計算機組成原理第4章第五講

1、第四章第四章 存儲器存儲器 第第5講講 v存儲器概述存儲器概述 v主存儲器主存儲器 v高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器 v虛擬存儲器虛擬存儲器 概述概述 段式虛擬存儲器段式虛擬存儲器 頁式虛擬存儲器頁式虛擬存儲器 段頁式虛擬存儲器段頁式虛擬存儲器 虛存的替換算法虛存的替換算法 v輔助存儲器輔助存儲器 主要內容主要內容 Cache 的基本結構的基本結構 Cache 替換機構替換機構 Cache 存儲體存儲體 主存主存Cache 地址映射地址映射 變換機構變換機構 Cache 主存的地址映射主存的地址映射 某一某一 主存塊主存塊 只能固定只能固定 映射到映射到 某一某一 緩存塊緩存塊直接直接 全相聯(lián)全

2、相聯(lián) 組相聯(lián)組相聯(lián) 某一某一 主存塊主存塊 能能 映射到映射到 任一任一 緩存塊緩存塊 某一某一 主存塊主存塊 只能只能 映射到映射到 某一某一 緩存緩存 組組 中的中的 任一塊任一塊 不靈活，命中率低不靈活，命中率低 成本高成本高 r=0時是直接映射方式；時是直接映射方式； r=c 是全相聯(lián)；是全相聯(lián)； v塊的大小為塊的大小為B，B=2b字字/字節(jié)字節(jié) vCache共有共有C塊，塊，C=2c v主存為主存為M塊，塊，M=2m，T=M/C，T=2t ，m=t+c 直接映射直接映射 全相聯(lián)映射全相聯(lián)映射 R路組組相聯(lián)映射路組組相聯(lián)映射 R=2r 主存字塊標記主存字塊標記 t+ct+c位位 （即即

3、m m位）位） 塊內地址塊內地址 b b位位 主存字塊標記主存字塊標記 t+rt+r位位 組地址組地址 c-rc-r位位 塊內地址塊內地址 b b位位 主存字塊主存字塊/ /組標記組標記 t t位位 CacheCache字塊地址字塊地址 c c位位 塊內地址塊內地址 b b位位 例例2 主存容量主存容量4M16位，位，Cache容量容量16K16位，位， 塊長塊長416位，訪存地址為字地址。位，訪存地址為字地址。 1）在直接映射方式下，設計主存地址；）在直接映射方式下，設計主存地址； 2）在全相聯(lián)映射方式下，設計主存的地址；）在全相聯(lián)映射方式下，設計主存的地址； 3）在二路組相聯(lián)方式下，設計主

4、存地址；）在二路組相聯(lián)方式下，設計主存地址； 主存字塊標記主存字塊標記 8 8 CacheCache字塊地址字塊地址 1212 字塊內地址字塊內地址 2 2 主存字塊標記主存字塊標記 2020 字塊內地址字塊內地址 2 2 主存字塊標記主存字塊標記 9 9 組地址組地址 1111 字塊內地址字塊內地址 2 2 三、三、Cache替換算法替換算法 1. 先進先出先進先出 （ FIFO ）算法）算法 2. 近期最少使用（近期最少使用（ LRU）算法）算法 3. 隨機法隨機法 最早調入最早調入CacheCache的字塊最先替換，容易實現(xiàn)，開銷小的字塊最先替換，容易實現(xiàn)，開銷小 通過隨時記錄各字塊使用

5、情況，確定哪個字塊是最通過隨時記錄各字塊使用情況，確定哪個字塊是最 近最少用到的，算法復雜，命中率高近最少用到的，算法復雜，命中率高 用隨機數(shù)產生器產生隨機被替換的塊，簡單用隨機數(shù)產生器產生隨機被替換的塊，簡單 一、概述一、概述 1、虛擬存儲器、虛擬存儲器 提供一種容量非常大的存儲器提供一種容量非常大的存儲器 v多任務所需存儲器的總和大于實際存儲器空間；多任務所需存儲器的總和大于實際存儲器空間； v單個程序的地址空間超過了實際存儲器；單個程序的地址空間超過了實際存儲器； 地址空間地址空間 v虛地址虛地址/邏輯地址：程序員編程使用的地址；邏輯地址：程序員編程使用的地址； v虛存空間虛存空間/邏輯

