第七章外围设备课件

1、第七章第七章 外围设备外围设备u 外围设备概述外围设备概述u 显示设备显示设备u 输入设备和打印设备输入设备和打印设备u 硬磁盘存储设备硬磁盘存储设备 u 软磁盘存储设备软磁盘存储设备u 磁带存储设备磁带存储设备u 光盘存储设备光盘存储设备7.1 外围设备概述外围设备概述除了除了CPU和主存，其他部件都是和主存，其他部件都是“外设外设”。主机价格主机价格:外设价格外设价格u从从70年代的年代的1:1，到，到80年代的年代的1:6。外设的功能外设的功能u提供不同计算机之间的联系；提供不同计算机之间的联系；u提供计算机与用户的联系。提供计算机与用户的联系。外设的基本组成外设的基本组成u存储介质、驱

2、动装置、控制电路。存储介质、驱动装置、控制电路。外设的分类外设的分类输入设备输入设备u键盘、鼠标、扫描仪等。键盘、鼠标、扫描仪等。输出设备输出设备u打印机、显示器、音像等。打印机、显示器、音像等。外存设备外存设备u磁盘、磁带、光盘、磁盘、磁带、光盘、U盘等。盘等。数据通信设备数据通信设备u调制解调器（调制解调器（Modem）等。）等。过程控制设备过程控制设备u马达等。马达等。7.2 显示设备显示设备以可见光形式传递和处理信息的设备。以可见光形式传递和处理信息的设备。人人-机界面设备。机界面设备。按显示器件分类按显示器件分类u阴极射线管（阴极射线管（CRT）显示器、液晶（）显示器、液晶（LCD）

3、显）显示器、等离子显示器。示器、等离子显示器。按显示内容分类按显示内容分类u字符显示器、图形显示器、图像显示器。字符显示器、图形显示器、图像显示器。分辨率分辨率显示器的像素数。显示器的像素数。640480、800600、1024768等。等。行像素数行像素数:列像素数列像素数4:3像素间距像素间距u采用相同分辨率，采用相同分辨率，17英寸显示器比英寸显示器比14英寸显示英寸显示器的像素间距大。器的像素间距大。灰度级灰度级黑白显示器中，指像素点的亮暗度总数。黑白显示器中，指像素点的亮暗度总数。u8位二进制数可代表位二进制数可代表256级灰度，即像素显示时级灰度，即像素显示时可有可有256中不同灰

4、度。中不同灰度。彩色显示器中，指颜色的总数。彩色显示器中，指颜色的总数。u256、65536、2563可使像素颜色越来越逼可使像素颜色越来越逼真。真。u像素颜色分别用像素颜色分别用1B、2B和和3B存储。存储。刷新和刷新存储器刷新和刷新存储器CRT显示器上有层荧光粉；显示器上有层荧光粉；CRT发射的电子束打到哪儿，哪儿亮。发射的电子束打到哪儿，哪儿亮。打过的荧光粉只能维持几十毫秒的发光。打过的荧光粉只能维持几十毫秒的发光。 CRT电子束必须电子束必须反复反复扫描扫描整个屏幕。整个屏幕。刷新和刷新存储器（续）刷新和刷新存储器（续）使电子束扫描整个屏幕的过程，称刷新。使电子束扫描整个屏幕的过程，称

5、刷新。刷新频率一般刷新频率一般30Hz。必须将屏幕上每个像素的灰度级存储下来，必须将屏幕上每个像素的灰度级存储下来，存放在存放在“刷新刷新(视频视频)存储器存储器”。“刷存刷存”容量分辨率容量分辨率灰度级灰度级例：分辨率例：分辨率10241024，灰度级，灰度级256，则，则容量为容量为102410248位（即位（即1MB）。）。随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描控制电子束控制电子束只打只打需要点亮的像素，这叫随机扫描。需要点亮的像素，这叫随机扫描。控制电子束扫描一边屏幕，当扫过不亮的像素时，控制电子束扫描一边屏幕，当扫过不亮的像素时，关闭电子束，这叫光栅扫描。关闭电子束，这叫光栅扫描。u逐

6、行扫描逐行扫描p0, 1, 2, 3, , 639，共，共640行。行。u隔行扫描隔行扫描p奇数场（奇数场（1, 3, 5, ,639），共），共320行。行。p偶数场（偶数场（0, 2, 4, , 638），共），共320行。行。7.2.2 字符字符/图形显示器图形显示器微机中，微机中，u显示系统显示适配卡显示器显示系统显示适配卡显示器u同时支持字符显示和图形显示，即字符模式和同时支持字符显示和图形显示，即字符模式和图形模式的显示。图形模式的显示。字符显示字符显示D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0000000010010010001010110011100111000100011

