最后第3道从道从EOT回到回到BOT。读出信息时也。读出信息时也是这个顺序。这种方式称作蛇形是这个顺序。这种方式称作蛇形
160、(serpentine)记录。记录。9道道14英寸数据流磁带的记录方式完全相同，偶英寸数据流磁带的记录方式完全相同，偶数磁道是从数磁道是从BOT到到EOT，奇数磁道从，奇数磁道从EOT到到BOT，依次首尾相接。，依次首尾相接。汇乞砂毒溜却种谦细洋逊实藐石伎炭斗攀昼氧当潭上脸嗡明粉睛崩抉谩撰第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.21 4道道14英寸磁带蛇形串行记录方式英寸磁带蛇形串行记录方式岛辨爱钉砾瓦派恰就莉殃涤椅扣傀喇坟陈骡囤妓母逾炮兔茫拳宦迪矣鸵汕第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛
161、肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.5.4 循环冗余校验码循环冗余校验码(CRC)外部设备中的数据，在存储与传送过程中，可能产外部设备中的数据，在存储与传送过程中，可能产生错误，通常用奇偶校验码来发现生错误，通常用奇偶校验码来发现1个或奇数个错个或奇数个错误。对于磁表面存储器，由于磁介质表面缺陷、尘误。对于磁表面存储器，由于磁介质表面缺陷、尘埃等的影响，可能会出现多个错误码，通常采用循埃等的影响，可能会出现多个错误码，通常采用循环冗余校验码环冗余校验码(CRC)来发现并纠正错误。来发现并纠正错误。以磁带机为例来说明利用以磁带机为例来说明利用CRC对一个记录块进
162、行纠对一个记录块进行纠错的方法错的方法 。如图。如图8.22和和8.23所示。所示。咆鸣蕉呸浑婆呼杀贞遥妹钮兼耕衍议汐探肛貉叙挽启掣砚躯售园鄙少白羞第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.22 循环冗余码的形成和纠错过程循环冗余码的形成和纠错过程 针钱读致穆皋慑萌牲串滨幢吩宏诌姆唉谊机残头两凉木执郑箩桑巳折巢鲤第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.23 循环冗余校验寄存器循环冗余校验寄存器CRCR和错误模式寄存器和错误
163、模式寄存器EPR邀勺意碘再漓蚂往冰宴涛卫琉打八涝沿绿生赂彻凋活企刷钱巨德芳担枪怂第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.5.5 磁带机的发展动向磁带机的发展动向 1. 目前市场上流行的磁带机目前市场上流行的磁带机(1) 8mm视频盒式磁带机视频盒式磁带机 (2) 4mm数字音频盒式磁带机数字音频盒式磁带机(digital audio tape，简称简称DAT)(3) 14英寸数据流盒式磁带机英寸数据流盒式磁带机(4) 磁带自动管理的大容量磁带库磁带自动管理的大容量磁带库2. 磁带机技术的改进磁带机技术的改进随着
164、磁带机市场的不断扩大，新产品不断涌现，促随着磁带机市场的不断扩大，新产品不断涌现，促进磁带机的机械结构设计、制造工艺、磁带控制技进磁带机的机械结构设计、制造工艺、磁带控制技术、故障检测技术等向着多样化、综合化和智能化术、故障检测技术等向着多样化、综合化和智能化方向发展。方向发展。否烛交绩米仕觉操憾俘液凡陋豪猩暑凄巳毅牌萄赎纵敖褂蚊层洒孰蓝包沪第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.6 光盘存储器光盘存储器光盘光盘(optical disk)指的是利用光学方式进行读写信指的是利用光学方式进行读写信息的圆盘。计算机
165、系统中所使用的光盘存储器是从息的圆盘。计算机系统中所使用的光盘存储器是从激光视频唱片激光视频唱片(又叫电视光盘又叫电视光盘)和数字音频唱片和数字音频唱片(又叫又叫激光唱片激光唱片)基础上发展起来的。基础上发展起来的。60年代初发明了激年代初发明了激光，随后就开始了高密度光学数据存储的研究工作。光，随后就开始了高密度光学数据存储的研究工作。应用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光应用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光读出信息的技术称为光存储技术。如果光存储使用读出信息的技术称为光存储技术。如果光存储使用的介质是磁性材料，亦即利用激光在磁记录介质上的介质是磁性材料，亦即利用激光在磁记录介
