第八章輔助存儲(chǔ)器第一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日第8章輔助存儲(chǔ)器

重點(diǎn)：

輔助存儲(chǔ)器的記錄原理;記錄方式;地址格式;技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算;學(xué)時(shí)：3第二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.1磁記錄原理輔助存儲(chǔ)器也稱磁表面存儲(chǔ)器，所謂“磁表面”是在載體上涂敷薄薄的一層磁性材料而形成的，讀取信息是靠磁頭，磁頭用鐵磁性材料作磁芯，上面繞有讀／寫線圈。工作時(shí)，磁頭位于貼近磁表面的上方，載體相對(duì)磁頭作勻速運(yùn)動(dòng)，磁頭上開(kāi)有一條很窄的縫隙,如下圖所示。第三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日1.磁表面存儲(chǔ)器的讀寫原理寫入原理：寫“1”和寫“0”時(shí)分別在讀寫線圈中通以不同方向的電流，當(dāng)磁頭相對(duì)磁層運(yùn)動(dòng)時(shí)就在磁層的表面留下不同方向的磁化單元，分別代表“1”和“0”。讀出原理：當(dāng)磁頭相對(duì)磁層運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁層表面不同方式的磁化單元在讀寫線圈感應(yīng)出不同方式的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，分別記為“1”和“0”。8.1磁記錄原理第四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日讀寫原理第五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2.信息的記錄方式(1)記錄方式是一種編碼方法，把待寫入的二進(jìn)制信息按照某種規(guī)律變成對(duì)應(yīng)的寫電流脈沖序列，寫入電流波形的組成方式稱為記錄方式。8.1磁記錄原理第六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁記錄方式:

（1）歸零制（RZ）

（2）不歸零制（NRZ）

（3）見(jiàn)“1”就翻的不歸零制（NRZ1）

（4）調(diào)相制（PM）

（5）調(diào)頻制（FM）

（6）改進(jìn)調(diào)頻制（MFM）8.1磁記錄原理第七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日常用磁記錄方式波形圖

第八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)評(píng)定記錄方式的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)①自同步能力自同步能力是指從單個(gè)磁道讀出的脈沖序列中提取同步時(shí)鐘脈沖的難易程度。自同步能力可用最小磁化翻轉(zhuǎn)間隔和最大磁化翻轉(zhuǎn)間隔之比值R來(lái)衡量。

②編碼效率編碼效率是指位密度與最大磁化翻轉(zhuǎn)密度之比。③讀分辨率磁記錄系統(tǒng)對(duì)讀出信號(hào)的分辨能力。④信息的相關(guān)性即漏讀或錯(cuò)讀一位是否能傳播誤碼。⑤信道帶寬、抗干擾能力、編碼譯碼電路的復(fù)雜性等。磁帶機(jī)一般采用調(diào)相制記錄方式(PE);磁盤機(jī)中則主要選擇FM和MFM，分別用于單密度和雙密度磁盤存儲(chǔ)器。8.1磁記錄原理第九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日3．信息的還原無(wú)論采用哪一種磁記錄方式，當(dāng)記錄介質(zhì)在磁頭下勻速通過(guò)時(shí)，如磁層的磁化強(qiáng)度發(fā)生變化，將在磁頭的讀出線圈中感應(yīng)出電壓。但從讀出線圈讀出的信號(hào)需經(jīng)過(guò)一些變換、選通才能還原成寫進(jìn)去的信息。8.1磁記錄原理第十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日欲將10010111寫入磁表面存儲(chǔ)器中，分別畫出歸零制、見(jiàn)“1”就翻的不歸零制(NRZl)、調(diào)相制、調(diào)頻制的寫入電流、記錄介質(zhì)磁化狀態(tài)、讀出信號(hào)、整流及選通輸出各信號(hào)波形圖；指出哪幾種方式有自同步能力？

【例題解答】(1)