7、11字符字符“I”的点阵表示的点阵表示字符字符发生器发生器（ROM）ASCII字符代码字符代码RA3RA0D0D7字字形形信信息息来自哪儿？来自哪儿？来自来自VRAM91591 18801 OSC1251 点振荡器16.257MHz点计数器水平地址计数器光栅地址计数器垂直地址计数器水平同步电路垂直同步电路 移位寄存器S L加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐 字符发生器(ROM)VRAM水平同步垂直同步ASCII代码代码RA3RA0视频信号CPU控制控制定时控制电路定时控制电路例例1：某：某CRT显示器可显示显示器可显示64种种ASCII字符，每帧字符，每帧64字字25排；字符字形用排；字符字形用

8、7(横横)8(竖竖)点阵，字间间隔点阵，字间间隔1点，排点，排间间隔间间隔6点；帧频点；帧频50Hz，逐行扫描；水平消隐占，逐行扫描；水平消隐占12个字符个字符时钟的时间，垂直回扫需时钟的时间，垂直回扫需10排的显示时间。排的显示时间。(1) 缓存缓存(VRAM)容量多大？字符发生器容量多大？字符发生器(ROM)容量多大？容量多大？答：答：6425 = 1600（B）(2) 缓存中是缓存中是ASCII代码，还是点阵代码，还是点阵(即字形即字形)信息？信息？答：点阵信息。答：点阵信息。(3) 缓存地址和屏幕显示位置如何对应？缓存地址和屏幕显示位置如何对应？答答: 若水平计数器来的若水平计数器来的

9、6位为缓存地址的位为缓存地址的低低6位位，垂直计数器，垂直计数器来的来的5位为缓存地址的位为缓存地址的高高5位位，则缓存地址，则缓存地址从小到大从小到大依次对应依次对应屏幕屏幕自左至右、自上到下自左至右、自上到下的像素位置。的像素位置。例例1：某：某CRT显示器可显示显示器可显示64种种ASCII字符，每帧字符，每帧64字字25排；字符字形用排；字符字形用7(横横)8(竖竖)点阵，字间间隔点阵，字间间隔1点，排点，排间间隔间间隔6点；帧频点；帧频50Hz，逐行扫描；水平消隐占，逐行扫描；水平消隐占12个字符个字符时钟的时间，垂直回扫需时钟的时间，垂直回扫需10排的显示时间。排的显示时间。(4)

10、 设置哪些计数器，以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同设置哪些计数器，以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步？分频关系如何？步？分频关系如何？答：设置答：设置“点计数器点计数器”、“水平地址计数器水平地址计数器”、“光栅地址光栅地址计数器计数器”、“垂直地址计数器垂直地址计数器”。点计数器。点计数器8:1分频，水平分频，水平地址计数器地址计数器(64+12):1分频，光栅地址计数器分频，光栅地址计数器(8+6):1分频；分频；垂直地址计数器垂直地址计数器(25+10):1分频。分频。图形显示图形显示随机扫描图形显示器随机扫描图形显示器u缓存中存放显示文件，包含一组坐标点和绘图缓存中存放显示文件，包含一

11、组坐标点和绘图命令。命令。u缓存将显示文件送缓存将显示文件送“矢量矢量(线段线段)产生器产生器”，后，后者产生偏转电压，直接控制电子束在屏幕上移者产生偏转电压，直接控制电子束在屏幕上移动，画出图形。动，画出图形。u按一定频率对屏幕图形重画按一定频率对屏幕图形重画(即刷新即刷新)。随机扫描图形显示的特点随机扫描图形显示的特点优点优点u分辨率高，可达分辨率高，可达40964096；u曲线光滑。曲线光滑。缺点缺点u显示复杂图形时，画完一遍需要时间长，刷新显示复杂图形时，画完一遍需要时间长，刷新频率降低，会有闪烁感。频率降低，会有闪烁感。光栅扫描的图形显示器光栅扫描的图形显示器采用相邻像素串接法采用相

12、邻像素串接法u曲线是由逐个显示相邻像素绘出的。曲线是由逐个显示相邻像素绘出的。u把需要点亮的各像素的信息把需要点亮的各像素的信息(位置和灰度级位置和灰度级)存存储下来；储下来；u按地址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。按地址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。光栅扫描图形显示器的组成框图光栅扫描图形显示器的组成框图主机主机通道通道处理器处理器显示显示处理器处理器DDA刷新刷新存储器存储器程序段程序段缓存缓存键盘键盘CRT光栅扫描图形显示器的特点光栅扫描图形显示器的特点通用性强；通用性强；灰度层次多；灰度层次多；显示复杂图形时无闪烁；显示复杂图形时无闪烁；可使图形有阴影、涂色、立体等效果；可使图形有阴影、涂色