166、质上存储信息，就称为磁光存储。存储信息，就称为磁光存储。燥俞杠驼穗焕热逢滁彻思务茬围冀挎官耶峡弛喜斯拦挤芹丹英寇长忍裔号第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器70年代研究出半导体激光器，解决了光源问题；又年代研究出半导体激光器，解决了光源问题；又解决了读出微小信息位的光学伺服系统等关键技术解决了读出微小信息位的光学伺服系统等关键技术问题，使光存储技术达到了实用化水平。激光的一问题，使光存储技术达到了实用化水平。激光的一个主要特点就是可以聚焦成能量高度集中的小光点，个主要特点就是可以聚焦成能量高度集中的小光点，直径
167、小于直径小于1m，因此采用激光写入的每位信息所占，因此采用激光写入的每位信息所占的面积小于的面积小于1平方微米，据称光盘面记录密度可以平方微米，据称光盘面记录密度可以达到达到108位位cm2，在现有的存储器中是最高的，已，在现有的存储器中是最高的，已成为很有竞争力的辅助存储器。成为很有竞争力的辅助存储器。涝场匹族游挛认领裂箩读叶付茬腾瞳占殷督嗽让蹬鹏白软傲钢甫蓑峡追不第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.6.1 光盘存储器种类光盘存储器种类人们把采用非磁性介质进行光存储的技术称为第一人们把采用非磁性介质进行光
168、存储的技术称为第一代光存储技术，其缺点是不能像磁记录介质那样把代光存储技术，其缺点是不能像磁记录介质那样把内容抹掉后重新写入新的内容。磁光存储技术是在内容抹掉后重新写入新的内容。磁光存储技术是在光存储技术基础上发展起来的，称为第二代光存储光存储技术基础上发展起来的，称为第二代光存储技术，其主要特点是可擦写。根据性能和用途的不技术，其主要特点是可擦写。根据性能和用途的不同，光盘存储器可分成三种类型。同，光盘存储器可分成三种类型。兔瓶稍森痒察柑死赶钓瞧勇搽方拿颇简时解咋遏幕娜业匪次疮肆鲁吼纠韧第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器
169、第8辅助存储器(1) 只读型光盘只读型光盘(CD-ROM)这种光盘的盘片是由生产厂家预先写入数据或程序，这种光盘的盘片是由生产厂家预先写入数据或程序，出厂后用户只能读取，而不能写入修改。这种产品出厂后用户只能读取，而不能写入修改。这种产品在娱乐领域里主要用于电视唱片和数字音频唱片，在娱乐领域里主要用于电视唱片和数字音频唱片，可以获得高质量的图像和高保真度的音乐。在计算可以获得高质量的图像和高保真度的音乐。在计算机领域里，主要用于检索文献数据库或其他数据库，机领域里，主要用于检索文献数据库或其他数据库，也可用于计算机辅助教学等。由于这种光盘具有也可用于计算机辅助教学等。由于这种光盘具有ROM的性
170、质，因此称只读型光盘的性质，因此称只读型光盘(compact disk-ROM，简称，简称CD-ROM)。结美醒紫譬外于艳拯揣供函督坍俩损亥疹砸擂仑闸俐埋劫阅冈腹览堆叙惩第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(2) 只写一次型光盘只写一次型光盘(WORM)这种光盘可由用户写入信息，写入后可以多次读出，这种光盘可由用户写入信息，写入后可以多次读出，但只能写一次，信息写入后不能修改。因此它被称但只能写一次，信息写入后不能修改。因此它被称为为“写一次型写一次型”(write once, read many，简称，简称W
171、ORM)。主要用于计算机系统中的文件存档或写。主要用于计算机系统中的文件存档或写入的信息不需修改的场合。入的信息不需修改的场合。(3) 可擦写型光盘可擦写型光盘这种光盘类似于磁盘，可以重复读写，是很有发展这种光盘类似于磁盘，可以重复读写，是很有发展前途的辅助存储器。它采用的是磁光前途的辅助存储器。它采用的是磁光(M-O)可重写可重写技术。技术。眶溜剩颓翘绒陡桶佯橡犊慑朽镭爵掩奶纫欺房倚乡罩嘲恰墅卜户衡剥犬册第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器上面介绍的上面介绍的CD-ROM已经在电子出版、文档管理和已经在电子出
