第8章输入输出设备.ppt

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1、第第8 8章章 输入输出设备输入输出设备外围设备的概述显示设备输入设备和打印设备磁盘存储设备（软，硬）光盘存储设备8.1 外围设备的概述8.1.1 外围设备的一般功能外围设备的一般功能定义：定义：除了主机（中央处理器主存）外的大部分硬件设备称为外部设备（外设）外围设备的功能：外围设备的功能：在计算机与用户之间，计算机和其他机器之间提供联系，以及作为大批信息的驻留地。外围设备的分类外围设备的分类外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备通信设备和过程控制设备几大类。8.1 外围设备的概述8.1.2 8.1.2 外围设备的基本组成：外围

2、设备的基本组成：(1)(1)存储介质，它具有保存信息的物理特征。（光，电，存储介质，它具有保存信息的物理特征。（光，电，磁，机）磁，机）(2)(2)驱动装置，它用于移动存储介质。驱动装置，它用于移动存储介质。(3)(3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。受数据。分布：分布：中央部分是中央部分是CPUCPU和主存，通过总线与第二层的适配器和主存，通过总线与第二层的适配器(接接口口)部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最外层部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最外层则是外围设备。所以每一种外围设备，都是在它自己则是外围设备。所以每一

3、种外围设备，都是在它自己的设备控制器控制下进行工作，而设备控制器则通过的设备控制器控制下进行工作，而设备控制器则通过适配器和主机连接，并受主机控制。适配器和主机连接，并受主机控制。7。18.2 显示设备8.2.1 8.2.1 显示设备的分类及基本概念显示设备的分类及基本概念定义：定义：以可见光的形式传递和处理信息的设备叫以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示显示设备设备。分类：分类：按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(CRT)(CRT)显示器、液晶显示器显示器、液晶显示器(LCD)(LCD)、等离子显示器等。等离子显示器等。按所显示的信息内容

4、分类，有按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示字符显示器、图形显示器、图像显示器器、图像显示器三大类。三大类。字符显示器：显示字母，数字和一些特殊符号字符显示器：显示字母，数字和一些特殊符号 图形显示器：不但作字符显示器用，还能显示图形图形显示器：不但作字符显示器用，还能显示图形 图像显示器：显示自然景物，比如：照片图像显示器：显示自然景物，比如：照片,自然景物自然景物 8.2.1 显示设备分类及基本概念CRT显示设备的分类：以扫描方式不同，分成光栅扫描和随机扫描两种显示器以分辨率不同，分成低分辨率显示器和高分辨率显示器（640480；800600；1024768）以显示的颜色分类，有

5、单色(黑白)显示器和彩色显示器。以CRT荧光屏对角线的长度分类，有12英寸、14英寸、16英寸、19英寸等多种。8.2.2 CRT显示器工作原理CRT：漏斗型的电真空器件，由电子枪、荧光屏及偏转装置组成8.2.2 CRT显示器工作原理1）电子枪的灯丝通电并加热阴极，阴极受热发出电子，经加速和聚焦形成电子束。电子束射向荧光屏。2）荧光屏上涂有荧光粉，将电子速的动能转换为光能，显示一个光点。3）偏转装置是为了能在整个屏幕上显示图像，那么电子束就要扫描到屏幕的任何位置，要求电子束运动方向可变。（X和Y方向）单色CRT只有一个电子枪，荧光屏上涂单色的荧光粉。彩色CRT有三个电子枪，分别产生R,G,B三

6、种基色的电子束，荧光屏上涂这三种颜色的荧光粉，当轰击荧光屏时，根据三色叠加形成各种颜色。8.2.3 显示器的基本概念1.1.分辨率、灰度级和颜色数分辨率、灰度级和颜色数 分辨率：分辨率：字符显示方式：一屏可显示的最多的字符数称为分辨率比如：80列25行。表示25行，每行可有80个字符图形显示方式：为实现显示，将屏幕按水平和垂直方向分为若干个区域，一个小的区域对应一个发光点（像素Pixel）而分辨率是指显示器所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。灰度级灰度级是指单色显示器中所显示的像素点的亮暗差别，灰度级越多，图像层次越清楚逼真。图像显示器的灰度级一般在256级以上。颜色数：在彩