13、、立体等效果；是目前流行的图形显示方法。是目前流行的图形显示方法。例例2：下图是：下图是IBM/PC汉字显示原理，请分析说明。汉字显示原理，请分析说明。键盘键盘处理程序处理程序代码代码转换程序转换程序字形检字形检索程序索程序显示显示驱动驱动程序程序显示显示存储器存储器汉字汉字字模库字模库键盘键盘CRT码表码表是汉字输入码是汉字输入码(如五笔字形或全拼如五笔字形或全拼)码表中是汉字机内码码表中是汉字机内码(如区位码，如区位码，2字节字节/汉字汉字)字模库中是汉字的点阵字形信息字模库中是汉字的点阵字形信息(如如1616点阵点阵/汉字汉字)显示存储器中是屏幕各像素的显示信息。显示存储器中是屏幕各像素

14、的显示信息。图形汉字图形汉字7.2.3 图像显示设备图像显示设备图形图形u是计算机表示和生成的图，也称主观图像。是计算机表示和生成的图，也称主观图像。u通常，可以只存绘图命令和点坐标。通常，可以只存绘图命令和点坐标。图像图像u由摄像机获得，存储到计算机中的数字图像，由摄像机获得，存储到计算机中的数字图像，也称客观图像。也称客观图像。u需逐像素存储，采用光栅扫描方式。需逐像素存储，采用光栅扫描方式。 简单的图像显示器的原理图简单的图像显示器的原理图主机主机接口接口刷新刷新存储器存储器A/DD/A摄像机摄像机视频数字化仪视频数字化仪(图像输入板图像输入板)监视器监视器图形工作站是一种侧重处理图形图

15、像的计算机，图形工作站是一种侧重处理图形图像的计算机，有专门的硬件支持图像的快速处理有专门的硬件支持图像的快速处理7.2.4 IBM/PC系列机的显示系统系列机的显示系统显示标准显示标准u规定了最大分辨率和颜色数目。规定了最大分辨率和颜色数目。uMDA（Monochrome Display Adapter）p单色字符显示适配器；单色字符显示适配器；p914点阵的汉字窗口（点阵的汉字窗口（汉字字形点阵？汉字字形点阵？）p80列列25行汉字行汉字p 分辨率为分辨率为720350CGA显示标准显示标准Color Graphics Adapteru彩色图形彩色图形/字符显示适配器；字符显示适配器；u有

16、图形和字符两种显示方式；有图形和字符两种显示方式；u图形方式下，可显示图形方式下，可显示320200、四种颜色的、四种颜色的彩色图形。彩色图形。EGA显示标准显示标准Enhanced Graphics Adapter u增强型图形显示适配器；增强型图形显示适配器；u兼容兼容CGA和和MDA的各种显示方式；的各种显示方式；u图形方式下，可显示图形方式下，可显示640350、16种颜色的种颜色的彩色图形。彩色图形。VGA显示标准显示标准Video Graphics adapter u视频图形显示适配器；视频图形显示适配器；u字符窗口为字符窗口为916点阵；点阵；u图形方式下，可显示图形方式下，可显

17、示640480、16种颜色或种颜色或320200256种颜色的彩色图形。种颜色的彩色图形。u扫描频率扫描频率(水平同步水平同步)为为31.5kHz，刷新频率，刷新频率(垂垂直同步直同步)为为60Hz。Super-VGA显示标准显示标准兼容兼容MDA、CGA、EGA和和VGA的显示方式；的显示方式；增加新的支持增加新的支持u分辨率分辨率12801024、颜色深度、颜色深度24位表达的光位表达的光栅扫描方式；栅扫描方式；u刷新频率可达刷新频率可达75Hz。AVGA显示标准显示标准Accelerated Video Graphics Adapter为支持图形桌面为支持图形桌面(Windows、X-系

18、统系统)下的下的应用开发，应用开发，显示适配器中增加了图形加速器硬件，显示适配器中增加了图形加速器硬件，这样的显示适配器称为这样的显示适配器称为AVGA。显示适配器显示适配器主要由主要由刷新存储器刷新存储器、显示控制器显示控制器、ROM BIOS三部分组成。三部分组成。PC机中，就是显卡，目前主要是机中，就是显卡，目前主要是PCI显卡。显卡。u显卡插在主板总线上；显卡插在主板总线上；u显卡上有显卡上有15针针D形插座，经电缆接显示器。形插座，经电缆接显示器。显示适配器的结构框图显示适配器的结构框图总线总线接口接口及及FIFO控制寄存器控制寄存器模式寄存器模式寄存器时序控制电路时序控制电路位、块

