第8章辅助存储器
z辅助存储器的特点是容量大、成本低，通常在断电后仍能保存信息，是“非易失性”存储器，其中大部分存储介质还能脱机保存信息。
8.1 磁记录原理
z所谓“磁表面”是在载体上涂敷薄薄的一层磁性材料而形成的，读取信息是靠磁头，磁头用铁磁性材料作磁芯，上面绕有读／写线圈。工作时，
磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头作匀速运动，磁头上开有一条很窄的缝隙。
z 1.磁表面存储器的读写原理
z写入过程如图4.46(a)所示。
图4.46 读写原理
z写入原理：写“1”和写“0”时分别在读写线圈中通以不同方向的电流，当磁头相对磁层运动时就在磁层的表面留下不同方向的磁化单元，分别代表
“1”和“0”。
z读出原理：当磁头相对磁层运动时，磁层表面不同方式的磁化单元在读写线圈感应出不同方式的感应电动势，分别记为“1”和“0”。
z 2.信息的记录方式
z (1)记录方式
z把待写入的二进制信息按照某种规律变成对应的写电流脉冲序列，写入电流波形的组成方式称为记录方式。
z几种常见的磁记录方式的写入电流波形如图4.47
所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
RZ
NRZ
NRZ1
PE
FM
MFM
图4.47 几种常见磁记录方式的写入电流波形
z①归零制(RZ：Retum to Zero)
z写“l”时磁头线圈中加正向脉冲；写“0”时加负向脉冲。
z②不归零制(NRZ：NonReturntoZero)
z磁头线圈中始终有电流。写“1”时，有正向电流；
写“0”时，有负向电流。
z③见“1”就翻的不归零制(NRZ1)
z和不归零制一样，记录信息时，磁头线圈中始终有电流通过。不同之处在于，流过磁头的电流只有在记录“1”时变化方向，使磁层磁化方向翻转；
记录“0”时，电流方向不变，磁层保持原来的磁化方向。
z④调相制(PE：Phase Encoding)
z写“1”时，磁头线圈中的电流先正后负；写“0”时，
电流先负后正
z⑤调频制(FM：Frequency Modulation)
z写“1”时，磁头线圈中的电流在位周期开始时改变一次方向、在位周期中间还要改变一次方向；写“0”时，磁头线圈中的电流只在位周期开始时改变一次方向。
z⑥改进调频制(MFM)
z这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据“l”时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据“0”时不翻转。区别在于只有连续记录两个或两个以上“0”时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位周期的起始处都翻转。
z (2)评定记录方式的优劣标准
z①自同步能力自同步能力是指从单个磁道读出的脉冲序列中提取同步时钟脉冲的难易程度。同步信号可以从同步信号的磁道中取得，这种方法称为外同步。但对于高密度的记录系统来说，能直接从磁盘读出的信号中提取同步信号，这种方法称为自同步。
z②编码效率编码效率是指位密度与最大磁化翻转密度之比。
z③读分辨率磁记录系统对读出信号的分辨能力。
z④信息的相关性即漏读或错读一位是否能传播误码。
z①信道带宽、抗干扰能力、编码译码电路的复杂性等。
z对于不同种类的设备，还要根据设备读写机构的特点来选择记录方式，例如磁带机是多道并行存取结构，一般采用调相制记录方式(PE)和成组编码(GCR)。磁盘机中则主要选择FM和MFM，
分别用于单密度和双密度磁盘存储器。
z 3．信息的还原
z无论采用哪一种磁记录方式，当记录介质在磁头下匀速通过时，如磁层的磁化强度发生变化，将在磁头的读出线圈中感应出电压。但从读出线圈读出的信号需经过一些变换、选通才能还原成写进去的信息。
z例欲将10011101写入磁表面存储器中，分别画出归零制、
见“1”就翻的不归零制(NRZl)、调相制、调频制的写入电流、记录介质磁化状态、读出信号、整流及选通输出各信号波形图；指出哪几种方式有自同步能力？
z【相关知识】磁记录方式的信息还原。
z【例题解答】
z (1)归零制(RZ)：有自同步能力，如图4.34所示。
dsdds
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 ＋Br －Br －Br ＋Br －Br ＋Br ＋Br ＋Br
