在计算机存储系统中，存取速度最快的设施是（4)。

Cache的功能是提高CPU数据输入输出的速率，突破所谓的“冯·诺依曼瓶颈”，即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。高速存储器能以极高的速率进行数据的访问，但因其价格高昂，如果计算机的内存完全由这种高速存储器组成，则会大大增加计算机的成本。因此通常在CPU和内存之间设置小容量的高速存储器Cache。Cache容量小但速度快，内存速度较低但容量大，通过优化调度算法，系统的性能会大大改善，就如同其存储系统容量与内存相当而访问速度近似于Cache。

使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。依据局部性原理，把内存中访问概率高的内容存放在Cache中，当CPU需要读取数据时就首先在Cache中查找是否有所需内容。如果有，则直接从Cache中读取；若没有，再从内存中读取该数据，然后同时送往CPU和Cache。如果CPU需要访问的内容大多都能在Cache中找到（称为访问命中），则可以大大提高系统性能。

如果以h代表对Cache的访问命中率（“1-h”称为失效率，或者称为未命中率），t₁表示Cache的周期时间，t₂表示内存的周期时间，在读操作中使用“Cache+主存储器”的系统的平均周期为t₃。则：

t₃=t₁×h+t₂×（1-h）

系统的平均存储周期与命中率有很密切的关系，命中率的提高即使很小也能导致性能上的较大改善。

当CPU发出访存请求后，存储器地址先被送到Cache控制器以确定所需数据是否已在Cache中，若命中则直接对Cache进行访问。这个过程称为Cache的地址映射。常见的映射方法有直接映射、相联映射和组相联映射。

当Cache产生了一次访问未命中之后，相应的数据应同时读入CPU和Cache。但是当Cache已存满数据后，新数据必须淘汰Cache中的某些旧数据。最常用的淘汰算法有随机淘汰法、先进先出淘汰法（FIFO）和近期最少使用淘汰法（LRU）。

因为需要保证缓存在Cache中的数据与内存中的内容一致，相对于读操作而言，Cache的写操作比较复杂，常用的有以下几种方法。

（1）写直达（Write Through）。当要写Cache时，数据同时写回内存，有时也称为写通。

（2）写回（Write Back）。CPU修改Cache的某一行后，相应的数据并不立即写入内存单元，而是当该行从Cache中被淘汰时才把数据写回到内存中。

（3）标记法。对Cache中的每一个数据设置一个有效位，当数据进入Cache后，有效位置1；而当CPU要对该数据进行修改时，数据只需写入内存并同时将该有效位清0。当要从Cache中读取数据时需要测试其有效位：若为1则直接从Cache中取数，否则从内存中取数。

存储系统

存储器的层次结构

计算机的三层存储体系结构如下图所示。

存储器层次结构示意框图

三层存储结构是高速缓存（Cache）、主存储器（Main Memory，MM）和辅助存储器（外存储器）。若将CPU内部寄存器也看作存储器的一个层次，那么存储器的层次分为4层。若有些计算机没有高速缓存，那么存储器的层次分为两层，即只有主存和辅存。

存储器的分类

1）按位置分类

存储器按位置分类，可分为内存和外存。

（1）内存（主存）：用来存储当前运行所需要的程序和数据，速度快，容量小。

（2）外存（辅存）：用来存储目前不参与运行的数据，容量大但速度慢。

2）按材料分类

存储器按材料分类，可分为磁存储器、半导体存储器和光存储器。

（1）磁存储器：用磁性介质做成的，如磁芯、磁泡、磁盘、磁带等。

（2）半导体存储器：根据所用元件又可分为双极型和MOS型；根据是否需要刷新又可分为静态和动态两类。

（3）光存储器：由光学、电学和机械部件等组成，如光盘存储器。

3）按工作方式分类

存储器按工作方式分类，可分为读写存储器和只读存储器。

（1）读写存储器：既能读取数据也能存入数据的存储器。

（2）只读存储器：根据数据写入方式，又可细分为固定只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、电擦除可编程只读存储器和闪速存储器。

