計(jì)算機(jī)組成原理(4-3

1、4.3 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器一、概述一、概述1. 問題的提出問題的提出避免避免 CPU “空等空等” 現(xiàn)象現(xiàn)象(調(diào)整調(diào)整CPU 和主存（和主存（DRAM）的速度差異的速度差異)緩存緩存CPU主存主存容量小容量小速度高速度高容量大容量大速度低速度低依據(jù)程序訪問的局部性原理依據(jù)程序訪問的局部性原理以聯(lián)想方式運(yùn)行以聯(lián)想方式運(yùn)行2. Cache 的工作原理的工作原理(1) 主存和緩存存儲(chǔ)空間基本結(jié)構(gòu)及地址格式主存和緩存存儲(chǔ)空間基本結(jié)構(gòu)及地址格式主存和緩存按塊組織主存和緩存按塊組織 塊的大小相同塊的大小相同B 為塊長為塊長 主存塊號(hào)主存塊號(hào)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器012m1塊塊 0塊塊 1塊塊 M1主存

2、塊號(hào)主存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址m位位b位位n位位M塊塊B個(gè)字個(gè)字緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址c位位b位位C塊塊B個(gè)字個(gè)字 塊塊 0塊塊 1塊塊 C1012c1標(biāo)記標(biāo)記Cache緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)e.g: 主存主存64個(gè)存儲(chǔ)單元，緩存?zhèn)€存儲(chǔ)單元，緩存16個(gè)存儲(chǔ)單元，快長個(gè)存儲(chǔ)單元，快長4個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存空間結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存空間結(jié)構(gòu)。 主存塊號(hào)主存塊號(hào)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器塊塊 0塊塊 1塊塊 15主存塊號(hào)主存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址4位位2位位6位位16塊塊緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址2位位2位位4塊塊 塊塊 0塊塊 1塊塊 3標(biāo)記標(biāo)記Cache緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)(2) 命

3、中與未命中命中與未命中緩存共有緩存共有 C 塊塊主存共有主存共有 M 塊塊M C主存塊主存塊 調(diào)入調(diào)入 緩存緩存主存塊與緩存塊主存塊與緩存塊 建立建立 了對(duì)應(yīng)關(guān)系了對(duì)應(yīng)關(guān)系用用 標(biāo)記標(biāo)記記錄與某緩存塊建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系的記錄與某緩存塊建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系的 主存塊號(hào)主存塊號(hào)命中命中未命中未命中主存塊與緩存塊主存塊與緩存塊 未建立未建立 對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)應(yīng)關(guān)系主存塊主存塊 未調(diào)入未調(diào)入 緩存緩存(3) Cache 的命中率的命中率CPU 欲訪問的信息在欲訪問的信息在 Cache 中的中的 比率比率命中率命中率 與與 Cache 的的 容量容量 、 塊長塊長 、與主存、與主存地址映射規(guī)則、替換策略地址映射規(guī)則、替

4、換策略有關(guān)有關(guān) 。Cache容量、塊長并非越大越好。容量、塊長并非越大越好。h = Nc / (Nc+Nm)Nc:訪問訪問Cache命中次數(shù)命中次數(shù)Nm：(未命中時(shí)未命中時(shí))訪問主存總次數(shù)訪問主存總次數(shù)(4) Cache 主存系統(tǒng)的效率主存系統(tǒng)的效率效率效率 e 與與 命中率命中率 有關(guān)有關(guān) 設(shè)設(shè) Cache 命中率命中率 為為 h，訪問訪問 Cache 的時(shí)間為的時(shí)間為 tc ， 訪問訪問 主存主存 的時(shí)間為的時(shí)間為 tm則則 e = 100% tc h tc+ (1h) tm 訪問訪問 Cache 的時(shí)間的時(shí)間 平均訪問時(shí)間平均訪問時(shí)間 e = 100%Cache主存系統(tǒng)平均訪問時(shí)間：主存