读出信号e
e=－dф/dt
整形
自同步信号T
输出信号D D=Te(逻辑与)
正脉冲为1；负脉冲为0。
图
4, 34
归零制记录方式的信息还原过程
(2)见“1”就翻的不归零制(NRZl),无自同步能力，如图4.35所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 －Br ＋Br －Br ＋Br －Br ＋Br
读出信号e
e=－dф/dt
整形
选通信号T
输出信号D
有脉冲为1；无脉冲为0。
图
4, 35
见“
1
”就翻的不归零制记录方式的信息还原过程
(3)调相制(PE),有自同步能力，如图4.36所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 +Br -Br +Br -Br +Br -Br +Br -Br +Br–Br+Br -Br
读出信号e
整形
自同步信号
输出信号D D=Te(逻辑与)
正脉冲为1；负脉冲为0。
图
4, 36
调相制记录方式的信息还原过程
(4)调频制(FM)：有自同步能力，如图4.37所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 +Br -Br +Br –Br +Br -Br +Br -Br+Br-Br +Br–Br +Br
读出信号e
整形信号e’
自同步信号T
输出信号D
D=Te’ (逻辑与)
有脉冲为1；无脉冲为0。
图
4, 37
调频制记录方式的信息还原过程
8.2 硬盘存储器
z 1.硬盘的分类
z (1) 根据磁盘的盘体材料可分为软磁盘和硬磁盘。
z (2) 根据磁头运动与否分为固定磁头磁盘和活动磁头磁盘。
z活动磁头式磁盘的每个记录盘面只用一个磁头，
目前使用得最多的是活动磁头磁盘。
z (3) 根据磁头是否与盘面接触可分为接触式磁头和浮动式磁头。
z接触式磁头在读写时接触盘面，因而磁头与盘面都会磨损，影响使用寿命，但结构简单，价格低廉，多用于软盘。
z浮动式磁头。磁头与盘面无直接接触，使磁头与记录介质均不受磨损。主要应用于各类硬盘。
z (4)根据盘片是否可更换可分为可换盘片磁盘和固定盘片磁盘
z
z 2.硬盘的信息分布
z在硬盘中信息分布是按记录面、圆柱面、磁道、
扇区、记录块层次安排的。
z (1)基本概念
z①记录面,磁盘片表面称为记录面。
z②磁道,记录面上一系列同心圆称为磁道。它的编址是由外向内依次编号，最外一个同心圆叫做零磁道。
z③柱面：所有记录块上半径相等的磁道的集合称为圆柱面，一个磁盘组的圆柱面数等于其中一个记录面上的磁道数。
z④扇区：将每一个记录面分成若干个区域，每一个区域称为一个扇区。
z⑤记录块：将每一个磁道分成若干个段，每段称为一个记录块。
z (2)磁盘地址格式：
z记录块是磁盘存储器读写信息的最小单位。对于活动头磁盘组来说，磁盘地址由记录面号(也称为磁头号)、磁道号和扇区号组成。一台主机如果配有几台磁盘机，则还要给它们编号。因此，
磁盘地址格式为：
驱动器号磁道号(圆柱面号) 记录面号(磁头号) 扇区号
z请注意磁道号(圆柱面号)与记录面号的顺序。如果有一个较大的文件，在某磁道、某记录面的所有扇区都存不下时，应先改变记录面号(即换成与该磁道号对应的另一记录面存放)，这样，可避免磁头的机械运动给存取速度带来影响。只有当该磁道号(圆柱面号)对应的所有记录面都存不下时，才改变磁道号(圆柱面号)。
z (3)磁道的信息格式
z目前，大部分磁盘采用IBM磁道记录格式，如图4.51所示。
检索孔
G
4
G
1
ID
1
G
2
数据记录1 G
3
ID
2
G
2
数据记录2
FF…FF 00…00
用户数据 CRC
1
CRC
2
FF…FF 00…00
ID地址标志 磁道地址 扇区地址 CRC
1
CRC
2
FF…FF 00…00
图4.51 磁道记录格式
z G
4
间隙一条磁道上只有一个。它是一个自由的间隙，处在一条磁道的末尾到索引孔之前。
z G
1
间隙在一磁道的开始处。
z ID
1
是第一个记录的标识段。它包括：ID地址标志、磁道地址、扇区地址和两个CRC(循环冗余校验)检验字节。磁道地扯和扇区地址是实现读写的依据。它们是在磁盘初始化(格式化)时确定的。
z G
2
为标识符间隙，它被用来分隔记录中的数据和标识段。