4）按访问方式分类

存储器按访问方式分类，可分为按地址访问的存储器和按内容访问的存储器。

5）按寻址方式分类

存储器按寻址方式分类，可分为随机存储器、顺序存储器和直接存取存储器。

（1）随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）：这种存储器可对任何存储单元存入或读取数据，访问任何一个存储单元所需时间都是相同的。

（2）顺序存储器（SequentiallyAddressedMemory，SAM）：访问数据所需时fi间与数据所在存储位置有关，磁带是典型的顺序存储器。

（3）直接存取存储器（DirectAddressedMemory，DAM）：采用介于随机存取和顺序存取之间的一种寻址方式。磁盘是一种直接存取控制器，它对磁道的寻址是随机的，而在一个磁道内，则是顺序寻址。

相联存储器

相联存储器是一种按内容访问的存储器。其工作原理是把数据或数据的某一部分作为关键字，将该关键字与存储器中的每一单元进行比较，找出存储器中所有与关键字相同的数据字。

高速缓冲存储器（可简称为高速缓存或缓存）可用在相联存储器中，在虚拟存储器中用来作段表、页表或块表存储器，还可以用在数据库和知识库中。

高速缓存

高速缓存（Cache）是位于CPU和主存之间的高速存储子系统。采用高速缓存的主要目的是提高存储器的平均访问速度，使存储器的速度与CPU的速度相匹配。Cache的存在对程序员是透明的。其地址变换和数据块的替换算法均由硬件实现。通常Cache被集成到CPU内，以提高访问速度，其主要特点是容量小、速度快、成本高。

1）Cache的组成

Cache的组成如下图所示。Cache由两部分组成，即控制部分和缓存部分。缓存部分用来存放主存的部分复制信息。控制部分的功能是：判断CPU要访问的信息是否在Cache中，若在即为命中，若不在则没有命中。命中时直接对Cache寻址；未命中时，要按照替换原则，决定主存的一块信息放到Cache的哪一块里面。

高速缓存的组成框图

2）Cache中的地址映像方法

因为处理机访问都是按主存地址访问的，而应从Cache中读写信息，因此这就需要地址映像，即把主存中的地址映射成Cache中的地址。地址映像的方法有3种，即直接映像、全相联映像和组相联映像。

（1）直接映像就是主存的块与Cache中块的对应关系是固定的。主存中的块只能存放在Cache的相同块号中。因此，只要主存地址中的主存区号与Cache中的主存区号相同，则表明访问Cache命中。一旦命中，以主存地址中的区内块号立即可得到要访问的Cache中的块。这种方式的优点是地址变换很简单，缺点是灵活性差。

（2）全相联映像允许主存的任一块可以调入Cache的任何一块的空间中。在地址变换时，利用主存地址高位表示的主存块号与Cache中的主存块号进行比较，若相同则为命中。这种方式的优点是主存的块调入Cache的位置不受限制，十分灵活；其缺点是无法从主存块号中直接获得Cache的块号，变换比较复杂，速度比较慢。

（3）组相联映像是前面两种方式的折中。具体做法是将Cache中的块再分成组。组相联映像就是规定组采用直接映像方式而块采用全相联映像方式。这种方式下，通过直接映像方式来决定组号，在一组内再用全映像方式来决定Cache中的块号。由主存地址高位决定主存区号，与Cache中区号比较可决定是否命中。主存后面的地址即为组号，但组块号要根据全相联映像方式，由记录可以决定组内块号。

