中国科学技术大学：《计算机组成原理》课程教学资源（课件讲稿，2023）11 存储器（外存储器）

® 计算机组成原理 外存储器 唐$4.4，RV$5.2.4,$5.16 llxx@ustc.edu.cn

计算机组成原理 外存储器 唐$4.4，RV $5.2.4，$5.16 llxx@ustc.edu.cn

本章内容 ·辅助存储器 中央处理器 CPU -半导体.Flash 缓存 CACHE -1 磁表面存储器 主存 ·性能参数 DRAM/DIMM NVDIMM 。 编码方式 园态禄盘 5S0 - 在线，离线 硬盘组成原理 HARD DRIVES 一访问方式：直接访问 一控制器与接口 -记录格式 -磁盘/O调度 朗科mn在

本章内容 • 辅助存储器 – 半导体：Flash – 磁表面存储器 • 性能参数 • 编码方式 – 在线，离线 • 硬盘组成原理 – 访问方式：直接访问 – 控制器与接口 – 记录格式 – 磁盘I/O调度

® 辅助存储器 1.磁表面存储器 磁记录原理和记录方式 硬磁盘存储器 软盘存储器 磁带存储器 2. 光盘存储器 3.循环冗余校验码、奇偶校验码

辅助存储器 1. 磁表面存储器 ⚫ 磁记录原理和记录方式 ⚫ 硬磁盘存储器 ⚫ 软盘存储器 ⚫ 磁带存储器 2. 光盘存储器 3. 循环冗余校验码、奇偶校验码

辅助存储器的特点 ·外存 -硬盘、软盘、磁带、光盘(CD ROM) -容量大，GigaBytes -速度慢，7200转min,速率<100Mb/s ·RAM:几百兆（存取周期几十纳秒） -价格低，80G/￥800.00 ·内存：256M/￥400.00 一可脱机保存信息，具有非易失性的特点

辅助存储器的特点 • 外存 – 硬盘、软盘、磁带、光盘（CD ROM） – 容量大，GigaBytes – 速度慢, 7200转/min，速率<100Mb/s • RAM：几百兆(存取周期几十纳秒) – 价格低，80G/￥800.00 • 内存：256M/￥400.00 – 可脱机保存信息，具有非易失性的特点

磁表面存储器 主要内容 1.技术指标 记录密度、容量、寻址时间、传输率、误码率 2.磁记录原理 3.磁盘记录格式 4.评价记录方式的主要指标 5.硬磁盘存储器 6.软磁盘存储器 7.磁带存储器

磁表面存储器 • 主要内容 1. 技术指标 • 记录密度、容量、寻址时间、传输率、误码率 2. 磁记录原理 3. 磁盘记录格式 4. 评价记录方式的主要指标 5. 硬磁盘存储器 6. 软磁盘存储器 7. 磁带存储器

磁记录设备 s》 磁盘platters 磁盘驱动器 磁头 移动 盘片 磁道tracks 磁带 扇段 难道 磁道间做 扇段间隙 94 设备读写方式 ·随机方式：RAM •顺序方式：磁带 •直接方式：磁盘（扇区的定位采用随机方 磁盘数据分布示意图 式，依靠磁盘旋转可直接找到某一扇区， 而扇区内则采用顺序读写方式) R3

磁记录设备 盘片 磁道tracks 磁头 磁盘platters 磁带 磁盘驱动器 移动 •设备读写方式 •随机方式：RAM •顺序方式：磁带 •直接方式：磁盘（扇区的定位采用随机方 式，依靠磁盘旋转可直接找到某一扇区， 而扇区内则采用顺序读写方式）

技术指标-记录密度 USTC 记录密度：道密度（磁盘）、位密度（磁盘、 磁带) 一道密度：沿半径方向单位长度磁道数 ·单位：道英寸(TPl,Tracks Per Inch) P:道距 位密度：单位长度磁道所记录的数据位数，单位 为位/英寸(bpi)或位/毫米(bpm) 每道总位数，各道相同 D,=- ●dmn 同心圆最小直径

技术指标－记录密度 • 记录密度：道密度（磁盘）、位密度（磁盘、 磁带） – 道密度：沿半径方向单位长度磁道数 • 单位：道/英寸（ TPI，Tracks Per Inch） P：道距 – 位密度：单位长度磁道所记录的数据位数，单位 为位/英寸（bpi）或位/毫米（bpm） P Dt 1 = min d f D t b • =  每道总位数，各道相同 同心圆最小直径

技术指标-寻址时间 磁盘寻址过程：直接存取 一随机寻道，扇段顺序定位记录 一寻址时间=寻道时间(ts)+等待时间 (tw) 一平均寻址时间 ·寻道：最外、最内、相邻，各不相同 等待时间：外道、内道长度不同 Ta =tsa twa 2 2 磁带寻址过程：顺序存取 一磁头不动，磁带空转到指定位置。 一寻址时间=空转时间

技术指标－寻址时间 • 磁盘寻址过程：直接存取 – 随机寻道，扇段顺序定位记录 – 寻址时间＝寻道时间（ts）＋等待时间（tw） – 平均寻址时间 • 寻道：最外、最内、相邻，各不相同 • 等待时间：外道、内道长度不同 • 磁带寻址过程：顺序存取 – 磁头不动，磁带空转到指定位置。 – 寻址时间＝空转时间 2 2 s max s min wmax wmin a s a wa t t t t T t t + + + = + =

技术指标-传输率、误码率 USTC ·传输率： 一单位时间传输的数据量（字节、位） -D,=记录密度(D)×介质运行速度 (V) 误码率： 一读出时，出错位数/读出的总位数 一为了减少出错率，磁表面存储器通常采用循环冗 余码CRC来发现并纠正错误

技术指标－传输率、误码率 • 传输率： – 单位时间传输的数据量（字节、位） – Dr＝记录密度（D）×介质运行速度（V） • 误码率： – 读出时，出错位数/读出的总位数 – 为了减少出错率，磁表面存储器通常采用循环冗 余码CRC来发现并纠正错误

技术指标-容量 STC 读/写头（每面1个： 容量：存储的信息总量 面7 一以磁盘为例 磁盘总容量C=n×k×S -n:盘面数 臂移动方向 一k:每面磁道数 一s:每道记录代码数 面0 非格式化容量：磁表面可以利用 的磁化单元总数。 ● 格式化容量：按某种特定的记录 格式所能存储信息的总量，约为 非格式化容量的60%~70% 据 布示意图

技术指标－容量 • 容量：存储的信息总量 – 以磁盘为例 • 磁盘总容量C＝n×k×s – n：盘面数 – k：每面磁道数 – s：每道记录代码数 • 非格式化容量：磁表面可以利用 的磁化单元总数。 • 格式化容量：按某种特定的记录 格式所能存储信息的总量，约为 非格式化容量的60%~70％