微型计算机接口及控制技术 教学课件 ppt 作者 古辉 第11章 数据的磁存储原理及编码方式.ppt

微机接口技术 第十一章 数据的磁存储原理、 外存储器及接口 第十一章 数据的磁存储原理、外存储器及接口 11.1 数据的磁存储原理 11.2 磁盘数据编码方式 11.3 磁盘存储器的结构 11.4 光盘存储器 11.5 外存储器接口 11.1 数据的磁存储原理 11.2 磁盘数据编码方式 磁记录方式 磁记录方式是指一种编码方法，即如何将一串二进制信息，通过读写电路变换成磁层介质中的磁化翻转序列。 数据编码方式的选取直接影响到记录密度、存储容量、传送速率以及读写控制逻辑。 数据编码方式按照写信息所施加的电流波形的极性、频率和相位的不同，有归零制（RZ）、不归零制（NRZ1）、调相制（PM）、调频制（FM）和改进型调频制（MFM）。 11.2 磁盘数据编码方式 归零制RZ制(Return to Zero) 它是用一个正脉冲来表示二进制数据1，用幅度相等极性相反的负脉冲来表示数据０。写完后电流总回归到零。这种方式又叫双向归零制或典型归零制。 归零制的主要特点是写入前先退磁，两个信息位之间有未磁化的间隙，记录密度较低。具有自同步能力，即能够从本磁道读出的信息脉冲序列中提取出选通时钟信号，而无需增加附加的同步磁道。 11.2 磁盘数据编码方式 不归零制 不归零制NRZ（Not Returnt to Zero）有几种，其中不归零逢１翻转制（NRZ-1）工作原理是：写电流只在写“1”时改变方向，写“0”时写电流不变。 特点：各信息位之间没有空隙，记录密度高。没有自同步能力。并且由于电流不回到零，功耗较大。 11.2 磁盘数据编码方式 调相制PM（Phase Modulation） 无论写“1”还是写“0”，一个位信息期间，写电流相位至少有一次改变。 若写“0”，写电流先正后负， 若写“1”，写电流先负后正。 利用记录信号变向，可生成同步脉冲。 11.2 磁盘数据编码方式 调频制编码方式FM（Frequency Modulation） FM制编码规则： 位单元包含一个时钟信息和一个数据位信息，是编码以后形成的脉冲序列。 每一个位单元都以一个时钟位开头，在两个相邻的时钟位中间出现的是数据位。 一个单元包括一个时钟位（时钟位始终为1）和一个数据位。 当数据位是0时，不出现脉冲；当数据位是1时，出现脉冲。 11.2 磁盘数据编码方式 11.2 磁盘数据编码方式 特点： FM制编码记录数据１和记录数据０所对应的脉冲序列频率不同，记录１是记录０时脉冲频率的两倍，因此称为倍频制。 在两个信息位之间，写电流方向一定改变。写“1”时，写电流的频率比写“0”时的频率高一倍。具有自同步能力。 调频制写1100101时写电流波形图 11.2 磁盘数据编码方式 编码效率 编码效率通常用磁介质的每次磁化翻转所存储的有用数据位数的百分比表示， FM制的编码效率M为50％。这种编码方式对应单密度磁盘。 11.2 磁盘数据编码方式 改进调频制编码方式MFM（Modified Frequency Modulation） MFM制的编码规则： 数据位仍然出现在位单元的中间。 只有同时满足当前这个位单元中无数据位１出现，且在前面的位单元中也无数据位１出现，才允许在其中间插入时钟位。 把MFM制与FM制作一比较，可直观看出它们的差异 MFM制的编码效率为100％，并且保留了FM制同步能力强的优点。MFM制广泛应用于高密度磁盘机中和高密度数字磁带机中。 11.2 磁盘数据编码方式 11.2 磁盘数据编码方式 MFM制编码写电流变化规则只是在连续的“0”信息之间电流方向才翻转一次，在“1” 信息的位中央翻转一次。这样，保持了自同步能力，又使记录密度提高，所以又称为倍密度记录方式。 下图是写入1100101时的写电流波形。 11.3 磁盘存储器的结构 磁盘存储器根据采用的盘体材料分为两种 如果盘体采用塑料（聚脂薄膜）做基体，两面涂上磁粉，装在保护套内，则称为软磁盘，简称软盘。 如果盘体采用金属（铝镁合金）做基体，两面涂上磁粉，则称为硬磁盘。由于硬磁盘是由多个盘片组成，所以也叫磁盘组。 11.3 磁盘存储器的结构 磁盘的磁道、柱面和扇区 磁盘的每个盘面上密布着若干与盘心同心的闭合圆环，称为磁道。最靠近圆心的称为末道，最远离圆心的称为零道 由若干盘片组成的同轴盘片组中，距其轴心相同位置的一组磁道构成了一个圆柱，称为柱面。柱面从外到内顺序为零柱面至末柱面。 每个磁道或柱面按等弧度分为若干段，称做扇区，是磁头读写的最小单位。 11.3 磁盘存储器的结构 软盘存储器及接口 微机系统中常见的软盘有3英寸和5英寸软盘。软盘的盘片厚度几十微米，上面涂有磁层，封装在方形的外壳中。 外壳主要是为了防尘和保护盘面磁层不受损伤，以保护记录的信息。外壳上有3个孔：