3）替换算法

选择替换算法的目标是使Cache获得最高的命中率。常用的替换算法有以下几种。

（1）随机替换（RAND）算法：用随机数发生器产生一个要替换的块号，将该块替换出去。

（2）先进先出（FIFO）算法：将最先进入的Cache信息块替换出去。

（3）近期最少使用（LRU）算法：将近期最少使用的Cache中的信息块替换出去。这种算法比先进先出算法要好些，但此法也不能保证过去不常用的将来也不常用。

（4）优化替换（OPT）算法：先执行一次程序，统计Cache的替换情况。有了这样的先验信息，在第二次执行该程序时便可以用最有效的方式来替换，达到最优的目的。

4）Cache的性能分析

若H为Cache的命中率，t_c为Cache的存取时间，t_m为主存的访问时间，则Cache的等效访问时间t_a为

t_a=Ht_c+(1-H)t_m

使用Cache比不使用Cache的CPU访问存储器的速度提高的倍数r可以用下式求得，即

虚拟存储器

虚拟存储器是由主存、辅存、存储管理单元及操作系统中存储管理软件组成的存储系统。程序员使用该存储系统时，可以使用的内存空间远远大于主存的物理空间，但实际上并不存在那么大的主存，故称其为虚拟存储器。虚拟存储器的空间大小取决于计算机的访存能力而不是实际外存的大小，实际存储空间可以小于虚拟地址空间。从程序员的角度看，外存被看作逻辑存储空间，访问的地址是一个逻辑地址（虚地址），虚拟存储器使存储系统既具有相当于外存的容量又有接近于主存的访问速度。

虚拟存储器的访问也涉及虚地址与实地址的映像、替换算法等，这与Cache中的类似。前面讲的地址映像以块为单位，而在虚拟存储器中，地址映像以页为单位。设计虚拟存储系统需考虑的指标是主存空间利用率和主存的命中率。按存储映像算法，可将虚拟存储器的管理方式分为以下3种。

（1）页式虚拟存储器。以页为信息传送单位的虚拟存储器。为实现页式管理，须建立实页与虚页间的关系表，称为页表；在页表及变换软件的控制下，可将程序的虚拟地址变换为内存的实地址。页式虚拟存储器的优点是：页表硬件少，查表速度快；主存零头少。页式虚拟存储器的缺点是：分页无逻辑意义，不利于存储保护。

（2）段式虚拟存储器。以程序的逻辑结构形成的段作为主存分配依据的一种管理方法。为实现段式管理，须建立段表；在段地址变换机构及软件的控制下，可将程序的虚拟地址变换为主存的实地址。段式虚拟存储器的优点是：段的界线分明；支持程序的模块化设计；易于对程序段的编译、修改和保护；便于多道程序的共享。段式虚拟存储器的主要缺点是：主存利用率不高，查表速度慢。

（3）段页式虚拟存储器。这是将段式虚拟存储器和页式虚拟存储器结合的一种管理方式。在这种虚拟存储器中，程序按逻辑结构分段，每一段再分成若干大小固定的页。程序的调入调出是按页进行的，而程序又可按段实现保护。这种管理方式兼有两者的优点，但地址变换速度比较慢。

外存储器

外存储器用来存放暂时不用的程序和数据，并且以文件的形式存储。CPU不能直接访问外存中的程序和数据，将其以文件为单位调入主存后方可访问。外存由磁表面存储器（如磁盘、磁带）及光盘存储器构成。

1）磁盘存储器

（1）磁盘存储器的构成。磁盘存储器由盘片、驱动器、控制器和接口组成。盘片用来存储信息；驱动器用于驱动磁头沿盘面径向运动以寻找目标磁道位置，驱动盘片以额定速率稳定旋转，并且控制数据的写入和读出；控制器接收主机发来的命令，将它转换成磁盘驱动器的控制命令，并实现主机和驱动器之间数据格式的转换及数据传送，以控制驱动器的读写操作；接口是主机和磁盘存储器之间的连接逻辑。