19、传送位、块传送画线画线填域填域颜色扩充颜色扩充颜色空间转换颜色空间转换（AVGA芯片功能）芯片功能）调色板调色板RGBDAC硬件光标硬件光标点时钟和存储器点时钟和存储器时钟发生器时钟发生器显存接口显存接口14.318MHz显示存储器显示存储器ROM BIOSPCI插槽插槽水平同步水平同步垂直同步垂直同步RGB1024768，颜色24位，则刷存2304KB。BIOSBIOS中的显卡功能已淘汰，改由设备驱动程序完成。中的显卡功能已淘汰，改由设备驱动程序完成。显示控制器显示控制器例例3：刷存的重要指标是带宽。显卡中：刷存的重要指标是带宽。显卡中AGVA芯片和其他部件芯片和其他部件争用刷存，假设总带宽

20、的争用刷存，假设总带宽的50用于刷新。用于刷新。(1) 分辨率分辨率1024768，颜色用，颜色用3B表示，帧频表示，帧频72Hz，刷存，刷存带宽应为多少？带宽应为多少？答：刷新所需带宽答：刷新所需带宽 分辨率分辨率颜色位数颜色位数刷新频率刷新频率 1024768372 169869312 (B/s) 162 (MB/s) 刷存总带宽为刷存总带宽为324MB/s。例例3：刷存的重要指标是带宽。显卡中：刷存的重要指标是带宽。显卡中AGVA芯片和其他部件芯片和其他部件争用刷存，假设总带宽的争用刷存，假设总带宽的50用于刷新。用于刷新。(2) 为达到这样高的带宽，可采用何种技术？为达到这样高的带宽，

21、可采用何种技术？答：使用高速的答：使用高速的DRAM芯片；刷存采用多模块交叉结构；提芯片；刷存采用多模块交叉结构；提高刷存与显示控制器的数据宽度，如从高刷存与显示控制器的数据宽度，如从32位提高至位提高至64、128位；刷存采用双端口存储器。位；刷存采用双端口存储器。7.3 输入设备和打印设备输入设备和打印设备图形输入设备图形输入设备u键盘键盘p可输入数字、字符、标点等。可输入数字、字符、标点等。u光笔光笔p类似钢笔，近距离靠近或接触屏幕，可移动光标。类似钢笔，近距离靠近或接触屏幕，可移动光标。p现在的触摸屏取消了光笔，用手指即可。现在的触摸屏取消了光笔，用手指即可。u图形板和游动标图形板和游

22、动标p将图纸放在图形板上，用游动标沿图线移动，可将将图纸放在图形板上，用游动标沿图线移动，可将图纸输入进去。图纸输入进去。7.3 输入设备和打印设备输入设备和打印设备鼠标器鼠标器u光笔和图形板输入的是绝对坐标，鼠标输入的光笔和图形板输入的是绝对坐标，鼠标输入的是是相对相对坐标；坐标；u机械式机械式p底座上装一个橡皮球或金属球，球转动带动底座上装一个橡皮球或金属球，球转动带动“上下上下”和和“左右左右”的传动杆转动，拾取位的传动杆转动，拾取位移量。移量。u光电式光电式p底部安装光电转换器，有时需要衬一张金属底部安装光电转换器，有时需要衬一张金属板。板。7.3 输入设备和打印设备输入设备和打印设备

23、图像输入设备图像输入设备u数字摄像机数字摄像机p从自然环境获取图像，并转换为数字图像。从自然环境获取图像，并转换为数字图像。u图文扫描仪或传真机图文扫描仪或传真机p用用CCD(电荷耦合器件电荷耦合器件)将纸或其他将纸或其他“较薄较薄”介质上的图像转换为数字图像。介质上的图像转换为数字图像。u光机扫描鼓光机扫描鼓p也是将纸上图像转换为数字图像。也是将纸上图像转换为数字图像。7.3 输入设备和打印设备输入设备和打印设备语音输入设备语音输入设备7.3.2 打印设备打印设备显示器输出是显示器输出是易失易失的，而打印机输出是长的，而打印机输出是长久的，打印机又称久的，打印机又称硬拷贝硬拷贝设备。设备。击

24、打式打印机击打式打印机u印字机构撞击色带和纸，将字印在纸上；印字机构撞击色带和纸，将字印在纸上；u这是这是“打印机打印机”的名称由来。的名称由来。非击打式打印机非击打式打印机u用电、磁、光、喷墨等方法印刷字符。用电、磁、光、喷墨等方法印刷字符。u习惯称为习惯称为“印字机印字机”。打印机的特点打印机的特点击打式打印机击打式打印机u价格便宜；价格便宜；u噪音大；噪音大；u印字质量较差。印字质量较差。非击打式打印机非击打式打印机u价格较贵；价格较贵；u噪音低；噪音低；u印字质量高。印字质量高。击打式打印机的再分类击打式打印机的再分类活字式打印机活字式打印机u如如古老的英文打字机古老的英文打字机，每个

