《辅助存储器》PPT课件
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第八章辅助存储器精品PPT课件
10
存储设备——磁盘存储器
硬磁盘存储器的分类：
固定磁头固定盘片的磁盘存储器 固定磁头可换盘片的磁盘存储器 可移动磁盘固定盘片的磁盘存储器 可移动磁头可换盘片的磁盘存储器 温彻斯特磁盘存储器温彻斯特磁盘简称温盘，是一种采用先
进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机。它是一种密封 组合式的硬磁盘，即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写 电路等组装成一个不可随意拆卸的整体。工作时，高速旋转 在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。优点是防尘性能好， 可靠性高，对使用环境要求不高。
12.10.2020 4:56
11
硬盘的主要技术指标：
容量 硬盘高速缓存 外部数据传输率 内部数据传输率 平均寻道时间 转速
12.10.2020 4:56
12
存储设备——磁盘存储器
存储密度
存储容量 寻址时间 数据传输率 误码率 价格
存储密度：单位长度或单位面积的磁层表面所能存 储的二进制信息量。可用道密度和位密度来表示。
12.10.2020 4:56
6
存储设备——磁盘存储器
磁盘由一组绕轴旋转的盘片组成，盘片 的数量为1~20片。
12.10.2020 4:56
7
存储设备——磁盘存储器
磁盘系统的转速一般在每分钟3600转 到 12000 转 之 间 ， 即 3600rpm~ 12000rpm。
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存储设备——磁盘存储器
磁盘访问时间=寻道时间+？
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存储设备——磁盘存储器
所需扇区转到磁头之下所需要的时间称为旋 转时间。平均延迟是磁盘转半圈的时间，所 以对大部分磁盘的平均旋转时间TAR为：
存储设备——磁盘存储器
硬磁盘存储器的分类：
固定磁头固定盘片的磁盘存储器 固定磁头可换盘片的磁盘存储器 可移动磁盘固定盘片的磁盘存储器 可移动磁头可换盘片的磁盘存储器 温彻斯特磁盘存储器温彻斯特磁盘简称温盘，是一种采用先
进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机。它是一种密封 组合式的硬磁盘，即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写 电路等组装成一个不可随意拆卸的整体。工作时，高速旋转 在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。优点是防尘性能好， 可靠性高，对使用环境要求不高。
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硬盘的主要技术指标：
容量 硬盘高速缓存 外部数据传输率 内部数据传输率 平均寻道时间 转速
12.10.2020 4:56
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存储设备——磁盘存储器
存储密度
存储容量 寻址时间 数据传输率 误码率 价格
存储密度：单位长度或单位面积的磁层表面所能存 储的二进制信息量。可用道密度和位密度来表示。
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存储设备——磁盘存储器
磁盘由一组绕轴旋转的盘片组成，盘片 的数量为1~20片。
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存储设备——磁盘存储器
磁盘系统的转速一般在每分钟3600转 到 12000 转 之 间 ， 即 3600rpm~ 12000rpm。
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存储设备——磁盘存储器
磁盘访问时间=寻道时间+？
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存储设备——磁盘存储器
所需扇区转到磁头之下所需要的时间称为旋 转时间。平均延迟是磁盘转半圈的时间，所 以对大部分磁盘的平均旋转时间TAR为：
2024版《计算机组成原理》ppt课件
《计算机组成原理》ppt课件目录•计算机系统概述•数字逻辑基础•计算机各部件的功能和组成•指令系统•CPU的结构和功能•存储器的层次结构•计算机组成原理的应用和发展01计算机系统概述Part计算机的发展历程第一代计算机（1946-1957）电子管时代，采用电子管作为基本元件，体积大、功耗高、可靠性差。
