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第三章存储器教材ppt课件

第三章内部存储器
3.1 存储器概述
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，在计算机中具有十分重要的地位。
存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
信息通路：CPU—Cache—主存
CPU—主存主存—辅存层次：采用软、硬结合
的方法实现信息交换。
信息通路：CPU—主存—辅存
• 存储层次的性能参数（主存—辅存层次）主存(M1)：容量S1，位价格C1，存取时间TA1。辅存(M2)：容量S2，位价格C2，存取时间TA2。 1 存储层次的平均位价格
2 系统的平均访问时间
ta = htm+（1 - h）tS= 0.97×50 +(1 - 0.97)×200=54.5ns
3 访问效率
e = tm / ta = 50 / 54.5 = 91.7%
3.2 主存储器（SRAM存储器）
一般由RAM和ROM组成，其中RAM占主导地位。主存储器通过地址总线、数据总线、控制总线与 CPU 或其它部件相连。
C =（C1S1 + C2S2）/（ S1 + S2）
2 命中率：指所需信息可在M1中找到的概率。 H = N1 /（ N1 + N2），失效率 F = 1- H
N1为访问M1的次数， N2为访问M2的次数。
3 存储层次的平均存取时间
TA = H* TA1 +（1 – H）* TA2 ， TA2 = TB + TA1
R/W 0.5us
R/W REF R/W 0.5us 0.5us

磁表面存储器PPT范本

5.3.2 磁记录方式
1.定义
写电流波形的组成方式。
提高可靠性：出增大写波幅度，以提高读
解决
信减号少幅转度变。区数目，使位单
提高记录密度元长度缩短。
具有自同步能力，使位单
内同步，即能从自身读出元长度缩短。
信号序列中提取同步信号，
以区分位单元。
2.实用记录方式的特点与应用
（1）不归零-1制（NRZ1）
记录块（不定长记录格式）无，扇区化分。
2）寻址信息
驱动器号、圆柱面号、磁头号、扇区号
（记
录选择号磁）盘、组交扇换区量数。
选择盘面选择磁道
选择起始扇区
2.记录格式（磁道格式）
例：定长记录格式
索引脉冲
磁道时间
磁道间隔扇区1 扇区2
扇区n 间
扇区i
标志隔区：标志信息、CRC校验码数据区：标志信息、CRC、数据字段
I0 0 1
1
01
0
t
写1时电流变，写0时电流不变。
转变区少，无自同步能力。用于早期低速磁带机。
（2）调相制（PE）பைடு நூலகம்
I0 0 1
1
01
0
t
写1时电流正跳变，写0时电流负跳变。
转变区多，有自同步能力。用于常规磁带机。
（3）调频制（FM）
I0 0 1
1
01
0
t
写1时电流变二次，写0时电流变一次。转变区多，有自同步能力。用于早期磁盘。
可查表获得
不同出错位对应不同余数。生成多项式
余数循环。
第五章复习提纲
1.半导体存储器逻辑设计(地址分配、片选逻辑、框图)。 2.记录方式(NRZ1、PE、FM、MFM、GCR)的特点与应用。 3.磁盘信息分布、寻址信息、指标(速度、容量)。 4.循环校验码的编码、译码原理。

磁表面存储器

地址A 地址地址B 地址
地址寄存器译码
存储体
数据B 数据
相联存储器
常规存储器是按地址访问的,即送入一个地址编码, 常规存储器是按地址访问的,即送入一个地址编码,选中相应的一个编址单元,然后进行读/写操作. 相应的一个编址单元,然后进行读/写操作. 而在信息检索一类的工作中,需要的却是按信息内容选中相而在信息检索一类的工作中, 应单元,进行读/ 如查询学生成绩, 应单元,进行读/写.如查询学生成绩,送出的检索依据是该生的姓名. 的姓名. 相联存储器又称为联想存储器.它不是根据地址而是根据相联存储器又称为联想存储器. 所存储信息的全部特征或部分特征进行存取的, 所存储信息的全部特征或部分特征进行存取的,即一种按内容寻址的存储器. 址的存储器. 输入信息可以同时与所有字进行对应位比较.而常规的存输入信息可以同时与所有字进行对应位比较. 储器是每次只能读出一个字(一个编址单元)进行比较. 储器是每次只能读出一个字(一个编址单元)进行比较.
dΦ e = dt
读出信号
4.4.3 磁记录方式
◆ 定义写电流波形的组成方式. 写电流波形的组成方式. 增大写波幅度, 提高可靠性 :增大写波幅度,以提高读出信号幅度. 信号幅度. 解决减少转变区数目, 减少转变区数目,使位单提高记录密度元长度缩短. 元长度缩短. 自同步能力具有自同步能力, 具有自同步能力, 使位单元长度缩短. 元长度缩短. 内同步, 内同步,即能从自身读出信号序列中提取同步信号, 信号序列中提取同步信号, 以区分位单元. 以区分位单元.
◆ 常见的记录方式
1.不归零-1制(NRZ1) 1.不归零NRZ1) 不归零
I 0 0 0 1 1 0 1 t
写1时电流变,写0时电流不变. 时电流变, 时电流不变. 读出时,逢0没有读出信号,逢1有转变区,就有读读出时, 没有读出信号, 有转变区, 出的感应电势;即有读出信号为1 无读出信号为0 出的感应电势;即有读出信号为1,无读出信号为0. 转变区少, 无自同步能力. 用于早期低速磁带机. 转变区少, 无自同步能力. 用于早期低速磁带机.

