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计算机组成与结构第八章8.1 辅辅助存助存储储器的种器的种类类与技与技术术指指标标 一一.辅辅助存助存储储器的种器的种类类 常用常用辅辅助存助存储储器主要有两器主要有两类类：磁表面存：磁表面存储储器和光存器和光存储储器。器。1、磁表面存、磁表面存储储器器 分两分两类类：数字磁：数字磁记录记录和模和模拟拟磁磁记录记录。数字式磁数字式磁记录记录：硬：硬盘盘、软盘软盘和磁和磁带带。模模拟拟式磁式磁记录记录：录录音和音和摄摄像像设备设备。工作原理：磁性材料沉工作原理：磁性材料沉积积在基体上形成在基体上形成记录记录介介质质，通，通过过 磁磁头头与与记录记录介介质质的相的相对对运运动动来来读读写信息。写信息。2、光存、光存储储器器 用于用于计计算机系算机系统统的光存的光存储储器主要是光器主要是光盘盘。光光盘盘的的记录记录原理：利用激光束在具有感光特性的表面上存原理：利用激光束在具有感光特性的表面上存储储信息。信息。二.辅辅助存助存储储器的技器的技术术指指标标 主要技主要技术术指指标标：存：存储储密度、存密度、存储储容量和容量和寻寻址址时间时间。1、存、存储储密度密度 定定义义：单单位位长长度或度或单单位面位面积积磁磁层层表面所存表面所存储储的的二二进进制信息量。制信息量。对对磁磁盘盘存存储储器来器来说说可以用道密度或位可以用道密度或位密度来表示，也可用两者的乘密度来表示，也可用两者的乘积积面密度表示。面密度表示。对对于磁于磁带带，其磁道是沿着磁，其磁道是沿着磁带长带长度方向的直度方向的直线线，存，存储储密密度主要用位密度来衡量。度主要用位密度来衡量。道密度：沿磁道密度：沿磁盘盘半径方向半径方向单单位位长长度的磁道数，度的磁道数，单单位是道位是道/英寸或道英寸或道/毫米。毫米。位密度：位密度：单单位位长长度磁道能度磁道能记录记录的二的二进进制信息的制信息的位数，又叫位数，又叫线线密度。密度。单单位是位位是位/英寸或位英寸或位/毫米。毫米。2、存、存储储容量容量 定定义义：磁表面存磁表面存储储器所能存器所能存储储的二的二进进制信息制信息总总量。一般以字量。一般以字节为单节为单位。位。磁盘存储器有格式化和非格式化两个指标。格式化容量：按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是用用户户真正可以使用真正可以使用的容量，一般为非格式化容量的60%70%。非格式化容量：磁记录表面可以利用的磁化单元总数。将磁盘存储器用于计算机系统中，必须首先进行格式化操作，然后才能供用户记录信息。3、寻寻址址时间时间 磁磁盘盘存存储储器器用直接存取方式，寻址时间包括两部分：磁头寻找目标磁道所需的找道时间和找到磁道后磁头等待所需要读写的区段旋转到磁头下方的等待时间。平均寻址时间=平均找道时间+平均等待时间（平均等待时间是磁盘旋转半圈所需的时间）磁磁带带存存储储器器用顺序存取方式，其寻址时间是磁带空移到磁头应访问记录区所在位置的时间。它比硬盘的寻址时间长得多。4、数据、数据传输传输率率 定义：磁表面存储器的缓存在单位时间内与主机之间传送数据的位数或字节数。传输率=记录密度D*记录介质的运动速度V5、误码误码率率 定义：衡量磁表面存储器的出错概率的参数。误码率=出错信息的位数/读出的总信息位数。6、价格、价格 通常用位价格来比较各种存储器。