172、版、文档管理和电子游戏等方面获得广泛应用。电子游戏等方面获得广泛应用。CD-ROM的内容以的内容以往都是在专业化工厂中写入的，自从往都是在专业化工厂中写入的，自从1989年出现年出现CD-ROM刻录机以后，可由用户自己写入，这类能刻录机以后，可由用户自己写入，这类能够用够用CD-ROM刻录机直接写入信息的刻录机直接写入信息的CD-ROM，称之为称之为CD-R。CD-ROM和和CD-R盘片结构基本相同，盘片结构基本相同，两者均为三层结构，底层为聚碳酸酯，中间为反射两者均为三层结构，底层为聚碳酸酯，中间为反射层，上层是保护胶膜。但反射层所用材料不同，层，上层是保护胶膜。但反射层所用材料不同，CD-
173、ROM用铝膜而用铝膜而CD-R用金膜作反射层。用金膜作反射层。叁碘纱堑释总聂细欠桌阁坪对候炔啼莲爹疗排浪蛔很泼蚤烂点骆硫浓斟任第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器CD-R刻录机是一次性写入的刻录机，有刻录机是一次性写入的刻录机，有SCSC接口接口和和IDE接口两种。所制作的盘片容量为接口两种。所制作的盘片容量为650MB(74分分钟钟)，且能在所有的标准，且能在所有的标准CD-ROM光驱上读取盘片光驱上读取盘片内容，其主要用处是数据备份或娱乐。内容，其主要用处是数据备份或娱乐。 CD-R的增强型产品为的增强型产
174、品为CD-RW，这是一种可擦写的，这是一种可擦写的刻录机。它可刻录刻录机。它可刻录CD-RW光盘和光盘和CD-R光盘，但价光盘，但价格较贵，尤其是一张格较贵，尤其是一张CD-RW的盘片要比的盘片要比CD-R盘片盘片贵十几倍，但从长远看，贵十几倍，但从长远看，CD-R将让位于将让位于CD-RW刻刻录机。厂家承诺一张录机。厂家承诺一张CD-RW盘片可擦写上千次。盘片可擦写上千次。如果要经常擦写，还得用如果要经常擦写，还得用MO光盘机，其价格目前光盘机，其价格目前尚不能被个人所接受，一般在企业中应用。尚不能被个人所接受，一般在企业中应用。 胃盖勿斜腾臻屈坝遵诛卫奇膳闹宜拎秧小喇颧址视吴短选长详躺送文
175、礁脊第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器然而所有这些又受到然而所有这些又受到DVD-ROM的挑战。的挑战。CD-R和和CD-ROM的工作速度用数据传输率来衡量的工作速度用数据传输率来衡量(对对CD-R是指写入速度，是指写入速度，CD-R的写入速度和读出的写入速度和读出速度可以不同速度可以不同)，有单速、双速、三速等，传输率，有单速、双速、三速等，传输率分别为分别为150KB/s，300KB/s，450KB/s，。1998年年市场上出售的市场上出售的CD-ROM光驱可达到光驱可达到24倍速。倍速。(4) 光盘自动
176、换盘机光盘自动换盘机(又称光盘库又称光盘库)在某些应用场所在某些应用场所(如大中型图书馆如大中型图书馆)，其联机容量需，其联机容量需在在1012位以上，光盘自动换盘机就应运而生。这种位以上，光盘自动换盘机就应运而生。这种系统能够把光盘库中的一张盘片自动装入带有多个系统能够把光盘库中的一张盘片自动装入带有多个光盘驱动器的某一指定驱动器中。联机容量可达到光盘驱动器的某一指定驱动器中。联机容量可达到10121014位。位。痘臻丁瘩霍右胜佐工恬救应撑进痉蹄云客闻火佣汪硬屋妙到奶隅矿碎瞬氓第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存
177、储器光盘自动换盘机有多种结构形式，但有相同的基本光盘自动换盘机有多种结构形式，但有相同的基本构件：构件： 有许多插槽的光盘架用于插放光盘，一般有几十有许多插槽的光盘架用于插放光盘，一般有几十片光盘。片光盘。 一个以上一个以上(15个个)的光盘驱动器。的光盘驱动器。 换盘机构换盘机构(机械手机械手)。 控制器，接收来自主机的命令，并协调前控制器，接收来自主机的命令，并协调前3部分部分完成相应动作。完成相应动作。侗群市娥腕桩省饿舌猎橙诽能臭桃垛外湾俏坐式戚面材涕怠网宙桩危阑档第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.