7、色显示器中能体现的颜色的种类数目(实际是由R,G,B三种颜色的灰度决定的）8.2.3 显示器的基本概念2.2.刷新和刷新存储器刷新和刷新存储器CRT发光是由电子束打在荧光粉上引起的。电子束扫过之后其发光亮度只能维持几十毫秒便消失。为了使人眼能看到稳定的图像显示，必须使电子束不断地重复扫描整个屏幕，这个过程叫做刷新刷新。按人的视觉生理，刷新频率大于30次/秒时才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视中的标准，每秒刷新50帧图像。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刷新存储器，也叫视频存储器视频存储器。其存储容量由图像分辨率和灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容

8、量越大。比如分辨率512512，灰度等级为256的图像，其刷新存储器容量为5125128bit=256KB8.2.3 显示器的基本概念3.3.随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描 随机扫描随机扫描是控制电子束在CRT屏幕上随机地运动，从而产生图形和字符。电子束只在需要做图的地方扫描，而不必扫描全屏幕，因此这种扫描方式画图速度快，图像清晰。高质量的图形显示器采用随机扫描方式。由于这种扫描方式，驱动系统较复杂，价格较贵。光栅扫描光栅扫描是电视中采用的扫描方法。在电视中图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光栅扫描是从左到右，从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫描两种方式。大部分字符、图形

9、、图像显示器都采用光栅扫描方式。8.2.4 字符、图形显示器1、字符显示器工作原理：显示字符常采用光栅扫描法，以点阵点阵为基础。点阵是由mnmn个点组成的阵列，并以此来构造字符。将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出某个字符的点阵，按照点阵中0和1代码不同控制扫描电子束的开或关，从而在屏幕上显示出字符。概念的理解：1）字符窗口：显示屏幕上每个字符所占的点数，包含字符本身所占的点阵和字符之间的间隔所占的点阵。每个字符窗口所占的点阵数越多，显示的字符越清晰。一般字符显示屏幕上可显示8025个字符共2000个，即有2000个字符窗口。8.2.4 字

10、符、图形显示器比如：“A”所占用的字符窗口为9列14行的点阵，字符本身占7列9行。所以每个字符窗口包含14个点阵字节。2）字符发生器：存放字符的点阵字节的。比如上面的“A”字符的14个点阵字节：10H,28H,44H,82H,82H,FEH,82H,00H(5个）这些点阵字节在字符发生器中存放的地址由两个部分组成：本身字符的ASCII码点阵行号比如：上面的14个点阵字节存于410H41DH中。总结：地址码构成：高端8位低端4位。只要知道当前要显示的是什么字符，便可从字符发生器中找到该字符的点阵字节。8.2.4 字符、图形显示器8.2.4 字符、图形显示器3)视频存储器（VRAM)通常要显示屏幕

11、上每个字符行中的若干字符窗口中的字符，一般将这些要显示的字符的ASCII码预先存入VRAM中。（内容的存放是按照屏幕上显示的字符顺序存储的）由两部分组成：1）用来存放显示字符的ASCII码，每个字符占一个字节。2）用来存放显示属性（比如：单色显示器中底色，加亮等，彩显中的颜色等）所以：若属性占一个字节的话，那么属性缓存容量就应为：20002K(与VRAM的容量相同）总结：VRAM,字符发生器以及屏幕显示之间的关系（见P100图59）8.2.4 字符、图形显示器8.2.4 字符、图形显示器VRAM,ROM及显示屏幕的关系图：8.2.4 字符、图形显示器举例1要求在屏幕的第0行的05个字符窗口显示

12、“HELLO!”这6个字符和符号，其它字符窗口为空白区。VRAM中存放是这些字符的ASCII码：48H,45H,4CH,4CH,4FH,21H,20H20H(01999)显示时，从字符发生器的0480H，0450H,04C0H,04C0H,04F0H,0210H,0200H.0200(80个地址）中的第一个点阵字节去控制电子束完成第一行的扫描，然后在从字符发生器中取出第二行的点阵字节进行第二行扫描，重复14次，完成14行的扫描。8.2.4 字符、图形显示器举例2：若已知字符编码在VRAM上的地址，求字符在屏幕上的位置。比如一个字符在VRAM上的地址是60，每行最大的字符个数为80，求在屏幕上的