（2）磁盘存储器的种类。根据所用材质的不同，磁盘存储器分为软盘和硬盘。

①软盘。为了正确存储信息，将盘片划成许多同心圆，称为磁道，从外到里编号，最外一圈为0道，往内道号依次增加。沿径向的单位距离的磁道数称为道密度，单位为tpi。将一个磁道沿圆周等分为若干段，每段称为一个扇段或扇区，每个扇区内可存放一个固定长度的数据块。磁道上单位距离可记录的比特数称为位密度，单位为bpi。因为每条磁道上的扇区数相同，而每个扇区的大小又一样，所以每个磁道都记录同样多的信息。又因为里圈磁道的圆周比外圈磁道的圆周小，所以里圈磁道的位密度要比外圈磁道的位密度高。最内圈的位密度称为最大位密度。

磁盘容量有两种指标：一种是非格式化容量，它是指一个磁盘所能存储的总位数；另一种是格式化容量，它是指各扇区中数据区容量的总和。计算公式分别为：

非格式化容量=面数×(磁道数/面)×内圆周长×最大位密度

格式化容量=面数×(磁道数/面)×(扇区数/道)×(字节数/扇区)

②硬盘。按盘片是否固定、磁头是否移动等指标，硬盘可分为移动磁头固定盘片的磁盘存储器、固定磁头的磁盘存储器、移动磁头可换盘片的磁盘存储器和温彻斯特磁盘存储器（简称温盘）。一个硬盘驱动器内可装多个盘片，组成盘片组，每个盘片都配有一个独立的磁头。所以记录面上相同序号的磁道构成一个圆柱面，其编号与磁道编号相同。文件存储在硬盘上时尽可能放在同一圆柱面上，或者放在相邻柱面上，这样可以缩短寻道时间。

2）光盘存储器

（1）光盘存储器的类型。根据性能和用途，可分为只读型光盘、只写一次型光盘和可擦除型光盘。

（2）光盘存储器的组成及特点。光盘存储器由光学、电学和机械部件等组成。特点是：记录密度高；存储容量大；采用非接触式读写信息；信息可长期保存；采用多通道记录时数据传输率可超过200Mb/s；制造成本低；对机械结构的精度要求不高；存取时间较长。

磁盘阵列技术

磁盘阵列是由多台磁盘存储器组成的、快速大容量且高可靠的外存子系统。现在常见的廉价冗余磁盘阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks，RAID），就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块磁盘，但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现的。RAID技术分为几种不同的等级，分别可以提供不同的速度、安全性和性价比，如下表所示。

廉价冗余磁盘阵列（RAID）

计算机存储系统

存储系统概述及分类

存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及有关的软件构成，是计算机系统的重要组成部分，用于存放程序和数据。有了存储器，计算机就具有记忆能力，因而能自动地进行操作。存储系统分为内存储器和外存储器，两者按一定的结构有机地组织在一起，程序和数据按不同的层次存放在各级存储器中，而整个存储系统具有较好的速度、容量和价格等方面的综合性能指标。

高速缓冲存储器（Cache）

目前由双极型半导体组成，构成计算机系统中的一个高速小容量存储器。其存取速度能接近CPU的工作速度，用来临时存放指令和数据。

主存储器

主存储器是计算机系统中的重要部件，用来存放计算机运行时的大量程序和数据，主存储器目前一般由MOS半导体存储器构成。

CPU能够直接访问的存储器称为内存储器，高速缓存和主存都是内存储器。在配置了高速缓存的计算机内，主存储器和高速缓存之间要不断交换数据。

如果计算机没有配置高速缓存，内存储器就是主存储器，两个名称可以换用。

辅助存储器

辅助存储器又称外存储器。外存储器主要由磁表面存储器组成，近年来，光存储器应用已很广泛，渐渐成为一种重要的辅助存储器。外存储器的内容需要调入主存后才能被CPU访问。外存储器的特点是容量大，所以可存放大量的程序和数据。

存储器层次结构

采用单一工艺制造的存储器很难同时满足大容量、高速度和低成本的要求。比如双极型半导体存储器的存取速度快，但是难以构成大容量存储器。而大容量、低成本的磁表面存储器的存取速度又远低于半导体存储器，并且难以实现随机存取。