z数据记录段中第一个字节是数据或被删除的地址标记，接着是用户数据，最后两个是CRC检验字节。
z G
3
用来结束第一个记录，称为数据间隙。
z以后的记录均由ID、G
2
开始，G
3
结束。
z磁盘片的地址信息和控制信息是由磁盘格式化操作(FORMAT)写入的，这些信息占用了磁盘的存储空间，但它们对于管理、使用磁盘文件是必不可少的。至于如何在磁盘上存储文件，是计算机操作系统的任务，不同的计算机和操作系统有不同的约定格式。
z
z习题：P292 8.1 8.2
z 3.磁盘存储器的主要技术指标
z (1)存储密度：磁盘单位面积能记录的二进制信息量，它包括道密度和位密度。
z①道密度是沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数。道密度＝磁道数／存储区域的长度，单位为道／英寸(TPI)或道／毫米(TPM)；
z②位密度是磁道单位长度上可以记录的二进制代码位数。
位密度＝磁道容量／内圈的周长，单位为位／英寸(bpi)
或位／毫米(bpm)。
z虽然磁道的周长各不相同，但其磁道容量是相同的，所以内圈的位密度最大，外圈的位密度最小，一般位密度是指内圈的位密度。
z (2)存储容量:磁表面存储器可以存储的总字节数。
z①格式化容量是指按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也是用户真正可以使用的容量；；
z格式化容量＝记录面数×每面的磁道数×扇区数×记录块的字节数。
z②非格式化容量是磁记录表面可以利用的磁化单元总数。
z非格式化容量＝记录面数×每面的磁道数×磁道容量
z存储容量的单位是：KB或MB，1KB=10
3
B、1MB=10
6
B。
z (3)平均存取时间:从读写命令发出后，磁头从某一起始位置出发移动到新的记录位置，到开始从盘片表面读出或写入信息所需要的时间。它包括寻道时间和等待时间。
z①寻道时间,将磁头定位到所要求的磁道上所需要的时间。
z②等待时间：等待磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间。
z由于这两个数值可随机变化，所以：平均存取时间＝平均找道时间＋平均等待时间
z③平均找道时间＝(最大找道时间＋最小找道时间)／2。
z④平均等待时间等于磁盘旋转一周所需要时间的一半＝
1／2×(1／转速)。
z (4)数据传输率:磁表面存储器在单位时间向主机传送数据的字节数。
z如果磁盘的旋转速度为每秒n转，每条磁道的容量为N个字节，则数据传输率Dr＝nN(B／s)。
z由于各扇区之间存在间隙，存取时还需有一些判别性操作，所以一条磁道的平均数据传输率要低于存取一个扇区的“瞬时”数据传输率。
z平均数据传输率＝每道扇区数×扇区容量×盘片转速
z例1 磁盘组有６片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径２２cm，外径３３cm，道密度为４０道／cm，内层位密度４００位／cm，转速
２４００转／分。问：
z (１)共有多少柱面？
z (２)盘组总存储容量是多少？
z (3)数据传输率是多少？
z (4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？寻址命令中如何表示磁盘地址？
z (5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上？
【例题解答】
z (1) 有效存储区域= 16.5 – 11 = 5.5(cm)
z因为道密度= 40道/cm，所以40×5.5 = 220道，
即220个圆柱面
z (2) 内层磁道周长为2πR = 2×3.14×11 = 69.08(cm)
z每道信息量= 400位/cm×69.08cm = 27632位=
3454 B
z每面信息量= 3454B×220 = 759880 B
z磁盘总容量= 759880B×10 = 7598800 B
z (3) 磁盘数据传输率D
r
=rN，N为每条磁道容量，N=3454B
z r为磁盘转速，r=2400转/60秒= 40转/秒
z∴D
r
=rN= 40×3454B = 13816 B/S