5、系統(tǒng)平均訪問時(shí)間： ta=htc+(1-h)tm3. Cache 的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)Cache替換機(jī)構(gòu)替換機(jī)構(gòu)Cache存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體主存主存Cache地址映射地址映射變換機(jī)構(gòu)變換機(jī)構(gòu)由由CPU完成完成4. Cache 的的 讀寫讀寫 操作操作 訪問訪問Cache取出信息送取出信息送CPU 訪問主存訪問主存取出信息送取出信息送CPU將新的主存塊將新的主存塊調(diào)入調(diào)入Cache中中執(zhí)行替換算法執(zhí)行替換算法 騰出空位騰出空位 結(jié)束結(jié)束命中？命中？Cache滿？滿？CPU發(fā)出訪問地址發(fā)出訪問地址 開始開始是是否否是是否否讀讀Cache由由CPU訪問主存啟動(dòng)訪問主存啟動(dòng)Cache操作類型由操作類型由CP

6、U訪問訪問主存操作類型決定主存操作類型決定Cache 和主存的一致性和主存的一致性 4. Cache 的的 讀寫讀寫 操作操作寫寫 寫直達(dá)法寫直達(dá)法（Write through） 寫回法寫回法（Write back） 寫操作時(shí)數(shù)據(jù)既寫入寫操作時(shí)數(shù)據(jù)既寫入Cache又寫入主存又寫入主存 寫操作時(shí)只把數(shù)據(jù)寫入寫操作時(shí)只把數(shù)據(jù)寫入 Cache 而不寫入主存而不寫入主存當(dāng)當(dāng) Cache 數(shù)據(jù)被替換出去時(shí)才寫回主存數(shù)據(jù)被替換出去時(shí)才寫回主存 需增加標(biāo)記：清、濁寫操作時(shí)間就是訪問主存的時(shí)間寫操作時(shí)間就是訪問主存的時(shí)間寫操作時(shí)間就是訪問寫操作時(shí)間就是訪問 Cache 的時(shí)間的時(shí)間減少訪問主存次數(shù)，但有風(fēng)險(xiǎn)。

7、減少訪問主存次數(shù)，但有風(fēng)險(xiǎn)。（未命中時(shí)）（未命中時(shí)） 4. Cache 的的 讀寫讀寫 操作操作寫寫 寫分配法寫分配法 非寫分配法非寫分配法 寫操作時(shí)數(shù)據(jù)寫入主存寫操作時(shí)數(shù)據(jù)寫入主存 同時(shí)相應(yīng)主存塊調(diào)入Cache寫操作時(shí)只把數(shù)據(jù)寫入主存寫操作時(shí)只把數(shù)據(jù)寫入主存緩存緩存CPU主存主存4. Cache 的的 讀寫讀寫 操作操作字字塊塊字字5. Cache 的改進(jìn)的改進(jìn)(1) 增加增加 Cache 的級(jí)數(shù)的級(jí)數(shù)片載（片內(nèi)）片載（片內(nèi)）Cache片外片外 Cache(2) 統(tǒng)一緩存和分立緩存統(tǒng)一緩存和分立緩存指令指令 Cache數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Cache與主存結(jié)構(gòu)有關(guān)與主存結(jié)構(gòu)有關(guān)與指令執(zhí)行的控制方式有關(guān)與

8、指令執(zhí)行的控制方式有關(guān)是否流水是否流水32K 指令指令 Cache 32K 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Cache 256KB 、 21MB、L1 L2 (L3)e.g: 主存主存64個(gè)存儲(chǔ)單元，緩存?zhèn)€存儲(chǔ)單元，緩存16個(gè)存儲(chǔ)單元，快長個(gè)存儲(chǔ)單元，快長4個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存空間結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存空間結(jié)構(gòu)。 主存塊號(hào)主存塊號(hào)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器塊塊 0塊塊 1塊塊 15主存塊號(hào)主存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址4位位2位位6位位16塊塊緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址2位位2位位4塊塊 塊塊 0塊塊 1塊塊 3標(biāo)記標(biāo)記Cache緩存塊號(hào)緩存塊號(hào) Cache 讀讀操作操作: 訪問訪問Cache取出信息送取

