磁表面存储器

计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统邵桂芳计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统邵桂芳10页共25页4.4磁外表(biǎomiàn)存储器填空题磁外表存储器是以 作为记录信息(xìnxī)的载体，对信息进展记录和读取的部件是 。答案(dáàn)：磁介质磁头磁盘按盘片的组成材料分为 和 料材质作为基片，单片使用。答案(dáàn)：软盘 硬盘硬盘一般由 将其组装在同一个轴上。答案：多个对磁盘—亡存放信息的访问是通过它所在的 和 实现。答案：①磁道号②扇区号磁盘上由一系列同心圆组成的记录轨迹称为 ，最外圈的轨迹是第 答案：磁道0磁盘问信息的最小物理单位是 。答案：扇区磁盘上每个磁道被划分成假设干个 ，其上面存储有 数据。答案：扇区 一样磁盘格式化就是在磁盘上形成 和 。答案：磁道 扇区各磁道起始位置的标志是 答案：索引常用的磁记录方式有 、 、 和 等。答案：归零制 不归零制 调相制 调频制11．磁盘存储设备的主要技术指标包括存储密度、 、 传输率等。答案：存储容量 寻址时间盘存储设备由 、软盘掌握器和 组成。答案：软盘驱动器 软磁盘对活动头磁盘来讲，磁盘地址是由 、 和 组成的，每个区存储一个 。沿盘半径方向的磁道数称为 道单位长度上记录的二进制代码的位数称为 ，两者总称为 。答案：记录面号(磁头号) 磁道号(柱面号) 扇区号 记录块 道密度位密度存储密度在磁盘的一个记录块中，全部数据字都存放在 的单元中，从而使读写整个记录块所需的时间只包括一次 和一次 答案：前后相继 找道 等待硬磁盘机按盘片构造分成 与 两种；磁头分为 和 两种。答案：可换盘片式 固定盘片式 可移动磁头 固定磁头16．磁盘(cípán)存储器是一种以 取的存储器。答案(dáàn)：随机半导体存储器的速度指标是 ，磁盘存储器的速度指标是 、 和 ，其中 与磁盘的旋转(xuánzhuǎn)速度有关。答案：存取时间和存取周期 平均(píngjūn)找道时间 平均等待时间 输率平均等待时间和数据传输率评价(píngjià)磁记录方式的根本要素一般有 、 和 。答案：记录密度同步力量牢靠性温彻斯特磁盘是一种 磁头的 盘机，它将磁头、盘片、电机驱动部件、读写电路等组装成一个的机电—体化整体，成为最有代表性的 存储器。答案：可移动固定不行拆卸硬磁盘磁盘、磁带属于 存储器，特点是 大， 录信息 ，但存取速度慢，因此在计算机系统中作为 存储器使用。答案：磁外表 存储容量 位价格 永久保存 关心大容量软磁盘和硬磁盘的 原理与 方式根本一样，但在 和 上存在较大的差异。答案：存储 记录 构造 性能填空：一个完整的磁盘存储器由 三局部组成。其中 机，它是独立于主机的一个完整设备， 通常是插在主机总线插槽中的一块电路板， 是存储信息的介质。驱动器的定位系统实现 ；主轴系统的作用是 ，数据掌握系统的作用是掌握数据的写入和读出，包括 等。磁盘掌握器有两个方向的接口：一个是与 的接口，与主机总线打交道，掌握辅存与主机之间交换数据：另一个是与 ，依据主机命令掌握磁盘驱动器操作。光盘的读写头即光学头比硬盘的磁头 ，光盘的定位速度 ，即寻道时间 ，光盘写入时盘片需旋转3圈，以分别实现 ，故光盘的速度 硬盘。答案：(1)①驱动器、掌握器和盘片②驱动器③掌握器④盘片①快速准确的磁头定位②带动盘片按额定转速稳定地旋转③寻址操作、磁头选择、写电流掌握、读出放大、数据分别①主机②驱动器①大且重②低③长④擦除、写入和检验⑤低于按读写性质分只读型、一次型、重写型三类。MO属于 于 型，CD-R属于 型。答案：①重写②只读③一次光盘是近年来进展起来的一种 设备，它是 少的没备。按读写性质分，光盘分 型、 型、 型三类。答案：①外存②多媒体计算机③只读④一次⑤重写CDROM中存储数据的根本单元是 ng)一个 。答案(dáàn)：①帧②扇区选择题软盘驱动器在查找(xúnzhǎo)数据时 。盘片不动，磁头(cítóu)运动答案：C