位价格=设备价格/容量8.2 磁磁记录记录原理与原理与记录记录方式方式 磁表面存磁表面存储储器通器通过过磁磁头头和和记录记录介介质质的相的相对对运运动动完成完成读读写。写。磁表面存磁表面存储储器中的信息的器中的信息的读读写写过过程是程是电电和磁的相互和磁的相互转换转换过过程。程。1、写、写 磁磁头线头线圈通一圈通一电电流，磁流，磁头头中将中将产产生磁生磁场场，在磁，在磁头头前隙前隙处处磁力磁力线线通通过过磁表面形成一个磁表面形成一个闭闭合回路，因此磁表面被磁化。合回路，因此磁表面被磁化。当当电电流被撤走后，剩磁形成了磁化小区域，即流被撤走后，剩磁形成了磁化小区域，即电电信号信号转转化化成了磁信号。成了磁信号。线线圈中圈中电电流方向不同，剩磁状流方向不同，剩磁状态态不同，可用来不同，可用来记录记录0或或1。2、读读 磁表面和磁磁表面和磁头头之之间间相相对对运运动动，事先被磁化了的区域，事先被磁化了的区域经过经过磁磁头头前隙前隙时时，磁力，磁力线线穿穿过过磁磁头头并被切割，磁并被切割，磁头头中的磁通中的磁通发发生生变变化，化，线线圈中圈中产产生生感感应电动势应电动势，磁通正向增大，磁通正向增大时时，磁，磁头线头线圈中圈中产产生一个生一个负负的的电动势电动势；磁；磁通通变变小小时则产时则产生正的感生正的感应电动势应电动势，即，即产产生生负负、正脉冲、正脉冲磁信号磁信号转换转换成成电电信号。信号。垂直记录是利用磁头磁场的垂直分量，在具有各向异性的记录介质上写入信息，从而在介质上形成垂直于磁层表面的小磁化区。垂直记录与水平记录相比具有更高的存储密度。目前的磁盘一般采用水平记录技术。1、磁、磁记录记录介介质质 磁磁记录记录介介质质指的是涂有薄指的是涂有薄层层磁性材料的信息磁性材料的信息载载体，体，可以脱机保存信息，是不同系可以脱机保存信息，是不同系统统之之间间信息交互的手信息交互的手段，又称磁段，又称磁记录记录媒体。媒体。根据根据记录记录介介质质的基底不同可分的基底不同可分软软性介性介质质和硬性和硬性介介质质。基底和磁性材料都会影响。基底和磁性材料都会影响记录记录介介质质的性能。的性能。常用的磁性介常用的磁性介质质是磁粉。不同的涂布工是磁粉。不同的涂布工艺艺方式方式（平涂工（平涂工艺艺和甩涂工和甩涂工艺艺）产产生的生的记录记录介介质质的的质质量也量也不同。不同。2、磁、磁头头 磁磁头头是是实现电实现电磁相互磁相互转换转换的装置。的装置。磁磁头头的性能的性能对读对读写、清除、写、清除、记录记录密度和密度和读读出速度等均有影响。出速度等均有影响。感感应应式磁式磁头头 采用采用电电磁感磁感应应原理原理读记录读记录信号。信号。按工作方式分按工作方式分为为接触式磁接触式磁头头和浮和浮动动式磁式磁头头。接触式磁接触式磁头头：磁：磁头头与与记录记录介介质质直接接触。直接接触。浮浮动动式磁式磁头头：介：介质质高速运高速运动时产动时产生的气流在磁生的气流在磁头头与介与介质质表面之表面之间间形成形成一一层层空气薄膜，使磁空气薄膜，使磁头头与介与介质质表面脱离接触。表面脱离接触。MR磁磁头头 磁磁头头利用磁致利用磁致电电阻效阻效应应可在高密度可在高密度记录记录下下读读出信息。出信息。专专用于用于读读出的磁出的磁头头，不能写。，不能写。磁致磁致电电阻效阻效应应：将某些磁性材料放在磁：将某些磁性材料放在磁场场中，如果通以一恒定中，如果通以一恒定电电流，流，当外加磁当外加磁场场改改变时变时，该该材料的材料的电电阻率也随之改阻率也随之改变变。