第八章输入输出设

第八章输入输出设备8.1键盘按与主机通信信息划分:编码键盘和非编码键盘

编码键盘就是当某个键被按下后，能够提供一个与之相对应的编码信息，功能全部由硬件完成。

非编码键盘是用较为简单的硬件和专用的程序来识别被按键的位置，提供一个与位置相对应的中间代码（扫描码），然后又专用软件将其转换成规定的编码。即功能由软件完成。1、键盘扫描原理单片微型计算机D0D1D2D3D4D5D6D7列01240123主机键盘常用扫描方法：行扫描法行扫描法过程：1、全行扫描2、逐行扫描来获得扫描位置码+5V2、按键抖动扫描+5V+5VQK硬件软件启动扫描程序键盘全行扫描有闭合键？延时并重扫描有闭合键？键盘逐行扫描输出按键扫描代码扫描结束NNYY8.2CRT显示器

阴极射线管(CathodeRayTube,CRT)显示器1．CRT显示器的组成与工作原理由灯丝、阴极、控制栅、聚焦系统、加速电极、偏转系统、屏幕等组成。2/6/2023视频放大电路同步信号帧扫描电路行扫描电路高压CRT主机信号CRT显示器的显示方式与常见显示规格1.相关术语刷新-为了得到稳定的图像显示，电子束必须不断重复扫描整个屏幕；刷新/视频存储器-为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器中

随机扫描电子束只在需要作图的地方扫描，不必全屏扫描；光栅扫描-TV中，要求图像充满整个画面，全屏扫描2.扫描方式电子束无固定扫描路径。随机扫描：光栅扫描：电子束扫描路径固定（自上而下，从左向右全屏扫描）。3.光栅的形成水平正扫水平回扫垂直回扫水平偏转线圈加锯齿波电流,形成水平扫描线（行扫描）垂直偏转线圈加锯齿波电流,使水平线垂直移动（场扫描）行扫描电流：场扫描电流：水平、垂直同步分别控制电子束X向与Y向偏转I

R

G

B颜色

4.象点存在的因素视频=0，点暗红象点位置：亮度：颜色：视频信号控制电子束通、断视频=1，点亮红、绿、蓝三基色控制红点绿点蓝点01001100淡红0010绿1010淡绿0111白例.2513字符发生器，5.字符点阵的形成与屏幕组织可提供64种字符点阵字符点阵图形：（1）字符发生器产生字符点阵代码。（7×9）（5×8点阵）…….……..字符点阵代码：11111110001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

ROM字符译码64×8单元行译码字符编码（ROM高6位地址）扫描线序号（ROM低3位地址）输出例.ABCDEF（2）屏幕组织每行字符逐线扫描。字符7×9，字符区9×141）扫描顺序2）间隔横向间隔2点（消隐）纵向间隔5线（消隐）横向间隔-为使屏幕上显示的字符不挤在一起，一排的各字符之间留出若干点的位置。纵向间隔：排与排之间留出若干条扫描线作为排间的纵向间隔。字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括字符显示点阵和字符间隔。在IBM／PC系统中，屏幕上共显示80列*25行=2000个字符，故字符窗口数目为2000。在单色字符方式下，每个字符窗口为9*14点阵，字符为7*9点阵。

00000001001001000101011010000111001110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符发生器(ROM)ASCII字符代码84RA3-RA0(a)

“A”的点阵表示(b)字符发生器的结构(来自VRAM)(来自光栅地址计数器输出)RA3

-RA0D7D0D7D0ASCII代码(41H)指向这个字形111182H字形的产生过程000000010010010001010110111101110011FEH10H10H10H10H10H10HFEH00H字符发生器(ROM)ASCII字符代码84RA3-RA0(a)

“I

”的点阵表示(b)字符发生器的结构(来自VRAM)(来自光栅地址计数器输出)RA3

-RA0D7D0D7D0ASCII代码(49H)指向这个字形移位寄存器SL字符发生器(ROM)加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐水平同步电路垂直同步电路点振荡器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定时控制电路垂直同步信号水平同步信号字符时钟ＡＳＣＩＩ代码ＣＰＵ控制OSCVRAM19180+1819+5125+1视频信号RA3