6、空間：虛地址對應的存儲空間；邏輯空間：虛地址對應的存儲空間； v實地址實地址/物理地址：物理內存的訪問地址；物理地址：物理內存的訪問地址； v物理存儲空間物理存儲空間/主存空間：實地址對應的存儲空間；主存空間：實地址對應的存儲空間； v再定位：程序進行虛地址到實地址轉換的過程；再定位：程序進行虛地址到實地址轉換的過程； 虛擬存儲器虛擬存儲器 2、虛存的訪問過程、虛存的訪問過程 虛存空間的用戶程序按照虛地址編程并存放在虛存空間的用戶程序按照虛地址編程并存放在 輔存中；輔存中； 程序運行時，由地址變換機構依據(jù)當時分配給程序運行時，由地址變換機構依據(jù)當時分配給 該程序的實地址空間把程序的一部分調入實

7、存；該程序的實地址空間把程序的一部分調入實存； 每次訪存時，首先判斷該虛地址所對應的部分每次訪存時，首先判斷該虛地址所對應的部分 是否在實存中：如果是，則進行地址轉換并用是否在實存中：如果是，則進行地址轉換并用 實地址訪問主存；否則，按照某種算法將輔存實地址訪問主存；否則，按照某種算法將輔存 中的部分程序調度進內存，再按同樣的方法訪中的部分程序調度進內存，再按同樣的方法訪 問主存。問主存。 3、虛擬存儲器優(yōu)點、虛擬存儲器優(yōu)點 根本優(yōu)點根本優(yōu)點 存儲管理存儲管理 保護保護 靈活靈活 提高存儲效率提高存儲效率 提高并行度提高并行度 可擴展可擴展 獲得運行比物理存儲器更大空間程序的能力獲得運行比物理

8、存儲器更大空間程序的能力 段式虛擬存儲管理段長可變，可以適應段式虛擬存儲管理段長可變，可以適應 程序數(shù)據(jù)的特點，但容易造成程序數(shù)據(jù)的特點，但容易造成“碎片碎片”。 操作系統(tǒng)可對虛擬空間進行特定保護操作系統(tǒng)可對虛擬空間進行特定保護 程序的某部分可以裝入主存的任意位置程序的某部分可以裝入主存的任意位置 只在主存儲器中保留最重要的部分只在主存儲器中保留最重要的部分 在進行段頁替換的同時可以執(zhí)行其它進程在進行段頁替換的同時可以執(zhí)行其它進程 為對象提供了擴展空間的能力為對象提供了擴展空間的能力 4、虛存與、虛存與Cache的比較的比較 Cache vCache主要目的是解決存儲速度問題，使存主要目的是解

9、決存儲速度問題，使存 儲器的訪問速度不太影響儲器的訪問速度不太影響CPU的運行速度。的運行速度。 v單位時間內數(shù)據(jù)交換的次數(shù)較多，每次交換單位時間內數(shù)據(jù)交換的次數(shù)較多，每次交換 的數(shù)據(jù)量較小，只有幾個到幾十個字節(jié)。的數(shù)據(jù)量較小，只有幾個到幾十個字節(jié)。 v由硬件管理由硬件管理 虛存虛存 v“主存主存輔存層次輔存層次”，主要目的是解決存，主要目的是解決存 儲容量的問題。儲容量的問題。 v單位時間內數(shù)據(jù)交換次數(shù)較少，但每次交換單位時間內數(shù)據(jù)交換次數(shù)較少，但每次交換 的數(shù)據(jù)量大，達幾十至幾千字節(jié)。的數(shù)據(jù)量大，達幾十至幾千字節(jié)。 v由操作系統(tǒng)管理由操作系統(tǒng)管理 相同點相同點 v出發(fā)點相同出發(fā)點相同 二者