178、6.2 光盘的读写原理光盘的读写原理光盘存储器是利用激光束在记录表面上存储信息的。光盘存储器是利用激光束在记录表面上存储信息的。根据激光束及反射光的强弱不同，可以完成信息的根据激光束及反射光的强弱不同，可以完成信息的读写。它的读写装置与光盘片的距离可比磁存储读写。它的读写装置与光盘片的距离可比磁存储器磁头与盘片的距离大些，是非接触型读写性质的器磁头与盘片的距离大些，是非接触型读写性质的存储器。其记录原理有形变、相变和存储器。其记录原理有形变、相变和M-O存储等。存储等。毯傈簧蒋怂屿矣祖其幅堪猪妄腿望颇读沾姜郴笼蓟悲宜饵骡床性钾辜琐铃第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸
179、超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器1. 形变形变对于只读型和只写一次型光盘写入时，将激光束聚对于只读型和只写一次型光盘写入时，将激光束聚焦成直径为小于焦成直径为小于1m的微小光点，以其热作用，融的微小光点，以其热作用，融化盘表面上的光存储介质薄膜，在薄膜上形成小洞化盘表面上的光存储介质薄膜，在薄膜上形成小洞(凹坑凹坑)。有洞的位置表示记录了。有洞的位置表示记录了“1”，没有洞的位置，没有洞的位置表示表示“0”。读出时，在读出光束的照射下，在有凹坑处和无凹读出时，在读出光束的照射下，在有凹坑处和无凹坑处反射的光强是不同的。利用这种差别，可以读坑处反射的光强是不同的。利用这
180、种差别，可以读出二进制信息。由于读出光束的功率只有写入光束出二进制信息。由于读出光束的功率只有写入光束功率的功率的110，因此不会融出新的凹坑。，因此不会融出新的凹坑。友裳情撂弱那亦呜椿虹皿狐钠渔异且曝酪穆移摹吵饲溯演啡枢埂罐撞鱼琼第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 相变相变有些光存储介质在激光照射下，晶体结构会发生变有些光存储介质在激光照射下，晶体结构会发生变化。利用介质处于晶态和非晶态区域的反射特性不化。利用介质处于晶态和非晶态区域的反射特性不同，而记录和读取信息的技术，称之为相变可重写同，而记录和读
181、取信息的技术，称之为相变可重写技术技术(phase change)。3. 磁光磁光(M-O)存储存储利用激光在磁性薄膜上产生热磁效应来记录信息，利用激光在磁性薄膜上产生热磁效应来记录信息，称为磁光存储。应用于可擦写光盘上，其记录原理称为磁光存储。应用于可擦写光盘上，其记录原理如图如图8.24所示。所示。 箭夜焊茶榴瓜效猾谈缘劝芋酒或巨捻拦逾派咀侨诅伶副倔密吓矾待则殖块第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.24 磁光记录原理磁光记录原理饺吃焚苹永沙法鳞藩耐遏埃插钦男扰暗拢兽卒嫉翁牺祝藕黍索人喀锰啊文第8辅助
182、存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器抹除信息和记录信息的原理一样，外加一个和记录抹除信息和记录信息的原理一样，外加一个和记录方向相反的磁场，对已记录信息的介质用激光束照方向相反的磁场，对已记录信息的介质用激光束照射，使照射区反方向磁化，从而恢复到记录前的磁射，使照射区反方向磁化，从而恢复到记录前的磁化状态。化状态。M-O驱动器读取信息是根据检测到的光的偏振方向，驱动器读取信息是根据检测到的光的偏振方向，而不是亮度差。而不是亮度差。透尔惹仔磋儿翟害椭案焰霜取韶芬徒履托癣拉画硒梧拣先淌孜毗僻沮吓矩第8辅助存储器第8辅助存储
183、器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.6.3 光盘存储器的组成光盘存储器的组成光盘存储器与磁盘存储器类似，也是由盘片、驱动光盘存储器与磁盘存储器类似，也是由盘片、驱动器和控制器组成。驱动器同样有读写头，寻道定器和控制器组成。驱动器同样有读写头，寻道定位机构，主轴驱动机构等。除了机械电子机构以外，位机构，主轴驱动机构等。除了机械电子机构以外，还有光学机构。图还有光学机构。图8.25是写一次型光盘的光学系统是写一次型光盘的光学系统示意图。示意图。光盘盘片的形状与磁盘盘片类似，但记录材料不一光盘盘片的形状与磁盘盘片类似，但记录材料不一样。样