z (4) 采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块(一个扇区)，每个记录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：
17 16 15 8 7 4 3 0
台号柱面(磁道)号盘面(磁头)号扇区号此地址格式表示有4台磁盘，每台有16个记录面，
每面有256个磁道，每道有16个扇区。
（5）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，
数据读/写速度快。
z例2 有一台磁盘机，平均寻道时间为了30ms，
平均旋转等待时间为120ms，数据传输速率为
500B/ms，磁盘机上随机存放着1000件每件
3000B的数据。现欲把一件件数据取走，更新后在放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：
平均寻道时间＋平均等待时间＋数据传送时间。
另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms，并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：
z (1)更新磁盘上全部数据需要多少时间？
z (2)若磁盘及旋转速度和数据传输率都提高一倍，
更新全部数据需要多少间？
z【相关知识】磁盘存储器的技术指标。
z【例题解答】
z (1)读出/写入一块数据所需时间为3000B ÷500B / ms
= 6ms
z由于1000件数据是随机存放，所以每取出或写入一块数据均要定位。
z故：更新全部数据所需的时间为：
z 2×1000(平均找道时间＋平均等待时间＋传送一块时间)＋1000×CPU更新一块数据的时间
= 2×1000(30 ＋120 ＋6)ms ＋1000×4ms =
316000ms = 316s
z (2)磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为60ms，
z数据传输率提高一倍后，数据传输速率为
1000B/ms，读出/写入一块数据所需时间为：
3000B ÷1000B / ms = 3ms
z更新全部数据所需的时间为：2×1000(30 ＋
60 ＋3)ms ＋1000×4ms = 190000 ms = 190s
z辅助存储器的特点是容量大、成本低，通常在断电后仍能保存信息，是“非易失性”存储器，其中大部分存储介质还能脱机保存信息。
8.1 磁记录原理
z所谓“磁表面”是在载体上涂敷薄薄的一层磁性材料而形成的，读取信息是靠磁头，磁头用铁磁性材料作磁芯，上面绕有读／写线圈。工作时，
磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头作匀速运动，磁头上开有一条很窄的缝隙。
z 1.磁表面存储器的读写原理
z写入过程如图4.46(a)所示。
图4.46 读写原理
z写入原理：写“1”和写“0”时分别在读写线圈中通以不同方向的电流，当磁头相对磁层运动时就在磁层的表面留下不同方向的磁化单元，分别代表
“1”和“0”。
z读出原理：当磁头相对磁层运动时，磁层表面不同方式的磁化单元在读写线圈感应出不同方式的感应电动势，分别记为“1”和“0”。
z 2.信息的记录方式
z (1)记录方式
z把待写入的二进制信息按照某种规律变成对应的写电流脉冲序列，写入电流波形的组成方式称为记录方式。
z几种常见的磁记录方式的写入电流波形如图4.47
所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
RZ
NRZ
NRZ1
PE
FM
MFM
图4.47 几种常见磁记录方式的写入电流波形
z①归零制(RZ：Retum to Zero)
z写“l”时磁头线圈中加正向脉冲；写“0”时加负向脉冲。
z②不归零制(NRZ：NonReturntoZero)
z磁头线圈中始终有电流。写“1”时，有正向电流；
写“0”时，有负向电流。
z③见“1”就翻的不归零制(NRZ1)
z和不归零制一样，记录信息时，磁头线圈中始终有电流通过。不同之处在于，流过磁头的电流只有在记录“1”时变化方向，使磁层磁化方向翻转；
记录“0”时，电流方向不变，磁层保持原来的磁化方向。
z④调相制(PE：Phase Encoding)
z写“1”时，磁头线圈中的电流先正后负；写“0”时，
电流先负后正