所谓存储系统的层次结构就是把各种不同容量和不同存取速度的存储器按一定的结构有机地组织在一起，程序和数据按不同的层次存放在各级存储器中，而整个存储系统具有较好的速度、容量和价格等方面的综合性能指标。

下图是存储系统层次结构示意图，该系统由三类存储器构成。主存和辅存构成一个层次，高速缓存和主存构成另一个层次。

存储系统层次结构

“高速缓存—主存”层次

这个层次主要解决存储器的速度问题。在早期的计算机中，CPU与主存在速度上非常接近。例如IBM704计算机的CPU周期为12μs，其主存的存取周期也为12μs，随着所采用的器件和工艺的改进，CPU的速度提高很快，目前CPU的机器周期可达几个毫微秒甚至更短，而主存的存取周期则由于种种因素的限制，只能达到几十甚至几百毫微秒。因而CPU和主存之间在速度上存在一定差距，主存的工作速度限制了整机运行速度的提高。为了减少两者速度差别所造成的影响，首先在CPU内设置通用寄存器组，尽量减少CPU对内存的访问。然而，CPU寄存器数目不可能太多（一般只有几个或几十个），要根本解决存储器的速度问题，需要在CPU与主存之间再增设一级存储器，称为高速缓冲存储器。

“主存一辅存”层次

这个层次主要解决存储器的容量问题。在一段时间内，中央处理器运行的程序和使用的数据只是整个存储系统存储信息的一小部分，这部分程序和数据处于“活动”的状态，而其他大部分程序和数据则处于暂时不被使用的“静止”状态，因此可以把正在被CPU使用的“活动”的程序和数据放在主存中，其余信息则存放在容量大、但速度较慢的辅存中。当某时刻CPU需要用到存放在辅存中的某些信息时，可通过有关的I/O操作将这部分信息从辅存中调往主存。反之，原存放在主存中而现在暂时不用的部分信息也可以从主存中调往辅存，以备后用。这样，程序仍能得到较快的执行速度，而主存容量不足这一缺陷则由辅存的大容量来弥补。因此，具有“主存—辅存”层次的存储系统是一个既具有主存的存取速度又具有辅存的大容量低成本特点的一个存储器总体。

主存储器

主存储器基本组成

半导体读写存储器简称RWM，习惯上也称为RAM。半导体RAM具有体积小、存取速度快等优点，因而适合作为内存储器使用。按工艺不同可将半导体RAM分为双极型RAM和MOS型RAM两大类，这里以静态MOS存储器芯片为例介绍其组成。

静态MOS存储器芯片由存储体、读写电路、地址译码和控制电路等部分组成。

（1）存储体（存储矩阵）。

存储体是存储单元的集合。在容量较大的存储器中往往把各个字的同一位组织在一个集成片中。

（2）地址译码器。

地址译码器把用二进制表示的地址转换为译码输入线上的高电位，以便驱动相应的读写电路。地址译码有两种方式：一种是单译码方式，适用于小容量存储器；另一种是双译码方式，适用于容量较大的存储器。

（3）驱动器。

在双译码结构中，一条X方向的选择线要控制在其上的各个存储单元的字选线，所以负载较大，需要在译码器输出后加驱动器。

（4） I/O控制。

它处于数据总线和被选用的单元之间，用以控制被选中单元的读出或写入，并具有放大信息的作用。

（5）片选控制。

一个存储芯片的容量往往满足不了计算机对存储器容量的要求，所以需将一定数量的芯片按一定方式连接成一个完整的存储器。在访问某个字时，必须“选中”该字所在的芯片，而其他芯片不被“选中”。因而每个芯片上除了地址线和数据线外，还有片选控制信号。在地址选择时，由芯片外的地址译码器的输入信号以及它的一些控制信号，如“访存控制”来产生片选控制信号，选中要访问的存储字所在的芯片。