D．盘片、磁头都不动和磁带这两种磁外表介质来说，存取时间与存储单元的物理位置有关。其存取方式而言， 。二者都是挨次存取的二者都是随机半挨次存取的D．磁盘是挨次存取，磁带是半挨次存取的C磁盘存储器的记录方式承受 A．归零制 B．不归零制C．改进的调频制D．调相制C具有自同步力量的记录方式是 。A．NRZ0C．PM

B．NRZ1D．MFM答案：CD一张3．5英寸软盘的存储容量为 区存储的固定数据是 。A．1．44MB，512BC．2MB，256B

B．1MB，1024BD．1．44MB，512KBA磁盘存储器的等待时间通常是指 。A．磁盘旋转半周所需的时间 所需时间C．磁盘转1／3周所需时间 D．磁盘转一周所需时间答案：A软磁盘、硬磁盘、磁带机、光盘、固态盘属于 A．远程通信 B．外存储器C．内存储器 D．人机界面的VO答案：B磁盘驱动器向盘片磁层记录数据时承受 入。A．并行 B．串行C．并行-串行 答案：B以下外存中，属于挨次存取存储器的是 A．软盘 B．磁带C．硬盘 光盘答案(dáàn)：B为了使设备相对独立，磁盘掌握器的功能全部(quánbù)转到设备中，主机与设备间承受 接口。A．SCSI B．专用(zhuānyòng) C．ESDl答案(dáàn)：A以下描述(miáoshù)中根本概念正确的句子是 。C．硬盘是接触式读写A

D．软盘是浮动磁头读写以下说法中正确的选项是 。硬盘系统和软盘系统可分为固定磁头和可移动磁头两种高数据传输率CD-ROM驱动器运行速度快，但要求很高的容错性和纠错力量比重越来越低在字符显示器中，点阵存储在VRAM中答案：B13．在软盘存储器中，软盘适配器是 CPU进展信息交换的通道口B．存储数据的介质设备C．将信号放大的设备答案：A以下各种操作时间中，不属于活动头硬盘存取时间的是 。C．定位时间答案：C

D．传送时间假设磁盘的转速提高—倍，则 。平均存取时间减半 均找道时间减半C．存储密度可以提高一倍答案：D

活动头磁盘存储器的平均存驭时间是指 A．最大找道时间加上最小找道时间B．平均找道时间D．平均等待时间答案：D活动头磁盘存储器的找道时间通常是指 A．最大找道时间B．最小找道时间D．最大找道时间与最小找道时间之和答案：C盘(ɡuānɡpán)是 型光盘，可用作计算机的 储器和数字化多媒体设备。重写，内答案(dáàn)：B