歸零制(RZ)：有自同步能力，如圖所示。(2)見(jiàn)“1”就翻的不歸零制(NRZl)：

無(wú)自同步能力，如圖4.35所示。

(3)調(diào)相制(PE)：有自同步能力，如圖4.36所示。8.1磁記錄原理第十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日歸零制記錄方式的信息還原過(guò)程

10010111

寫入電流波形

記錄介質(zhì)磁化狀態(tài)

＋Br－Br－Br＋Br－Br＋Br＋Br＋Br

讀出信號(hào)e

e=－dф/dt

整形

自同步信號(hào)T

輸出信號(hào)D

D=Te(邏輯與)正脈沖為1；負(fù)脈沖為0。(有自同步能力)

第十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日見(jiàn)“1”就翻的記錄方式的信息還原過(guò)程

第十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)相制記錄方式的信息還原過(guò)程

10010111

寫入電流波形

記錄介質(zhì)磁化狀態(tài)+Br

-Br+Br

-Br+Br

-Br+Br

-Br+Br–Br+Br

-Br

讀出信號(hào)e

整形

自同步信號(hào)T

輸出信號(hào)D

D=Te(邏輯與)正脈沖為1；負(fù)脈沖為0。(有自同步能力)

第十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.2硬盤存儲(chǔ)器1.硬盤的分類(1)根據(jù)磁盤的盤體材料可分為軟磁盤和硬磁盤。(2)根據(jù)磁頭運(yùn)動(dòng)與否分為固定磁頭磁盤和活動(dòng)磁頭磁盤?；顒?dòng)磁頭式磁盤的每個(gè)記錄盤面只用一個(gè)磁頭，目前使用得最多的是活動(dòng)磁頭磁盤。(3)根據(jù)磁頭是否與盤面接觸可分為接觸式磁頭和浮動(dòng)式磁頭。接觸式磁頭在讀寫時(shí)接觸盤面，因而磁頭與盤面都會(huì)磨損，影響使用壽命，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，多用于軟盤。浮動(dòng)式磁頭。磁頭與盤面無(wú)直接接觸，使磁頭與記錄介質(zhì)均不受磨損。主要應(yīng)用于各類硬盤。第十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.2硬盤存儲(chǔ)器(4)根據(jù)盤片是否可更換可分為可換盤片磁盤和固定盤片磁盤可換盤存儲(chǔ)器是指磁盤不用時(shí)可以從驅(qū)動(dòng)器中取出脫機(jī)保存。這種磁盤可以在兼容的磁盤存儲(chǔ)器間交換數(shù)據(jù)，由于可脫機(jī)保存，故便于擴(kuò)大存儲(chǔ)容量。為了達(dá)到可靠地交換數(shù)據(jù)的目的，磁盤的道密度要適當(dāng)降低，從而使可換磁盤記錄密度的提高受到限制。固定盤存儲(chǔ)器是指磁盤不能從驅(qū)動(dòng)器中取出，更換時(shí)要把整個(gè)“頭盤組合體”一起更換。這種結(jié)構(gòu)的磁盤存儲(chǔ)器稱為溫徹斯特磁盤(WinchesterDisk)。第十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.2硬盤存儲(chǔ)器溫徹斯特磁盤簡(jiǎn)稱溫盤，是一種可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤存儲(chǔ)器，它是目前應(yīng)用最廣，最有代表性的硬磁盤存儲(chǔ)器。所謂溫徹斯特磁盤實(shí)際上是一種技術(shù)，這種技術(shù)是由IBM公司位于美國(guó)加州坎貝爾市溫徹斯特大街的研究所研制的，它于1973年首先應(yīng)用于IBM3340硬磁盤存儲(chǔ)器中，因此將這種技術(shù)稱作溫徹斯特技術(shù)。第十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.2硬盤存儲(chǔ)器溫徹斯特技術(shù)是磁盤向高密度、高容量發(fā)展的產(chǎn)物。溫盤的主要特點(diǎn)是一種密封組合式的硬磁盤，將磁頭、盤片、電機(jī)等驅(qū)動(dòng)部件甚至讀寫電路等制成一個(gè)不可隨意拆卸的整體，也叫“頭盤組合體”。它的防塵性能好，可靠性高，對(duì)使用環(huán)境要求不高。而普通的硬磁盤要求具有超凈環(huán)境，只有中大型計(jì)算機(jī)才有可能創(chuàng)建這樣的環(huán)境。磁盤存儲(chǔ)器由驅(qū)動(dòng)器(harddiskdrive，簡(jiǎn)稱HDD)和控制器(harddiskcontroller，簡(jiǎn)稱HDC)組成。磁盤驅(qū)動(dòng)器是一種精密的電子和機(jī)械裝置，對(duì)于溫盤驅(qū)動(dòng)器，還要求在超凈工作環(huán)境下組裝。第十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2.硬磁盤驅(qū)動(dòng)器第十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日3.硬盤的信息分布

