电子科技大学,计算机组成原理4存储器-3磁表面M

0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0
1 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 0 0 0 0 0
出错
1 1 1 0
第四章作业
设计一半导体存储器，其中ROM区4KB，选用ROM 芯片（4K×4位/片）；RAM区3KB，选用RAM芯片 （2KB/片和 1K×4位/片）。地址总线A15～A0 （低）,双向数据总线D7～D0（低）,读/写信号 线R/W。 1、给出芯片地址分配和片选逻辑；
• 循环冗余校验(cyclic redundancy check)
其约定的校验规则：让校验码能为某个约定代码所除尽， 表明代码正确，否则余数将指明出错位所在位置。 （1）编码方法 将待编码的K位有效信息M(x)左移r位，得M(x)·r,空出 x r位，以拼装将求得的r位余数。 选取一个r+1位的生成多项式G(x),对M(x)·r做模2除。 x 将左移r位的待编码信息，与余数R(x)做模2加，即拼 接为CRC校验码。
数据区： 标志信息、CRC、数据字段
3.磁盘基本操作
寻道： 磁头径向移动 （1）寻址操作 寻找扇区：盘片旋转 串行读/写
（2）读/写操作 DMA方式传送
3\ 磁记录方式
采用某种变化规律，将一串二进制代码序列转换成记 录磁层中相应的磁化状态。 几种常见的记录方式： • 不归零-1制（NRZ1） • 调相制（相位调制PM，相位编码PE）
010 1011
M(x)·3+R(X)=1100000+010=1100010 x
（2）译码与纠错 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
正确
余 数 出错位 000 001 010 100 011 110 111 101 无 7 6 5 4 3 2 1
1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1
非格式化容量
=内圈位密度×内圈周长×道数/面×面数 格式化容量 =字节数/扇区×扇区数/道×道数/面×面数
2）寻址信息
驱动器号、磁头号、磁道号、扇区号、 扇区数
（2）硬盘信息分布与寻址信息
1）信息分布
盘组：多个盘片，双面记录。
圆柱面： 各记录面上相同序号的磁道构成一圆柱 面。 （柱面数=道数/面）
0 I 0 1 1 0 1
+I t -I
e
t
调相制波形
(3)调频制（FM, frequency modulation） 规则：起始处写入电流改变一次方向，流下一个转变 区，作为同步信号，在中间位置写0则不变，写1则跳 变一次
I 0
+I -I
0
1
1
0

t e t t
2T/3 调频制写入电流波形
同步
选通 窗口
4\ 磁表面存储器的校验
海明校验 奇偶校验
循环冗余校验（CRC）
• 海明校验
实际上是一种多重奇偶校验，将代码按照一定规律 组织为若干小组，进行分组奇偶校验。不仅能够检 验是否出错，还能检验出一位错。
（1）分成几组？增设多少校验位？ 待编码信息K位，分成r组，每组增设1个校验位， 则供需设r位校验位，共组成一个n位的海明校验码。 检验时每组产生1位校验信息，组成一个r位的指误 码，有2r种状态，其中全0表示无错，余下的组合分 别指明（ 2r-1）位中的某一位错，应满足：
2.技术指标
（1）记录密度
道密度：单位长度内的磁道数。
位密度：磁道上单位长度内的二进制代码数。
非格式化容量： 用位密度计算。 （2）存储容量 用扇区內的数据 格式化容量： 块长度计算。
（3）速度指标
带：平均等待时间 平均存取时间 盘：平均定位、平均旋转时间 衡量查找速度 ms 数据传输率 衡量读/写速度 b/s、B/s
[例]将4位有效信息（1100）编成CRC码， 选择的生成多项式为（1011）
M(x)=x3+x2, 即1100（k=4） M(x)·r=x6+x5,即1100000（r=3） x G(x)=x3+x+1,1011(r+1=4)
M(x)·3 = 1100000 = 1110+ x 1011 G(x)
第4节 磁表面存储器
1\ 存储原理与技术指标
1.读写原理 存储介质：磁层 （1）写入 在磁头线圈中加入磁化电流（写电流），并使 磁层移动，在磁层上形成连续的小段磁化区域 （位单元）。 磁通变化的区域 （2）读出 磁头线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的 转变区经过磁头下方时，在线圈两端产生感应 读出信号 电势。 读/写部件：磁头
数据块
扇区（定长记录格式）
无扇区划分。 记录块(不定长记录格式)，
2）寻址信息 驱动器号、圆柱面号、磁头号、扇区号（记 录号）、交换量 选择盘面
选择磁盘组 扇区数 选择磁道 选择起始扇区
2.记录格式（磁道格式） 例：定长记录格式
索引脉冲 磁道 磁道时间 间隔 扇区1 扇区2 扇区n 间隔
扇区i
标志区： 标志信息、 CRC校验码
2、画出该M逻辑框图（各芯片信号线的连接及
片选逻辑电路）。
2\ 磁盘存储器
适用于调用较频繁的场合，常作为主存的直接后援。
1.组成 磁盘控制器 + 接口 磁盘 磁盘驱动器 定位系统、传动系统 磁盘适配器
盘片、磁头
（1）软盘信息分布与寻址信息 1）信息分布
盘片：单片，双面记录。 磁道：盘片旋转一周，磁头的作用区域。 扇区：磁道上长度相同的区段。存放数据块。 各道容量相同,各道位密度不同,内圈位 密度最高。
• 调频制（FM）
• 改进型调频制（MFM，或M2F）
• 群码制（GCR）
(1)不归零-1制（NRZ1，no return to zero-1）
0 I 0 1 1 0 1
+I t -I
e
t t
不归零-1制写入电流波形
外同步 信号
规则：电流见1就翻
(2)调相制（相位调制PM，相位编码PE, phase） 规则： 写0，在中间位置让写入电流负跳变 写1，在中间位置让写入电流正跳变
G3G2G1=000
一位错
1
0
1
1
1
1
0
G3G2G1=101
（3）编码规则 每组均采用偶校验，即填入校验码后，使组内具有 偶数个1 如：有效码1010 编码后：1011010（黄色的为检验码） （4）差错与纠错 如：读入1011110 校验：G3=1，G2=0，G1=1,指错码为101=5，故读 入数据的第5位出错。
N=k+r≤2r-1
如k=4,则 r≥3,组成7位的海明码 （2）分组方法 有效信息：A1A2A3A4,校验位：P1P2P3
1 P1 第3组 第2组 第1组 正确码 √ 1 0 √ √ √ 1 1 √ 0 1 2 P2 3 A1 4 P3 √ 5 A2 √ 6 A3 √ √ 7 A4 √ √ √ 0 指误码 G3 G2 G1