25、字母或标点有独立，每个字母或标点有独立的印字机构；的印字机构；u没有汉字的活字式打印机没有汉字的活字式打印机。点阵式打印机（点阵式打印机（最常见的打印机最常见的打印机）u印字机构包含印字机构包含一排一排或或多排多排打印针；打印针；u控制打印针是否出击，可打印任意字符控制打印针是否出击，可打印任意字符(包括汉包括汉字字)。打印机的另一种分类打印机的另一种分类串行打印机串行打印机u逐字逐字打印打印行式打印机行式打印机u每次都是在打印一行；每次都是在打印一行；u一行字的输出通常多次。一行字的输出通常多次。逐 字 打 印每次都是在打印一行每次都是在打印一行点阵针式打印机点阵针式打印机字形由字形由nm点

26、阵组成。点阵组成。u西文字符点阵一般有西文字符点阵一般有57、77、79等。等。u汉字点阵一般有汉字点阵一般有1616、2424等。等。为易于制造，为易于制造，u打印头只含打印头只含1列列m根根打印针；打印针；u每根针可单独驱动；每根针可单独驱动；u打印完一列，打印头打印完一列，打印头右移右移一列一列；un步后，打印完步后，打印完nm点阵的字符。点阵的字符。串行针式打印机的再分类串行针式打印机的再分类单向单向打印打印u打印完一行后，纸张前进一步，同时，打印头打印完一行后，纸张前进一步，同时，打印头由右回到左，再打印由右回到左，再打印(下一行下一行)。双向双向打印打印u自左到右打印一行后，纸张前

27、进一步，打印头自左到右打印一行后，纸张前进一步，打印头由右到左打印由右到左打印(下一行下一行)。u速度比单向打印快。速度比单向打印快。针式打印机构的示意图针式打印机构的示意图打打印印头头滚筒滚筒纸纸打印针打印针色带色带字母字母“B”约约100字符字符/秒；宽打印机每行秒；宽打印机每行132个字符；个字符；窄行打印机每行窄行打印机每行80个字符。个字符。什么是行式点阵打印机？什么是行式点阵打印机？打印针水平均匀排列在一行上，呈打印针水平均匀排列在一行上，呈“梳梳形形”；例：例：44针梳形分布时，每针负责针梳形分布时，每针负责3个字符的个字符的打印（共打印（共132字符）。若字符点阵字符）。若字符

28、点阵79，字符间距字符间距1点，则梳形板水平位移量最大为点，则梳形板水平位移量最大为24点距。点距。走纸走纸9次次，才能打印完一行。，才能打印完一行。激光印字机激光印字机滚筒滚筒(硒鼓硒鼓)是记录装置，先在黑暗中充电，使表是记录装置，先在黑暗中充电，使表面沉积一层电荷；面沉积一层电荷；随鼓转动，激光束横向移动；根据计算机送来字随鼓转动，激光束横向移动；根据计算机送来字符，对硒鼓上有选择地曝光，形成潜像；符，对硒鼓上有选择地曝光，形成潜像；当鼓通过炭粉盒时，未曝光处吸附炭粉；当鼓通过炭粉盒时，未曝光处吸附炭粉；当鼓与复印纸接触时，纸背面加反向静电，使鼓当鼓与复印纸接触时，纸背面加反向静电，使鼓上

29、炭粉吸附到复印纸上；上炭粉吸附到复印纸上；加高温，融化炭粉，实现定影。加高温，融化炭粉，实现定影。7.4 硬磁盘存储设备硬磁盘存储设备磁表面存储器磁表面存储器u将磁性材料涂布在薄介质上，记录信息。将磁性材料涂布在薄介质上，记录信息。u例：磁带、软磁盘和硬磁盘例：磁带、软磁盘和硬磁盘优点优点u容量大、位价格低；容量大、位价格低；u可改写；可改写；u非易失、可脱机保存；非易失、可脱机保存；u非破坏性读出。非破坏性读出。7.4 硬磁盘存储设备硬磁盘存储设备缺点缺点u存储速度较慢；存储速度较慢；u需要复杂的机械结构。需要复杂的机械结构。一般用作计算机的辅存一般用作计算机的辅存(即外存即外存)。磁性材料

30、的物理特性磁性材料的物理特性矩形磁滞回线矩形磁滞回线u磁化后，有两个剩磁状态。磁化后，有两个剩磁状态。外加磁场外加磁场H磁感应强度磁感应强度B0记录方式记录方式写入电流写入电流方向方向决定外加磁场决定外加磁场方向方向，进而决，进而决定剩磁状态（代表定剩磁状态（代表1或或0）。）。写入电流的波形变化，称为记录方式。写入电流的波形变化，称为记录方式。u不归零制不归零制(NRZ0)u见见1就翻不归零制就翻不归零制(NRZ1)u调相制调相制(PM)u调频制调频制(FM)u改进调频制改进调频制(MFM)记录方式记录方式数据序列数据序列 1 0 0 0 1 1 1 0NRZ0NRZ1PMFMMFM磁带磁带

