外围设备培训教材

第7章外围设备目录7.1外围设备概述 ——了解7.2磁盘存储设备 ——掌握7.5光盘和磁光盘存储设备 ——了解7.6显示设备 ——理解7.7输入设备和打印设备 ——理解7.1外围设备概述7.1.1外围设备的一般功能7.1.2外围设备的分类06一月202347.1.1外围设备的一般功能外围设备的定义计算机系统中，除CPU和主存之外的部件都可看作外设；外围设备的功能在计算机和其他机器，或与用户之间提供联系。外围设备的基本组成存储介质用于信息的保存；驱动装置用于移动存储介质，使之正常工作；控制电路用于使该外设与外界（如CPU）的信息传递。以硬盘为例盘片组定位驱动器读写控制06一月202357.1.2外围设备的分类分类输入/出设备；外存设备；数据通信设备；过程控制设备；……外设都是通过适配器与主机连接的；适配器控制所连外设的具体工作；动画演示：

外设系统结构.swf7.2磁盘存储设备7.2.1磁记录原理7.2.2硬磁盘机的基本组成和分类7.2.3硬磁盘驱动器和控制器7.2.4磁盘上信息的分布7.2.5磁盘存储器的技术指标

重点掌握06一月202377.2.1磁记录原理磁表面存储器用磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。磁表面存储器的优点存储容量大，位价格低；记录介质可以重复使用；记录信息可以长期保存而不丢失；非破坏性读出，读出时不需要再生信息。磁表面存储器的缺点存取速度较慢，机械结构复杂；对工作环境要求较高。如：磁带、磁盘接触式读写软盘、磁带：要求防尘、防震非接触式读写硬盘：8磁性材料的物理特性矩形磁滞回线+Br：正剩磁状态-Br：负剩磁状态CAI06一月20239磁表面存储器的读写原理在磁表面存储器中，信息的读写是利用磁头来进行的；磁头：由软磁材料做铁芯，绕有读写线圈的电磁铁。写操作原理：电-磁变换；利用磁头写线圈中的脉冲电流，在磁表面每个存储元上形成不同的磁化状态；读操作原理：磁-电变换；利用磁头读线圈，

将磁表面每个存储

元上的不同剩磁状

态转换成电信号读出；记录方式的的写读波形形图29十十二二月月20221029十二月月2022117.2.2硬磁盘存储器器的组成和分分类硬盘的逻辑结结构组成磁记录介质磁盘控制器磁盘驱动器动画演示：硬硬磁盘盘存储器的逻逻辑结构图.swf硬质圆形盘片片磁头、小车、、传送带读写控制电路路29十十二二月202212硬磁盘盘的分分类按盘片片结构构分可换盘盘片式式、固固定盘盘片式式按磁头头分可移动动磁头头、固固定磁磁头温彻斯斯特磁磁盘机机可移动动磁头头固定盘盘片的磁盘盘机；；密封组组合式式的硬硬磁盘盘；磁头、、盘片片、电电机等等部件件组装装成一一个不不可随随意拆拆卸的的整体体。工作时时，高高速旋旋转在在盘面面上形形成的的气垫垫将磁磁头平平稳浮浮起。。优点：：防尘尘性能能好，，可靠靠性高高，对对使用用环境境要求求不高高。组合可移动动磁头头固定定盘片片固定磁磁头固固定盘盘片可移动动磁头头可换换盘片片固定磁磁头可可换盘盘片简称温温盘29十十二月202213硬磁盘外外观29十十二月202214硬磁盘内内部构成成29十二二月2022157.2.3硬磁盘驱动动器和控制制器磁盘驱动器器定位驱动系系统主轴系统数据转换系系统磁盘控制器器主机与磁盘盘驱动器器之间的接接口。29十十二二月月202216硬磁磁盘盘的的驱驱动动器器29十二月月202217现代硬盘结构构示意图29十十二二月2022187.2.4磁盘上上信息息的分分布记录面面一个盘盘片有有上下下两个个记录录面；；磁盘组组的最最上下下盘片片只有有一个个记录录面；；磁道记录面面上一一系列列同心心圆；；最外圈圈为0磁道，，依依次为为1、2、……、N磁道；；每个磁磁道的的存储储容量量均相相同；；不同盘盘片的的相同同磁道道构成成一个个柱面；扇区同心圆圆上的的一段段磁道道区域域；每个扇扇区的的存储储容量量也相相同。。29十十二二月月202219磁盘盘上上的的信信息息记记录录方方式式一个个硬硬盘盘由由多多个个盘盘片片构构成成的的磁磁盘盘组组来来记记录录信信息息；；每个个盘盘片片包包括括两两个个记记录录面面（（除除最最上上面面和和最最下下面面））；；每个个记记录录面面表表面面通通常常有有几几十十到到几几百百个个磁磁道道来来记记录录信信息息；；每个个磁磁道道又又分分为为若若干干个个扇扇区区。。