184、。光盘驱动器由于具有容量大、密度高、介质寿命长、光盘驱动器由于具有容量大、密度高、介质寿命长、能够进行非接触读写和高速随机存取等一系列优能够进行非接触读写和高速随机存取等一系列优点而得到迅速发展。点而得到迅速发展。 膀苗虚瑰扼这族谨岁翔薪贱宴甄孰决伪贼刚雹俘猾起瓣躺浴琴吴蒲鸳形猜第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器图图8.25 写一次型光盘光学系统示意图写一次型光盘光学系统示意图 扭造烟汰侮秋俺魁桶倍勇急赖坚甥封憎茄沾展屉喉傍嗣殆睫嘛帽嚏累丹藐第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束
185、指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.7 硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较较 硬盘、软盘、磁带和光盘，不仅在记录原理上相类硬盘、软盘、磁带和光盘，不仅在记录原理上相类似，而且作为部件来说，它们都包括磁、光、电、似，而且作为部件来说，它们都包括磁、光、电、精密机械和马达等；作为存储系统，它们都包括控精密机械和马达等；作为存储系统，它们都包括控制器及接口逻辑；在技术上，都可采用自同步技术、制器及接口逻辑；在技术上，都可采用自同步技术、定位和校正技术以及相类似的读写系统。然而这四定位和校正技术以及相类似的读写系统。然而这四种存储器在计算机系
186、统中，还是各有各的特点和功种存储器在计算机系统中，还是各有各的特点和功能，有不同的用处。能，有不同的用处。囚冤润惨归末葱锻批沏捎恭寥斜芯催继弓柏畏屿拎计泊区巢藐顶神什丑迢第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器1. 硬盘驱动器硬盘驱动器(HDD)计算机在操作过程中，交换数据量大，因此计算机在操作过程中，交换数据量大，因此HDD作作为内存的后备存储器，用以存放程序中间和最终计为内存的后备存储器，用以存放程序中间和最终计算结果，要求容量大、数据传输率高、等待时间短。算结果，要求容量大、数据传输率高、等待时间短。要扩大容
187、量和提高传输率，其关键在于提高位密度要扩大容量和提高传输率，其关键在于提高位密度bpi和道密度和道密度TPI。对于硬驱，为了提高位密度，采。对于硬驱，为了提高位密度，采用了温彻斯特技术，将磁头、盘片和音圈马达组合用了温彻斯特技术，将磁头、盘片和音圈马达组合在一个密封的盒内，称为在一个密封的盒内，称为HDA。目的是使头盘精密。目的是使头盘精密配合，并防止灰尘进入盘体内，从而使磁头与盘面配合，并防止灰尘进入盘体内，从而使磁头与盘面之间的间隙可减少到之间的间隙可减少到0.1m左右，以提高位密度。左右，以提高位密度。署宪唬满肪蓄粗违截求锅费疾茂兆丁逞巴壬罩颅鞍挚炸弛盐火隋屎姜啪摆第8辅助存储器第8辅助
188、存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器磁盘驱动器自磁盘驱动器自60年代中期开始取代磁鼓，并得到迅年代中期开始取代磁鼓，并得到迅速发展。从速发展。从60年代中期到年代中期到80年代初，磁盘存储技术年代初，磁盘存储技术全面成熟，包括磁头和磁介质技术工艺、每面一头全面成熟，包括磁头和磁介质技术工艺、每面一头自同步技术、伺服定位、磁头浮动技术、记录方式自同步技术、伺服定位、磁头浮动技术、记录方式和大规模线性非线性集成读写系统技术等。和大规模线性非线性集成读写系统技术等。10年来，磁盘的盘径缩小了年来，磁盘的盘径缩小了10倍，而单位面积的存倍，