13、位置.推导得：行号VRAM地址/每行的字符个数（取整）列号VRAM地址每行的字符个数（取余）同样：行号每行字符数列号VRAM地址8.2.4 字符、图形显示器4）字符显示器的构成及工作原理组成：接口电路，VRAM，字符发生器，移位寄存器，控制电路和CRT构成点脉冲源移位寄存器8.2.4 字符、图形显示器接口电路：字符显示器与CPU之间的信息通路，CPU需要显示的字符的ASCII码通过接口送入VRAM中；同样字符显示器可通过接口回送CPU有关信息点脉冲源产生的点脉冲是整个显示器的同步脉冲，每次根据VRAM的安排从字符发生器中取得点阵字节经移位寄存器变换成串行信号，在点脉冲信号的控制下，电子束在屏幕

14、上形成一个个光点。控制电路：显示器的指挥中心，在点脉冲的驱动下，控制各有关部件联合操作，完成显示功能。8.2.4 字符、图形显示器2、图形显示器特点：屏幕以像素为单位。特点：屏幕以像素为单位。1)容量的计算容量的计算：某彩色显示器分辨率为某彩色显示器分辨率为640列列480行，行，16色，需要色，需要4位二位二进制表示。每条水平扫描线上每进制表示。每条水平扫描线上每8个像素构成一个字节，个像素构成一个字节，存放在存放在VRAM的一个地址中，每行共的一个地址中，每行共80个字节。则个字节。则VRAM的容量为的容量为6404804/8=153.6KB.2）工作原理工作原理：将：将153.6KB分成

15、分成4个位面，每个位面的容个位面，每个位面的容量为量为38.4KB。每个扫描行由每个扫描行由4个位面中的个位面中的80个字节表个字节表示。每个像素由示。每个像素由4个位面中同一地址的某一位来表示。个位面中同一地址的某一位来表示。8.2.4 字符、图形显示器3、IBM-PC微型机中的显示系统举例显示标准显示标准随着IBM PC系列机的升级发展，PC机采用的显示标准经历了如下变化：MDACGAEGAVGASuperVGAMDA是PC机最早使用的显示标准。MDA是单色字符显示适配器，采用914点阵的字符窗口，满屏显示80列25行字符，对应分辨率为720350个像素。CGA是彩色图形/字符显示适配器，

16、可以兼容字符和图形两种显示方式。在图形方式下，可以显示320200像素四种颜色的彩色图形。8.2.4 字符、图形显示器EGA增强型图形显示器，显示标准兼容CGA和MDA各种显示方式，在图形方式下分辨率为640350，16种颜色。VGA视频图形阵列显示器显示标准下，字符窗口为916点阵，图形方式下分辨率为640480，16种颜色，或320200，256种颜色。扫描频率(水平同步)是31.5kHz，刷新频率(垂直同步)是60Hz。VGA显示适配器还增添了一个新接口VFC，允许来自其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合成。8.3 磁表面存储器8.3.1 磁记录原理数字磁记录过程是一个电磁转

17、换的过程数字磁记录过程是一个电磁转换的过程.常见的磁表面存常见的磁表面存储器储器:软软,硬磁盘硬磁盘;磁带等磁带等.一、磁表面存储原理一、磁表面存储原理1、记录介质、记录介质信息存储介质：一个薄层磁性材料表面材料所附着的载信息存储介质：一个薄层磁性材料表面材料所附着的载体（软载体聚酯薄膜，硬载体铝合金）体（软载体聚酯薄膜，硬载体铝合金）特点：载体和磁性材料的质量直接影响了记录介质的性能。特点：载体和磁性材料的质量直接影响了记录介质的性能。2、磁头（由软磁材料构成，上面绕线圈，当向向线圈提、磁头（由软磁材料构成，上面绕线圈，当向向线圈提供了一定方向和大小的电流时，建立了一定方向和强度供了一定方向