2022硬磁盘存储设备优秀ppt

2.记录方式
实际应用中，磁性材料写入二进制代码0或1，是靠不同的写入电流波形来实现的。形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。记录方式是一种编码方式，它按某种规律将一串二进制数字信息变换成磁层中相应的磁化元状态，用读写控制电路实现这种转换。在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、相位、频率变化不同，从而形成了不同的记录方式。这些记录方式可分为归零制（RZ）、不归零制（NRZ）、调相制（PM）和调频制（FM）几大类。每类中由于方案改进又演变出若干派生方案。这些记录方式中代码0或1的写入电流波形示于图7.11中。
自同步能力是指从读出数据（脉冲序列）中自动提取同步信号（时间基准信号）的能力。自同步能力的大小可以用最小磁化翻转间隔与最大磁化翻转间隔的比值R来衡量。R越大，自同步能力越强。例如NRZ，NRZ1没有自同步能力，而PM，FM，MFM记录方式具有自同步能力。其中FM记录方式的最大磁化翻转间隔是位周期T，最小磁化翻转间隔是T/2，因此 R=0.5。
磁表面存储器的缺点：存取速度较慢，机械结
磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据
1.
在计算机中，用于存储设备的磁性材料，是一种
具有矩形磁滞回线的磁性材料。这种磁性材料在外
加磁场的作用下，其磁感应强度H和外加磁场D的关系,可用矩形磁滞回线来描述，如图7.9所示。
7.4 硬磁盘存储设备
磁记录原与记录方式
计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表面存储，是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。磁表面存储器的优点：(1)存储容量大，位价格低；(2)记录介质可以重复使用；

第4章存储器 113页PPT

第４章存储器
4.1 概述 4.2 主存储器 4.3 高速缓冲存储器 4.4 辅助存储器
4.1 概述
一、存储器分类
1. 按存储介质分类
(1) 半导体存储器 TTL 、MOS
易失
(2) 磁表面存储器 (3) 磁芯存储器 (4) 光盘存储器
磁头、载磁体
非硬磁材料、环状元件易
失
激光、磁光材料
2. 按存取方式分类
0
0
0行
0地 0址 1
第一组
0 … 15
第二组
16 … 31
第三组
32 … 47
第四组
48 … 63
…
…
……
…
…
…
…
…
0译
0 码 63
0
15 16 31
32
47
48
63
…
0 列0 0地 0 址 15 0译
码
WE
CS
…
读写电路 I/O1 读写电路 I/O2 读写电路 I/O3 读写电路 I/O4
② Intel 2114 RAM 矩阵 (64 × 64) 读 4.2
二、半导体存储芯片简介
4.2
1. 半导体存储芯片的基本结构
地
译
存
读
数
… …
址
码
储
写
据
线
驱
矩
电
线
动
阵
路
片选线
读/写控制线
地址线（单向）数据线（双向）芯片容量
10
4
1K×4位
14
1
16K×1位
13
8
8K×8位
二、半导体存储芯片简介