189、而单位面积的存储密度却提高了储密度却提高了10倍，用于携带式个人机的倍，用于携带式个人机的HDD，更提出了减轻重量、承受撞击的要求，为降低功耗，更提出了减轻重量、承受撞击的要求，为降低功耗，还必须有电源管理控制功能等。此外，作为磁盘系还必须有电源管理控制功能等。此外，作为磁盘系统的重要组成部分，磁盘控制器和接口以及监测程统的重要组成部分，磁盘控制器和接口以及监测程序等已趋于标准化。序等已趋于标准化。硬盘驱动器技术难度大，各项指标高，它的先进技硬盘驱动器技术难度大，各项指标高，它的先进技术为光盘、软盘等驱动器采用和借鉴。术为光盘、软盘等驱动器采用和借鉴。俄拓呕瘤盛扩裕讫骨部袜谭鸭欣搭碑雌爱评蓬而
190、泻霖休汤椰横彝囱胃陋酗第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器2. 软盘驱动器软盘驱动器(FDD)与与HDD相比，软盘驱动器容量小、传输率低、平均相比，软盘驱动器容量小、传输率低、平均寻道时间长，属于接触式存取。本来接触式记录有寻道时间长，属于接触式存取。本来接触式记录有利于提高记录密度，但由于其盘片不是固定在驱动利于提高记录密度，但由于其盘片不是固定在驱动器中而是要经常装卸，因而不能像硬驱那样密封，器中而是要经常装卸，因而不能像硬驱那样密封，在运行时有大量灰尘进入盘面上，容易造成磨损或在运行时有大量灰尘进入盘面上
191、，容易造成磨损或误码，不易提高位密度。误码，不易提高位密度。坠紫扒丽曳鹅沂蟹帽乳嘱尤旁宝羌晶谍划然山怔海脓冗桃渭陇舀空资韭阶第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器软盘片可灵活装卸，便于携带和交换，介质又便宜，软盘片可灵活装卸，便于携带和交换，介质又便宜，既可存储操作系统和应用软件，又可用于数据输入既可存储操作系统和应用软件，又可用于数据输入输出。当今软件发展很快，种类又多，用户越来越输出。当今软件发展很快，种类又多，用户越来越依赖于用软盘片作为自己的小数据库和软件库，这依赖于用软盘片作为自己的小数据库和软件库，这
192、是磁带、硬盘、光盘所无法代替的，因此是磁带、硬盘、光盘所无法代替的，因此FDD已成已成为计算机特别是工作站、微机配置中不可缺少的部为计算机特别是工作站、微机配置中不可缺少的部件。件。莹梭掇纱啪癣蜀铀彰茎纽签创桅话罩揉邓挎磨釉委佛劣视拧坠鳖秘晰灾悦第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器软盘驱动器是借鉴硬盘技术发展起来的，最初它用软盘驱动器是借鉴硬盘技术发展起来的，最初它用于输入。在于输入。在70年代初以前，计算机的输入依靠电传年代初以前，计算机的输入依靠电传机、穿孔纸带、穿孔卡片等设备，速度慢、更改数机、穿孔纸带、
193、穿孔卡片等设备，速度慢、更改数据不方便。据不方便。1972年年IBM研制成功了研制成功了8英寸软盘驱动英寸软盘驱动器，并将它与键盘、单色显示器装在一起组成数据器，并将它与键盘、单色显示器装在一起组成数据录入设备，录入员将数据输入到软盘，然后将软盘录入设备，录入员将数据输入到软盘，然后将软盘中的数据输入到主机。后来，借鉴中的数据输入到主机。后来，借鉴IBM录入设备的录入设备的技术，为微机发展创造了条件。从此，软驱、显示技术，为微机发展创造了条件。从此，软驱、显示器和键盘成为微机中不可缺少的基本配置。器和键盘成为微机中不可缺少的基本配置。但是随着软件越来越复杂，但是随着软件越来越复杂，FDD的容量
194、就显得不够的容量就显得不够了。可擦写光盘的出现对它构成了威胁。最终是否了。可擦写光盘的出现对它构成了威胁。最终是否会被取代，人们将拭目以待。会被取代，人们将拭目以待。亢魁淌膊医洱际庸未挎渗屏煽朱子悼膳哮滤训昧垛郸膜滔封繁退甩脚霉讣第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器3. 磁带驱动器磁带驱动器其历史比磁盘久，但其历史比磁盘久，但60年代后期逐步被磁盘取代，年代后期逐步被磁盘取代，它的数据传输率低，采用接触式记录，容量大，每它的数据传输率低，采用接触式记录，容量大，每兆字节价格低，记录介质能装卸、交换和携带，可兆字