在硬盤中信息分布是按記錄面、圓柱面、磁道、扇區(qū)、記錄塊層次安排的。(1)基本概念①記錄面:磁盤片表面稱為記錄面。②磁道:記錄面上一系列同心圓稱為磁道。③柱面：所有記錄塊上半徑相等的磁道的集合稱為圓柱面。圓柱面數(shù)=記錄面上的磁道數(shù)。④扇區(qū)：將每一個(gè)記錄面分成若干個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)扇區(qū)。⑤記錄塊：將每一個(gè)磁道分成若干個(gè)段，每段稱為一個(gè)記錄塊。8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)磁盤地址格式記錄塊是磁盤存儲(chǔ)器讀寫信息的最小單位。

磁盤地址格式為：

驅(qū)動(dòng)器號(hào)

磁道號(hào)(圓柱面號(hào))記錄面號(hào)(磁頭號(hào))扇區(qū)號(hào)

請(qǐng)注意磁道號(hào)(圓柱面號(hào))與記錄面號(hào)的順序。如果有一個(gè)較大的文件，在某磁道、某記錄面的所有扇區(qū)都存不下時(shí)，應(yīng)先改變記錄面號(hào)(即換成與該磁道號(hào)對(duì)應(yīng)的另一記錄面存放)，這樣，可避免磁頭的機(jī)械運(yùn)動(dòng)給存取速度帶來(lái)影響。只有當(dāng)該磁道號(hào)(圓柱面號(hào))對(duì)應(yīng)的所有記錄面都存不下時(shí)，才改變磁道號(hào)(圓柱面號(hào))。8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)磁道的信息格式目前，大部分磁盤采用IBM磁道記錄格式，如圖所示。第二十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日說(shuō)明

G4間隙一條磁道上只有一個(gè)。它是一個(gè)自由的間隙，處在一條磁道的末尾到索引孔之前。G1間隙在一記錄塊的開(kāi)始處。ID1是第一個(gè)記錄的標(biāo)識(shí)段。它包括：ID地址標(biāo)志、磁道地址、扇區(qū)地址和兩個(gè)CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))檢驗(yàn)字節(jié)。它們是在磁盤初始化(格式化)時(shí)確定的。G2為標(biāo)識(shí)符間隙，它被用來(lái)分隔記錄中的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)段。數(shù)據(jù)記錄段中第一個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)或被刪除的地址標(biāo)記，接著是用戶數(shù)據(jù)，最后兩個(gè)是CRC檢驗(yàn)字節(jié)。G3用來(lái)結(jié)束第一個(gè)記錄，稱為數(shù)據(jù)間隙。以后的記錄均由ID、G2開(kāi)始，G3結(jié)束。磁盤片的地址信息和控制信息是由磁盤格式化操作(FORMAT)寫入的。8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日4.磁盤存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)(1)存儲(chǔ)密度：磁盤單位面積能記錄的二進(jìn)制信息量，它包括道密度和位密度。①道密度道密度是沿磁盤半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)。道密度＝磁道數(shù)／存儲(chǔ)區(qū)域的長(zhǎng)度單位為道／英寸(TPI)或道／毫米(TPM)；②位密度位密度是磁道單位長(zhǎng)度上可以記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)。位密度＝磁道容量／內(nèi)圈的周長(zhǎng)單位為位／英寸(bpi)或位／毫米(bpm)。雖然磁道的周長(zhǎng)各不相同，但其磁道容量是相同的，所以內(nèi)圈的位密度最大，外圈的位密度最小，一般位密度是指內(nèi)圈的位密度。8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日