10、都是為了提高存儲系統(tǒng)的性能價格二者都是為了提高存儲系統(tǒng)的性能價格 比而構造的分層存儲體系，都力圖使存儲系比而構造的分層存儲體系，都力圖使存儲系 統(tǒng)的性能接近高速存儲器，而價格和容量接統(tǒng)的性能接近高速存儲器，而價格和容量接 近低速存儲器。近低速存儲器。 v原理相同原理相同 都是利用了程序運行時的局部性原理把都是利用了程序運行時的局部性原理把 最近常用的信息塊從相對慢速而大容量的存最近常用的信息塊從相對慢速而大容量的存 儲器調入相對高速而小容量的存儲器。儲器調入相對高速而小容量的存儲器。 5、虛存管理要解決的問題、虛存管理要解決的問題 調度問題調度問題 v決定哪些程序和數(shù)據(jù)應被調入主存；決定哪些程

11、序和數(shù)據(jù)應被調入主存； 地址映射問題地址映射問題 v在訪問主存時把虛地址變?yōu)橹鞔嫖锢淼刂罚ㄟ@一過在訪問主存時把虛地址變?yōu)橹鞔嫖锢淼刂罚ㄟ@一過 程稱為內地址變換）；在訪問輔存時把虛地址變成程稱為內地址變換）；在訪問輔存時把虛地址變成 輔存的物理地址（這一過程稱為外地址變換），以輔存的物理地址（這一過程稱為外地址變換），以 便換頁。此外還要解決主存分配、存儲保護與程序便換頁。此外還要解決主存分配、存儲保護與程序 再定位等問題；再定位等問題； 替換問題替換問題 v決定哪些程序和數(shù)據(jù)應被調出主存；決定哪些程序和數(shù)據(jù)應被調出主存； 更新問題更新問題 v確保主存與輔存的一致性；確保主存與輔存的一致性； 核

12、心問題都在于處理數(shù)據(jù)的存放與調度核心問題都在于處理數(shù)據(jù)的存放與調度 二、段式虛擬存儲器二、段式虛擬存儲器 1、基本概念、基本概念 段段 v程序模塊化設計的結果，即把程序中邏輯上相對獨立程序模塊化設計的結果，即把程序中邏輯上相對獨立 的部分（如過程、函數(shù)、數(shù)據(jù)表等）設計為不同的段的部分（如過程、函數(shù)、數(shù)據(jù)表等）設計為不同的段, 再經過連接程序連接成更大的程序；再經過連接程序連接成更大的程序； 段表段表 v主存中的可再定位的一段信息，用于變換程序中的邏主存中的可再定位的一段信息，用于變換程序中的邏 輯地址為主存單元的實際地址；輯地址為主存單元的實際地址； 核心問題在于設立核心問題在于設立 和管理段

13、表和管理段表 2、段表、段表 在段式虛擬存儲系統(tǒng)中，虛地址由段號和段內地在段式虛擬存儲系統(tǒng)中，虛地址由段號和段內地 址（偏移量）組成，虛地址到實主存地址的變換址（偏移量）組成，虛地址到實主存地址的變換 通過段表實現(xiàn)；通過段表實現(xiàn)； 每個程序設置一個段表，段表的每一個表項對應每個程序設置一個段表，段表的每一個表項對應 一個段，每個表項至少包含下面三個字段：一個段，每個表項至少包含下面三個字段： v有效位：指明該段是否已經調入實存。有效位：指明該段是否已經調入實存。 v段起址：指明在該段已經調入實存的情況下，該段在段起址：指明在該段已經調入實存的情況下，該段在 實存中的首地址。實存中的首地址。 v