9、出信息送CPU 訪問主存訪問主存取出信息送取出信息送CPU將新的主存塊將新的主存塊調(diào)入調(diào)入Cache中中執(zhí)行替換算法執(zhí)行替換算法 騰出空位騰出空位 結(jié)束結(jié)束命中？命中？Cache滿？滿？CPU發(fā)出訪問地址發(fā)出訪問地址 開始開始是是否否是是否否Cache由由CPU訪問主存啟動(dòng)訪問主存啟動(dòng)Cache操作類型由操作類型由CPU訪問訪問主存操作類型決定主存操作類型決定Cache命中率命中率:CPU 欲訪問的信息在欲訪問的信息在 Cache 中的中的 比率比率命中率命中率 與與 Cache 的的 容量容量 、 塊長塊長 、與主存、與主存地址映射規(guī)則、替換策略地址映射規(guī)則、替換策略有關(guān)有關(guān) 。Cache容

10、量、塊長并非越大越好。容量、塊長并非越大越好。h = Nc / (Nc+Nm)Nc:訪問訪問Cache命中次數(shù)命中次數(shù)Nm：(未命中時(shí)未命中時(shí))訪問主存總次數(shù)訪問主存總次數(shù)Cache 主存系統(tǒng)效率主存系統(tǒng)效率:效率效率 e 與與 命中率命中率 有關(guān)有關(guān) 設(shè)設(shè) Cache 命中率命中率 為為 h，訪問訪問 Cache 的時(shí)間為的時(shí)間為 tc ， 訪問訪問 主存主存 的時(shí)間為的時(shí)間為 tm則則 e = 100% tc h tc+ (1h) tm 訪問訪問 Cache 的時(shí)間的時(shí)間 平均訪問時(shí)間平均訪問時(shí)間 e = 100%Cache主存系統(tǒng)平均訪問時(shí)間：主存系統(tǒng)平均訪問時(shí)間： ta=htc+(1-

11、h)tm二、替換算法二、替換算法1. 先進(jìn)先出先進(jìn)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(jī)法隨機(jī)法三、三、Cache 主存的地址映射主存的地址映射地址映射：地址映射： Cache 主存存儲(chǔ)空間設(shè)主存存儲(chǔ)空間設(shè)計(jì)。用某種函數(shù)或規(guī)則使主存地址與計(jì)。用某種函數(shù)或規(guī)則使主存地址與Cache 地址具有某種邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系。地址具有某種邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系。地址變換：地址變換：CPU存儲(chǔ)器訪問時(shí)，將主存儲(chǔ)器訪問時(shí)，將主存地址按映射規(guī)則換算成存地址按映射規(guī)則換算成Cache 地址地址的過程。的過程。e.g: 主存主存64個(gè)存儲(chǔ)單元，緩存?zhèn)€存儲(chǔ)單元，緩存16個(gè)存儲(chǔ)單元

12、，快長個(gè)存儲(chǔ)單元，快長4個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存的全相聯(lián)映射關(guān)系。個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存的全相聯(lián)映射關(guān)系。 主存塊號(hào)主存塊號(hào)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器塊塊 0塊塊 1塊塊 15主存塊號(hào)主存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址4位位2位位6位位 緩存緩存主存塊標(biāo)記主存塊標(biāo)記緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址2位位2位位 塊塊 0塊塊 1塊塊 3標(biāo)記標(biāo)記Cache緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)1. 全相聯(lián)映射全相聯(lián)映射主存主存 中的中的 任一塊任一塊 可以映射到可以映射到 緩存緩存 中的中的 任一塊任一塊塊塊2m1塊塊2c1塊塊1 字塊字塊0塊塊2c1塊塊1塊塊0標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記標(biāo)記 主存塊標(biāo)記主存塊標(biāo)記 字塊內(nèi)地址字塊內(nèi)地

13、址主存地址主存地址 m 位位b位位 m Cache 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器塊塊0 塊塊2m1 字塊字塊2c+1 塊塊2c+11 塊塊2c +1 字塊字塊2c塊塊2c1 塊塊1 字塊字塊0主存儲(chǔ)體主存儲(chǔ)體 塊塊 1 標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 0 標(biāo)記標(biāo)記塊塊 2c1標(biāo)記標(biāo)記Cache存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體t位位012c1 塊塊字塊地址字塊地址 主存主存 塊標(biāo)記塊標(biāo)記t 位位c 位位b 位位主存地址主存地址 比較器（比較器（t位）位）= 不命中不命中有效位有效位=1？*m位位 Cache內(nèi)地址內(nèi)地址否否是是命中命中2. 直接映射直接映射每個(gè)緩存塊每個(gè)緩存塊 i 可以和可以和 若干若干 個(gè)個(gè) 主存塊主存塊 對(duì)