存儲(chǔ)容量是磁表面存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)的總字節(jié)數(shù)。①格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量;格式化容量＝記錄面數(shù)×每面的磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×記錄塊的字節(jié)數(shù)。②非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。非格式化容量＝記錄面數(shù)×每面的磁道數(shù)×磁道容量非格式化容量>格式化容量存儲(chǔ)容量的單位是：KB或MB，1KB≈103B、1MB≈106B。(2)存儲(chǔ)容量8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)平均尋址時(shí)間從讀寫命令發(fā)出后，磁頭從某一起始位置出發(fā)移動(dòng)到新的記錄位置，到開(kāi)始從盤片表面讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r(shí)間。它包括尋道時(shí)間和等待時(shí)間。①尋道時(shí)間:將磁頭定位到所要求的磁道上所需要的時(shí)間。②等待時(shí)間：等待磁道上需要訪問(wèn)的信息到達(dá)磁頭下的時(shí)間。由于這兩個(gè)數(shù)值可隨機(jī)變化，所以：平均存取時(shí)間＝平均找道時(shí)間＋平均等待時(shí)間③平均找道時(shí)間＝(最大找道時(shí)間＋最小找道時(shí)間)／2。④平均等待時(shí)間等于磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需要時(shí)間的一半＝1／2×(1／轉(zhuǎn)速)。8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(4)數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率是磁表面存儲(chǔ)器在單位時(shí)間向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。如果磁盤的旋轉(zhuǎn)速度為每秒n轉(zhuǎn)，每條磁道的容量為N個(gè)字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率Dr＝nN(B／s)由于各扇區(qū)之間存在間隙，存取時(shí)還需有一些判別性操作，所以一條磁道的平均數(shù)據(jù)傳輸率要低于存取一個(gè)扇區(qū)的“瞬時(shí)”數(shù)據(jù)傳輸率。平均數(shù)據(jù)傳輸率＝每道扇區(qū)數(shù)×扇區(qū)容量×轉(zhuǎn)速

8.2硬盤存儲(chǔ)器第二十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日例1磁盤組有６片磁盤，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)盤組總存儲(chǔ)容量是多少？(3)數(shù)據(jù)傳輸率是多少？(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？

第二十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日【例1解答】

(1)有效存儲(chǔ)區(qū)域=16.5–11=5.5(cm)

因?yàn)榈烂芏?40道/cm，所以40道/cm×5.5cm=220道(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

每面信息量=3454B×220=759880B

磁盤總?cè)萘?759880B×10=7598800B(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rNN為每條磁道容量，N=3454Br為磁盤轉(zhuǎn)速，r=2400轉(zhuǎn)/60秒=40轉(zhuǎn)/秒

∴Dr=rN=40轉(zhuǎn)/秒×3454B/轉(zhuǎn)=13816B/S第二十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日(4)活動(dòng)頭磁盤組的編址方式可用如下格式

號(hào)

柱面(磁道)號(hào)盤面(磁頭)號(hào)

扇區(qū)號(hào)此地址格式表示有4臺(tái)磁盤，每臺(tái)最多有16個(gè)記錄面，每面最多有256個(gè)磁道，每道最多有16個(gè)扇區(qū)。（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)柱面上，因?yàn)椴恍枰匦抡业?，?shù)據(jù)讀/寫速度快。例1第三十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日例2有一臺(tái)磁盤機(jī)，平均尋道時(shí)間為了30ms，平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間為120ms，數(shù)據(jù)傳輸速率為500B/ms，磁盤機(jī)上隨機(jī)存放著1000件每件3000B的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)欲把一件件數(shù)據(jù)取走，更新后在放回原地，假設(shè)一次取出或?qū)懭胨钑r(shí)間為：平均尋道時(shí)間＋平均等待時(shí)間＋數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。另外，使用CPU更新信息所需時(shí)間為4ms，并且更新時(shí)間同輸入輸出操作不相重疊。試問(wèn)：(1)更新磁盤上全部數(shù)據(jù)需要多少時(shí)間？(2)若磁盤及旋轉(zhuǎn)速度和數(shù)據(jù)傳輸率都提高一倍，更新全部數(shù)據(jù)需要多少間？第三十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日【例2解答】(1)讀出/寫入一塊數(shù)據(jù)所需時(shí)間為3000B÷500B/ms=6ms