只读，外 C．一次，外用于笔记本电脑的外存储器(wàicúnchǔqì)是 A．软磁盘 B．硬磁盘C．固态(gùtài)盘 D．光盘答案(dáàn)：C一张CD-ROM光盘的存储容量可达 MB，相当于 多张1．44MB3．5英寸软盘。A．400600B．600400C．200400D．400200B4.4.3推断改错题外存比内存的存储容量大，存取速度快。答案：错。外存比内存的存储容量大，但存取速度慢。CPU供给数据。CPU供给数据，CPU需要数据时向主存发出恳求，假设主存CPU。3．选择正确的答案填空，对错误的答案作出解释。磁盘上的磁道是 。在磁盘存储器中查找时间是指 头磁盘存储器的平均存取时间是指 。磁道长短不同，其所存储的数据量 。A．记录密度不同的同心圆B．记录密度一样的同心圆C．阿基米德螺线A．磁头移动到要找的磁道的时间B．在磁道上找到扇区的时间C在扇区中找到数据块的时间A．平均找道时间B．平均找道时间+平均等待时间C平均等待时间A．一样B．长的容量大C短的容量大答案：(1)A (2)A (3)B (4)A量一样，因此，每条磁道上的密度不同。在磁盘上存取数据时，地址由两局部组成：磁道和扇区。把磁头移动到时间称为等待时间。由(2)可知，查找一个磁盘地址所需时间包括两局部：查找时间和等待时关，因此其存取时间只能用平均查找时间与平均等待时间的和来计量。简答题shù)主存和辅存的区分。答：考虑到计算机的性能价格比，将存储器分为主存储器和关心存储器两局部。主存储器通常承受半导体存储器，用于存放正在运行的程序或数据，它速度快但本钱高；关心存储器一般承受磁盘、磁带、光盘(ɡuānɡpán)等，虽然速度较慢，但存储容量大、本钱低。试将硬盘、软盘、磁带、光盘等外存的访问时间、数据传输率按大小(或凹凸)排序，并列(bìngliè)出各外存突出的优缺点、适用场合及共同的进展趋势。答：硬盘、软盘、磁带(cídài)、光盘等外存的访问时间由少到多，数据传输率由高到低。突出的优点：硬盘速度快：光盘和软盘(ruǎnpán)的盘片可更换：磁带容量大，廉价且可更换。术；磁带为海量后备：软盘用于输入输出传递及小容量备份。共同的进展趋势是提高容量和速度，降低价格，减小体积。简述磁记录的方式。(RZ)、不归零制〔NRZ〕、调相制〔PH〕和调频制(FH)等多种类型。归零制(RZ)01，在记录下一个信息10。的特点：磁头线圈上始终有电流，不是正向电流就是反向电10。调相制〔PH〕记录方式的特点：在—个磁化元的中间位置，利用电流相位的变化实现写“1”或者写“0”，所以通过磁头中的电流方向肯定要转变一次。调频制〔FH〕101或连续的0，相邻的两个存储元交界处电流要转变方向。4．试推导磁盘存储器读写一块信息所需总时间的公式。Tb，平均找道时间为Ts，平均等待时间TL，读写计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统 邵桂芳一块信息(xìnxī)的传输时间为Tm，则：Tb=Ts+TL+Tmr转速N个字，则数据传输率=rN个字／秒。又假设每块的字数(zìshù)为n，因而一旦读写头定位在该块始端，就能在T。Tm≈(n／rN)秒传输(chuánshū)完毕。TL是磁盘(cípán)旋转半周的时间，TL=(1／2r)Tb=Ts+l／2r+n／rN秒5CD-ROM光盘(ɡuānɡpán)存储信息的原理。答：CD-ROM靠光盘外表的“凹坑”记录数字信息，凹坑端部的前沿和后沿代表10CD-ROM时，光学头把聚拢后的激光束射到光盘外表，利用反射光读取数据信号。综合题8018扇区，每扇区存512字节，试计算该磁盘的容量为多少?解：磁盘容量为：512B l8802=1440KB20ms2MB／s，掌握器延迟2ms5000转／分。试计算读写一个扇区(512个字节)的平均时间。解：平均旋转延时：0.5／5000=6ms512B／2MB／s=0.25ms+平均旋转延时+传输时间+掌握器延时=20+6+0.25+2=28.25ms20个磁头，90046个扇区，每扇区可记录512B。试计算该硬盘的容量。解：硬盘容量：0.52090046=414000KB=414MB1225页计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统 邵桂芳220r=3000转／分，数据传输率17500B／s，求磁盘总容量。解：由于所以