-RA0字符显示的一般原理

8.3硬盘硬盘属于旋转的磁表面存储设备，由磁盘盘片、磁头、磁盘驱动器和磁盘控制器组成。2/6/2023

第一块硬盘是1973年IBM研制的“温彻斯特”盘，俗称“温盘”。现代硬盘技术基本上来源于温盘。2/6/2023温盘的特点是：（1）包含若干绕固定主轴高速旋转的表面平整光滑且涂有磁性材料的金属盘片，盘片和可以沿半径方向移动的磁头共同密封在一个盒子里面，磁头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化。（2）不工作时，磁头停靠在位于盘片圆心处的着陆区，与磁盘是接触的。着陆区不存放任何数据，磁头在此区域启停，不会损伤数据。工作时，盘片的高速旋转带动空气，使磁头处于“飞行状态”，悬停于离盘面0.2~0.5微米的高度。这样，磁头既不会划伤盘面，又能稳定地读取数据。（3）磁盘以恒定的角速度CAV旋转。记录信息分布在盘片的两个记录面上，每道分为若干磁道，每道分为若干扇区。相关术语磁道：读/写时，盘片旋转而磁头固定不动。盘片旋转一周，磁头的磁化区域形成一个磁道。道密度：沿径向，单位距离的磁道数。扇区：一个磁道沿圆周划分为若干扇区。位密度：沿磁道圆周，单位距离可记录的位数。各道位密度不同，道容量相同磁盘存储器技术指标非格式化容量=面数*（道数/面）*内圈周长*最大位密度格式化容量=面数*（道数/面）*（扇区/道）*（字节数/扇区）寻道对磁道进行数据读写时，磁盘控制器发出命令使磁头臂移动到指定位置。寻道时间平均寻道时间各种可能的寻道所需时间的平均值。旋转延迟磁头移动到指定磁道上后，读写数据等待磁盘旋转到指定的扇区所需的时间。平均旋转延迟磁盘旋转半周的时间。数据传输率二、磁记录原理和记录方式1.磁记录原理写局部磁化单元载磁体写线圈SNI局部磁化单元写线圈SN铁芯磁通磁层写入“0”写入“1”I磁记录原理N读线圈S读线圈SN铁芯磁通磁层运动方向运动方向ssttffee读出“0”读出“1”读2.磁表面存储器的记录方式011100010数据序列RZNRZNRZ1PMFMMFMT位周期三、硬磁盘存储器1.硬磁盘存储器的类型(1)固定磁头和移动磁头(2)可换盘和固定盘2.硬磁盘存储器结构磁盘控制器磁盘驱动器盘片主机磁盘磁盘组主轴磁头音圈电机位置检测定位驱动模拟控制放大闭环自动控制系统由磁盘控制器送来的目标磁道信号测速输出读写臂传动机构主轴定位驱动数据控制(1)磁盘驱动器2/6/2023例8.1在一个平均寻道时间为4ms、转速为10000转/分钟的磁盘系统中，每个磁道有18个扇区，每个扇区存储512B。请问读取一个完整扇区需要多少时间？答：寻道时间TS=4ms，旋转延迟TR=(60/10000)/2=3ms。旋转速度R=10000/60=166.7转/秒传送一个扇区数据的时间

TA=B/(R×N)=512/(166.7×18×512)=0.33ms读取一个完整扇区花费时间T=TS+TR+TA=7.33ms。。例8.2设磁盘存储器转速为3000转/分。分8个扇区，每个扇区存储1K字节。主存与磁盘存储器传送的宽度为16位。假设一条指令最长执行时间为25μs,是否可以采用一条指令执行结束时间响应DMA请求的方案，为什么？若不行，应采取什么方案？解：3000/60=50转/秒每秒最多传送信息=1KB×8×50=400KB故需要每隔2B/400KB=5μs又一次DMA请求。如果指令执行结束响应DMA请求，数据会丢失，应该在存取周期结束响应DMA请求。例8.3假设磁盘存储器存储器共有六个盘片，每片有两个记录面，最外两侧盘面不能记录，每面有204条磁道，每个磁道有12个扇区，每个扇区512B。磁盘以7200rpm速度旋转，平均定位时间为8ms。计算(1)该磁盘存储器的容量；（2）平均寻址时间。解：(1)容量=512B×12×204×10=12533760B（2）平均寻址时间=平均寻道时间（平均定位时间）+平均旋转延迟（平均等待时间）=8+（60/7200+0)/2=12.165ms例8.4磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22厘米，外径33厘米，道密度为40道/厘米，内层密度为400位/厘米，转速2400转/分，问：

（1）共有多少存储面可用？

（2）共有多少柱面？

（3）盘组总存储容量是多少？

（4）数据传输率是多少？解：（1）若去掉两个保护面，则共有：

6X2-2=10个存储面可用；

（2）有效存储区域

=（33-22）/2=5.5cm

柱面数=40道/cmX5.5=220道

（3）内层道周长=22=69.08cm

道容量=400位/cmX69.08cm

=3454B

面容量=34