18、和大小的电流时，建立了一定方向和强度的磁场。的磁场。功能：电磁转换功能：电磁转换分类：接触式（软载体，有磨损）和浮动式分类：接触式（软载体，有磨损）和浮动式(硬载体）硬载体）8.3.1 磁记录原理二、磁表面存储器的读写原理在读写过程中，是记录介质和磁头间的相对运动，在读写过程中，是记录介质和磁头间的相对运动，一般是记录介质运动而磁头不动一般是记录介质运动而磁头不动1、写入、写入8.3.1 磁记录原理过程：在写磁头通正，负两种不同方向的写电流，过程：在写磁头通正，负两种不同方向的写电流，会产生两种不同的剩磁，对应不同的信息会产生两种不同的剩磁，对应不同的信息“0”和和“1”。2、读出、读出读出时

19、，读出线圈不外加电流。读出时，读出线圈不外加电流。当某一个磁化单当某一个磁化单元运动到磁头时，使得磁头中的磁通发生了变元运动到磁头时，使得磁头中的磁通发生了变化，那么就在感应线圈中产生感应电动势。化，那么就在感应线圈中产生感应电动势。8.3.1 磁记录原理三、磁表面存储器的特点1、非破坏性读出、非破坏性读出2、记录的信息为永久性存储，断电后不消失。、记录的信息为永久性存储，断电后不消失。3、重新磁化可改变磁化状态，可重新写入、重新磁化可改变磁化状态，可重新写入4、数据存储方式有两种：顺序存储（磁带），、数据存储方式有两种：顺序存储（磁带），直接存储（磁盘）直接存储（磁盘）5、在机械运动过程中读

20、、在机械运动过程中读/写，速度慢写，速度慢6、记录密度高，容量大，价格低、记录密度高，容量大，价格低8.3.1 磁记录原理四、磁表面存储器的技术指标四、磁表面存储器的技术指标1、记录密度、记录密度磁表面存储器单位长度或单位面积磁表面所能存储的二磁表面存储器单位长度或单位面积磁表面所能存储的二进制信息量进制信息量道密度道密度（垂直于磁道方向的单位长度的磁道数目，单位：（垂直于磁道方向的单位长度的磁道数目，单位：TPI,TPM）位密度位密度（沿磁道方向上单位长度中所能（沿磁道方向上单位长度中所能记录的二进制信息位数记录的二进制信息位数,单位：单位：bpi,bpm）面密度面密度2、存储容量、存储容量

21、整个磁表面存储器所能存储的二进制信息（存储介质整个磁表面存储器所能存储的二进制信息（存储介质的尺寸和记录密度有关）的尺寸和记录密度有关）非格式化容量（全部可利用磁化单元数）；格式化容非格式化容量（全部可利用磁化单元数）；格式化容量（用户实际可用的）量（用户实际可用的）8.3.1 磁记录原理3、平均存取时间、平均存取时间定义：当磁头接到读定义：当磁头接到读/写命令后，移动到指定位写命令后，移动到指定位置，并完成读置，并完成读/写操作的时间写操作的时间顺序存储多道并行读写存储器：等待记录块的顺序存储多道并行读写存储器：等待记录块的时间时间直接存储方式存储器：直接存储方式存储器：寻道时间寻道时间TS

22、(磁头从原先磁头从原先位置移动到位置移动到 目的磁道所需要的时间目的磁道所需要的时间)等待记等待记录块时间录块时间TW(在到达目的磁道以后，等待被访在到达目的磁道以后，等待被访问的记录区旋转到磁头下方所等待的时间问的记录区旋转到磁头下方所等待的时间)读读/写时间写时间（可忽略不计）（可忽略不计）8.3.1 磁记录原理4、数据传输率、数据传输率存储器在单位时间内向主机传送的数据量存储器在单位时间内向主机传送的数据量Dr。单位为位单位为位/秒或字节秒或字节/秒。秒。DrDVD：每道信息的容量每道信息的容量V：磁记录介质通过磁头缝隙处的速度磁记录介质通过磁头缝隙处的速度(磁盘转速）磁盘转速）5、误码