第二代计算机（1958-1964）晶体管时代，采用晶体管作为基本元件，体积减小、功耗降低、可靠性提高。
第三代计算机（1965-1970）集成电路时代，采用中小规模集成电路，使得计算机体积更小、功耗更低、可靠性更高。
第四代计算机（1971年至今）大规模和超大规模集成电路时代，计算机性能得到极大提升，应用领域不断扩展。
计算机系统的层次结构微程序机器级微指令由硬件直接执行，微程序由微指令构成，用于描述机器指令。
高级语言级用高级语言编写程序，通过编译或解释程序翻译成机器语言程序或汇编语言程序。
传统机器级用微程序解释机器指令系统，提供传统机器级虚拟机器。
汇编语言级用汇编语言编写程序，通过汇编程序翻译成机器语言程序。
操作系统级通过系统调用实现操作系统功能，提供扩展机器。
计算机的性能指标机器字长指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。
存储容量包括主存容量和辅存容量。
主存容量通常以字节为单位，辅存容量通常以位为单位。
存储容量越大，系统能存储的信息就越多。
运算速度用每秒钟所能执行的指令条数来表示，单位通常用MIPS（百万条指令/秒）。
运算速度越快，系统处理任务的能力越强。
02数字逻辑基础Part数制与编码数制的基本概念介绍二进制、十进制、十六进制等数制的基本概念及转换方法。
编码方式详细阐述原码、反码、补码等编码方式及其在计算机中的应用。
数的定点与浮点表示解释定点数与浮点数的表示方法，包括整数和实数的表示。
1 2 3引入逻辑变量和逻辑函数的概念，为后续的逻辑运算打下基础。
《辅助存储器》课件
光盘存储 器：速度 慢，容量 大，价格 低，非易 失性
固态硬盘 （SSD）： 速度快， 容量大， 价格高， 非易失性
工作原理和组成
工作原理：辅助存储器用于存储暂时不需 要使用的数据，当需要时再调入主存储器。
组成：辅助存储器通常由硬盘、光盘、磁 带等存储设备组成。
硬盘：由盘片、磁头、主轴、控制电路 等组成，具有容量大、速度快、可靠性 高等特点。
国内品牌和市场现状
市场份额：金士顿占据较大 市场份额
国内品牌：金士顿、威刚、 宇瞻等
市场格局：竞争激烈，品牌 众多
发展趋势：国产品牌逐渐崛 起，市场份额逐渐扩大
品牌竞争和差异化竞争策略
品牌竞争：不同品牌在市场上的竞争情况 差异化竞争策略：各品牌如何通过差异化竞争来提高市场份额 市场份额：各品牌在辅助存储器市场的份额占比 发展趋势：各品牌在辅助存储器市场的发展趋势和前景
未来的发展趋势
存储容量越来越大
读写速度越来越快
功耗越来越低
安全性越来越高
价格越来越便宜
应用领域越来越广泛
辅助存储器的应用场景
个人电脑中的应用
存储操作系统和软件
存储用户数据，如文档、图片、 视频等
提供临时存储空间，如缓存、 虚拟内存等
存储系统备份和恢复数据
企业数据中心的应用
数据备份：将重要数据备份到辅助存储器中，防止数据丢失 数据归档：将长期不使用的数据归档到辅助存储器中，节省存储空间 数据分析：将大量数据进行分析处理，提高数据处理效率 数据共享：将数据存储在辅助存储器中，实现企业内部数据共享 数据安全：将敏感数据存储在辅助存储器中，提高数据安全性 数据迁移：将数据从主存储器迁移到辅助存储器中，实现数据迁移和备
光盘：容量大，成本低，广泛 应用于多媒体和软件分发
计算机组成原理4第四章存储器PPT课件精选全文
4.2
11
4.2
请问： 主机存储容量为4GB，按字节寻址，其地址线 位数应为多少位？数据线位数多少位？ 按字寻址（16位为一个字）,则地址线和数据线 各是多少根呢？
12
数据在主存中的存放
设存储字长为64位（8个字节），即一个存 取周期最多能够从主存读或写64位数据。
读写的数据有4种不同长度:
字节 半字 单字 双字
34
3. 动态 RAM 和静态 RAM 的比较
主存
DRAM
SRAM
存储原理
电容
触发器
集成度
高
低
芯片引脚
少
多
功耗
小
大
价格
低
高
速度
慢
快
刷新
有
无
4.2
缓存
35
内容回顾: 半导体存储芯片的基本结构 4.2
…… ……
地
译
存
读
数
址
码
储
写
据
线
驱
矩
电
线
动
阵
路
片选线
读/写控制线
地址线（单向） 数据线（双向） 芯片容量
D0
…… D 7
22
(2) 重合法（1K*1位重合法存储器芯片）
0 A4
0,00
…
0,31
0 A3
X 地
X0
32×32
… …
0址
矩阵
A2
译
0码
31,0
…
31,31
A1
器 X 31
0 A0
Y0 Y 地址译码器 Y31 A 9 0A 8 0A 7 0A 6 0A 5 0
《辅助存储器》课件
访问时间
总结词
访问时间指的是从主机发出读取或写入请求到存储器响应所需要的时间，是衡量存储器 性能的重要参数。
详细描述
访问时间通常以毫秒（ms）为单位，较短的访问时间可以提高数据访问速度，提升系 统性能。