定定义义：是一种是一种编码编码方法，按某种方法，按某种规规律将一串二律将一串二进进制数字信息制数字信息变换变换成存成存储储介介质质磁磁层层的相的相应应磁化翻磁化翻转转形形式，并式，并经读经读写控制写控制电电路路实现这实现这种种转换规转换规律。律。常用的常用的编码编码方法有：方法有：归归零制零制(RZ)不不归归零制零制(NRZ)见见1就翻的不就翻的不归归零制（零制（NRZ1）调调相制相制(PM)调频调频制制(FM)改改进调频进调频制制(MFM)8.3 硬磁硬磁盘盘存存储储器器 硬磁硬磁盘盘存存储储器指的是器指的是记录记录介介质为质为硬硬质圆质圆形形盘盘片的片的辅辅助存助存储储器系器系统统。以。以铝铝合金合金为为基底，上面涂有磁粉，采用甩涂工基底，上面涂有磁粉，采用甩涂工艺艺。根据磁根据磁头头的工作方式分的工作方式分类类可分成移可分成移动头动头磁磁盘盘存存储储器和固定器和固定头头磁磁盘盘存存储储器。器。固定固定头头磁磁盘盘存存储储器中每一个磁道都器中每一个磁道都对应对应一个磁一个磁头头，省去了找道，省去了找道时间时间。移移动盘动盘存存储储器器为为浮浮动动磁磁头头，存取数据，存取数据时时磁磁头头在磁在磁盘盘盘盘面上径向移面上径向移动动。磁磁盘盘存存储储器由器由驱动驱动器（器（HDD）和控制器（）和控制器（HDC）组组成。成。磁磁盘驱动盘驱动器又称磁器又称磁盘盘机或磁机或磁盘盘子系子系统统，是独立于主机外的一个装置。，是独立于主机外的一个装置。硬硬盘盘控制器一般指插在主机控制器一般指插在主机总线总线插槽中的一插槽中的一块电块电路板。它的作用是接路板。它的作用是接 受主机受主机发发送的命令和双向送的命令和双向传传送数据，将主机命令送数据，将主机命令转换转换成成驱动驱动器的命令，将数器的命令，将数据据转换转换成成对对方可以接受的格式，以方可以接受的格式，以实现驱动实现驱动器的器的读读写操作。写操作。1、HDD（硬磁（硬磁盘驱动盘驱动器）器）HDD的主要的主要组组成部分是定位成部分是定位驱动驱动系系统统、数据控制系、数据控制系 统统、主、主轴轴系系统统和和盘组盘组（或（或盘盘片）。片）。1 1、磁、磁头头定位定位驱动驱动系系统统 磁磁头头定位定位驱动驱动机构是机构是驱动驱动磁磁头头沿沿盘盘面径向位置运面径向位置运动动以以寻寻找目找目标标磁道磁道位置的机构。定位位置的机构。定位驱动驱动系系统统由由驱动驱动部件和运部件和运载载部件部件组组成。成。磁磁盘驱动盘驱动器器普遍采用音圈普遍采用音圈电电机机驱动驱动和伺服和伺服盘盘定位。定位。音圈音圈电电机直接机直接驱动驱动磁磁头头运运动动。磁磁盘盘机音圈机音圈电电机控制系机控制系统统工作工作过过程：程：（1 1）位置）位置检测电检测电路路检测检测出磁出磁头头当前位置当前位置 （2 2）控制器送来目）控制器送来目标标磁道位置磁道位置 （3 3）逻辑电逻辑电路求出目路求出目标标位置与磁位置与磁头头当前位置的差当前位置的差值值。（4 4）模）模拟拟控制控制电电路根据差路根据差值值及磁及磁头现头现在的运行速度求出磁在的运行速度求出磁头头运运动动方向和速度。方向和速度。（5 5）功率放大器把信号放大）功率放大器把信号放大为驱动为驱动磁磁头头运运动动的的电电流流 （6 6）音圈）音圈电电机推机推动动小小车车到到预预定位置定位置2 2、主主轴轴系系统统与数据控制系与数据控制系统统 主主轴轴系系统统的作用是安装的作用是安装盘盘片，并片，并驱动驱动他他们们以以额额定的定的转转速速稳稳定旋定旋转转。主要部件是主主要部件是主轴电轴电机和有关控制机和有关控制电电路。路。