14、段長：記錄該段的實際長度。設置段長字段的目的是段長：記錄該段的實際長度。設置段長字段的目的是 為了保證訪問某段的地址空間時，段內地址不會超出為了保證訪問某段的地址空間時，段內地址不會超出 該段長度導致地址越界而破壞其他段。該段長度導致地址越界而破壞其他段。 段表本身也是一個段，可以存在輔存中，但一般段表本身也是一個段，可以存在輔存中，但一般 駐留在主存中。駐留在主存中。 段號段號 段內地址段內地址 + + 邏輯地址邏輯地址 段始地址段始地址 段長段長 裝入位裝入位 段段 表表 主存實際地址主存實際地址 段表基地址段表基地址 段表內容及其管理段表內容及其管理 段式虛存的地址映射過程段式虛存的地址

15、映射過程 3、段式虛擬存儲器的優(yōu)點、段式虛擬存儲器的優(yōu)點 段的分界與程序的自然分界相對應；段的分界與程序的自然分界相對應； 易于編譯、管理、修改和保護，便于多道程序共享；易于編譯、管理、修改和保護，便于多道程序共享； 段長動態(tài)可變；段長動態(tài)可變； 4、段式虛擬存儲器的缺點、段式虛擬存儲器的缺點 段長各不相同，起點、終點不定；段長各不相同，起點、終點不定； 空間分配困難，容易產生碎片；空間分配困難，容易產生碎片； 需要更多的硬件支持；需要更多的硬件支持； 由于段長不一定是由于段長不一定是2的整數(shù)次冪，因而不能簡單的整數(shù)次冪，因而不能簡單 用虛地址和實地址的最低若干二進制位作為段內偏移用虛地址和實

16、地址的最低若干二進制位作為段內偏移 量，并與段號進行直接拼接，必須用加法操作通過段量，并與段號進行直接拼接，必須用加法操作通過段 起址與段內偏移量的求和運算求得物理地址。因此，起址與段內偏移量的求和運算求得物理地址。因此， 段式比頁式存儲管理方式需要更多的硬件支持。段式比頁式存儲管理方式需要更多的硬件支持。 三、頁式存儲管理三、頁式存儲管理 1、基本概念、基本概念 頁頁式存儲管理是把虛擬空間和主存空間都分成式存儲管理是把虛擬空間和主存空間都分成 大小相同的頁（為大小相同的頁（為2的整數(shù)冪個字），并以頁為的整數(shù)冪個字），并以頁為 單位進行虛存與主存間的信息交換；單位進行虛存與主存間的信息交換；

17、虛存地址和主存地址分別被分為虛存地址和主存地址分別被分為虛存頁號虛存頁號、頁、頁 內地址和內地址和主存頁號主存頁號、頁內地址，、頁內地址，虛、實虛、實二二頁號頁號 會不同，但使用相同的頁內地址；會不同，但使用相同的頁內地址； 與段式存儲管理不一樣，頁不是程序本身的結與段式存儲管理不一樣，頁不是程序本身的結 構特性，而是從管理的角度人為劃分的結果；構特性，而是從管理的角度人為劃分的結果； 關鍵在于設置和管關鍵在于設置和管 理好頁表理好頁表 2、頁式虛存地址映射、頁式虛存地址映射 在大多數(shù)系統(tǒng)中，每個進程對應一個頁表。頁表在大多數(shù)系統(tǒng)中，每個進程對應一個頁表。頁表 中每一個虛存頁面對應一個表項，表

18、項內容包含中每一個虛存頁面對應一個表項，表項內容包含 該虛存頁面所在主存頁面的地址（物理頁號），該虛存頁面所在主存頁面的地址（物理頁號）， 以及指示該邏輯頁是否已調入主存的有效位。以及指示該邏輯頁是否已調入主存的有效位。 地址變換時，用邏輯頁號作為頁表內的偏移地址地址變換時，用邏輯頁號作為頁表內的偏移地址 索引頁表（將虛頁號看作頁表數(shù)組下標）并找到索引頁表（將虛頁號看作頁表數(shù)組下標）并找到 相應物理頁號，用物理頁號作為實存地址的高字相應物理頁號，用物理頁號作為實存地址的高字 段，再與虛地址的頁內偏移量拼接，就構成完整段，再與虛地址的頁內偏移量拼接，就構成完整 的物理地址?，F(xiàn)代的中央處理機通常有