23、率误码率误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数，它等于误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数，它等于读出的出错信息位数和读出总的信读出的出错信息位数和读出总的信 息位数之比。息位数之比。8.3.1 磁记录原理五、数字磁记录方式数字磁记录方式（好的记录方式可提高磁表（好的记录方式可提高磁表面存储器的性能）面存储器的性能）定义：编码方式，按照某种规律将一连串的二进定义：编码方式，按照某种规律将一连串的二进制信息变换成记录介质上相应磁化制信息变换成记录介质上相应磁化翻转翻转形式。形式。性能指标：性能指标：1）自同步能力：能够直接提取同步信息的能力）自同步能力：能够直接提取同步信息的能力2）编码效率（

24、记录效率）：每次磁层翻转所能）编码效率（记录效率）：每次磁层翻转所能记录的数据位数的多少。记录的数据位数的多少。8.3.1 磁记录原理编码效率越高，记录密度越高编码效率越高，记录密度越高3）可靠性：比如在编码中增加一些校验位，有）可靠性：比如在编码中增加一些校验位，有利于提高存储器工作效率利于提高存储器工作效率8.3.1 磁记录原理1、直接记录方式（目前少用）、直接记录方式（目前少用）1）归零制归零制(RZ):记录记录“1”，通正向电流；记，通正向电流；记“0”，通，通反向电流。最终脉冲电流回到零。反向电流。最终脉冲电流回到零。特点：两个脉冲之间有一段没有电流，即未磁化，所以特点：两个脉冲之间

25、有一段没有电流，即未磁化，所以必须在写之前要进行去磁工作，避免引起两个脉冲间必须在写之前要进行去磁工作，避免引起两个脉冲间的干扰。的干扰。有自同步能力，编码效率有自同步能力，编码效率50，记录密度不高，记录密度不高2）不归零制不归零制(NRZ)：记录记录“1”，通正向电流；记，通正向电流；记“0”，通反向电流。最终脉冲电流不回到零。当记录相邻，通反向电流。最终脉冲电流不回到零。当记录相邻两位信息相同时，写电流方向不变。（见变就翻两位信息相同时，写电流方向不变。（见变就翻）特点：编码效率特点：编码效率100，自同步能力差，记录密度较高，自同步能力差，记录密度较高，8.3.1 磁记录原理3）不归零

26、1制（NRZ-1)：记录记录“1”时，磁头时，磁头线圈中写电流改变方向，使磁化层磁化翻转；线圈中写电流改变方向，使磁化层磁化翻转；记录记录“0”时，写电流方向维持不变，保持原来时，写电流方向维持不变，保持原来磁化状态。磁化状态。8.3.1 磁记录原理2、按位编码记录方式1）调相制（调相制（PM）：调相制是利用两个相位相差调相制是利用两个相位相差180180度度的磁化翻转方向代表数据的磁化翻转方向代表数据“0”0”和和“1”1”。假定记录数。假定记录数据据“1”1”时，规定磁化翻转方向由负变为正（位周期中时，规定磁化翻转方向由负变为正（位周期中间），则记录数据间），则记录数据“0”0”时从正变为

27、负。当连续出现两时从正变为负。当连续出现两个或多个个或多个“1”1”或或“0”0”时，为了维持上述原则，在位时，为了维持上述原则，在位周期起始处也要翻转一次。周期起始处也要翻转一次。特点：有自同步能力，编码效率特点：有自同步能力，编码效率5050。用于磁带。用于磁带2 2）调频制（调频制（FMFM）：用频率的快慢表示用频率的快慢表示0 0和和1 1。记录。记录“1”1”时改变两次（位周期开始和中间），记录时改变两次（位周期开始和中间），记录“0”0”改变一改变一次（开始）。磁化翻转间距为次（开始）。磁化翻转间距为0.5T00.5T0和和T0T0，又称倍频制又称倍频制 特点：编码效率特点：编码效