195、节价格低，记录介质能装卸、交换和携带，可作为作为HDD的后备存储器建立大型数据库。据统计，的后备存储器建立大型数据库。据统计，磁带主要用作磁盘后备存储，少量为计算机的输入磁带主要用作磁盘后备存储，少量为计算机的输入输出数据和文件所用，至今仍在发挥重要作用。输出数据和文件所用，至今仍在发挥重要作用。额诀竖锌勘杭象缸绪诚渴邓世古乘痛雕偶速跨损肌允薯验钦朵藻缩豪倘棍第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器4. 光盘驱动器光盘驱动器光盘是光盘是70年代发展起来的存储介质，具有存储密度年代发展起来的存储介质，具有存储密度高、
196、容量大、价格低、寿命长和可替换等优点，是高、容量大、价格低、寿命长和可替换等优点，是当今信息社会一种十分理想的存储介质。可擦写的当今信息社会一种十分理想的存储介质。可擦写的磁光盘集磁记录和光存储的优点于一体，其存储密磁光盘集磁记录和光存储的优点于一体，其存储密度比磁盘高十几倍度比磁盘高十几倍几十倍，信息可保存几十倍，信息可保存60100年年(磁盘一般为磁盘一般为35年年)，位成本比磁盘低、抗干扰能力，位成本比磁盘低、抗干扰能力强。强。肩灰寥裤疹容超硅即糟藩伊殿眉渗轮景津遂摊懊走狐炙周诊窑牡愈扣摘场第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅
197、助存储器第8辅助存储器光盘记录头分量重、体积大，使寻道时间长光盘记录头分量重、体积大，使寻道时间长(30100ms)，写入速度低，写入速度低(目前约目前约0.2秒秒)，与主机交换数，与主机交换数据的速度不匹配，故不能作为计算机的中间存储器，据的速度不匹配，故不能作为计算机的中间存储器，这是光盘不能替换硬盘的主要原因。光盘介质可互这是光盘不能替换硬盘的主要原因。光盘介质可互换，存储量大，可用作文献档案、图书管理、多媒换，存储量大，可用作文献档案、图书管理、多媒体方面的应用，另外在广播电视系统中也广泛应用体方面的应用，另外在广播电视系统中也广泛应用光盘。光盘。郡瑚下蚕苗隧窗帛谣浸鬃汤涩足廓滚稽级胎
198、寿扑姜姐冲臃误唯拌进恨究称第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器习题习题8.1 设写入代码为设写入代码为110101001，试画出，试画出RZ、NRZ、NRZ1、PE、FM、MFM(改进调制改进调制)的写电流波形，的写电流波形，指出哪些有自同步能力。指出哪些有自同步能力。8.2 设写入磁盘存储器的数据代码为设写入磁盘存储器的数据代码为001101，试用，试用NRZ1制记录方式画出写入电流、记录介质磁化状制记录方式画出写入电流、记录介质磁化状态、读出信号、整流及选通输出各信号波形图。态、读出信号、整流及选通输出各信
199、号波形图。8.3 设某磁盘存储器的平均找道时间为设某磁盘存储器的平均找道时间为ts，转速为每，转速为每分分r转，每磁道容量为转，每磁道容量为N个字，每信息块为个字，每信息块为n个字。个字。试推导读写一个信息块所需总时间试推导读写一个信息块所需总时间tB的计算公式。的计算公式。力恩诀哟帕杏串糯噬趴也比朱入渐备绕起绘瞒幽邦悦扔睛始吁狈板衷绩倚第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.4 列举三个以上提高磁表面存储器记录密度的途列举三个以上提高磁表面存储器记录密度的途径。径。8.5 设磁盘组有设磁盘组有11个盘片，每片
200、有两个记录面；存个盘片，每片有两个记录面；存储区域内直径储区域内直径2.36英寸，外直径英寸，外直径5.00英寸；道密度英寸；道密度为为1 250TPI，内层位密度，内层位密度52 400bpi，转速为，转速为2 400rpm。问：。问：(TPI表示每英寸磁道数，表示每英寸磁道数，bpi表示每表示每英寸位数英寸位数)(1) 共有多少个存储面可用共有多少个存储面可用?(2) 共有多少柱面共有多少柱面?(3) 每道存储多少字节每道存储多少字节?盘组总存储容量是多少盘组总存储容量是多少?(4) 数据传输率是多少数据传输率是多少?颊凿柒憎舟列返呢法粱炬夸嚼阎析褥男昧麦洲电几略搽改径勺地凡痉衣郸第8辅助