由于1000件數(shù)據(jù)是隨機(jī)存放，所以每取出或?qū)懭胍粔K數(shù)據(jù)均要定位。故：

更新全部數(shù)據(jù)所需的時(shí)間為

：2×1000(平均找道時(shí)間

＋

平均等待時(shí)間

＋傳送一塊時(shí)間)＋1000×CPU更新一塊數(shù)據(jù)的時(shí)間=2×1000(30＋120＋6)ms＋1000×4ms=316000ms=316s(2)磁盤機(jī)旋轉(zhuǎn)速度提高一倍后，平均等待時(shí)間為60ms，

數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍后，數(shù)據(jù)傳輸速率為1000B/ms，讀出/寫入一塊數(shù)據(jù)所需時(shí)間為

：3000B÷1000B/ms=3ms更新全部數(shù)據(jù)所需的時(shí)間為

：2×1000(30＋60＋3)ms＋1000×4ms=190000ms=190s第三十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤cache1.磁盤cache的概念高速緩存(cache)是增強(qiáng)相對(duì)慢速存儲(chǔ)設(shè)備存取速度的暫存存儲(chǔ)器。在主存儲(chǔ)器和CPU之間設(shè)置的cache是為了彌補(bǔ)主存和CPU之間速度的差別；同樣磁盤cache是為了彌補(bǔ)慢速磁盤和主存之間的速度差異。第三十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤cache2.磁盤cache的工作原理在磁盤cache中，由一些數(shù)據(jù)塊組成的一個(gè)基本單位稱為cache行。當(dāng)一個(gè)I/O請(qǐng)求送到磁盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，首先搜索驅(qū)動(dòng)器上的高速緩存行是否已被寫上數(shù)據(jù)，如果是讀操作，且要讀的數(shù)據(jù)已在cache中，則為命中，可從cache中讀出數(shù)據(jù)，否則需從磁盤介質(zhì)上讀出。寫入操作和CPU中的cache類似，有“直寫”和“寫回”兩種方法。第三十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)1、磁盤陣列的概念及優(yōu)點(diǎn)

廉價(jià)冗余磁盤陣列(RedundentArrayOfInexpensiveDisk，簡(jiǎn)稱RAID)是用多臺(tái)磁盤存儲(chǔ)器組成的大容量外存儲(chǔ)子系統(tǒng)。其基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)分塊技術(shù)，即在多個(gè)磁盤上交錯(cuò)存放數(shù)據(jù)，使之可以并行存取。在陣列控制器的組織管理下，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行、交叉存儲(chǔ)或單獨(dú)存儲(chǔ)操作。由于陣列中的一部分磁盤存有冗余信息，一旦系統(tǒng)中某一磁盤失效，可以利用冗余信息重建用戶數(shù)據(jù)。第三十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)2、磁盤陣列控制卡（RAID卡）

RAID卡是一塊特定的接口卡，它能把組成陣列的多個(gè)物理磁盤連接為一個(gè)邏輯磁盤。

RAID卡的組成及功能：

◎具有較強(qiáng)智能的處理能力，其上面有一個(gè)單片計(jì)算機(jī)，形成奇偶校驗(yàn)信息的機(jī)構(gòu)，分析與處理CPU發(fā)送的讀寫磁盤命令的機(jī)構(gòu)。