31、单密度磁盘单密度磁盘双密度磁盘双密度磁盘记录方式的评价参数记录方式的评价参数编码效率编码效率u位密度位密度/最大磁化翻转密度最大磁化翻转密度uFM和和PM的效率为的效率为50，MFM和和NRZ1的效率为的效率为100。uNRZ0不用这个参数。不用这个参数。自同步能力自同步能力u从读出数据中提取从读出数据中提取位同步信号位同步信号的能力。的能力。uR = 最小磁化翻转间隔最小磁化翻转间隔/最大磁化翻转间隔最大磁化翻转间隔uNRZ0和和NRZ1的的R为为0；FM和和PM的的R为为0.5；MFM的的R为为0.75。检读分辨率：对读出信号的分辨能力。检读分辨率：对读出信号的分辨能力。磁表面存储器的读写

32、能力磁表面存储器的读写能力S NS N写线圈读线圈铁芯铁芯磁层磁层载磁体载磁体运动方向7.4.2 硬磁盘机的基本组成硬磁盘机的基本组成并并- -串转换电路串转换电路总线来的并行数据总线来的并行数据写电流驱动写电流驱动读放电路读放电路串串- -并转换电路并转换电路去总线的并行数据去总线的并行数据读写开关读写开关地控制逻辑控制逻辑/ /时钟时钟7.4.2 硬磁盘机的分类硬磁盘机的分类可移动磁头可移动磁头固定盘片固定盘片的磁盘机的磁盘机u盘片旋转，磁头径向移动；盘片旋转，磁头径向移动；u每面一个磁头；每面一个磁头；u盘片不可更换。盘片不可更换。固定磁头固定磁头磁盘机磁盘机u每磁道一个磁头；每磁道一个

33、磁头；u盘片不可更换；盘片不可更换；u存取速度快。存取速度快。7.4.2 硬磁盘机的分类硬磁盘机的分类(续续)可移动磁头可移动磁头可换盘片可换盘片的磁盘机的磁盘机u磁头径向移动；磁头径向移动；u盘片可更换（脱机保存）。盘片可更换（脱机保存）。u如如5寸、寸、3寸软磁盘机。寸软磁盘机。温彻斯特磁盘机温彻斯特磁盘机(温盘温盘)u可移动磁头可移动磁头固定盘片固定盘片的磁盘机；的磁盘机；u目前微机中使用的是温盘。目前微机中使用的是温盘。7.4.3 硬磁盘硬磁盘驱动驱动器器径向运动恒速旋转7.4.3 硬磁盘硬磁盘控制控制器器主机和磁盘驱动器之间的主机和磁盘驱动器之间的接口接口；向主机一侧向主机一侧（又称

34、系统级接口）（又称系统级接口）u接系统总线。接系统总线。向驱动器一侧向驱动器一侧（又称设备级接口）（又称设备级接口）u根据主机命令，控制设备的操作。根据主机命令，控制设备的操作。硬磁盘硬磁盘控制控制器的基本组成器的基本组成DMA控制器数据缓冲格式控制串/并转换并/串转换数据译码读时钟产生器数据编码器读放大器写放大器ST506接口接口ESDI接口接口SCSI接口接口设备独立性逐渐增强设备独立性逐渐增强7.4.4 磁盘上信息的分布磁盘上信息的分布盘片的盘片的上下面上下面都可记录信息；都可记录信息；u注意：温盘最上注意：温盘最上(下下)盘片只使用一个记录面。盘片只使用一个记录面。每个记录面上有几十至

35、几百个每个记录面上有几十至几百个环形磁道环形磁道；u从外向内对磁道编号，从外向内对磁道编号，0、1、2、n。un磁道的内侧面积磁道的内侧面积不用不用。扇区示意图扇区示意图各各磁道磁道划分为等个数的划分为等个数的扇区扇区；u扇区记录信息量相等。扇区记录信息量相等。u 内磁道内磁道位密度位密度较大。较大。磁盘地址磁盘地址u面号面号(即磁头号即磁头号)、道号、道号(柱号柱号)、扇号；、扇号；u道号道号(柱号柱号)、面号、面号(即磁头号即磁头号)、扇号、扇号。每个磁道的记录格式每个磁道的记录格式7.4.5 磁盘存储器的技术指标磁盘存储器的技术指标存储密度存储密度u道密度道密度p沿半径方向，单位长度里磁