19、專門的硬的物理地址。現(xiàn)代的中央處理機通常有專門的硬 件支持地址變換。件支持地址變換。 頁表內容和頁式管理頁表內容和頁式管理 + （在內存中）控制位（在內存中）控制位 有效位有效位 頁表頁表 虛地址虛地址 (程序中給出程序中給出) 實地址實地址 (讀寫內存用讀寫內存用) 按地址讀按地址讀 實頁號實頁號 虛頁號虛頁號 頁內地址頁內地址 實頁號實頁號 頁內地址頁內地址 頁表基地址頁表基地址 控制位：包括修改位、替換位控制位：包括修改位、替換位 有效位：表示該頁是否已裝入主存有效位：表示該頁是否已裝入主存 頁式虛擬存儲器的地址映射過程頁式虛擬存儲器的地址映射過程 3、頁式虛擬存儲器的訪問過程、頁式虛擬

20、存儲器的訪問過程 操作系統(tǒng)得到程序給出的虛地址；操作系統(tǒng)得到程序給出的虛地址； 操作系統(tǒng)由虛地址得到虛頁號；操作系統(tǒng)由虛地址得到虛頁號； 訪問頁表，得到對應的實頁號；訪問頁表，得到對應的實頁號； 若該頁已在內存中，則根據(jù)實頁號得到若該頁已在內存中，則根據(jù)實頁號得到 實地址，訪問內存；實地址，訪問內存； 否則，啟動輸入輸出系統(tǒng)，讀出對應頁否則，啟動輸入輸出系統(tǒng)，讀出對應頁 裝入主存，再進行訪問；裝入主存，再進行訪問； 增加由硬件實現(xiàn)的快表，提高訪問速度增加由硬件實現(xiàn)的快表，提高訪問速度 4、快表、快表 由于頁表通常在主存中，因而即使邏輯頁已經由于頁表通常在主存中，因而即使邏輯頁已經 在主存中，也

21、至少要訪問兩次物理存儲器才能在主存中，也至少要訪問兩次物理存儲器才能 實現(xiàn)一次訪存，這將使虛擬存儲器的存取時間實現(xiàn)一次訪存，這將使虛擬存儲器的存取時間 加倍；加倍； 為了避免對主存訪問次數(shù)的增多，可以對頁表為了避免對主存訪問次數(shù)的增多，可以對頁表 本身實行二級緩存，把頁表中的最活躍的部分本身實行二級緩存，把頁表中的最活躍的部分 存放在高速存儲器中，組成快表；存放在高速存儲器中，組成快表； 快表快表，專用于頁表緩存的高速存儲部件通常稱，專用于頁表緩存的高速存儲部件通常稱 為快表，或轉換后援緩沖器為快表，或轉換后援緩沖器(TLB)； 保存在主存中的完整頁表則稱為保存在主存中的完整頁表則稱為慢表慢表

22、。 快表內容和頁式管理快表內容和頁式管理 + （在內存中）控制位（在內存中）控制位 有效位有效位 虛虛 頁號頁號 實實 頁號頁號 慢表慢表 虛地址虛地址 (程序中給出程序中給出) 實地址實地址 (讀寫內存用讀寫內存用) 快表快表(專設硬件專設硬件) 比較比較(按內容選按內容選) 按地址讀按地址讀 實頁號實頁號 虛頁號虛頁號 頁內地址頁內地址 實頁號實頁號 頁內地址頁內地址 頁表基地址頁表基地址 TLB的地址映射過程的地址映射過程 5、內頁表和外頁表、內頁表和外頁表 內頁表內頁表 v頁表是虛地址到主存物理地址的變換表，通頁表是虛地址到主存物理地址的變換表，通 常稱為內頁表；常稱為內頁表； 外頁表