第四章磁表面存储器

磁盘上的磁道是_______。在磁盘存储器中查找时间是指_______。活动头磁盘存储器的平均存取时间是指_______。磁道长短不同，其所存储的数据量_________。
(1)A．记录密度不同的同心圆B．记录密度相同的同心圆C．阿基米德螺线
(2)A．磁头移动到要找的磁道的时间B．在磁道上找到扇区的时间C在扇区中找到数据块的时间
答案：存储记录结构性能
22．填空：
(1)一个完整的磁盘存储器由______三部分组成。其中_______又称磁盘机，它是独立于主机的一个完整设备，_______通常是插在主机总线插槽中的一块电路板，_______是存储信息的介质。
(2)驱动器的定位系统实现_______；主轴系统的作用是_______，数据控制系统的作用是控制数据的写入和读出，包括_______等。
A．寻道时间B．旋转延迟时间
C．定位时间D．传送时间
答案：C
15．若磁盘的转速提高—倍，则_______。
A．平均存取时间减半B．平均找道时间减半
C．存储密度可以提高一倍D．平均定位时间不变
答案：D
16．活动头磁盘存储器的平均存驭时间是指________。
A．最大找道时间加上最小找道时间
B．平均找道时间
答案：(1)①驱动器、控制器和盘片②驱动器③控制器④盘片
(2)①快速精确的磁头定位②带动盘片按额定转速稳定地旋转
③寻址操作、磁头选择、写电流控制、读出放大、数据分离
(3)①主机②驱动器
(4)①大且重②低③长④擦除、写入和检验⑤低于
23.按读写性质分只读型、一次型、重写型三类。MO属于______型，DVD属于______型，CD-R属于______型。
4.4磁表面存储器
4.4.1填空题

第04章存储器 113页PPT

第一组
0 … 15
第二组
16 … 31
第三组
32 … 47
第四组
48 … 63
…
…
…
…
…
…
…
…
0译
0 码 63
0
15 16 31
32
47
48
63
…
0 列0 0地 0 址 15 0译
码
WE
CS
…
读写电路 I/O1 读写电路 I/O2 读写电路 I/O3 读写电路 I/O4
② Intel 2114 RAM 矩阵 (64 × 64) 读 4.2
③ Intel 2114 RAM 矩阵 (64 × 64) 写 4.2
0
0
0行
0地 0址 1
第一组
0 … 15
第二组
16 … 31
第三组
32 … 47
第四组
48 … 63
…
…
…
…
…
…
…
…
0译
0 码 63
0
15 16 31
32
47
48
63
…
0 列0 0地 0 址 15 0译
码
WE
CS
…
读读写写电电路路 I/O1 读写电路 I/O2 读写电路 I/O3 读写电路 I/O4
片选线 CS CE
读
数
写
据
电
线
路
读/写控制线
读/写控制线
WE （低电平写高电平读） OE （允许读） WE （允许写）
存储芯片片选线的作用
4.2
用 16K × 1位的存储芯片组成 64K × 8位的存储器