14、應(yīng)對(duì)應(yīng)每個(gè)主存塊每個(gè)主存塊 j 只能和只能和 一一 個(gè)個(gè) 緩存塊緩存塊 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)i = j mod C 塊塊2c+1 塊塊2c 塊塊0 塊塊 0緩存塊緩存塊號(hào)號(hào)主存塊主存塊號(hào)號(hào)緩存塊緩存塊數(shù)數(shù)e.g: 主存主存64個(gè)存儲(chǔ)單元，緩存?zhèn)€存儲(chǔ)單元，緩存16個(gè)存儲(chǔ)單元，快長個(gè)存儲(chǔ)單元，快長4個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存的直接地址映射關(guān)系。存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存的直接地址映射關(guān)系。 主存塊號(hào)主存塊號(hào)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器塊塊 0塊塊 1塊塊 15 緩存緩存主存塊標(biāo)記主存塊標(biāo)記塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址2位位2位位緩存塊號(hào)緩存塊號(hào)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址2位位2位位 塊塊 0塊塊 1塊塊 3標(biāo)記標(biāo)記Cache緩存塊號(hào)緩存塊

15、號(hào)2位位緩存塊號(hào)緩存塊號(hào) 塊塊2m1字塊字塊2c-r+1 塊塊2c-r + 1 字塊字塊2c-r 塊塊2c-r 塊塊1 字塊字塊0 塊塊 3標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 1標(biāo)記標(biāo)記塊塊 2c1標(biāo)記標(biāo)記 塊塊 2標(biāo)記標(biāo)記 字塊字塊 0標(biāo)記標(biāo)記塊塊 2c2標(biāo)記標(biāo)記 塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址組地址組地址 主存塊標(biāo)記主存塊標(biāo)記s = t + r 位位q = cr 位位b 位位組組012c-r1主存地址主存地址Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器m 位位共共 Q 組組，每組內(nèi)兩塊（，每組內(nèi)兩塊（r = 1)1某一主存塊某一主存塊 j 按模按模 Q 映射到映射到 緩存緩存 的第的第 i 組組中的中的 任一塊任一塊i = j mod

16、Q直接映射直接映射全相聯(lián)映射全相聯(lián)映射3. 組相聯(lián)映射組相聯(lián)映射 塊塊0 塊塊 1 塊塊 0 塊塊2c-r 塊塊2c-r+1e.g: 主存主存64個(gè)存儲(chǔ)單元，緩存?zhèn)€存儲(chǔ)單元，緩存16個(gè)存儲(chǔ)單元，分兩組，快長個(gè)存儲(chǔ)單元，分兩組，快長4個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存的組相聯(lián)映射關(guān)系。個(gè)存儲(chǔ)單元。試分析主存和緩存的組相聯(lián)映射關(guān)系。 主存塊號(hào)主存塊號(hào)主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器塊塊 0塊塊 1塊塊 15 緩存緩存主存塊標(biāo)記主存塊標(biāo)記塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址3位位2位位6位位組內(nèi)組內(nèi)塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址1位位2位位組組地址地址013標(biāo)記標(biāo)記Cache塊塊組組0121位位1位位緩存組緩存組地址地址兩路組相聯(lián)映射兩路組相聯(lián)映射例例4

17、.8 (P120)例例4.11 (P122)4.4 輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器1. 輔存特點(diǎn)輔存特點(diǎn)2. 輔存類型及發(fā)展趨勢特點(diǎn)輔存類型及發(fā)展趨勢特點(diǎn)3. 輔存技術(shù)指標(biāo)輔存技術(shù)指標(biāo)4. 硬磁盤尋址硬磁盤尋址5. CRC碼碼4.4 輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器一、概述一、概述1. 特點(diǎn)特點(diǎn)容量大、成本低、非易失性容量大、成本低、非易失性通過通過I/O接口與主機(jī)交換信息接口與主機(jī)交換信息形成主存形成主存輔存層次輔存層次一、概述一、概述2. 類型類型(按存儲(chǔ)介質(zhì)按存儲(chǔ)介質(zhì))(1) 磁表面：磁表面：(2) 光學(xué)介質(zhì)光學(xué)介質(zhì)(3) 半導(dǎo)體介質(zhì)：半導(dǎo)體介質(zhì)： 固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤磁帶、磁盤、磁盤陣列磁帶、磁盤、磁盤陣列【4