◎有起緩沖作用的DRAM存儲(chǔ)器，又稱為陣列加速器，容量從幾MB到幾十MB。

◎可根據(jù)用戶的要求，靈活地配置不同的使用方式及容錯(cuò)方式。第三十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)3、磁盤陣列中的兩項(xiàng)重要技術(shù)：

（1）并發(fā)命令請(qǐng)求和命令排隊(duì)

◎CPU可以向磁盤設(shè)備發(fā)送多個(gè)命令并使多個(gè)命令得以并發(fā)處理。

◎在處理命令時(shí)可以進(jìn)行某些性能優(yōu)化，而不是機(jī)械地按命令到來(lái)的先后次序處理，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)讀寫的速度。

（2）設(shè)備的快速接入與斷開(kāi)

當(dāng)一個(gè)占據(jù)了總線的磁盤開(kāi)始執(zhí)行一個(gè)讀命令但數(shù)據(jù)尚未準(zhǔn)備好，它會(huì)快速地暫時(shí)把自己從總線上分離出來(lái)，使另外正急于使用總線的磁盤可能搶到總線。從而提高總線的使用效率和系統(tǒng)性能。第三十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)4、磁盤陣列對(duì)磁盤容錯(cuò)的支持

合理地把文件分成若干“塊”并寫到多個(gè)物理磁盤中，再加上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)保護(hù)措施，使磁盤系統(tǒng)具有很好的容錯(cuò)能力。

設(shè)計(jì)方案：將容錯(cuò)劃分成6種模式（又稱6級(jí)容錯(cuò)），分別叫作RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5。其中RAID2與RAID3方案采用得較少，其他4種得到實(shí)際應(yīng)用。

◎RAID0模式第三十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)◎RAID1模式

是把相同的數(shù)據(jù)分別寫到配對(duì)使用的兩個(gè)磁盤中去，這叫做磁盤鏡像（drivemirroring）,這一寫操作是對(duì)兩個(gè)磁盤同時(shí)進(jìn)行的，不會(huì)降低速度。

優(yōu)點(diǎn)：若其中任何一個(gè)磁盤出現(xiàn)故障，可以從另一個(gè)磁盤中讀出數(shù)據(jù)。

缺點(diǎn)：磁盤總存儲(chǔ)容量的有效利用率只有50﹪。

第三十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)◎RAID4模式

是為N個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁盤分配另外一個(gè)專用于存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)信息的磁盤，它仍然以數(shù)據(jù)散飾為基礎(chǔ)，在把數(shù)據(jù)塊寫進(jìn)多個(gè)磁盤的同時(shí)求出它們的奇偶校驗(yàn)值，最終形成一個(gè)由奇偶校驗(yàn)位值組成的信息塊，將其寫入到專用于存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)位的磁盤。

優(yōu)點(diǎn)：

◎提供了容錯(cuò)能力，N+1個(gè)磁盤中的任何一個(gè)出現(xiàn)故障，都不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

◎存儲(chǔ)容量的有效利用率較高，為N／N+1。

缺點(diǎn)：

◎計(jì)算有故障的磁盤中的正確數(shù)據(jù)比較費(fèi)時(shí)間；

◎受奇偶磁盤的制約，不支持多個(gè)數(shù)據(jù)磁盤的并行寫操作。

第四十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)第四十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日磁盤陣列技術(shù)◎RAID5模式

是對(duì)RAID4模式的改進(jìn)，它不再區(qū)分N個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁盤和另外一個(gè)專用的奇偶校驗(yàn)磁盤，把N+1個(gè)磁盤同等對(duì)待，都用于存放數(shù)據(jù)和奇偶校驗(yàn)信息，是以不同扇區(qū)的形式體現(xiàn)出來(lái)的。如下圖所示：第四十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.3光盤存儲(chǔ)設(shè)備1.光盤的優(yōu)點(diǎn)和硬、軟磁盤相比，光盤具有下述一些優(yōu)點(diǎn)。(1)存儲(chǔ)密度高：光盤的線密度一般為1000bit／mm，道密度是600～700道／mm。(2)數(shù)據(jù)傳輸率高：一般數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瓤蛇_(dá)每秒幾兆至幾十兆字節(jié)。(3)數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng)：光盤的記錄介質(zhì)是封在兩層保護(hù)膜中的，并且激光存、取過(guò)程是非接觸式的，因此壽命很長(zhǎng)、數(shù)據(jù)保存時(shí)間一般在10年以上。(4)信息位價(jià)格低：由于光盤存儲(chǔ)密度高，每100Mb信息的成本是1美分。但是，到目前為止，光盤的工作速度還低于硬盤?？刹脸貙懙墓獗P價(jià)格仍較高。第四十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日2.光盤的尺寸及特點(diǎn)