磁盘盘组组的的信信息息记记录录顺顺序序是是按按照照柱柱面面来来组组织织的的：：第0面第第0道第1面第第0道………第N面第第0道第0面第第1道第1面第第1道………第N面第第1道………硬盘盘上上信信息息地地址址由由记记录录面面号号、、磁磁道道号号、、扇扇区区号号三三个个部部分分组组成成。。索引引：：磁磁道道的的起起始始位位置置。。为便便于于进进行行读读/写操操作作；；29十十二月2022207.2.5磁盘存储储器的技技术指标标存储密度度有道密度度、位密密度、面面密度三三个不同同的指标标；相关概念念道距：相相邻两磁磁道中心心线之间间的距离离；道宽：磁磁化轨迹迹的宽度度。存储容量量一个磁盘盘存储器器所能存存储的字字节总数数；平均寻址址时间从发出读读写命令令后，磁磁头从某某一起始始位置移移动至新新的记录录位置，，到开始始从盘片片表面读读出或写写入信息息所需要要的时间间。数据传输输率磁盘存储储器在单单位时间间内向主主机传送送数据的的字节数数；29十二月月202221存储密度道密度沿磁盘半径方方向单位长度度上的磁道数数；单位：道/英寸。位密度磁道单位长度度上能记录的的二进制代码码位数；单位：位/英寸。注意：每个磁磁道的位密度度均不相同，，有最高、最最低位密度。。0磁道的位密度度为最低位密密度；面密度位密度和道密密度的乘积；；单位：位/平方英寸。此概念没有意意义29十二二月202222存储容量存储容量=记录面数×每面磁道数数×磁道容量非格式化容容量磁记录表面面可以利用用的磁化单单元总数。。格式化容量量按照某种特特定的记录录格式所能能存储信息息的总量，，也就是用用户可以真真正使用的的容量。格式化容量量一般是非非格式化容容量的60%—70%。这里指的是是低级格式式化（对于于磁盘上的的磁道划分分等），而而非操作系系统的格式式化；29十十二月202223平均寻址址时间平均寻址址时间等等于平均均寻道时时间与平平均等待待时间之之和；定位时间间（寻道道时间））将磁头定定位至所所要求的的磁道上上所需的的时间；；等待时间间寻道完成成后，盘盘片将所所要访问问信息转转到磁头头下方的的时间；；平均寻道道时间最大与最最小寻道道时间的的平均值值，约为为10~20ms；该时间的的长短由由硬磁盘盘的机械械特性决决定；平均等待待时间与磁盘转转速有关关，是磁磁盘旋转转一周时时间的一一半。硬盘转速速为7200转/分，故平平均等待待时间约约为4ms。29十十二月202224数据传输输率外部传输输率从硬盘盘内部部的缓缓冲区区中所所读取取数据据的最最高速速率；；即微机机系统统总线线与硬硬盘缓缓冲区区之间间的数数据传传输率率；也叫突突发数数据传传输率率、接接口传传输率率；该指标标与硬硬盘接接口类类型、、硬盘盘缓冲冲区大大小有有关。。内部传传输率率从盘片片上将将数据据读取取到硬硬盘内内部缓缓冲区区的速速度；；衡量硬硬盘读读写性性能的的决定定性因因素；；设磁盘盘旋转转速度度为每每秒r转，磁磁道容容量为为N个字节节数据传传输率率Dr=r×N（字节节/秒）29十二二月202225课本P217【【例1】磁盘组有6片磁盘，每每片有两个个记录面，，最上最下下两个面不不用。存储储区域内径径22cm，外径33cm，道密度为为40道/cm，内层位密密度400位/cm，转速6000转/分。问：共有多少柱柱面?柱面数=每面的磁道道数盘面上的有有效存储区区域=33/2–22/2=16.5-11=5.5(cm)∵道密度=40道/cm∴磁道数=40××5.5=220道，即220个柱面29十二二月202226课本P217【【例1】磁盘组有6片磁盘，每每片有两个个记录面，，最上最下下两个面不不用。存储储区域内径径22cm，外径33cm，道密度为为40道/cm，内层位密密度400位/cm，转速6000转/分。问：盘组总存储储容量是多多少?存储容量=记录面数×每面磁道数数×磁道容量内层磁道周周长为2πR=2×3.14××11=69.08(cm)道容量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B盘组总容量量=10××220××3454B=7598800B6×2－2220位密度×磁道周长29十十二月202227课本P217【例1】磁盘组有有6片磁盘，，每片有有两个记记录面，，最上最最下两个个面不用用。