28、率5050，有自同步能力，用于早期的磁盘，有自同步能力，用于早期的磁盘机机8.3.1 磁记录原理3）改进的调频制（改进的调频制（MFM)：记录记录“1”在中间翻在中间翻转，记录单独转，记录单独“0”不翻转，记录连续的不翻转，记录连续的“0”在开始时翻转。在开始时翻转。特点：编码效率特点：编码效率100，有自同步能力，增强了，有自同步能力，增强了记录密度记录密度用于软盘和小容量磁盘中。用于软盘和小容量磁盘中。8.3.1 磁记录原理8.3.2 硬磁盘存储器一、结构及分类构成：磁盘适配器（磁盘控制器）磁盘驱动器构成：磁盘适配器（磁盘控制器）磁盘驱动器1、磁盘适配器：接受主机发送的命令、地址和写入数、

29、磁盘适配器：接受主机发送的命令、地址和写入数据，并转换成驱动器可以接受的写入数据格式，以控据，并转换成驱动器可以接受的写入数据格式，以控制驱动器的读写操作；并且可以将读出的信息送入计制驱动器的读写操作；并且可以将读出的信息送入计算机中。可控制多台磁盘驱动器。算机中。可控制多台磁盘驱动器。2、磁盘驱动器（磁盘机）、磁盘驱动器（磁盘机）组成：磁盘组（顶部和底部的两个盘不存放信息）；主组成：磁盘组（顶部和底部的两个盘不存放信息）；主轴驱动系统轴驱动系统(驱动盘片组的旋转）驱动盘片组的旋转）；磁头定位系统；磁头定位系统；数据读写等控制逻辑电路数据读写等控制逻辑电路两者之间的任务分工比较模糊，没有明确的

30、界限两者之间的任务分工比较模糊，没有明确的界限8.3.2 硬磁盘存储器3、分类：1 1）硬盘存储器可分为）硬盘存储器可分为温彻斯特盘温彻斯特盘和和非温彻斯特盘非温彻斯特盘温彻斯特盘：温彻斯特盘：磁头、盘片、磁头定位机构、主轴，甚至磁头、盘片、磁头定位机构、主轴，甚至连读连读/写驱动电路等都被密封在一个盘盒内，构成一个写驱动电路等都被密封在一个盘盒内，构成一个头盘头盘 组合体，这个组合体不可随意拆卸，它的防尘组合体，这个组合体不可随意拆卸，它的防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。非温彻斯特盘：非温彻斯特盘：磁头和盘片非密封。要求超静使用环境磁头和盘片非

31、密封。要求超静使用环境2 2）按磁头安装方式，硬盘存储器可分为）按磁头安装方式，硬盘存储器可分为固定磁头硬盘固定磁头硬盘和和活动磁头硬盘活动磁头硬盘固定头硬盘：每个磁道对应一个磁头，省去了磁头找磁固定头硬盘：每个磁道对应一个磁头，省去了磁头找磁道的时间，存取速度快。道的时间，存取速度快。移动头硬盘：每个盘面上只有一个读写头，安装在读写移动头硬盘：每个盘面上只有一个读写头，安装在读写臂上，当需要在不同磁道上读写时，要驱动读写臂沿臂上，当需要在不同磁道上读写时，要驱动读写臂沿盘面作径向移动。（广泛应用）盘面作径向移动。（广泛应用）8.3.2 硬磁盘存储器二、硬磁盘驱动器的信息分布二、硬磁盘驱动器的

32、信息分布：8.3.2 硬磁盘存储器1）记录面记录面：一台硬盘驱动器有若干盘片，每个盘片有：一台硬盘驱动器有若干盘片，每个盘片有两个记录面，每个记录面对应一个磁头。两个记录面，每个记录面对应一个磁头。2）磁道磁道：盘片上若干同心圆环，为磁道。每个磁道的：盘片上若干同心圆环，为磁道。每个磁道的容量一样（外圈磁道的位密度低于内圈磁道的位密度。容量一样（外圈磁道的位密度低于内圈磁道的位密度。一般给出的是最大的位密度）一般给出的是最大的位密度）3）圆柱面圆柱面：一个盘组中，各记录面上相同编号的磁道：一个盘组中，各记录面上相同编号的磁道构成一个圆柱面。例如构成一个圆柱面。例如某驱动器有某驱动器有4 4片片