z⑤调频制(FM：Frequency Modulation)
z写“1”时，磁头线圈中的电流在位周期开始时改变一次方向、在位周期中间还要改变一次方向；写“0”时，磁头线圈中的电流只在位周期开始时改变一次方向。
z⑥改进调频制(MFM)
z这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据“l”时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据“0”时不翻转。区别在于只有连续记录两个或两个以上“0”时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位周期的起始处都翻转。
z (2)评定记录方式的优劣标准
z①自同步能力自同步能力是指从单个磁道读出的脉冲序列中提取同步时钟脉冲的难易程度。同步信号可以从同步信号的磁道中取得，这种方法称为外同步。但对于高密度的记录系统来说，能直接从磁盘读出的信号中提取同步信号，这种方法称为自同步。
z②编码效率编码效率是指位密度与最大磁化翻转密度之比。
z③读分辨率磁记录系统对读出信号的分辨能力。
z④信息的相关性即漏读或错读一位是否能传播误码。
z①信道带宽、抗干扰能力、编码译码电路的复杂性等。
z对于不同种类的设备，还要根据设备读写机构的特点来选择记录方式，例如磁带机是多道并行存取结构，一般采用调相制记录方式(PE)和成组编码(GCR)。磁盘机中则主要选择FM和MFM，
分别用于单密度和双密度磁盘存储器。
z 3．信息的还原
z无论采用哪一种磁记录方式，当记录介质在磁头下匀速通过时，如磁层的磁化强度发生变化，将在磁头的读出线圈中感应出电压。但从读出线圈读出的信号需经过一些变换、选通才能还原成写进去的信息。
z例欲将10011101写入磁表面存储器中，分别画出归零制、
见“1”就翻的不归零制(NRZl)、调相制、调频制的写入电流、记录介质磁化状态、读出信号、整流及选通输出各信号波形图；指出哪几种方式有自同步能力？
z【相关知识】磁记录方式的信息还原。
z【例题解答】
z (1)归零制(RZ)：有自同步能力，如图4.34所示。
dsdds
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 ＋Br －Br －Br ＋Br －Br ＋Br ＋Br ＋Br
读出信号e
e=－dф/dt
整形
自同步信号T
输出信号D D=Te(逻辑与)
正脉冲为1；负脉冲为0。
图
4, 34
归零制记录方式的信息还原过程
(2)见“1”就翻的不归零制(NRZl),无自同步能力，如图4.35所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 －Br ＋Br －Br ＋Br －Br ＋Br
读出信号e
e=－dф/dt
整形
选通信号T
输出信号D
有脉冲为1；无脉冲为0。
图
4, 35
见“
1
”就翻的不归零制记录方式的信息还原过程
(3)调相制(PE),有自同步能力，如图4.36所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 +Br -Br +Br -Br +Br -Br +Br -Br +Br–Br+Br -Br
读出信号e
整形
自同步信号
输出信号D D=Te(逻辑与)
正脉冲为1；负脉冲为0。
图
4, 36
调相制记录方式的信息还原过程
(4)调频制(FM)：有自同步能力，如图4.37所示。
1 0 0 1 0 1 1 1
写入电流波形
记录介质磁化状态 +Br -Br +Br –Br +Br -Br +Br -Br+Br-Br +Br–Br +Br
读出信号e
整形信号e’
自同步信号T
输出信号D
D=Te’ (逻辑与)
有脉冲为1；无脉冲为0。
图
4, 37
调频制记录方式的信息还原过程
8.2 硬盘存储器
z 1.硬盘的分类
z (1) 根据磁盘的盘体材料可分为软磁盘和硬磁盘。
z (2) 根据磁头运动与否分为固定磁头磁盘和活动磁头磁盘。
z活动磁头式磁盘的每个记录盘面只用一个磁头，
目前使用得最多的是活动磁头磁盘。
z (3) 根据磁头是否与盘面接触可分为接触式磁头和浮动式磁头。
z接触式磁头在读写时接触盘面，因而磁头与盘面都会磨损，影响使用寿命，但结构简单，价格低廉，多用于软盘。