存储储区域内内径22cm，外径33cm，道密度度为40道/cm，内层位位密度400位/cm，转速6000转/分。问：：数据传输输率多少少?每磁道容容量N=3454B磁盘转速速r=6000转/60秒=100转/秒磁盘数据据传输率率Dr=r××N=100×3454B=345400B/s29十二月月202228课本P217【例1】磁盘组有6片磁盘，每片片有两个记录录面，最上最最下两个面不不用。存储区区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度度400位/cm，转速6000转/分。问：如果某文件长长度超过一个个磁道的容量量，应将它记记录在同一个个存储面上，，还是记录在在同一个柱面面上?磁盘组的记录录顺序是按照照柱面来组织织的；因为不需要重重新寻道，数数据读/写速度快；如果某文件长长度超过一个个磁道的容量量，应将它记录在同一个个柱面上。29十十二二月月202229例1：某某磁磁盘盘存存储储器器转转速速为为3000转/分，，共共有有4个记记录录盘盘面面，，每每毫毫米米5道，，每每道道记记录录信信息息12288字节节，，最最内内层层磁磁道道直直径径为为230mm，共共275道，，求求：：磁盘盘的的存存储储容容量量为为多多大大？？存储储容容量量=记录录面面数数×每面面磁磁道道数数×磁道道容容量量=4面×275道×12288字节节=13516800字节节最高高位位密密度度和和最最低低位位密密度度分分别别是是多多少少？？位密密度度=道容容量量÷磁道道周周长长（（2ππR）最内内层层磁磁道道半半径径Rmin=230mm÷÷2=115mm最外外层层磁磁道道半半径径Rmax=Rmin+275/5=115+55=170mm最高高位位密密度度=12288字节节÷(2ππRmin)=17字节节/mm最低低位位密密度度=12288字节节÷(2ππRmax)=11.5字节节/mm29十十二二月月202230例1：某某磁磁盘盘存存储储器器转转速速为为3000转/分，，共共有有4个记记录录盘盘面面，，每每毫毫米米5道，，每每道道记记录录信信息息12288字节节，，最最内内层层磁磁道道直直径径为为230mm，共共275道，，求求：：磁盘盘数数据据传传输输率率为为多多少少？？磁盘盘数数据据传传输输率率=每道道容容量量×转速速=12288××50转/秒=614400字节节/秒平均等等待时时间是是多少少？平均等等待时时间=1/2×1/转速=1/2×1/50转/秒=1/100秒=10ms29十十二二月202231例2：设某某磁盘盘有两两个记记录面面，存存储区区内径径为2.36英寸，，外径径为5英寸，，道密密度为为1250TPI(道/英英寸)，内径径处的的位密密度为为52400BPI(字节/英寸寸)，转速速为7200转/分，问问：每面有有多少少磁道道？磁道数数=记录面面的有有效区区域道道密度度=[(外径-内径)/2]道密度度=[(5－2.36)/2]1250TPI=1650道每磁道道能存存储多多少字字节？？道容量量=内圈周周长位密密度=(2.363.14)52400÷8=48562字节29十二二月202232例2：设某磁盘盘有两个记记录面，存存储区内径径为2.36英寸，外外径为5英寸，道道密度为为1250TPI(道/英寸寸)，内径处处的位密密度为52400BPI(字节/英寸)，转速为为7200转/分，问：：数据传输输速率为为多少？？数据传输输率=每道字节节数转速=48562（7200÷60）=5.82106字节/秒设寻道时时间在10ms到40ms之间，在在一个磁磁道上写写上8000字节数据据，平均均需要多多少时间间？所需时间间=平均寻道道时间+平均等待待时间+数据写入入时间=(10+40)/2+(60/7200)/2+8000÷(5.82106)≈25ms+4.2ms+1.4ms=30.6ms29十二月月2022337.5光盘和磁光盘盘存储设备光盘存储器采用聚焦激光光束在盘式介介质上非接触地记录高密度度信息；以介质材料光光学性质的变变化来表示所所存储信息的的“1”或“0”。光盘存储器是是以光道来记记录信息的；；光道是一条始始于盘片中心心的螺旋线。。