23、外頁表 v用于虛地址與輔存地址之間的變換；用于虛地址與輔存地址之間的變換； v當主存缺頁時，調頁操作首先要定位輔存，當主存缺頁時，調頁操作首先要定位輔存， 而外頁表的結構與輔存的尋址機制密切相關。而外頁表的結構與輔存的尋址機制密切相關。 例如對磁盤而言，輔存地址包括磁盤機號、例如對磁盤而言，輔存地址包括磁盤機號、 磁頭號、磁道號和扇區(qū)號等。磁頭號、磁道號和扇區(qū)號等。 四、段頁式虛擬存儲器四、段頁式虛擬存儲器 段式和頁式虛擬存儲器的結合；段式和頁式虛擬存儲器的結合； 實存被等分成頁，每個程序則先按邏輯結實存被等分成頁，每個程序則先按邏輯結 構分段，每段再按照實存的頁大小分頁，構分段，每段再按照實

24、存的頁大小分頁， 程序按頁進行調入和調出操作，但可按段程序按頁進行調入和調出操作，但可按段 進行編程、保護和共享；進行編程、保護和共享； 地址映射通過一個段表和一組頁表進行；地址映射通過一個段表和一組頁表進行； 優(yōu)點，可以兼取頁式和段式系統(tǒng)的優(yōu)點；優(yōu)點，可以兼取頁式和段式系統(tǒng)的優(yōu)點； 缺點，需要在地址映射過程中多次查表；缺點，需要在地址映射過程中多次查表； 段頁式虛存的地址變換過程段頁式虛存的地址變換過程 五、虛存的替換算法五、虛存的替換算法 當從輔存調頁至主存而主存已滿時，也需要進當從輔存調頁至主存而主存已滿時，也需要進 行主存頁面的替換。虛存的替換算法與行主存頁面的替換。虛存的替換算法與C

25、ache 類似，有類似，有FIFO算法、算法、LRU算法等。算法等。 虛擬存儲器的替換算法與虛擬存儲器的替換算法與cache的替換算法不的替換算法不 同的是：同的是： vcache的替換全部靠硬件實現(xiàn)，而虛存的替換由操作的替換全部靠硬件實現(xiàn)，而虛存的替換由操作 系統(tǒng)的支持；系統(tǒng)的支持； v虛存缺頁對系統(tǒng)性能的影響比虛存缺頁對系統(tǒng)性能的影響比cache未命中要大得多，未命中要大得多， 因為調頁需要訪問輔存，并要進行任務切換；因為調頁需要訪問輔存，并要進行任務切換； v虛存頁面替換的選擇余地很大，屬于一個進程的頁虛存頁面替換的選擇余地很大，屬于一個進程的頁 面都可替換。面都可替換。 輔助存儲器輔助

26、存儲器 一、概述一、概述 1. 特點特點不直接與不直接與 CPU 交換信息，容量大，速度慢交換信息，容量大，速度慢 2. 磁表面存儲器的技術指標磁表面存儲器的技術指標 道密度道密度 Dt位密度位密度 Db C = n k s 尋道時間尋道時間 + 等待時間等待時間 (1) 記錄密度記錄密度 (2) 存儲容量存儲容量 (3) 平均尋址時間平均尋址時間 (4) 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率 (5) 誤碼率誤碼率 輔存的速度輔存的速度 尋址時間尋址時間 磁頭讀寫時間磁頭讀寫時間 Dr = Db V 出錯信息位數(shù)與讀出信息的總位數(shù)之比出錯信息位數(shù)與讀出信息的總位數(shù)之比 二、磁記錄原理和記錄方式二、磁記錄原理和