数据控制系数据控制系统统的作用是控制数据的写入和的作用是控制数据的写入和读读出。出。主要包括磁主要包括磁头头，磁，磁头选择电头选择电路，路，读读写写电电路和索引区路和索引区标电标电路等。路等。（1）写入数据）写入数据过过程程 a、接收、接收选头选选头选址信号，并把硬址信号，并把硬盘盘地址信号地址信号发发到地址寄存器中到地址寄存器中 完成完成寻寻址操作。址操作。b、根据控制器、根据控制器发发来的写命令及数据开始写入信息来的写命令及数据开始写入信息 c、写、写电电流由流由头选头选信号、写命令和文件保信号、写命令和文件保护护信号控制流入信号控制流入选选定的定的 磁磁头线头线圈。圈。d、由、由检测电检测电路路检查检查是否出是否出错错。（2）读读出数据出数据过过程程 读读出出电电路接收磁路接收磁盘盘表面的磁通表面的磁通变变化，作化，作为为磁磁头头的激磁的激磁电压电压，即在磁，即在磁头线头线圈内圈内产产生感生感应电动势应电动势。a、执执行行寻寻址操作并址操作并选择选择磁磁头头 b、磁、磁头读头读出信号送放大器出信号送放大器 c、读读放大器放大器输输出送出送译码电译码电路，如果采用自同步路，如果采用自同步记录记录方式，在此将方式，在此将 读读出信号分出信号分为为两路，一路两路，一路为为数据脉冲，一路数据脉冲，一路为为同步脉冲。同步脉冲。3 3、盘组盘组（或（或盘盘片）片）盘盘片的上下两面都能片的上下两面都能记录记录信息，通常将信息，通常将盘盘片表面成片表面成为记为记 录录面，面，记录记录面上一系列同心面上一系列同心圆圆称称为为磁道。磁道。磁磁盘盘地址由地址由记录记录面号（或称磁面号（或称磁头头号）、磁道号和扇区号号）、磁道号和扇区号组组成，一次成，一次读读写操作至少写操作至少读读写一个磁道上的一个扇区的数据。写一个磁道上的一个扇区的数据。一个磁一个磁盘盘存存储储器所能存器所能存储储的字的字节总节总数，称数，称为为存存储储容量，存容量，存储储容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量一般是容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量一般是非格式化容量的非格式化容量的60%-70%60%-70%。4、HDC（硬磁（硬磁盘盘控制器）控制器）磁磁盘盘控制器是主机与磁控制器是主机与磁盘驱动盘驱动器之器之间间的接口，由于的接口，由于辅辅助存助存储储器是快速的外部器是快速的外部设备设备，它，它们们与主机之与主机之间间是成批交是成批交换换数据的。数据的。采用直接存采用直接存储储器存取（器存取（DMA）控制方式。）控制方式。作作为为主机与主机与驱动驱动器之器之间间交接部件的控制器，有两个接交接部件的控制器，有两个接口，一个是与主机之口，一个是与主机之间间的接口（系的接口（系统级统级接口），控制接口），控制辅辅存存与主机与主机总线总线之之间间交交换换数据；另外一个是与数据；另外一个是与设备设备的接口（的接口（设设备级备级接口），根据主机的命令控制接口），根据主机的命令控制设备设备的操作。的操作。目前常目前常见见的系的系统级统级硬硬盘盘接口有接口有ESDI接口、接口、SMD接口、接口、IDE接口、接口、SCSI接口接口。1、磁、磁盘盘cache概念概念 主存与磁主存与磁盘盘的的读读取速度差距太大，取速度差距太大，为为弥弥补补主存与磁主存与磁盘盘之之 间间的速度差距可采用增加磁的速度差距可采用增加磁盘盘主主轴转轴转速、提高速、提高I/O总线总线速度、速度、采用磁采用磁盘盘cache等方法。