光盘的优点存储容量大；；光盘的缺点存取时间长，，数据传输率率低。一张CD-ROM盘片的存储容容量可达600MB以上29十二月月202234光盘存储器的的分类只读型厂商以高成本本制作出母盘盘后大批压制制出来的光盘盘；这种模压式记记录的光盘只只能读，不能能修改。写一次型用户可以在这这种光盘上记记录信息，但但只能写一次次。重写型用户可对这类类光盘进行随随机写入、擦擦除或重写信信息。DVD-ROM光盘最初的全称是是数字化视频频光盘；CD-ROM是单面使用，，DVD-ROM是两面都可以以写数据。CD-RWCD-ROMWORM、CD-RDVD-ROM29十二二月202235硬盘、磁带带、光盘的的性能比较较速度可换性读写方式价格容量适用场合硬盘高不可以非接触式较高较大作为主存后援，存放软件、数据磁带低可以接触式较低(磁带机＋磁带)较小海量后备（顺序存取）光盘较高可以非接触式高(可擦写光驱+光盘)大存软件、图文资料档案等29十十二二月月2022367.6显示示设设备备显示示设设备备的的分分类类按显显示示器器件件分分类类阴极极射射线线管管(CRT)、液液晶晶(LCD)、等等离离子子(PDP)等；；按显显示示的的内内容容分分类类字符符显显示示器器、、图图形形显显示示器器、、图图像像显显示示器器；；CRT显示示设设备备以扫扫描描方方式式不不同同，，分分成成光栅栅扫扫描描和和随随机机扫扫描描两种种显显示示器器；；以分分辨辨率率不不同同，，分分成成高分分辨辨率率显显示示器器和低分分辨辨率率显显示示器器；以显显示示的的颜颜色色分分类类，，有有单色色(黑白白)显示示器器和彩色色显显示示器器；以荧荧光光屏屏对对角角线线长长度度分分类类，，有有14英寸寸、、16英寸寸、、19英寸寸等等多多种种。。29十十二月202237随机扫扫描和和光栅栅扫描描随机扫扫描电子束束只在需需要做做图的的地方方扫描描，而不不必扫扫描全全屏幕幕；这种扫扫描方方式画画图速速度快快，图图像清清晰；；高质量量的图图形显显示器器(如分辨辨率为为4096××4096)采用；；其偏转转系统统与电电视标标准不不一致致，驱驱动系系统较较复杂杂，价价格较较贵。。光栅扫扫描电子束束从上上至下下顺序序扫描描整个个屏幕幕；又可分分为逐逐行扫扫描和和隔行行扫描描两种种方式式；电视中中采用用的扫扫描方方法；；缺点是是冗余余时间间多，，分辨辨率不不如随随机扫扫描方方式。。29十二二月202238分辨率分辨率是指指显示器所所能表示的的像素个数数；像素是指组组成图像的的最小单位位；像素越密，，分辨率越越高，图像像显示越清清晰；CRT显示器的分分辨率取决决于显象管管荧光粉的的粒度、荧荧光屏的尺尺寸和CRT电子束的聚聚焦能力；；液晶显示器器采用最佳佳分辨率显显示；显示小于最最佳分辨率率的画面时时，液显采采用两种方方式：一种种是居中显显示，一种种是放大显显示。13~15寸液晶显示示器的最佳佳分辨率为为1024××768；17英寸、19英寸的分辨辨率为1280××1024。29十十二二月月202239灰度度级级灰度度级级在黑黑白白显显示示器器中中所所显显示示的的像像素素点点的的亮亮暗暗差差别别；；在彩彩色色显显示示器器中中则则表表示示为为颜颜色色的的不不同同；；灰度度级级越越多多，，图图像像层层次次越越清清楚楚逼逼真真；；灰度度级级取取决决于于每每个个像像素素对对应应刷刷新新存存储储器器单单元元的的位位数数和和CRT本身身的的性性能能。。只有有两两级级灰灰度度的的显显示示器器称称为为单单色色显显示示器器。。图像像显显示示器器的的灰灰度度级级一一般般在在256级以以上上。。29十二月月202240刷新和刷新存存储器刷新CRT显示器的电子子束不断地重重复扫描整个个屏幕以稳定定图像；刷新频率显示器每秒能能够对整个屏屏幕的刷新次次数。一般设置刷新新频率为70Hz以上；电视中的标准准是每秒刷新新50Hz；刷新存储器存放图像信息息用于刷新的的存储器，也也叫显示存储器；其存储容量由由图像分辨率和灰度级决定；刷新存储器的的存取周期必必须满足刷新新频率的要求求。