磁盤存儲設(shè)備課件

7.2磁盤存儲設(shè)備7.2.1磁記錄原理外存儲器：又稱磁表面存儲設(shè)備，它是用某些磁性材料薄薄的涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息。如:磁盤存儲器，磁帶存儲器。優(yōu)點(diǎn)：①存儲量大，價格低；②記錄介質(zhì)可重復(fù)使用；③記錄信息可長期儲存而不丟失；④非破壞性讀出缺點(diǎn)：存取速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對工作環(huán)境要求高。

7.2.1磁記錄原理從圖示磁滯回線可以看出，磁性材料被磁化后，工作點(diǎn)總是在磁滯回線上，只要外加正向脈沖電流幅度足夠大，那么在電流消失后磁應(yīng)強(qiáng)度B并不等于零，而是處在+Br狀態(tài)，反之，當(dāng)外加負(fù)的脈沖電流時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B將處在-Br狀態(tài)。這就是說，當(dāng)磁性材料被磁化后，會形成兩個穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)，就像觸發(fā)器電路有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)一樣。利用這兩個穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)，可表示二進(jìn)制代碼0和1。7.2.1磁記錄原理通過電磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈沖電流，可把一位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成載磁體存儲元的不同剩磁狀態(tài)；反之，通過磁電變換，利用磁頭讀出線圈，可將由存儲元的不同剩磁狀態(tài)表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成電信號輸出。這就是磁表面存儲器存取信息的原理。磁層上的存儲元被磁化后，它可以供多次讀出而不被破壞。當(dāng)不需要這批信息時，可通過磁頭把磁層上所記錄的信息全部抹去，稱之為寫“0”。通常，寫入和讀出是合用一個磁頭，故稱之為讀寫磁頭。每個讀寫磁頭對應(yīng)著一個信息記錄磁道。7.2.2磁盤的組成和分類磁盤的組成：見圖寫入時，將計算機(jī)并行送來的數(shù)據(jù)取至并串變換寄存器，變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后一位一位地由寫電流驅(qū)動器作功率放大并加到寫磁頭線圈上產(chǎn)生電流，從而在盤片磁層上形成按位的磁化存儲元。讀出時，當(dāng)記錄介質(zhì)相對磁頭運(yùn)動時，位磁化存儲元形成的空間磁場在讀磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此讀出信息經(jīng)放大檢測就可還原成原來存入的數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)是一位一位串行讀出的，故要送至串并變換寄存器變換為并行數(shù)據(jù)，再并行送至計算機(jī)。7.2.2磁盤的組成和分類硬磁盤按盤片結(jié)構(gòu)，分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動磁頭和固定磁頭兩種。⑴、可移動磁頭固定盤片的磁盤機(jī)的特點(diǎn)是一片或一組盤片固定在主軸上，盤片不可更換。⑵、固定磁頭磁盤機(jī)特點(diǎn)是磁頭位置固定，磁盤的每一個磁道對應(yīng)一個磁頭，盤片不可更換。優(yōu)點(diǎn)是存取速度快，省去磁頭找道時間，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。溫徹斯特磁盤機(jī)簡稱溫盤，是一種采用先進(jìn)技術(shù)研制的可移動磁頭固定盤片的磁盤機(jī)。它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機(jī)等驅(qū)動部件乃至讀寫電路等組裝成一個不可隨意拆卸的整體。工作時，高速旋轉(zhuǎn)在盤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，對使用環(huán)境要求不高，成為最有代表性的硬磁盤存儲器。而普通的硬磁盤要求具有超凈環(huán)境，只能用于大型計算機(jī)中。7.2.3磁盤驅(qū)動器和控制器磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動器之間的接口，電路板實(shí)物見下圖(a)所示。由于磁盤存儲器是高速外存設(shè)備，故與主機(jī)之間采用成批交換數(shù)據(jù)方式。作為主機(jī)與驅(qū)動器之間的控制器，它需要有兩個方面的接口：一個是與主機(jī)的接口，控制外存與主機(jī)總線之間交換數(shù)據(jù)；另一個是與設(shè)備的接口，根據(jù)主機(jī)命令控制設(shè)備的操作。前者稱為系統(tǒng)級接口，后者稱為設(shè)備級接口。主機(jī)與磁盤驅(qū)動器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯見下圖(b)。磁盤上的信息經(jīng)讀磁頭讀出以后送讀出放大器，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)與時鐘的分離，再進(jìn)行串并變換、格式變換，最后送入數(shù)據(jù)緩沖器，經(jīng)DMA(直接存儲器傳送)控制將數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)總線。7.2.3磁盤驅(qū)動器和控制器7.2.4磁盤上信息的分布盤片的上下兩面都能記錄信息，通常把磁盤片表面稱為記錄面。記錄面上一系列同心圓稱為磁道。每個盤片表面通常有幾百到幾千個磁道，每個磁道又分為若干個扇區(qū)，如下一頁圖所示。從圖中看出，外面扇區(qū)比里面扇區(qū)面積要大。磁盤上的這種磁道和扇區(qū)的排列稱為格式。7.2.5磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo)存儲密度：存儲密度分道密度、位密度和面密度。 ⑴、道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。 ⑵、位密度：磁道單位長度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。 ⑶、面密度：位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。存儲容量：一個磁盤存儲器所能存儲的字節(jié)總數(shù)，稱為磁盤存儲器的存儲容量。7.2.5磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸率：磁盤存儲器在單位時間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，叫數(shù)據(jù)傳輸率，傳輸率與存儲設(shè)備和主機(jī)接口邏輯有關(guān)。從主機(jī)接口邏輯考慮，應(yīng)有足夠快的傳送速度向設(shè)備接收/發(fā)送信息。從存儲設(shè)備考慮，假設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度為n轉(zhuǎn)/秒，每條磁道容量為N個字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率：Dr=nN(字節(jié)/秒)或Dr=D·v(字節(jié)/秒)7.2.6例題[例1]磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。存儲區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分。問：(1)共有多少柱面?(2)盤組總存