z浮动式磁头。磁头与盘面无直接接触，使磁头与记录介质均不受磨损。主要应用于各类硬盘。
z (4)根据盘片是否可更换可分为可换盘片磁盘和固定盘片磁盘
z
z 2.硬盘的信息分布
z在硬盘中信息分布是按记录面、圆柱面、磁道、
扇区、记录块层次安排的。
z (1)基本概念
z①记录面,磁盘片表面称为记录面。
z②磁道,记录面上一系列同心圆称为磁道。它的编址是由外向内依次编号，最外一个同心圆叫做零磁道。
z③柱面：所有记录块上半径相等的磁道的集合称为圆柱面，一个磁盘组的圆柱面数等于其中一个记录面上的磁道数。
z④扇区：将每一个记录面分成若干个区域，每一个区域称为一个扇区。
z⑤记录块：将每一个磁道分成若干个段，每段称为一个记录块。
z (2)磁盘地址格式：
z记录块是磁盘存储器读写信息的最小单位。对于活动头磁盘组来说，磁盘地址由记录面号(也称为磁头号)、磁道号和扇区号组成。一台主机如果配有几台磁盘机，则还要给它们编号。因此，
磁盘地址格式为：
驱动器号磁道号(圆柱面号) 记录面号(磁头号) 扇区号
z请注意磁道号(圆柱面号)与记录面号的顺序。如果有一个较大的文件，在某磁道、某记录面的所有扇区都存不下时，应先改变记录面号(即换成与该磁道号对应的另一记录面存放)，这样，可避免磁头的机械运动给存取速度带来影响。只有当该磁道号(圆柱面号)对应的所有记录面都存不下时，才改变磁道号(圆柱面号)。
z (3)磁道的信息格式
z目前，大部分磁盘采用IBM磁道记录格式，如图4.51所示。
检索孔
G
4
G
1
ID
1
G
2
数据记录1 G
3
ID
2
G
2
数据记录2
FF…FF 00…00
用户数据 CRC
1
CRC
2
FF…FF 00…00
ID地址标志 磁道地址 扇区地址 CRC
1
CRC
2
FF…FF 00…00
图4.51 磁道记录格式
z G
4
间隙一条磁道上只有一个。它是一个自由的间隙，处在一条磁道的末尾到索引孔之前。
z G
1
间隙在一磁道的开始处。
z ID
1
是第一个记录的标识段。它包括：ID地址标志、磁道地址、扇区地址和两个CRC(循环冗余校验)检验字节。磁道地扯和扇区地址是实现读写的依据。它们是在磁盘初始化(格式化)时确定的。
z G
2
为标识符间隙，它被用来分隔记录中的数据和标识段。
z数据记录段中第一个字节是数据或被删除的地址标记，接着是用户数据，最后两个是CRC检验字节。
z G
3
用来结束第一个记录，称为数据间隙。
z以后的记录均由ID、G
2
开始，G
3
结束。
z磁盘片的地址信息和控制信息是由磁盘格式化操作(FORMAT)写入的，这些信息占用了磁盘的存储空间，但它们对于管理、使用磁盘文件是必不可少的。至于如何在磁盘上存储文件，是计算机操作系统的任务，不同的计算机和操作系统有不同的约定格式。
z
z习题：P292 8.1 8.2
z 3.磁盘存储器的主要技术指标
z (1)存储密度：磁盘单位面积能记录的二进制信息量，它包括道密度和位密度。
z①道密度是沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数。道密度＝磁道数／存储区域的长度，单位为道／英寸(TPI)或道／毫米(TPM)；
z②位密度是磁道单位长度上可以记录的二进制代码位数。
位密度＝磁道容量／内圈的周长，单位为位／英寸(bpi)
或位／毫米(bpm)。
z虽然磁道的周长各不相同，但其磁道容量是相同的，所以内圈的位密度最大，外圈的位密度最小，一般位密度是指内圈的位密度。
z (2)存储容量:磁表面存储器可以存储的总字节数。
z①格式化容量是指按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也是用户真正可以使用的容量；；
z格式化容量＝记录面数×每面的磁道数×扇区数×记录块的字节数。
z②非格式化容量是磁记录表面可以利用的磁化单元总数。
z非格式化容量＝记录面数×每面的磁道数×磁道容量
z存储容量的单位是：KB或MB，1KB=10
3
B、1MB=10
6
B。
z (3)平均存取时间:从读写命令发出后，磁头从某一起始位置出发移动到新的记录位置，到开始从盘片表面读出或写入信息所需要的时间。它包括寻道时间和等待时间。
z①寻道时间,将磁头定位到所要求的磁道上所需要的时间。
z②等待时间：等待磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间。