刷新存储器带带宽=分辨率×颜色深度×刷新频率29十十二二月月2022412010年考考研研题题22、假假定定一一台台计计算算机机的的显显示示存存储储器器用用DRAM芯片片实实现现，，若若要要求求显显示示分分辨辨率率为为1600*1200，颜颜色色深深度度为为24位，，帧帧频频为为85Hz，显显示示总总带带宽宽的的50%用来来刷刷新新屏屏幕幕，，则则需需要要的的显显存存总总带带宽宽至至少少约约为为（（））A、245MbpsB、979MbpsC、1958MbpsD、7834Mbps**显存存总总带带宽宽=1600××1200××24b××85Hz×2=7833600000bps≈7834MbpsD29十二二月202242显示适配器器显示适配卡卡，也叫显显卡显示器与主主机之间的的接口电路路；负责将主机机发送的待待显示的信信号送给显显示器。显卡的主要要构成部件件图形处理器器GPU处理显示信信息；显存暂存显示芯芯片要处理理的数据和和处理完毕毕的数据；；显卡BIOS存放显示芯芯片与驱动动程序之间间的控制程程序；印刷电路板板（PCB）显卡不同标标准：VGA、XGA、SVGAVGA（VideoGraphicsArray），640*480，纵横比4:3SVGA（（SuperVGA），800*600，纵横比4:3XGA（ExtendedGraphicsArray）,1024*768，纵横比4:3SXGA（（SuperXGA）,1280*1024，纵横比5:4SXGA+,1400*1050，纵横比4:3UXGA（（UltraXGA）,1600*1200，纵横比4:3WXGA（WideXGA）,1280*800，纵横比16:10WXGA+，1280*854/1440*900，纵横比15:10/16:10WSXGA，1600*1024，纵横比14:9WSXGA+，1680*1050，纵横比16:10WUXGA，1920*1200，纵横比16:1029十二二月20224329十二月月2022447.7输入设备和打打印设备输入设备图形输入设备备键盘、鼠标标、图形板和和游动标图像输入设备备数码照相机、、数码摄像机机、扫描仪仪语音输入设备备语音识别器打印设备针式打印机、、喷墨打打印机、激光光打印机本章作业P2341、7、8本章掌握：79、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。12:14:4812:14:4812:1412/29/202212:14:48PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2212:14:4812:14Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。12:14:4812:14:4812:14Thursday,December29,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2212:14:4812:14:48December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。29十二二月202212:14:48下下午12:14:4812月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月2212:14下下午12月月-2212:14December29,202216、行动出出成果，，工作出出财富。。。2022/12/2912:14:4812:14:4829December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。12:14:48下午午12:14下下午12:14:4812月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。12:14:4812:14:4812:1412/29/202212:14:48PM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月-2212:14:4812:14Dec-2229-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。12:14:4812:14:4812:14Thursday,December29,202213、不知知香积积寺，，数里里入云云峰。。。12月月-22