能耗与可靠性
总结词
能耗与可靠性是评估辅助存储器性能的 重要因素，低能耗可以降低能源成本， 高可靠性可以保证数据的安全性。
《辅助存储器》课件
目录
• 辅助存储器概述 • 常见辅助存储器类型 • 辅助存储器的技术参数 • 辅助存储器的应用场景 • 辅助存储器的未来发展
01 辅助存储器概述
定义与分类
定义
辅助存储器是指除主机内主要存 储器以外的存储介质，用于长期 或永久地存储大量数据和程序。
分类
根据存储介质和技术的不同，辅 助存储器可以分为磁表面存储器 、光存储器和半导体存储器等。
大规模数据中心与云计算
大规模数据中心
在数据中心中，辅助存储器通常以服务器存储的形式 存在，用于托管网站、数据库和其他在线服务。
云计算
云计算服务提供商使用辅助存储器来存储和备份用户 数据，提供可扩展的存储解决方案，满足不断增长的 数据需求。
工业与科研领域
工业领域
在工业自动化和控制系统，辅助存储器用于 存储程序代码、配置参数、实时数据和历史 记录等。
USB闪存盘
总结词
便携性好，读写速度快，但容量较小。
详细描述
USB闪存盘是一种基于闪存技术的辅助存储器，具有便携性好、读写速度快等优点。由于闪存芯片的 容量限制，USB闪存盘的容量通常较小。它广泛应用于数据传输、文件分享和操作系统安装等领域。
03 辅助存储器的技术参数
存储容量
总结词
《存储程序工作原理》课件
指令的功能
数据传输
在寄存器之间、寄存器与内存之间传输数据。
算术运算
执行加、减、乘、除等算术运算。
逻辑运算
执行与、或、非等逻辑运算。
控制流程
实现程序的跳转、循环、子程序调用等功能。
PART 04
中央处理器
CPU的功能
数据处理
执行算术运算、逻辑运算等操作，处理数据。
控制功能
按照程序指令的要求，控制数据流动方向和方式 。
失。
高速缓冲存储器
定义
高速缓冲存储器（Cache Memory）是一种特殊的存储器 ，位于主存储器和中央处理器之间，用于缓存频繁访问的 数据和指令。
功能
高速缓冲存储器的主要功能是提高数据和指令的访问速度 ，通过将常用的数据和指令存储在高速缓存中，以减少对 主存储器的访问。
特点
高速缓冲存储器的读写速度非常快，通常比主存储器快几 个数量级，但容量较小，只能缓存部分数据和指令。
解码
控制器对指令进行解码，确定操作码 和操作数。
执行指令
根据操作码和操作数，由运算器执行 相应的操作。
存储结果
将运算结果存储到寄存器或内存中。
PART 05
控制方式
操作控制方式
指令控制方式
确定指令执行顺序，包括取指令、分析指令和执行指令三个阶段。
操作控制方式
根据指令操作码，确定指令执行的操作，包括数据传输、算术运算、逻辑运算等。
存储程序工作原理使得程序设计变得更加 简单，因为程序可以存储在内存中，通过 内存地址来访问数据和执行指令。
促进软件工程发展
推动计算机产业进步
存储程序工作原理使得软件工程得以发展 ，因为这种原理使得程序更加模块化、可 维护和可复用。
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第八章 辅助存储器
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1
8.1 外存储器概述
主存的后备和扩充，也称外存。 特点:容量大,可靠性高,单位存储容量价格低,
在掉电情况下能长期保存信息。
磁表面存储器 光存储器
磁芯 磁盘 磁带
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2
辅助存储器的主要技术指标
辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、 寻址时间等
2、内层磁道周长=2 × 3.14 × 11=69.08（cm） 每道信息量=400 ×69.08=27632位=3454（B） 盘组总容量=3454 ×220 ×10=7598800（B）
3、数据传输率=2400/60 ×3454=13816（B/秒） 4、平均等待时间=（60/2400）×（1/2）=12.5（ms） 5、最小单位是一个扇区，其编址方式可为如下格式：
1、磁头，盘片及运动机ຫໍສະໝຸດ 密封。2、固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。
3、磁头沿盘片径向移动。
4、磁头对盘片接触式启停，但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。
盘片：硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料也有用玻璃）圆盘片的表 面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆，在每个同心圆的磁道 上就好像有无数的任意排列的小磁铁，它们分别代表着0和1的状态。当 这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用 磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向，使每个小磁铁都可以用来储存信 息。