36、道数目。沿半径方向，单位长度里磁道数目。u位密度位密度(也叫也叫线密度线密度)p磁道上单位长度里记录的二进制信息位数。磁道上单位长度里记录的二进制信息位数。u面密度面密度p位密度和面密度的乘积。位密度和面密度的乘积。存储容量存储容量非格式化非格式化容量容量u磁化单元的数目。磁化单元的数目。格式化格式化容量容量u在格式化为某种记录格式后，可存储信息的总在格式化为某种记录格式后，可存储信息的总量，即用户可用的容量。量，即用户可用的容量。平均存取时间平均存取时间定位时间定位时间(即找道时间即找道时间)u磁头定位到目标磁道的时间；磁头定位到目标磁道的时间；等待时间等待时间u需要访问的数据转动到磁头下方

37、的时间。需要访问的数据转动到磁头下方的时间。平均找道时间平均找道时间u最大找道时间和最小找道时间的平均值。最大找道时间和最小找道时间的平均值。平均等待时间平均等待时间u磁盘转动半周的时间。磁盘转动半周的时间。数据传输率数据传输率D单位时间里，磁盘向主机传送数据的字节单位时间里，磁盘向主机传送数据的字节数。数。若磁盘转速若磁盘转速n转转/秒，每道秒，每道N字节，则字节，则D等于等于nN(字节字节/秒秒)。例例4：磁盘组有：磁盘组有6张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面不用。存储区域内径不用。存储区域内径22cm，外径，外径33cm，道密度，道密度40道道/

38、厘米，厘米，内层位密度内层位密度400位位/厘米，转速厘米，转速2400转转/分钟。分钟。(1) 共有多少柱面？共有多少柱面？答：存储区域的径向长度答：存储区域的径向长度 33 22 11 (cm) 道数道数(即柱面数即柱面数) 1140 440 (道道)例例4：磁盘组有：磁盘组有6张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面不用。存储区域内径不用。存储区域内径22cm，外径，外径33cm，道密度，道密度40道道/厘米，厘米，内层位密度内层位密度400位位/厘米，转速厘米，转速2400转转/分钟。分钟。(2) 盘组总容量是多少？盘组总容量是多少？答：内层磁道的周

39、长答：内层磁道的周长 223.1469.08 (cm) 每道容量每道容量69.0840027632 (bit)3454 (B) 每面容量每面容量3454220759880 (B) 盘组容量盘组容量759880107598800 (B)例例4：磁盘组有：磁盘组有6张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面不用。存储区域内径不用。存储区域内径22cm，外径，外径33cm，道密度，道密度40道道/厘米，厘米，内层位密度内层位密度400位位/厘米，转速厘米，转速2400转转/分钟。分钟。(3) 数据传输率是多少？数据传输率是多少？答：传输率答：传输率 34542400

40、6013816 (B/s)(4) 采用定长数据块记录格式，寻址的最小单位是多采用定长数据块记录格式，寻址的最小单位是多少？寻址命令中怎样表示磁盘地址？少？寻址命令中怎样表示磁盘地址？答：最小单位是记录块（即答：最小单位是记录块（即扇区扇区）。磁盘地址格式是）。磁盘地址格式是 磁盘机号磁盘机号+柱面柱面(磁道磁道)号号+盘面盘面(磁头磁头)号号+扇区号扇区号9位位4位位5位位?例例4：磁盘组有：磁盘组有6张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面张盘片，每片两个记录面，但最上和最下面不用。存储区域内径不用。存储区域内径22cm，外径，外径33cm，道密度，道密度40道道/厘米，厘米，内层位密度内层位

41、密度400位位/厘米，转速厘米，转速2400转转/分钟。分钟。(5) 若文件长度超过一个磁道，后续信息应存在同一若文件长度超过一个磁道，后续信息应存在同一盘面，还是同一柱面？盘面，还是同一柱面？答：为避免重新找道，应存储在答：为避免重新找道，应存储在同一柱面上同一柱面上（即（即其他其他盘面、道号相同的磁道上盘面、道号相同的磁道上）。）。7.5 软磁盘存储设备软磁盘存储设备简称软盘简称软盘u由软盘驱动器、软盘控制器和软磁盘片组成。由软盘驱动器、软盘控制器和软磁盘片组成。硬盘硬盘软盘软盘转速高，如转速高，如6000转转/分分转速低，如转速低，如300转转/分分有固定头、固定盘、盘组有固定头、固定盘

42、、盘组等多种结构等多种结构只有只有活动头、可换盘片结活动头、可换盘片结构构磁头磁头浮动浮动式读写式读写接触接触式读写式读写昂贵，盘片昂贵，盘片不可脱机不可脱机便宜，盘片便宜，盘片可脱机可脱机超净超净环境制造和使用环境制造和使用一般环境使用一般环境使用软盘片规格参数软盘片规格参数面数面数道数道数/面面扇区扇区/道道字节字节/扇扇容量容量(KB)5.25英寸英寸SS,SD24095123605.25英寸英寸SS,HD2801551212003.5英寸英寸SS,LD28095127203.5英寸英寸SS,HD2801851214403.5英寸英寸SS,超高密超高密280365122880IBM374

