第8辅助存储器ppt课件.ppt

第8章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，通常在断电后仍能保存信息，是“非易失性”存储器，其中大部分存储介质还能脱机保存信息。8.1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(或带)的基体上形成记录介质，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、软盘和磁带。模拟式磁记录是指录音和录像设备。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(存储1位二进制信息的价格)低。用于计算机系统的光存储器主要是光盘(opticaldisk)。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。光盘的容量比磁盘的容量大，是很有发展前途的新型辅助存储器。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。1.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——面密度表示。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，磁盘与磁带的磁化轨迹是不同的。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。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。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。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D和记录介质的运动速度V的乘积。从主机接口逻辑考虑，应有足够快的传送速度接收／发送信息，以便主机与辅存之间的传输正确无误。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。8.2磁记录原理与记录方式8.2.1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写入和读出。写入过程如图8.1(a)所示。读出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8.1(b)所示。图8.1读写原理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，在设计系统时，一定要考虑这些因素。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。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直于磁层表面的小磁化区(主磁体)；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分量去感应磁头线圈。图8.2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。图8.2水平记录(纵向记录)和垂直记录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(单位是安匝)产生尽可能大的磁场强度，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、主磁极励磁型磁头和环形磁头。图8.3(a)为辅助磁极励磁型磁头示意图。图8.3(b)所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