1.存储密度。 是指单位长度或单位面积磁层表面所存储的二进制 的信息量。
对于磁表面存储器，用道密度和位密度表示。
✓道密度(TPI)：磁盘半径方向单位长度包含的磁道 数。
✓位密度(BPI)：在每一个磁道内单位长度内所能记 录的二进制信息数。
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3
2.存储容量
指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量（B）。 存储容量有格式化容量和非格式化容量两个指标。
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12
软盘
软盘是PC中最早使用的可移介质。作为一种可移贮存方法， 它是用于那些需要被物理移动的小文件的理想选择。软盘有 八寸、五又四分一寸、三寸半之分。
软式磁盘驱动器则称FDD，软盘片是覆盖磁性涂料的塑料片， 用来储存数据文件，磁盘片的容量有5.25“的1.2MB，3.5” 的1.44MB。
以3.5“的磁盘片为例，其容量的计算如下: 80(扇区)x18(磁道)x512 bytes(扇区的大小)x2(双面) = 1440 x1024 bytes = 1440 KB = 1.44MB
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13
2、硬盘
现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是“温彻思特”（1973年IBM 3340问世，它拥有“温彻斯特”这个绰号，来源于他两个30MB的储存 单元，恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量 ）技术,都有 以下特点：
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7
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8
磁盘结构名词解释 盘面： 磁道： 柱面：硬盘每个盘面的同一编号的磁道构成柱面 扇区： 格式化容量=
磁头数*柱面数*每柱面扇区数*每扇区字节数
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9
例题 磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下 两面不用。存储区域内直径22cm，外直径33cm,道 密度为40道/cm,内层位密度400位/cm,转速2400转/ 分，问:
1976年8月，艾伦·舒加特宣布研制出5.25英寸的软盘（售 价390美元）。1979年索尼公司推出3.5英寸的双面软盘， 其容量为875KB，到1983年已达1MB，即我们常说的3寸盘。
软盘的读写是通过软盘驱动器完成的。目前常用的就是容量 为1.44MB的3.5英寸软盘。软盘存取速度慢，容量也小，但 可装可卸、携带方便。
盘面号 柱面号 扇区号
6、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。
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11
1、软盘
1967年，IBM公司推出世界上第一张软盘，直径32英寸。4 年后又推出一种直径8英寸的表面涂有金属氧化物的塑料质磁 盘，发明者是艾伦·舒加特（Alan Shugart，后离开IBM创 办了希捷seagate公司），这就是常说的“软盘”的父辈。
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硬盘
盘体：硬盘的盘体由多个盘片组成，这些盘片重叠在一起放 在一个密封的盒中，它们在主轴电机的带动下以很高的速度 旋转，其每分钟转速达3600，4500，5400，7200甚至以 上。
磁头：硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，
每一个磁面都会有一个磁头，从最上面开始，从0开始编号。
其中：n为转速，单位为转/秒； N为磁道的容量，单位为字节。 单位为：字节/秒
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6
5.误码率 是衡量磁表面存储器出错概率的参数。它
等于从辅存读出时，出错信息位数和读出 的总信息位数之比。 6.价格 通常用“位价格”来比较各种存储器，它 等于：设备价格/容量。在所有的存储设备 中，磁表面存储器和光存储器的位价格是 最低的。