r=3000转／分=50转／秒磁盘总容量：3500B2=1540000B2400200道，平均查找时间为60ms，每道存储容量为96Kbit，求磁盘的存取时间与数据传输率。解：2400转／分=40转／秒平均等待时间：1／400.5=12.5(ms)磁盘存取时间=60ms+12.5ms=72.5msDr=rN=4096K=3840Kbit／s220道，内层磁道周长(zhōuchánɡ)70cm400位／cm3000转／分，问：(1)磁盘(cípán)存储容量是多少? (2)数据传输率是多少?解：(1)每道信息量=400bit/cm70cm=28000bit=3500B每面信息量=3500B220=770000B磁盘(cípán)总容量=770000B2=1540000B〔2〕磁盘(cípán)数据传输率〔磁盘带宽〕Dr=r*Nrr=3000转/60s=50转/sDr=50/s3500B=175000B/s1325页计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统 邵桂芳某磁盘组有4个盘片，5个记录面，每个记录面的内磁道直径为22cm，外33cm1600bit／cm80道／cm，转速为3600转/分。(非格式化容量)?(2)最大数据传输率是多少?解：总容量=每面容量记录面数每面容量=某一磁道容量磁道数某磁道容量=磁道长本道位密度因此，最内磁道的容量=1600bit／cm22cm3.14=110528B／道磁道数=存储区域长道密度=(33-22)cm／280道/cm=440道最终得该磁盘组的容量=110528B／道440道5=253616000B最大数据传输率二转速某磁道的容量=3600r／60sll0528B=6631680B／s组织。由上述计算看出：盘面有5个，需3位，柱面有440个，需9位，扇区一般为9个，需要4位地址，台号一般设2位，故磁盘地址共由18位二进制构成。地址格式如下：17 1615 76 43 0台号台号柱面〔磁道〕号盘面〔磁头〕号扇区号3000转／分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。1425页计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统 邵桂芳磁盘存储器的容量是多少??(3)磁盘数据传输率是多少?平均等待时间是多少?解：每道记录信息容量=12288字节每个记录面信息容量=27512288字节427512288字节=13516800字节最高位密度D1按最小磁道半径(bànjìng)Rl计算(jìsuàn)〔Rl=115mm〕D1=12288字节(zìjié)／ 17字节(zìjié)／mm最低位密度D2按最大磁道半径(bànjìng)R2计算12288字节/ (3)磁盘传输率C=rxNr=3000／60=50转／秒N=12288字节(每道信息容量)C=rxN=5012288=614400字节／秒=1／2r=1／(250)=10ms1525页计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统邵桂芳计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统邵桂芳16页共25页(5)4个记录面，2751024个字节，则需要12288÷1024字节12个扇区。由此可得如下地址格式：14 65 43 0柱面〔磁道〕号柱面〔磁道〕号盘面〔磁头〕号扇区号30ms120ms，数据500B／ms10003000B的数据。现平均寻道时间+平均等待时间+CPU更信息所需4ms，并且更时间同输入输出操作不相重叠。试问：更磁盘上全部数据需要多少时间?间?解：读出／写入1块数据所需时间=3000B÷500B／ms=6ms更全部数据所需的时间=2(平均寻道时间+平均等待时间+1000传送1块的时间)+1000CPU更1块数据的时间=2(30+120+10006)ms+10004ms=16300ms=16.3s60ms。数据传输率提高一1000B／ms。读出／写入1块数据所需时间：3000B÷1000B／ms=3ms更全部数据所需的时间：2(30+60+10003)ms+10004ms=10180ms=10.18s8015扇区，每个扇区512B360转/10~40ms。今在一个4096B，平均需要多少时间?最长时间是多少?