z由于这两个数值可随机变化，所以：平均存取时间＝平均找道时间＋平均等待时间
z③平均找道时间＝(最大找道时间＋最小找道时间)／2。
z④平均等待时间等于磁盘旋转一周所需要时间的一半＝
1／2×(1／转速)。
z (4)数据传输率:磁表面存储器在单位时间向主机传送数据的字节数。
z如果磁盘的旋转速度为每秒n转，每条磁道的容量为N个字节，则数据传输率Dr＝nN(B／s)。
z由于各扇区之间存在间隙，存取时还需有一些判别性操作，所以一条磁道的平均数据传输率要低于存取一个扇区的“瞬时”数据传输率。
z平均数据传输率＝每道扇区数×扇区容量×盘片转速
z例1 磁盘组有６片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径２２cm，外径３３cm，道密度为４０道／cm，内层位密度４００位／cm，转速
２４００转／分。问：
z (１)共有多少柱面？
z (２)盘组总存储容量是多少？
z (3)数据传输率是多少？
z (4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？寻址命令中如何表示磁盘地址？
z (5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上？
【例题解答】
z (1) 有效存储区域= 16.5 – 11 = 5.5(cm)
z因为道密度= 40道/cm，所以40×5.5 = 220道，
即220个圆柱面
z (2) 内层磁道周长为2πR = 2×3.14×11 = 69.08(cm)
z每道信息量= 400位/cm×69.08cm = 27632位=
3454 B
z每面信息量= 3454B×220 = 759880 B
z磁盘总容量= 759880B×10 = 7598800 B
z (3) 磁盘数据传输率D
r
=rN，N为每条磁道容量，N=3454B
z r为磁盘转速，r=2400转/60秒= 40转/秒
z∴D
r
=rN= 40×3454B = 13816 B/S
z (4) 采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块(一个扇区)，每个记录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：
17 16 15 8 7 4 3 0
台号柱面(磁道)号盘面(磁头)号扇区号此地址格式表示有4台磁盘，每台有16个记录面，
每面有256个磁道，每道有16个扇区。
（5）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，
数据读/写速度快。
z例2 有一台磁盘机，平均寻道时间为了30ms，
平均旋转等待时间为120ms，数据传输速率为
500B/ms，磁盘机上随机存放着1000件每件
3000B的数据。现欲把一件件数据取走，更新后在放回原地，假设一次取出或写入所需时间为：
平均寻道时间＋平均等待时间＋数据传送时间。
另外，使用CPU更新信息所需时间为4ms，并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：
z (1)更新磁盘上全部数据需要多少时间？
z (2)若磁盘及旋转速度和数据传输率都提高一倍，
更新全部数据需要多少间？
z【相关知识】磁盘存储器的技术指标。
z【例题解答】
z (1)读出/写入一块数据所需时间为3000B ÷500B / ms
= 6ms
z由于1000件数据是随机存放，所以每取出或写入一块数据均要定位。
z故：更新全部数据所需的时间为：
z 2×1000(平均找道时间＋平均等待时间＋传送一块时间)＋1000×CPU更新一块数据的时间
= 2×1000(30 ＋120 ＋6)ms ＋1000×4ms =
316000ms = 316s
z (2)磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为60ms，
z数据传输率提高一倍后，数据传输速率为
1000B/ms，读出/写入一块数据所需时间为：
3000B ÷1000B / ms = 3ms
z更新全部数据所需的时间为：2×1000(30 ＋
60 ＋3)ms ＋1000×4ms = 190000 ms = 190s