光盤常用尺寸有5.25，3.5，2.5in三種，它們各自的特點(diǎn)如下：(1)5.25in光盤目前最常用，可靠性高，存取時(shí)間快，容易升級(jí)。(2)3.5in光盤體積小，容量大，光驅(qū)輕便，功耗低。但兼容性較差，轉(zhuǎn)速不高。(3)2.5in光盤讀寫率高，功耗低，信噪比高。

8.3光盤存儲(chǔ)設(shè)備第四十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日3.光盤分類(1)只讀型光盤(CD-ROM)由生產(chǎn)廠家預(yù)先寫入數(shù)據(jù)或程序，出廠后用戶只能讀取，而不能寫入修改。這種產(chǎn)品在娛樂(lè)領(lǐng)域里主要用于電視唱片和數(shù)字音頻唱片，可以獲得高質(zhì)量的圖像和高保真度的音樂(lè)。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里，主要用于檢索文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)或其他數(shù)據(jù)庫(kù)，也可用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等。由于這種光盤具有ROM的性質(zhì)，因此稱只讀型光盤(compactdisk-ROM，簡(jiǎn)稱CD-ROM)。8.3光盤存儲(chǔ)設(shè)備第四十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.3光盤存儲(chǔ)設(shè)備(2)只寫一次型光盤(WORM)由用戶寫入信息，寫入后可以多次讀出，但只能寫一次，信息寫入后不能修改。因此它被稱為“寫一次型”(writeonce,readmany，簡(jiǎn)稱WORM)。主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件存檔或?qū)懭氲男畔⒉恍栊薷牡膱?chǎng)合。(3)可擦寫型光盤類似于磁盤，可以重復(fù)讀寫，是很有發(fā)展前途的輔助存儲(chǔ)器。它采用的是磁光(M-O)可重寫技術(shù)。第四十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日8.3光盤存儲(chǔ)設(shè)備4.光盤的讀寫原理光盤存儲(chǔ)器是利用激光束在記錄表面上存儲(chǔ)信息的。根據(jù)激光束及反射光的強(qiáng)弱不同，可以完成信息的讀寫。它的讀／寫裝置與光盤片的距離可比磁存儲(chǔ)器磁頭與盤片的距離大些，是非接觸型讀寫性質(zhì)的存儲(chǔ)器。其記錄原理有形變、相變和M-O存儲(chǔ)等。第四十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日寫一次型光盤光學(xué)系統(tǒng)示意圖第四十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日5.光盤中數(shù)據(jù)存放的形式

(1)光道CD－ROM上的光道與磁盤上的磁道不同，是一條螺旋線，螺旋線開(kāi)始于CD－ROM的中心，逐漸向外沿展開(kāi)。CD－ROM盤上的徑向道密度比磁盤大得多，為16000TPI，這正是CD－ROM容量比磁盤大得多的原因。8.3光盤存儲(chǔ)設(shè)備第四十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日5.光盤中數(shù)據(jù)存放的形式

(2)扇區(qū)CD－ROM上的扇區(qū)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，有512字節(jié)或1K字節(jié)兩種。CD－ROM有3種物理扇區(qū)方式，即扇區(qū)方式0、扇區(qū)方式1和扇區(qū)方式2。這3種扇區(qū)方式的用途如下：扇區(qū)方式0在CD－ROM中用作導(dǎo)入?yún)^(qū)和導(dǎo)出區(qū)。在扇區(qū)方式1中，安