等方法。磁磁盘盘cache就是就是为为了弥了弥补补主存与磁主存与磁盘盘之之间间的速度差距。的速度差距。2、磁、磁盘盘cache的工作原理的工作原理 cache行：在行：在 磁磁盘盘cache中，由一些数据中，由一些数据块组块组成的成的 一个基本一个基本单单位。位。当一个当一个I/O请请求送到磁求送到磁盘驱动盘驱动器器时时，首先搜索，首先搜索驱动驱动 器上的高速器上的高速缓缓存存行是否已被写上数据，如果是行是否已被写上数据，如果是读读操作，且要操作，且要读读的数据已在的数据已在cache中，中，则为则为命中可从命中可从cache中中读读出数据，否出数据，否则则需从磁需从磁盘盘介介质质中中读读出。写入操出。写入操作和作和CPU中的中的cache类类似，有似，有“写通写通”和和“写写 回回”两种方法。两种方法。CPU与主存之与主存之间间的高速的高速缓缓存用硬件来存用硬件来实现实现。磁。磁盘盘cache的管理和的管理和实现实现一般由硬件和一般由硬件和软软件共同完成。件共同完成。目前的磁目前的磁盘驱动盘驱动器一般都器一般都带带有高速有高速缓缓存，可由存，可由SRAM和和DRAM组组成。然而成。然而SRAM和和DRAM为为易失性易失性存存储储器，断器，断电电后，存后，存储储的数据会的数据会丢丢失，存在失，存在隐隐患。因患。因此在网此在网络络存存储领储领域，不少大型磁域，不少大型磁盘阵盘阵列自身列自身带带有不有不间间断断电电源源设备设备，以保，以保证阵证阵列的列的缓缓存中数据的安全。存中数据的安全。独立冗余磁独立冗余磁盘阵盘阵列（列（RAID）是用多台磁）是用多台磁盘储盘储存器存器组组成的成的大容量外存大容量外存储储子系子系统统。其基。其基础础是数据分是数据分块块技技术术，即在多个磁，即在多个磁盘盘上交上交错错存放数据，使之可以并行存取。存放数据，使之可以并行存取。促促进进磁磁盘阵盘阵列技列技术术快速快速发发展的因素主要有以下三点：展的因素主要有以下三点：（1）CPU速度的增速度的增长长大大超大大超过过了磁了磁盘驱动盘驱动器数据器数据传输传输率率的增的增长长。（2）小）小盘盘径径阵阵列磁列磁盘驱动盘驱动器与大型器与大型驱动驱动器相比具有成本器相比具有成本低，功耗小和性能好等低，功耗小和性能好等优优点。点。（3）能保）能保证证极高的可靠性和数据的可用性。极高的可靠性和数据的可用性。RAID 0级级：无冗余和无校：无冗余和无校验验的数据分的数据分块块 RAID 1级级：镜镜像磁像磁盘阵盘阵列列 RAID 2级级：采用：采用纠错纠错海明海明码码和位交叉存取的磁和位交叉存取的磁盘阵盘阵列列 RAID 3级级：采用奇偶校：采用奇偶校验码验码和位交叉存取的磁和位交叉存取的磁盘阵盘阵列列 RAID 4级级：采用奇偶校：采用奇偶校验码验码和和块块交叉存取的磁交叉存取的磁盘阵盘阵列列 RAID 5级级：采取奇偶校：采取奇偶校验码验码和和块块交叉存取的磁交叉存取的磁盘阵盘阵列列 RAID 6级级：采取：采取块块交叉技交叉技术术和两种奇偶校和两种奇偶校验码验码的磁的磁盘阵盘阵列列 RAID 7级级：独立接口的磁：独立接口的磁盘阵盘阵列列 RAID 10级级：RAID 0级级+RAID 1级级向微小型，向微小型，轻轻量化，大容量，快速，小功耗和价格低方向量化，大容量，快速，小功耗和价格低方向发发展。展。磁磁盘驱动盘驱动器主要采取了以下技器主要采取了以下技术术措施来提高其性能：措施来提高其性能：（1）采用浮）采用浮动动磁磁头头，降低浮，降低浮动动高度。