43、0中软盘磁道的记录格式中软盘磁道的记录格式IBM3740中软盘中软盘扇区的记录格式扇区的记录格式188字节字节IBM3740中软盘扇区的地址格式中软盘扇区的地址格式7.5.4 软磁盘驱动器和控制器软磁盘驱动器和控制器驱动器驱动器u包括驱动机构、磁头及定位机构、读写电路。包括驱动机构、磁头及定位机构、读写电路。控制器控制器u解释主机来的命令，向驱动器发出各种控制信解释主机来的命令，向驱动器发出各种控制信号；号；u检测驱动器的状态；检测驱动器的状态；u向驱动器读写数据。向驱动器读写数据。控制器完成的操作控制器完成的操作找道操作找道操作u比较目标道号和当前道号，决定移动方向和比较目标道号和当前道号，

44、决定移动方向和距离。距离。地址检测地址检测u从驱动器读出记录块的地址信息，和主机来从驱动器读出记录块的地址信息，和主机来的目标地址比较。的目标地址比较。读数据读数据u从驱动器接收数据，并送主存。从驱动器接收数据，并送主存。控制器完成的操作控制器完成的操作(续续)写数据写数据u将主机送的数据输出给驱动器；将主机送的数据输出给驱动器；u不满一个扇区，自动不全不满一个扇区，自动不全0。u并送数据区标志和并送数据区标志和CRC校验码；校验码；初始化初始化u对盘片格式化。对盘片格式化。7.6 磁带存储设备磁带存储设备磁载体是带状塑料。磁载体是带状塑料。分类分类u英寸和英寸和1/2英寸英寸 u2400英尺

45、、英尺、1200英尺和英尺和600英尺英尺u开盘式开盘式和和盒式盒式u带面带面9道、道、16道等道等u高速高速 (45m/s)、中速、低速、中速、低速(2m/s)u数据流磁带机、启停式磁带机数据流磁带机、启停式磁带机分类分类数据流磁带机数据流磁带机u(蛇形蛇形)串行逐道访问串行逐道访问启停式磁带机启停式磁带机01231302磁带上信息存储的形式磁带上信息存储的形式文件形式文件形式磁带上信息存储的形式磁带上信息存储的形式数据块形式数据块形式例例5：半英寸：半英寸(12.7mm)9道磁带机，记录密度道磁带机，记录密度6250字节字节/英寸，英寸，带速带速3m/s，启停时间，启停时间5ms，带长，带

46、长900m，按块记录文件，每条，按块记录文件，每条记录记录128B，块化系数，块化系数16，块间隔，块间隔10mm。(1) (1) 记录密度每毫米多少字节？记录密度每毫米多少字节？答：答：6250625025.425.4246 (B/mm)246 (B/mm)(2) (2) 数据传输率是多少？数据传输率是多少？答：答：3m/s 3m/s 246B/mm 246B/mm 738000B/s 721kB/s738000B/s 721kB/s(3) (3) 每块占据磁带长度是多少？每块占据磁带长度是多少？答：答：块数据量块数据量( (字节数字节数/ /记录记录) )块化系数块化系数 12812816

47、162048 (B)2048 (B) 2048B 2048B占据磁带长度占据磁带长度204820482462468 (mm)8 (mm) 每块占据磁带长度每块占据磁带长度8mm + 10mm8mm + 10mm18mm18mm例例5：半英寸：半英寸(12.7mm)9道磁带机，记录密度道磁带机，记录密度6250字节字节/英寸，英寸，带速带速3m/s，启停时间，启停时间5ms，带长，带长900m，按块记录文件，每条，按块记录文件，每条记录记录128B，块化系数，块化系数16，块间隔，块间隔10mm。(4) (4) 磁带可容纳记录数是多少？磁带可容纳记录数是多少？答：块数总带长答：块数总带长带长带长

48、/ /块块900m900m18mm18mm50000 (50000 (块块) ) 记录数块数记录数块数块化系数块化系数50000500001616800000 (800000 (记录记录) )(5) (5) 读出读出160000160000个记录的时间是多少？个记录的时间是多少？答：答：160000160000个记录组成了个记录组成了1000010000块；块； 启停时间为启停时间为5ms5ms； 有效时间为有效时间为16000016000012812873800073800027.75 (s)27.75 (s) 间隔时间为间隔时间为1000010000块块10mm10mm3m/s3m/s33.3s33.3s 共需共需5ms+27.75s+33.3s5ms+27.75s+33.3s61.055s61.055s7.7 光盘存储设备光盘存储设备简称简称光盘光盘。是多媒体是多