计算机组成原理课件存储器系统.ppt

4.I/O设备比CPU和存储器慢得多，与CPU交互时，存在 时序上的问题。 ◆ 就绪信号（READY）：一个控制输入信号，CPU用 来同步与I/O设备的数据传输。 通常为高电平。当CPU输出某I/O设备的地址和正确的控制信号，使其三态缓冲器有效，该I/O设备置READY信号为低电平。 CPU读取这一信号，并继续输出同样的地址和控制信号，使缓冲器保持有效。在硬盘驱动器的例子中，此时驱动器旋转磁头，并且定位读写头，直到读到想要的数据为止。 设置READY为低电平而生成的附加时钟周期叫做等待状态（wait states）。 CPU也可使用READY同步与存储器子系统之间的数据传输。 I/O设备通过缓冲器将数据输出到数据总线上，并重 新设置READY为高电平。 CPU才从总线上读入数据，之后继续它的正常操作。 4.4 辅助存储器 辅助存储器作为主存储器的后援存储器，用于存放 CPU当前暂时不用的程序和数据。当CPU需要时，再将数据成批地调入主存。从辅存所处的位置和与主机交换信息的方式看，它属于外部设备的一种。 2. 辅存的特点 容量大，成本低，可以脱机保存信息 3. 辅存主要有两类: 磁表面存储器、光存储器 如磁盘、磁带、光盘等 4.4.1 磁表面存储器的基本原理 1. 磁表面存储器 把某些磁性材料均匀地涂敷在载体的表面上， 形成厚度为0.3～5μm的磁层，将信息记录在磁层 上，构成磁表面存储器。 2. 磁表面存储器存储信息的原理 利用磁性材料在不同方向的磁场作用下，形成 的两种稳定的剩磁状态来记录信息。 3. 磁表面存储器的读写操作 ◆ 磁头：磁表面存储器的读写元件。利用磁头来 形成和判别磁层中的不同磁化状态。 ◆ 磁头是由铁氧化体或坡莫合金等高导磁率的材 料制成的电磁铁，磁头上绕有读写线圈，可以 通过不同方向的电流。 ◆ 写磁头：用于写入信息的磁头。 读磁头：用于读出信息的磁头。 复合磁头：既可用于读出，又可用于写入的磁头。 ◆ 读/写操作: 通过磁头与磁层相对运动进行 一般都采用磁头固定，磁层作匀速平移或高 速旋转。由磁头缝隙对准运动的磁层进行读/写操作。 磁头 磁表面存储器的的读写元件 当载体相对于磁头运动时，就可以连续写入一连串的二进制信息。 局部磁化单元 载磁体 写线圈 S N I 局部磁化单元 写线圈 S N 铁芯 磁通 磁层 写入“0” 写入“1” I 写 N 读线圈 S 读线圈 S N 铁芯 磁通 磁层 运动方向 运动方向 s s t t f f e e 读出 “0” 读出 “1” 读 数据系列 PM FM MFM NRZ NRZ1 RZ 1 1 1 1 1 0 0 0 0 位周期 T 4.4.2 磁表面存储器的记录方式 归零制(RZ) 写0时，先发+I，然后回到0； 写1时，先发-I,，然后回到0。 2. 不归零制(NRZ) 写0时，维持-I不变；写1时，维持+I不变。即只有信息变换时，才在磁层中产生转变区。 NRZ 数据系列 1 1 1 1 1 0 0 0 0 读出信号 3. 见“1”就翻的不归零制(NRZ1)  在 NRZ 基础上形成的、写入规律为：见1就翻。 写0时，写入电流维持原方向不变。 写1时，写入电流方向翻转。 NRZ1 数据系列 1 1 1 1 1 0 0 0 0 读出信号 4. 调相制(PM) 又称为相位编码。其写入规律是： 写0，写入电流由负变为正 写1，写入电流由正变为负 当相邻两位相同时，两位交界处要翻转一次。 PM 数据系列 1 1 1 1 1 0 0 0 0 读出信号 5. 调频制(FM) 写1时，不仅在位周期的中心产生磁化翻转，而且在位与位之间也必须翻转。写0时，位周期中心不产生翻转，但位与位之间的边界处要翻转一次。 由于写 1 时磁化翻转的频率为写 0 时的两倍，故称为“倍频制”。 FM 数据系列 1 1 1 1 1 0 0 0 0 读出信号 6. 改进调频制(MFM或 M2F) 写1时，在位单元中间改变写入电流方向；写两个以上0时，在它们的交界处改变写入电流方向。 M2F的转变区数约为FM的一半。在相同技术条件下， M2F位单元长度可缩短为FM的一半，使M2F的记录密度提高近一倍。 M2F制度广泛用于软盘与小容量硬盘中。 MFM 读出信号 数据系列 1 1