高度。（2）采用伺服机构，提高磁道密度。）采用伺服机构，提高磁道密度。（3）采用温）采用温彻彻斯特技斯特技术术。（4）采用）采用MR磁磁头头和和PRML信号信号处处理方法。理方法。（5）改）改进进存存储储介介质质和和盘盘基，提高基，提高记录记录密度。密度。（6）缩缩短平均短平均储储存存时间时间，提高数据，提高数据传输传输速率。速率。（7）HDD的微小型化。的微小型化。8.4 软软磁磁盘盘存存储储器器 软软磁磁盘盘存存储储器器简简称称软盘软盘。软软磁磁盘盘存存储储器由器由软盘驱动软盘驱动器、器、软软磁磁盘盘控制器与控制器与软软磁磁 盘盘片三部分片三部分组组成。成。一、一、软软磁磁盘盘存存储储器与硬磁器与硬磁盘盘存存储储器比器比较较 同：（同：（1）存）存储储原理（原理（2）记录记录方式方式 异：（异：（1）硬）硬盘转盘转速高，存取速度快；速高，存取速度快；软盘转软盘转速低，存取速度慢速低，存取速度慢 （2）软盘软盘磁磁头头是接触式是接触式读读写，硬写，硬盘盘磁磁头头不接触不接触盘盘片片 （3）软盘软盘造价低，造价低，盘盘片保管方便，使用灵活片保管方便，使用灵活,且具有互且具有互换换性性 （4）硬）硬盘盘有固定磁有固定磁头头，固定，固定盘盘，盘组盘组等等结结构。构。软盘软盘都是活都是活动头动头，可，可换换 盘盘片片结结构。构。记录记录格式指的是磁格式指的是磁盘盘表面上信息的存表面上信息的存储储格式格式,也称也称为记录为记录格式格式。目前常用目前常用软软分段格式。分段格式。每个磁道数据的每个磁道数据的 记录记录格式如下所示：格式如下所示：软盘驱动软盘驱动器主要由器主要由驱动驱动机构、磁机构、磁头头及定位机构和及定位机构和读读写写电电路路组组成。成。软盘软盘控制器的功能是解控制器的功能是解释释来自主机的命令并向来自主机的命令并向软盘驱动软盘驱动器器发发出何出何种控制信号，同种控制信号，同时检测驱动时检测驱动器的状器的状态态，按，按规规定的数据格式向定的数据格式向驱动驱动器器读读写数据等。集体操作包括以下几写数据等。集体操作包括以下几项项：（1）寻寻道操作。道操作。（2）地址）地址检测检测。（3）读读数据。数据。（4）写数据。）写数据。（5）初始化。）初始化。1.盘径缩小趋势明显2.软盘驱动器向薄型化发展3.发展大容量光磁软盘驱动器8.5 磁带存储器磁磁带带存存储储器的器的读读写工作原理基本上与磁写工作原理基本上与磁盘盘存存储储器相同，因其存器相同，因其存储储信息信息的媒体呈的媒体呈带带状看，故成状看，故成为为磁磁带带。磁磁盘盘存存储储器，无器，无论论是硬是硬盘还盘还是是软盘软盘，都属于直接存取，都属于直接存取设备设备，因，因为为是只是只要要给给出信息所在的出信息所在的盘盘面、磁道和扇区，磁面、磁道和扇区，磁头头就能直接运就能直接运动动到那个位置到那个位置存取信息。存取信息。而磁而磁带带存存储储器是器是顺顺序序设备设备，磁，磁带带上的文件只能依次存放。上的文件只能依次存放。磁磁带带存存储储器的器的发发展展趋势趋势也是提高也是提高传输传输率，提高率，提高记录记录密度，改善机械密度，改善机械结结构，提高可靠性，提高性能价格比。提高密度的关构，提高可靠性，提高性能价格比。提高密度的关键键是磁是磁头头技技术术。在。在机械机械结结构方面，构方面，简简化了启停机构，化了启停机构，发发展了数据流磁展了数据流磁带带机，数据流磁机，数据流磁带带机已成机已成为计为计算机中主要的后算机中主要的后备备存存储设备储设备。