18、.4.7 光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器盤片結(jié)構(gòu)：盤片結(jié)構(gòu)： 印刷層、保護(hù)層、反射層印刷層、保護(hù)層、反射層(金、銀金、銀)、記錄層、記錄層(非磁性介質(zhì)、磁性介質(zhì)非磁性介質(zhì)、磁性介質(zhì))、基板、基板利用聚焦的激光束處理記錄介質(zhì)，存儲(chǔ)和再生信息。利用聚焦的激光束處理記錄介質(zhì)，存儲(chǔ)和再生信息。光盤的存儲(chǔ)原理：光盤的存儲(chǔ)原理：只讀型和只寫一次型只讀型和只寫一次型可擦寫光盤可擦寫光盤熱作用熱作用（物理或化學(xué)變化）（物理或化學(xué)變化）熱磁效應(yīng)熱磁效應(yīng) 】3. 磁表面存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)磁表面存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)道密度道密度 Dt位密度位密度 DbC = n k s 格式化格式化 非格式化非格式化尋道時(shí)間尋道時(shí)間 + 等待時(shí)間等

19、待時(shí)間(1) 記錄密度記錄密度(2) 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量(3) 平均尋址時(shí)間平均尋址時(shí)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： 平均尋址時(shí)間平均尋址時(shí)間讀寫時(shí)間讀寫時(shí)間出錯(cuò)信息位數(shù)與讀出信息的總位數(shù)之比出錯(cuò)信息位數(shù)與讀出信息的總位數(shù)之比傳輸時(shí)間傳輸時(shí)間4. 磁記錄原理磁記錄原理寫寫局部磁化單元局部磁化單元載磁體載磁體寫線圈寫線圈SNI局部磁化單元局部磁化單元寫線圈寫線圈SN鐵芯鐵芯磁通磁通磁層磁層寫入寫入“0”寫入寫入“1”IN讀線圈讀線圈S讀線圈讀線圈SN鐵芯鐵芯磁通磁通磁層磁層運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向ssttffee讀出讀出 “0”讀出讀出 “1”讀

20、讀磁表面存儲(chǔ)器的記錄方式電流波形：磁表面存儲(chǔ)器的記錄方式電流波形：011100010數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)序列RZNRZNRZ1PMFMMFMT位周期位周期二、硬磁盤存儲(chǔ)器二、硬磁盤存儲(chǔ)器1. 硬磁盤存儲(chǔ)器的類型硬磁盤存儲(chǔ)器的類型(1) 固定磁頭和移動(dòng)磁頭固定磁頭和移動(dòng)磁頭(2) 可換盤和固定盤可換盤和固定盤2. 硬磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)硬磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)磁磁 盤盤 控控 制制 器器磁磁 盤盤 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) 器器盤盤 片片主主 機(jī)機(jī)磁盤磁盤磁磁盤盤組組主軸主軸磁頭磁頭音圈音圈電機(jī)電機(jī)位置檢測位置檢測定位驅(qū)動(dòng)定位驅(qū)動(dòng)模擬控制模擬控制放放大大閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)閉環(huán)自動(dòng)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(biāo)磁道