解：每道存储容量=15512B=7680B磁盘转速=360转／分=6转/秒数据(shùjù)传输率为：7680B6转/秒=46080B/秒1块数据(shùjù)512B÷46080B/ms11.1ms平均(píngjūn)旋转等待时间=1/61000ms1/283.3ms平均(píngjūn)找道时间=(10+40)/2=25ms4096B4096B÷512B=8个数据(shùjù)4096B平均所需时间83.3ms+25ms+811.1ms197ms最大等待时间=1/61000ms166.6ms最大找道时间=40ms4096B4096B÷512B=84096B所需最长时间166.6ms+40ms+811.1ms296ms77道，4条掌握磁道，73条数据26个扇区，128B360r/min，平均旋转等待时间83ms17ms256Kbit／s。问：一张软盘的数据存储容量约为多少字节?假设把平均访问时间定为“平均查找时间+平均等待时间+1个扇区数据的传送时间”，则此软盘每个扇区的平均访问时间是多少?解：数据的存储容量=数据磁道数每磁道扇区数每扇区字节数=7326128B242.9KB=平均查找时间+平均等待时间+1个扇区数据的传送时间。数据传输率是256Kbit／s，一个扇区有128B，即1288bit，故一个扇区数据的传送时间=1288／(2561024)=4ms，每个扇区的平均访问时间=83+17+4104ms20个可用的盘面。每个盘面的存储区域外径18英寸，内径10英寸，道密度为100道／英寸，位密度为1000位／英寸(最内道)并假定各磁道记录的信息位数一样。试问：假设要求数据传输率为lMB／s，磁盘机转速每分钟应为多少转?解：(1)有效存储区域=(18—10)／2=4英寸内层磁道周长=23.145=31.4英寸每道的信息量=1000位／英寸31.4英寸=31400位海面的信息量=314001004=12560000位盘片组总容量=1256000020=251202300位=251.2兆(2)磁盘每秒转速r=C／NC为磁盘数据传输率，C=1MB／sN为每条磁道容量，N=31400位255转/秒347200转／分，盘面30cm20cm250bit／mm，磁8道／mm，盘面分1610242rn／s。试计算(jìsuàn)盘组的非格式化容量和格式化容量。计算该磁盘的数据传输率、平均(píngjūn)寻道时间和平均旋转等待时间。假设一个(yīɡè)1个磁道容量，余下的局部是存于同—盘面上还存于同一柱面上?请给出一个合理的磁盘地址方案。解：磁盘的记录(jìlù)区域为(30—20)cm／2=5cm磁盘的磁道数=510mm8道／mm=400道每道的非格式化容量=2010mm3.14250bit／mm=157000bit=19652B每道的格式化容量=161024B／=16384B盘组的非格式化容量=440019625B=31400000B=31.4M盘组的格式化容量=440016384B=26214400B26.2M〔2〕磁盘的数据传输率=16384B7200转／60s=1966080B／s1.966M／s400道的时间=50mm／2023mm／s=0.025s=25ms平均寻道时间=25ms／2=12.5ms=60s／7200m8.3ms平均旋转等待时间8.3ms／2=4.15ms(3)假设—个文件超出一个磁道容量，余下的局部是存于同一柱面上。计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统 邵桂芳磁盘地址方案如下：14 65 43 0磁道号〔9位〕 面号〔2位〕 扇区号〔4位〕选400个磁道 选4个记录面 选16个扇区14．设某磁盘有两个记录面，存储区内径为2.36英寸，外径为5英寸，道密度为1250TP1〔磁道数/英寸〕，内径处的位密度为52400bpi(位/英寸)，转速为2400rpm(转/分)。试问：每面有多少磁道，每磁道能存储多少字节？数据传输率是多少?10ms~40ms8000字节数据，平均需要多少时间?解：(1)每面磁道数N=道密度(外径-内径)／2=1250道／英寸(5-2.36)英寸/2=12501.32=1650道C =内圈周长位密度=2.363.14英寸52400位/英寸÷848562字节(2)设数据传输率为V，则V=C 转速=48562字节2400转/60s=1.94106B／sTTSEEK，旋转延迟为TROTATETREAD，则2025页计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统 邵桂芳9700m2m／s，每个数据(shùjù)块1KB14mm128KB／s。(1)求记录(jìlù)位密度。(2)2m，求此带最大有效(yǒuxiào)存储容量。解：由于(yīnwèi)数机传输速率=记录位密度带速，所以记录(jìlù)位密度=数据传输速率/带速=128KB／s÷21000mm／s=64B／mm(2)T=1024B/128000B/s=1/125s一个数据块的长度L=VT=2m/sl/125s=0.016mL1=0.014m，