（6）读／写控制。

根据CPU给出的信号是读命令还是写命令，控制被选中存储单元的读写。

存储器主要技术指标

（1）存储容量。

存储容量是指每个存储芯片所能存储的二位制位数。主存储存储器按8位二进制位或其倍数划分存储单元，故存储容量通常以字节（8位）为单位。主存容量大则可以运行比较复杂的程序，并可存入大量信息，可利用更完善的软件支撑环境。所以，计算机处理能力的大小在很大程度上取决于主存容量的大小。

（2）存取速度。

存储器的速度可用访问时间、存储周期或频宽来描述。

访问时间一般用读出时间T_A及写入时间T_w来描述。T_A是从存储器接到读命令以后至信息被送到数据总线上所需的时间。T_w是将一个字写入存储器所需的时间。

存取周期是存储器进行一次完整的读写操作所需要的全部时间，也就是存储器进行连续读写操作所允许的最短间隔时间。一般用T_M表示，它直接关系到计算机的运算速度。一般有T_M>T_A，T_M>T_W，T_M的单位常采用微秒或毫微秒。

存储器的频宽B表示存储器被连续访问时，可以提供的数据传送速率，通常用每秒钟传送信息的位数（或字节数）来衡量。

（3）可靠性。

存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF来描述，它可理解为两次故障之间的平均时间间隔。显然。MTBF越长，表示可靠性越高。

高速缓冲存储器

高速缓冲存储器是一种采用和CPU工艺相类似的半导体器件构成的存储装置，其速度可与CPU相匹配，但容量较小，只能存放一小段程序和数据。由于程序具有局部性，在短时间内程序和数据各自相对集中在一小块存储区内。因此在一小段时间内CPU可以不必访问主存，而访问速度较快的高速缓冲存储器，从而提高了指令的执行速度。

在高档微机中为了获得更高的效率，不仅设置了独立的指令高速缓冲存储器和数据高速缓冲存储器，还把高速缓冲存储器设置成二级或三级。高速缓存通常由双极型半导体存储器或SRAM组成。地址映像以及和主存数据交换机构全由硬件实现，并对程序员透明。

目前，访问高速缓冲存储器的时间一般为访问主存时间的1/4～1/10。由于半导体器件成本下降很快，高速缓冲存储器存储器已在大、中、小及微型机上普通采用。如下图所示为高速缓冲存储器的基本结构图，主存和高速缓冲存储器均是模块化的（例如以页为单位），并且两者之间交换数据以页为单位进行。CPU访存地址送到高速缓冲存储器，经相联存储映像表的地址映射变换，如果CPU要访问的内容在高速缓冲存储器中，则称为“命中”，则从高速缓冲存储器中读取数据送CPU；如果CPU要访问的内容不在高速缓冲存储器中，则称为“不命中”或“失靶”，则CPU送来地址直接到主存中读取数据。这时，访存地址是同时送到高速缓冲存储器和主存中的。如果访问“未命中”，除了本次访问对主存进行存取外，主存和高速缓冲存储器之间还要通过多字宽通路交换数据。主存内容在写入高速缓冲存储器过程中，如果高速缓冲存储器已满，要按某种替换策略将高速缓冲存储器中一页调出写回主存。这种替换算法可以是最近最少使用算法（LRU）或其他算法，这由相应的管理逻辑来实现。

高速缓冲存储器基本结构图

辅助存储器

辅助存储器用于存放当前不立即使用的信息。一旦需要，辅存便与主存成批交换数据，或将信息从辅存调入主存，或将信息从主存调出到辅存。目前常用的辅助存储器包括磁带存储器、磁盘存储器及光盘存储器，这类存储器的最大特点是存储容量大、可靠性高、价格低，在脱机的情况下可以永久地保存信息。下面先介绍磁盘和磁带存储器，它们统称为磁表面存储器，然后介绍光盘存储器。

磁表面存储器的存储原理

（1）磁层和磁头。

磁表面存储器中信息的存取，主要由磁层和磁头来完成。磁层是存放信息的介质，它由非矩形剩磁特性的导磁材料（如氧化铁、镍钴合金等）构成。将用这种材料制成的磁胶涂敷或镀在载磁体上，其厚度通常为0.1～5μm，以记录信息。载磁体可以是金属合金（硬质载磁体）或者是塑料（软质载磁体）。