书书上上标题标题下的下的简简介介磁磁带带机工作机工作时时，磁，磁头头固定，磁固定，磁带带移走。移走。磁磁带带的运的运动动方向与磁方向与磁盘盘不同。磁不同。磁盘盘只在一个方向上作高速旋只在一个方向上作高速旋转转运运动动。而磁而磁带带机机为为了了寻寻找找记录记录区，必区，必须驱动须驱动磁磁带带正走或反走，有的磁正走或反走，有的磁带带机机读读写完写完毕毕后又要使磁后又要使磁头头停在两个停在两个记录记录区之区之间间。因此，。因此，为为了保了保证证磁磁带带以一以一定的速度平定的速度平稳稳地运地运动动以及快速启停，在磁以及快速启停，在磁带带机机结结构和构和电电路上都路上都应应采取采取相相应应的技的技术术措施。措施。不同种不同种类类的磁的磁带带机差机差别别很大。下面介很大。下面介绍传统绍传统的开的开盘盘式启停磁式启停磁带带机和数机和数据流磁据流磁带带机的机的结结构。构。1.开盘式启停磁带机的结构开盘式磁带指的是磁带缠绕在圆形的带盘上，而且磁带的首端可以出去的磁带。开盘式磁盘机有有手动装带和自动装带两种结构。开盘式启停磁带机的结构比较复杂看，主要由走带机构，磁带缓冲机构，带盘驱动机构及磁头等组成。走带机构有双压轮式和真空机主动轮式两种，其作用是带动磁盘运动，以完成读写操作。缓冲机构的作用是减小磁带运动中的惯性，以便使磁带快速地启停。缓冲机构有摆杆式和真空带箱两种。双压轮真空积带箱式磁带机如图所示：2.数据流磁带机数据流磁数据流磁带带机是将数据机是将数据连续连续地写在磁地写在磁带带上，每个数据上，每个数据块间块间插入插入记录间记录间隙，使磁隙，使磁带带机在数据机在数据块间块间不启停，从而不启停，从而简简化了磁化了磁带带机的机的结结构。构。盒式磁盒式磁带带的的结结构构类类似于似于录录音音带带和和录录像像带带，盒，盒带带内部装有供内部装有供带盘带盘和收和收带带盘盘。数据流磁数据流磁带带机的机的读读写机构与启停式磁写机构与启停式磁带带机区机区别较别较大。大。传统传统的启停式磁的启停式磁带带机是多位并行机是多位并行读读写，而数据流磁写，而数据流磁带带机采用机采用类类似于磁似于磁盘盘的串行的串行读读写方写方式，决定了两者之式，决定了两者之间间的的记录记录格式不同。格式不同。国际上通用的1/2英寸9道启停式磁带和1/4英寸盒式数据流磁带的记录格式，这是两种最常用的标准磁带。在1/4英寸磁带中，QIC-24是一种标准记录格式。QIC-24记录格式有4道和9道两种基本格式。注意：数据流磁盘机是串行隧道记录，其读写顺序类似于磁盘。这种方式叫作蛇形记录。CRC）外部外部设备设备中的数据，在存中的数据，在存储储与与传传送送过过程中，可能程中，可能产产生生错误错误，通常用奇偶校，通常用奇偶校验码验码来来发现发现1个或奇数个个或奇数个错误错误。对对于磁表面存于磁表面存储储器，可能会出器，可能会出现现多个多个错误错误码码，通常采用循，通常采用循环环冗余校冗余校验码验码（CRC）来）来发现发现并并纠纠正正错误错误。下面以磁下面以磁带带机机为为例来例来说说明利用明利用CRC对对一个一个记录块进记录块进行行纠错纠错的方法。假的方法。假设设采用采用宽宽度度为为1/2英寸的英寸的标标准磁准磁带带，有，有9条磁道，条磁道，其中其中8条磁道条磁道记录记录信息（一个字信息（一个字节节）；一条磁道）；一条磁道记录记录横向横向奇偶校奇偶校验码验码，对对每一行信息每一行信息进进行奇偶校行奇偶校验验。通常采用奇校。通常采用奇校验验。