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1）约定某种规律，作为检测的依据。
有效信息位+校验位校验码译码检测
2）增大码距，从信息量上提供指错的可能。
2.几个例子
例1. 8421码码距d= 1 无查错、纠错能力。
例2. 奇偶校验码
有效信息位+1位校验位校验码
检测依据（编码规则）：约定校验码中1的个
数为奇数/偶数。
如：偶校验 10110010 1011011 1
5.3.2 磁记录方式
1.定义
写电流波形的组成方式。
提高可靠性：增大写波幅度，以提高读出
解决
信号幅度。
减少转变区数目，使位单
提高记录密度
元长度缩短。
具有自同步能力，使位单
内同步，即能从自身读出元长度缩短。信号序列中提取同步信号，以区分位单元。
2.实用记录方式的特点与应用
（1）不归零-1制（NRZ1）
（3）调频制（FM）
I001
1
01
0
t
（4）改进型调频制（MFM）
I001
1
01
0
t
写1时位单元中间电流变，相邻的0交界处电流变。
转变区少，有自同步能力。用于磁盘。
可压缩位单元长度：
I001101
0
t
（5）群码制（GCR）记录码中连续的0不超过2个；记录码按NRZ1方式写入。转变区少，有自同步能力。用于数据流磁带机。
5.基本概念如：随机存取、顺序存取、直接存取、静态M与动态M的存储原理、动态刷新 (定义、刷新方式)、自同步能力、码距…等。
码距d=2
通过统计校验码中1的个数是否为偶数来查错。
可检测一位错，不能纠错。用于主存校验。
例3. 海明校验码
检测依据：多重奇偶校验。
代码分组各组进行奇偶校验形成多位
指误字 =全0 无错 ≠全0 有错
指误字状态对应出错位序号，将出错位变反纠错。
3.循环校验码（CRC）
（1）约定规律
校验码能被某代码除尽。
设有效信息为A，约定代码为G。校验码
A G
=Q+
R G
余数
A-R G
=Q
（2）编码方法
例.有效信息A=1100，约定代码G=1011
将有效信息与余数拼在一起形成校验码
Kr
K：有效信息位数
n 1）A左移r位（r=3）：1100000
r：余数位数 n：校验码位数
2）求余数：
1100000 1011
=1110
出错，余数不为0。
可查表获得
不同出错位对应不同余数。生成多项式
余数循环。
第五章复习提纲
1.半导体存储器逻辑设计(地址分配、片选逻辑、框图)。 2.记录方式(NRZ1、PE、FM、MFM、GCR)的特点与应用。 3.磁盘信息分布、寻址信息、指标(速度、容量)。 4.循环校验码的编码、译码原理。
3.磁盘基本操作
பைடு நூலகம்
（1）寻址寻道：磁头径向移动（2）读/写串行读/写
操作寻找扇区：盘片旋转
操作 DMA方式传送
5.3.4 校验码
1.码距的概念（1）码距定义
一种编码体制中，各组合法代码间的不同位数称距离，其最小距离为该编码的码距。（2）码距作用衡量一种编码查错与纠错的能力。
（3）查错与纠错的基本出发点
记录块（不定长记录格式），无扇区化分。
2）寻址信息
驱动器号、圆柱面号、磁头号、扇区号（记
录号）、交换量。选择盘面
选择磁盘组扇区数选择磁道选择起始扇区
2.记录格式（磁道格式）
例：定长记录格式
索引脉冲
磁道时间
磁道间隔扇区1 扇区2
扇区n 间隔
扇区i
标志区：数据区：
标志信息、CRC校验码标志信息、CRC、数据字段
+
010 1011
余数
3）形成校验码 1100000 + 010 = 1100010
K=4
（7，4）码
（3）译码与纠错
n=7
循环校验码余数为0，无错
约定代码余数非0，有错不同余数对应
生成多项式
不同出错数位
利用余数循环的特点，将出错位移至校验码最高位，变
反纠错。节省硬件。
（4）生成多项式
满足三个条件
非格式化容量 =内圈位密度×内圈周长×道数/面×面数格式化容量 =字节数/扇区×扇区数/道×道数/面×面数 2）寻址信息驱动器号、磁头号、磁道号、扇区号、扇区数（2）硬盘信息分布与寻址信息 1）信息分布盘组：多个盘片，双面记录。圆柱面：各记录面上相同序号的磁道构成一圆柱面。（柱面数=道数/面）数据块扇区（定长记录格式）
第三节磁表面存储器
5.3.1 存储原理与技术指标
1.读写原理
存储介质：磁层
读/写部件：磁头
（1）写入在磁头线圈中加入磁化电流（写电流），并
使磁层移动，在磁层上形成连续的小段磁化
区域（位单元）。（2）读出
磁通变化的区域
磁头线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的转
变区经过磁头下方时，在线圈两端产生感应电势。
读出信号
2.技术指标（1）记录密度道密度：单位长度内的磁道数。
位密度：磁道上单位长度内的
二进制代码数。
非格式化容量：总位数
（2）存储容量
用位密度计算。
格式化容量：有效位数
用扇区內的数据块
（3）速度指标
长度计算。
带：平均等待时间平均存取时间盘：平均定位、平均旋转时间
衡量查找速度 ms
数据传输率衡量读/写速度 b/s、B/s
5.3.3 磁盘存储器
适用于调用较频繁的场合，常作为主存的直接后援。 1.组成
磁盘控制器 + 接口磁盘适配器磁盘磁盘驱动器盘片、磁头
定位系统、传动系统（1）软盘信息分布与寻址信息 1）信息分布盘片：单片，双面记录。磁道：盘片旋转一周，磁头的作用区域。扇区：磁道上长度相同的区段。存放数据块。各道容量相同,各道位密度不同, 内圈位密度最高。
I001
1
01
0
t
写1时电流变，写0时电流不变。
转变区少，无自同步能力。用于早期低速磁带机。
（2）调相制（PE）
I001
1
01
0
t
写1时电流正跳变，写0时电流负跳变。转变区多，有自同步能力。用于常规磁带机。
（3）调频制（FM）
I001
1
01
0
t
写1时电流变二次，写0时电流变一次。转变区多，有自同步能力。用于早期磁盘。

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