外圍設(shè)備和輸入輸出系統(tǒng)課件.ppt

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1、第七章外圍設(shè)備和輸入輸出系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)了解外設(shè)的一般功能、分類和原理；重點(diǎn)掌握磁盤(pán)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)的分析和計(jì)算方法；教學(xué)重點(diǎn)硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器教學(xué)難點(diǎn)硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器的參數(shù)計(jì)算本章內(nèi)容§7.1外圍設(shè)備概述§7.2硬磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備返回總目錄§7.1外圍設(shè)備概述一、外圍設(shè)備的一般功能外圍設(shè)備的定義：除了CPU和主存外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的每一部分都可作為一個(gè)外圍設(shè)備來(lái)看待。外圍設(shè)備的功能：在計(jì)算機(jī)和其他機(jī)器之間，以及計(jì)算機(jī)與用戶之間提供聯(lián)系。外圍設(shè)備的基本組成存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置控制電路二、外圍設(shè)備的分類§7.2硬磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備一、磁記錄原理與記錄方式用某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁

2、體來(lái)存儲(chǔ)信息。優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大，位價(jià)格低；記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用；記錄信息可以長(zhǎng)期保存而不丟失，甚至可以脫機(jī)存檔；非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。缺點(diǎn)：存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工作環(huán)境要求較高。1.磁性材料的物理特性2、記錄方式不歸零制(NRZ0)：磁頭線圈中始終有電流，不是正向電流(代表1)就是反向電流(代表0)。見(jiàn)“1”就翻不歸零制(NRZ1)：磁頭線圈中始終有電流通過(guò)，記錄“0”時(shí)電流方向不變，只有遇到1時(shí)才改變方向。調(diào)相制(PM)：在一個(gè)位周期的中間位置，電流由負(fù)到正為1，由正到負(fù)為0。調(diào)頻制(FM)：相鄰兩個(gè)存儲(chǔ)元交界處電流都要改變方向；記錄1

3、時(shí)電流一定要在位周期中間改變方向。改進(jìn)調(diào)頻制(MFM)：只有連續(xù)記錄兩個(gè)或兩個(gè)以上“0”時(shí)，才在位周期的起始位置翻轉(zhuǎn)一次，而不是在每個(gè)位周期的起始處都翻轉(zhuǎn)。011100010數(shù)據(jù)序列NRZNRZ1PMFMMFMT位周期評(píng)價(jià)一種記錄方式優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)：編碼效率：指位密度與最大磁化翻轉(zhuǎn)密度之比，也就是指每次磁層狀態(tài)翻轉(zhuǎn)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息位的多少。自同步能力：指從讀出數(shù)據(jù)(脈沖序列)中自動(dòng)提取同步信號(hào)(時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào))的能力。自同步能力的大小可以用最小磁化翻轉(zhuǎn)間隔與最大磁化翻轉(zhuǎn)間隔的比值R來(lái)衡量。R越大，自同步能力越高。檢讀分辨力：指磁記錄系統(tǒng)對(duì)讀出信號(hào)的分辨能力。信息相關(guān)性：

4、指漏讀或錯(cuò)讀一位是否會(huì)傳播誤碼，所以是衡量精度的指標(biāo)。二、硬磁盤(pán)機(jī)的基本組成和分類1、硬磁盤(pán)機(jī)的組成2、硬磁盤(pán)機(jī)的分類：可移動(dòng)磁頭固定盤(pán)片的磁盤(pán)機(jī)：固定磁頭磁盤(pán)機(jī)：可移動(dòng)磁頭可換盤(pán)片的磁盤(pán)機(jī)：溫徹斯特磁盤(pán)機(jī)：簡(jiǎn)稱溫盤(pán)，是一種采用先進(jìn)技術(shù)研制的可移動(dòng)磁頭固定盤(pán)片的磁盤(pán)機(jī)。它是一種密封組合式的硬磁盤(pán)，即磁頭、盤(pán)片、電機(jī)等驅(qū)動(dòng)部件乃至讀寫(xiě)電路等組裝成一個(gè)不可隨意拆卸的整體。工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)在盤(pán)面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點(diǎn)是防塵性能好，可靠性高，對(duì)使用環(huán)境要求不高。三、硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和控制器1.磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主要由定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。2.磁盤(pán)控制器

5、磁盤(pán)控制器是主機(jī)與磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器之間的接口。四、磁盤(pán)上信息的分布盤(pán)面→磁道→扇區(qū)扇區(qū)0磁道n磁道五、磁盤(pán)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)1、存儲(chǔ)密度：存儲(chǔ)密度分道密度、位密度和面密度。道密度是沿磁盤(pán)半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。位密度是磁道單位長(zhǎng)度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。2、存儲(chǔ)容量：一個(gè)磁盤(pán)存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)，稱為磁盤(pán)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。格式化容量：按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。非格式化容量：磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。3、平均存取時(shí)間：存取時(shí)間是

6、指從發(fā)出讀寫(xiě)命令后，磁頭從某一起始位置移動(dòng)至新的記錄位置，到開(kāi)始從盤(pán)片表面讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r(shí)間。定位時(shí)間(找道時(shí)間)+等待時(shí)間，平均找道時(shí)間是最大找道時(shí)間與最小找道時(shí)間的平均值平均等待時(shí)間和磁盤(pán)轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半來(lái)表示。4、數(shù)據(jù)傳輸率：磁盤(pán)存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。假設(shè)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為每秒n轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個(gè)字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率Dr=nN(字節(jié)/秒)。也可以寫(xiě)成Dr=D·v(字節(jié)/秒)，其中D為位密度，v為磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的線速度。舉例：磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道

7、密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分。問(wèn)：(1)共有多少柱面?(2)盤(pán)組總存儲(chǔ)容量是多少?(3)數(shù)據(jù)傳輸率多少?(4)采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么?尋址命令中如何表示磁盤(pán)地址?(5)如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)存儲(chǔ)面上，還是記錄在同一個(gè)柱面上?解：(1)有效存儲(chǔ)區(qū)域=16.5-11=5.5(cm)40×5.5=220道，即220個(gè)圓柱面(2)內(nèi)層磁道周長(zhǎng)為2πR=2×3.14×11=69.08(cm)每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B每面信