磁磁带带上每个上每个记录块记录块的末行数据之后留有三行空白行，的末行数据之后留有三行空白行，接着是一行接着是一行CRC码码，在，在CRC之后又有三行空白行，然后之后又有三行空白行，然后是一行是一行纵纵向奇偶校向奇偶校验码验码，对对每一磁道上的信息（包括每一磁道上的信息（包括CRC）在内）在内进进行校行校验验，本例采用偶校，本例采用偶校验验。由于在多个磁道上同由于在多个磁道上同时发时发生生错误错误的可能性很小，也就的可能性很小，也就是是说说，错误错误一般一般发发生在同一磁道上，生在同一磁道上，CRC能能发现仅发现仅在一个在一个磁道出磁道出错错的多个的多个错误码错误码。并能将它。并能将它们纠们纠正。正。写入磁带是按行（9位，并行）进行的，行与行之间是串行的。图7.22表示循环冗余码的形成和纠错过程。纠错原理是：用循环码的规律和专门线路指出产生错误的磁道，然后用横向奇偶校验码检测每一行是否有错。如有错，就错在该行的磁道，取该位的反码，错误即得到纠正。参看图7.22（a），写入磁带的数据（8位）先形成奇校验位，连同原数据（共9位）一起写入磁带，并且同时送入循环冗余校验寄存器CRCR，如此重复，直到所有的数据全部写入磁带，然后将CRCR中的内容（即校验码）也写入磁带，写带过程结束。CRCR由一个移位寄存器（9位）和13个异或门组成，上图为其示意图，该图中循环码所用的生成多项式为：G(X)=+=1001111001循环冗余校验寄存器CRCR和错误模式寄存器EPR 图中R表示触发器，每送入一次数据同时完成循环移位和异或操作，其中有位还经过两个异或门。当一组数据写入完毕后，CRCR再进行一次操作，但此时输入数据为全“0”，因此在图上部的4个异或门参与下，完成了一次循环移位操作。这时在CRCR中的数据即为循环冗余码。把它写入磁带。8.6 光盘存储器光盘（Optical Disk）指的是利用光学方式进行读写信息的圆盘。应用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光读出信息的技术称为光存储技术。如果光存储使用的介质是磁性材料，亦即利用激光在磁记录介质上存储信息，就称为磁光存储。70年代研究出半导体激光器，解决了光源问题；又解决了读出微小信息位的光学伺服系统等关键技术问题，使光存储技术达到了实用化水平。根据性能和用途的不同，光盘存储器可分为三种类型：（1）只读型光盘（CD-ROM）这种光盘的盘片是由生产厂家预先写入数据或程序，出厂后用户只能读取，而不能写入修改。在计算机领域主要用于检索文献数据库或其它数据库，也可用于计算机辅助教学等。由于这种光盘具有ROM的性质，因此又称为CD-ROM。属于第一代光存储技术产品。（2）只写一次型光盘（WROM）这种光盘可以由用户写入一次信息，写入后可以多次读出，但不能修改。因此它被称为“写一次型”WROM。主要用于计算机系统中的文件存档或写入的信息不需经常修改的场合。属于第一代光存储技术产品。（3）可擦写型光 这种光盘类似于磁盘，可以重复读写，是很有发展前途的辅助存储器。根据激光束及反射光的强弱不同完成信息的读写，记录原理有形变、相变和磁光存储等。1、形变 写：激光束聚焦成微小光点，以其热作用，融化盘表面上的介质，在其上形成小洞，有小洞的地方表示信息1，无则表示信息0。读：有小洞和无小洞的介质表面对光的反射强度不同，因为读出光束的功率低，所以读的时候不会打出新的小洞。2、相变 光存储介质在光照下，晶体结构会发生变化，利用介质处于晶态和非晶态区域的反射特性不同来记录或读出信息。3、磁光存储（MO）利用激光在磁性薄膜上产生磁效应来记录信息。