1、共有多少柱面？
2、盘组总存储容量是多少？
3、数据传输率多少？
4、平均等待时间为多少？
5、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？
6、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？
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10
解：1、有效存储区域长度=33/2-22/2=5.5（cm） 道数=5.5×40=220道，即220个柱面。
✓ 格式化容量：指按照某种特定的记录格式所能存储的信息总 量，也就是用户真正可以使用的容量。
✓ 非格式化容量：是磁记录表面可以利用的磁化元总数。
计算公式：
非格式化容量=面数×道数/面×每个磁道的容量 格式化容量=面数×道数/面×扇区数/道×字节数/扇区
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4
3.寻址时间
寻址时间分为两部分：
找道时间：磁头寻找目标磁道所需的时间。 等待时间：磁头等待所需读写的区段旋转到
它的下方所需要的时间。 这两个时间是随机的，一般取二者的平均值 平均等待时间：一般以磁盘旋转半周所需的
时间为准。
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5
4.数据传输率
磁表面存储器在单位时间内与主机传送数 据的位数或字节数。计算公式为： Dr=n × N
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1
8.1 外存储器概述
主存的后备和扩充，也称外存。 特点:容量大,可靠性高,单位存储容量价格低,
在掉电情况下能长期保存信息。
磁表面存储器 光存储器
磁芯 磁盘 磁带
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2
辅助存储器的主要技术指标
辅助存储器的主要技术指标是存储密度、存储容量、 寻址时间等
2、内层磁道周长=2 × 3.14 × 11=69.08（cm） 每道信息量=400 ×69.08=27632位=3454（B） 盘组总容量=3454 ×220 ×10=7598800（B）
3、数据传输率=2400/60 ×3454=13816（B/秒） 4、平均等待时间=（60/2400）×（1/2）=12.5（ms） 5、最小单位是一个扇区，其编址方式可为如下格式：
1、磁头，盘片及运动机ຫໍສະໝຸດ 密封。2、固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。
3、磁头沿盘片径向移动。
4、磁头对盘片接触式启停，但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。
盘片：硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料也有用玻璃）圆盘片的表 面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆，在每个同心圆的磁道 上就好像有无数的任意排列的小磁铁，它们分别代表着0和1的状态。当 这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用 磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向，使每个小磁铁都可以用来储存信 息。
1.存储密度。 是指单位长度或单位面积磁层表面所存储的二进制 的信息量。
对于磁表面存储器，用道密度和位密度表示。
✓道密度(TPI)：磁盘半径方向单位长度包含的磁道 数。
✓位密度(BPI)：在每一个磁道内单位长度内所能记 录的二进制信息数。
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3
2.存储容量
指磁表面存储器所能存储的二进制信息总量（B）。 存储容量有格式化容量和非格式化容量两个指标。
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软盘
软盘是PC中最早使用的可移介质。作为一种可移贮存方法， 它是用于那些需要被物理移动的小文件的理想选择。软盘有 八寸、五又四分一寸、三寸半之分。
软式磁盘驱动器则称FDD，软盘片是覆盖磁性涂料的塑料片， 用来储存数据文件，磁盘片的容量有5.25“的1.2MB，3.5” 的1.44MB。
以3.5“的磁盘片为例，其容量的计算如下: 80(扇区)x18(磁道)x512 bytes(扇区的大小)x2(双面) = 1440 x1024 bytes = 1440 KB = 1.44MB