21、信號(hào)標(biāo)磁道信號(hào)測測速速輸輸出出讀寫臂讀寫臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸主軸定位驅(qū)動(dòng)定位驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)控制(1) 磁盤驅(qū)動(dòng)器磁盤驅(qū)動(dòng)器(2) 磁盤控制器磁盤控制器 接收主機(jī)發(fā)來的命令，轉(zhuǎn)換成磁盤驅(qū)動(dòng)器的控制命令接收主機(jī)發(fā)來的命令，轉(zhuǎn)換成磁盤驅(qū)動(dòng)器的控制命令 實(shí)現(xiàn)主機(jī)和驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)主機(jī)和驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 控制磁盤驅(qū)動(dòng)器讀寫控制磁盤驅(qū)動(dòng)器讀寫通過總線通過總線對(duì)主機(jī)對(duì)主機(jī)對(duì)硬盤（設(shè)備）對(duì)硬盤（設(shè)備）磁盤控制器磁盤控制器 是是主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的 接口接口主機(jī)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)接口：主機(jī)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)接口： IDE SATA SCSI 光纖通道光纖通道 3. 硬磁盤存儲(chǔ)器發(fā)

22、展動(dòng)向硬磁盤存儲(chǔ)器發(fā)展動(dòng)向提高磁盤記錄密度提高磁盤記錄密度提高磁盤數(shù)據(jù)傳輸率及縮短平均存取時(shí)間提高磁盤數(shù)據(jù)傳輸率及縮短平均存取時(shí)間磁盤陣列（磁盤陣列（RAID）半導(dǎo)體盤半導(dǎo)體盤存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)卡 固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤由硬質(zhì)鋁合金材料為基底附著磁性物質(zhì)制成由硬質(zhì)鋁合金材料為基底附著磁性物質(zhì)制成(3) 盤片盤片4. 硬磁盤磁道記錄格式硬磁盤磁道記錄格式 -數(shù)據(jù)塊在盤面分布規(guī)律數(shù)據(jù)塊在盤面分布規(guī)律（1） 定長記錄格式定長記錄格式（2）不定長記錄格式）不定長記錄格式 -根據(jù)需要決定記錄塊長度根據(jù)需要決定記錄塊長度定長記錄格式：定長記錄格式：磁盤尋址：磁盤尋址：定長記錄格式：定長記錄格式：例例4.12 (P135

23、) 例例4.13 (P136)（1）基于模2運(yùn)算編碼方法（不考慮進(jìn)位） 模2加減: 異或邏輯 0 0=0; 0 1=1; 1 0=1; 1 1=0. 模2乘: 模2除: 1 0 1 0 1 0 1/ 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 11 0 1三三. . 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)(CRC)碼碼n位信息碼位信息碼+k位校驗(yàn)碼位校驗(yàn)碼(2) 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)碼碼 用左移用左移k位后的位后的n位信息碼位信息碼M(x)xk除除以以(k+1)

24、位生成多項(xiàng)式位生成多項(xiàng)式G(x)，所得，所得k位余數(shù)位余數(shù)R(x)作為作為k位校驗(yàn)位，形成位校驗(yàn)位，形成CRC碼碼: M(x)xk+ R(x)M(x)xk+ R(x)/ G(x)=?余數(shù)余數(shù)=0 例4.15 (P145) M(x)= x3 + x2= 1100 G(x)= x3 + x +1= 1011 M(x)x3= x6 + x5= 1100000 M(x)x3 1100000 010 G(x) 1011 1011 M(x)x3 +R(x)= 1100000 +010 = 1100010 CRC碼稱為(7,4)碼,即n+k=7,n=4=1110+(3) CRC碼一位糾錯(cuò)碼一位糾錯(cuò)M(x)xk+ R(x)/ G(x) R(X)=0 正確正確M(x)xk+ R(x)/ G(x) R(X)0 有錯(cuò)有錯(cuò) 出錯(cuò)位不同，余數(shù)不同出錯(cuò)位不同，余數(shù)不同 余數(shù)與余數(shù)與G(x)有關(guān)有關(guān) 對(duì)余數(shù)繼續(xù)作模對(duì)余數(shù)繼續(xù)作模2除，余數(shù)循環(huán)除，余數(shù)循環(huán)A1A2A3A4A5A6A7余余 數(shù)數(shù)正確正確11000100 0 0A7錯(cuò)錯(cuò)11000110 0 1A6錯(cuò)錯(cuò)11000000 1 0A5錯(cuò)錯(cuò)11001101 0 0A4錯(cuò)錯(cuò)11010100 1 1A3錯(cuò)錯(cuò)11100101 1 0A2錯(cuò)錯(cuò)10000101 1 1A1錯(cuò)錯(cuò)01000101 0