27、記錄方式 磁記錄原理磁記錄原理 通過磁頭和記錄介質的相對運動完成讀通過磁頭和記錄介質的相對運動完成讀/寫操作；寫操作； 2. 磁表面存儲器的記錄方式磁表面存儲器的記錄方式 磁記錄方式是指如何將一串二進制信息，通過讀寫電路變磁記錄方式是指如何將一串二進制信息，通過讀寫電路變 換成磁層介質中的磁化翻轉序列，是一種編碼方法；換成磁層介質中的磁化翻轉序列，是一種編碼方法； 好的編碼方法應該具備好的編碼方法應該具備 v更高的編碼效率、自同步能力及讀寫可靠性等更高的編碼效率、自同步能力及讀寫可靠性等 常用的編碼方式（常用的編碼方式（RZ/NRZ/NRZ1/PM/FM/MFM) v歸零制（歸零制（RZ） 線

28、圈中正脈沖為線圈中正脈沖為“1”，負脈沖為，負脈沖為“0”，信息位之間電流為零，信息位之間電流為零 不歸零制（不歸零制（NRZ） 線圈中一直有正或負脈沖（包括兩位信息位之間）；線圈中一直有正或負脈沖（包括兩位信息位之間）； 見見1翻轉的不歸零制（翻轉的不歸零制（NRZ1） 只有見到只有見到“1”才改變電流的方向；才改變電流的方向； 調相制（調相制（PM） 用脈沖的邊沿來表示用脈沖的邊沿來表示“0”和和“1”； 調頻制（調頻制（FM） “1”:位周期中心和位與位之間都翻轉；位周期中心和位與位之間都翻轉； “0”:位周期中心不翻轉，位與位之間翻轉；位周期中心不翻轉，位與位之間翻轉； 改進的調頻制（

29、改進的調頻制（MFM） 只有連續(xù)兩個或以上的只有連續(xù)兩個或以上的“0”時，才在位周期的起始位置時，才在位周期的起始位置 翻轉；翻轉； 常用磁記錄方式波形圖常用磁記錄方式波形圖 011100010 數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)序列 RZ NRZ NRZ1 PM FM MFM T 位周期位周期 例例 NRZ1 的讀出代碼波形的讀出代碼波形 0110010數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)序列 驅動電流驅動電流 磁通變化磁通變化 感應電勢感應電勢 同步脈沖同步脈沖 讀出代碼讀出代碼 三、硬磁盤存儲器三、硬磁盤存儲器 1. 硬磁盤存儲器的類型硬磁盤存儲器的類型 (1) 固定磁頭和移動磁頭固定磁頭和移動磁頭 (2) 可換盤和固定盤可換盤和固

30、定盤 2. 硬磁盤存儲器結構硬磁盤存儲器結構 磁磁 盤盤 控控 制制 器器 磁磁 盤盤 驅驅 動動 器器 盤盤 片片 主主 機機 磁盤磁盤 磁磁 盤盤 組組 主軸主軸磁頭磁頭 音圈音圈 電機電機 位置檢測位置檢測 定位驅動定位驅動 模擬控制模擬控制 放放 大大 閉環(huán)自動控制系統(tǒng)閉環(huán)自動控制系統(tǒng) 由磁盤控制由磁盤控制 器送來的目器送來的目 標磁道信號標磁道信號 測測 速速 輸輸 出出 讀寫臂讀寫臂 傳動機構傳動機構 主軸主軸定位驅動定位驅動數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)控制 (1) 磁盤驅動器磁盤驅動器 (2) (2) 磁盤控制器磁盤控制器 接收主機發(fā)來的命令，轉換成磁盤驅動器的控制命令接收主機發(fā)來的命令，轉換成磁盤驅動器的控制命令 實現(xiàn)主機和驅動器之間的數(shù)據(jù)格式轉換實現(xiàn)主機和驅動器之間的數(shù)據(jù)格式轉換 控制磁盤驅動器讀寫控制磁盤驅動器讀寫 通過總線通過總線 (3) (3) 盤片盤片 對主機對主機 對硬盤（設備）對硬盤（設備） 磁盤控制器磁盤控制