为了获得良好的技术性能，磁层材料的剩磁（BR）要大（读出信息大），矫顽力HC要合适，才能有足够的抗干扰能力和使用较小的写电流。磁层厚度要薄，才能提高记录密度。此外对生成磁层的工艺、机械性能等也有一定的要求。

磁头是实现“磁—电”和“电-磁”转换的元件。它是由高导磁率的软磁性材料（如坡莫合金和具有高频特性的铁氧体）做成铁芯，在铁芯上开有缝隙并绕有线圈。当载磁体与磁头作相对运动时，当写磁头线圈通以磁化电流，则可将信息写到磁层上。当读磁头通过磁层上某一磁化单位而形成磁通回路时，磁通的变化使线圈两端产生感应电势，形成读出信号。

（2）磁表面存储器的读写过程。

在磁表面存储器中，一般都是磁头固定，而磁层（载磁体）作高速回转或匀速直线运动。在这种相对运动中，通过磁头（其缝隙对准磁层）进行信息存取。

.信息写入过程。磁头写线圈中通以写电流脉冲，此电流在铁芯中生成磁场，其磁头缝隙处的磁场穿过磁层中一微小区域，使该区域磁层以一定方向磁化，而写电流脉冲消失后，磁层仍保持该方向的剩磁（+BR或-BR），这就是信息的写入过程。

.信息读出过程。读出时，磁头与磁层同样作相对运动。当磁层中某一记录单元运动到磁头缝隙下面时，磁头与磁层便产生磁交连。由于磁头中的磁阻比其周围空气的磁阻小得多，便在磁头中产生较大的磁通变化，在读线圈的两端产生较大的感应电势E，经读出放大电路整形和放大后成为读出信号。

磁盘存储器

磁盘存储器是一种以磁盘或磁盘组为存储介质的记录装置，又叫磁盘机。它具有记录密度高、容量大、速度快等优点，是目前计算机存储系统中使用最普遍的一种辅助存储器，它的分类如下图所示。

磁盘的分类

（1）硬磁盘存储器。

硬磁盘存储器的逻辑结构如下图所示。它主要由磁记录介质、磁盘驱动器、磁盘控制器三大部分组成。磁盘控制器包括控制逻辑、时序电路、“并→串”转换和“串→并”转换电路。磁盘驱动器包括读写电路、读\写转换开关、读写磁头与磁头定位伺服系统。

硬磁盘逻辑结构

（2）软磁盘存储器。

软磁盘存储器与硬磁盘存储器的差别包括：

.硬盘（温盘）转速高，磁头与磁层不接触；而软盘转速低，磁头与磁层接触。

.大多数硬盘采用固定盘组，软盘单片使用。

.硬盘系统价格高，存储量大，存取速度快；软盘价廉，存储量小，存取速度较慢。

.硬盘盘片不可拆卸，一般不能互换，软盘是可拆卸的且可互换。

磁带存储器

磁带有许多种，按带宽分有1/4英寸和1/2英寸；按带长分有2400英尺、1200英尺和600英尺；按外形分有开盘式和盒式磁带；按记录密度分有800位／英寸、1600位／英寸、6250位／英寸；按带面并行的磁道数分有9道、16道等。

光盘存储器

光盘存储器是一种采用聚焦激光束在盘形介质上高密度地记录信息的存储装置。具有记录密度高、存储容量大、信息保存寿命长、工作稳定可靠、环境要求低等特点，现已广泛应用于存储各种数字化信息，包括工作站、大型数据系统、办公自动化系统中的文件、声音和图像的存档与检索等领域，是磁盘机的重要后援设备。

按读写类型来分，目前光盘一般可分为只读型、一次写入型和可重写型三种。

更多复习资料
请登录电脑版软考在线 www.rkpass.cn

京B2-20210865 | 京ICP备2020040059号-5