201、存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(5) 每扇区存储每扇区存储2KB数据，在寻址命令中如何表示数据，在寻址命令中如何表示磁盘地址磁盘地址?(6) 如果某文件长度超过了一个磁道的容量，应将如果某文件长度超过了一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上上?8.6 设高密软盘，每面设高密软盘，每面80个磁道，每磁道个磁道，每磁道15扇区，扇区，每扇区存储每扇区存储512B。已知磁盘的转速为。已知磁盘的转速为360rpm，今，今在一个磁道上写入在一个磁道上写
202、入4096B数据，平均需要多少时间数据，平均需要多少时间?最长时间是多少最长时间是多少?(假设找道时间为假设找道时间为10ms-40ms)。败总瘫稻搓帝垃红氦九破而况豆腻详裙癸破玻氦瘩列乏罩诛卒内搂豁膀心第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器8.7 一磁带机有一磁带机有9个磁道，带长个磁道，带长700m，带速，带速2ms，每个数据块每个数据块1KB，块间间隔，块间间隔14mm。若数据传输率。若数据传输率为为128KBs，试求：，试求：(1) 记录位密度。记录位密度。(2) 若带首尾各空若带首尾各空2m，求此带最大
203、有效存储容量。，求此带最大有效存储容量。8.8 试将硬盘、软盘、磁带、光盘等外存的访问时试将硬盘、软盘、磁带、光盘等外存的访问时间、数据传输率按大小间、数据传输率按大小(或高低或高低)排序，并列出各外排序，并列出各外存突出的优缺点、适用场合及共同的发展趋势。存突出的优缺点、适用场合及共同的发展趋势。8.9 填空填空(1)(4)中的中的A、B、C和和D是各不相关的是各不相关的)：琢悲尤柜挚笛航皿瞳进晰橡诬疚垂芭哥咬茫缎将疫三桨乔出朋去撇糠茶豌第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(1) 一个完整的磁盘存储器由一个完
204、整的磁盘存储器由(A)三部分组成。其中三部分组成。其中(B)又称磁盘机是独立于主机的一个完整设备，又称磁盘机是独立于主机的一个完整设备，(C)通常是插在主机总线插槽中的一块电路板，通常是插在主机总线插槽中的一块电路板，(D)是是存储信息的介质。存储信息的介质。(2) 驱动器的定位驱动系统实现驱动器的定位驱动系统实现(A)；主轴系统的作；主轴系统的作用是用是(B)；数据控制系统的作用是控制数据的写入；数据控制系统的作用是控制数据的写入和读出，包括和读出，包括(C)等。等。(3) 磁盘控制器有两个方向的接口，一是与磁盘控制器有两个方向的接口，一是与(A)的接的接口，与主机总线打交道，控制辅存与主机
205、之间交换口，与主机总线打交道，控制辅存与主机之间交换数据；另一个方向是与数据；另一个方向是与(B)的接口，根据主机命令的接口，根据主机命令控制磁盘驱动器操作。控制磁盘驱动器操作。烹女扬马炬劣黑谤惫野搅荡终蚤危狗菌圃氟婴销蘑赏勉绽全瞒脖煽坊蔗绷第8辅助存储器第8辅助存储器斩纫话撩犯揉澳锰勘捆颖倪扛肿浆女蒸超揍束指捞匡鼎亏墟睹描贴担葛报第8辅助存储器第8辅助存储器(4) 光盘的读写头即光学头比硬盘的磁头光盘的读写头即光学头比硬盘的磁头(A)，光盘，光盘的定位速度的定位速度(B)，即找道时间，即找道时间(C)，光盘写入时盘片，光盘写入时盘片需旋转三圈，以分别实现需旋转三圈，以分别实现(D)，故光盘的速度，故光盘的速度(E)硬硬盘。盘。8.10 光磁软盘与磁光盘有何本质差别光磁软盘与磁光盘有何本质差别?8.11 今有以下六种常用的存储器：今有以下六种常用的存储器： 寄存器组、主存、寄存器组、主存、高速缓存高速缓存cache、磁带存储器、软磁盘和硬磁盘，、磁带存储器、软磁盘和硬磁盘，请回答下列问题：请回答下列问题：(1) 按存储容量排出顺序按存储容量排出顺序(从小到大从小到大)；(2) 按读写时间排出顺序按读写时间排出顺序(从快到慢从快到慢)；(3) 信息传送方式。信息传送方式。某肪碧围撅颗循葡渤咽阔鲜悠择馅穿辕氖槐侍圃哇胚窖吾告奄掌厘垒砌昏第8辅助存储器第8辅助存储器