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2、硬盘
现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是“温彻思特”（1973年IBM 3340问世，它拥有“温彻斯特”这个绰号，来源于他两个30MB的储存 单元，恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量 ）技术,都有 以下特点：
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8
磁盘结构名词解释 盘面： 磁道： 柱面：硬盘每个盘面的同一编号的磁道构成柱面 扇区： 格式化容量=
磁头数*柱面数*每柱面扇区数*每扇区字节数
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例题 磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下 两面不用。存储区域内直径22cm，外直径33cm,道 密度为40道/cm,内层位密度400位/cm,转速2400转/ 分，问:
1976年8月，艾伦·舒加特宣布研制出5.25英寸的软盘（售 价390美元）。1979年索尼公司推出3.5英寸的双面软盘， 其容量为875KB，到1983年已达1MB，即我们常说的3寸盘。
软盘的读写是通过软盘驱动器完成的。目前常用的就是容量 为1.44MB的3.5英寸软盘。软盘存取速度慢，容量也小，但 可装可卸、携带方便。
盘面号 柱面号 扇区号
6、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。
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11
1、软盘
1967年，IBM公司推出世界上第一张软盘，直径32英寸。4 年后又推出一种直径8英寸的表面涂有金属氧化物的塑料质磁 盘，发明者是艾伦·舒加特（Alan Shugart，后离开IBM创 办了希捷seagate公司），这就是常说的“软盘”的父辈。
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硬盘
盘体：硬盘的盘体由多个盘片组成，这些盘片重叠在一起放 在一个密封的盒中，它们在主轴电机的带动下以很高的速度 旋转，其每分钟转速达3600，4500，5400，7200甚至以 上。
磁头：硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，
每一个磁面都会有一个磁头，从最上面开始，从0开始编号。
其中：n为转速，单位为转/秒； N为磁道的容量，单位为字节。 单位为：字节/秒
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5.误码率 是衡量磁表面存储器出错概率的参数。它
等于从辅存读出时，出错信息位数和读出 的总信息位数之比。 6.价格 通常用“位价格”来比较各种存储器，它 等于：设备价格/容量。在所有的存储设备 中，磁表面存储器和光存储器的位价格是 最低的。
1、共有多少柱面？
2、盘组总存储容量是多少？
3、数据传输率多少？
4、平均等待时间为多少？
5、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？
6、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？
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10
解：1、有效存储区域长度=33/2-22/2=5.5（cm） 道数=5.5×40=220道，即220个柱面。
✓ 格式化容量：指按照某种特定的记录格式所能存储的信息总 量，也就是用户真正可以使用的容量。
✓ 非格式化容量：是磁记录表面可以利用的磁化元总数。
计算公式：
非格式化容量=面数×道数/面×每个磁道的容量 格式化容量=面数×道数/面×扇区数/道×字节数/扇区
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4
3.寻址时间
寻址时间分为两部分：
找道时间：磁头寻找目标磁道所需的时间。 等待时间：磁头等待所需读写的区段旋转到
它的下方所需要的时间。 这两个时间是随机的，一般取二者的平均值 平均等待时间：一般以磁盘旋转半周所需的
时间为准。
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5
4.数据传输率
磁表面存储器在单位时间内与主机传送数 据的位数或字节数。计算公式为： Dr=n × N