33、8 8面，则面，则8 8个个0 0号号磁道构成磁道构成0 0号圆柱面，号圆柱面，8 8个个1 1号磁道构成号磁道构成1 1号圆柱面，号圆柱面，。4）扇区扇区：每个记录面分成若干区域，每个区域为一个：每个记录面分成若干区域，每个区域为一个扇区。读写时从扇区的边界开始，主存和磁盘是以一扇区。读写时从扇区的边界开始，主存和磁盘是以一个扇区的信息作为交换单位个扇区的信息作为交换单位新磁盘使用前，应对其格式化，用户根据不同的操作系新磁盘使用前，应对其格式化，用户根据不同的操作系统进行划分扇区。统进行划分扇区。8.3.2 硬磁盘存储器三、磁盘工作方式三、磁盘工作方式1、磁盘地址的格式：、磁盘地址的格式：驱

34、动器号磁道号记录面号扇区号驱动器号磁道号记录面号扇区号2、信息传送是以一个扇区的信息（记录块），采用半、信息传送是以一个扇区的信息（记录块），采用半顺序存储方式（介于随机存取和顺序存取）顺序存储方式（介于随机存取和顺序存取）3、工作过程、工作过程根据磁道号和记录面号，带动相应的磁头沿径向移动，根据磁道号和记录面号，带动相应的磁头沿径向移动，每移动一个磁道，将当前道地址与给定的比较，直到每移动一个磁道，将当前道地址与给定的比较，直到找到道地址，磁头就不动了；再寻找指定扇区，完成找到道地址，磁头就不动了；再寻找指定扇区，完成信息的读写。信息的读写。注意：为提高存储速度：如果较大的文件，在某磁道、注

35、意：为提高存储速度：如果较大的文件，在某磁道、某记录面的所有扇区都放不下，应先改变记录面号某记录面的所有扇区都放不下，应先改变记录面号（磁道号不变）只有当该磁道号对应的所有的记录面（磁道号不变）只有当该磁道号对应的所有的记录面都放不下时，才改变磁道号。都放不下时，才改变磁道号。8.3.2 硬磁盘存储器例：磁盘组有例：磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径两个面不用。存储区域内径22cm，外径外径33cm，道密道密度为度为40道道/cm，内层位密度内层位密度400位位/cm，转速转速2400转转/分。分。问：问：(1)共有多少柱面共

36、有多少柱面?(2)盘组总存储容量是多少盘组总存储容量是多少?(3)数据传输率多少数据传输率多少?(4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么什么?寻址命令中如何表示磁盘地址寻址命令中如何表示磁盘地址?(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录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在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上?8.3.2 硬磁盘存储器解答：(1)有效存储区域有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)因为道密度因为道密度=40道道/cm，所以所以405.5=220道，即道，即2

37、20个圆柱面个圆柱面(2)内层磁道周长为内层磁道周长为2R=23.1411=69.08(cm)每道信息量每道信息量=400位位/cm69.08cm=27632位位=3454B每面信息量每面信息量=3454B220=759880B盘组总容量盘组总容量=759880B10=7598800B8.3.2 硬磁盘存储器(3)磁盘数据传输率磁盘数据传输率Dr=rN,N为每条磁道容量，为每条磁道容量，N=3454B,r为磁盘转速，为磁盘转速，r=2400转转/60秒秒=40转转/秒秒Dr=rN=403454B=13816B/s(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个采用定长数据块格式，直接寻址的最

38、小单位是一个记录块记录块(一个扇区一个扇区)，每个记录块记录固定字节数目的，每个记录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：方式可用如下格式：柱面磁道号柱面磁道号+盘面磁头号扇区号盘面磁头号扇区号（5）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记）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柱面上，因为不需要重新找道，数据读录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读/写写速度快。速度快。8.3.2 硬磁盘存储器四、磁盘存储器的接口四、磁盘存储器的接口常用的磁盘设备级接口标准：常用的磁盘设备级接口标

39、准：（1）ST506/412接口（接口（SeagateTechnologyIBMPC/AT机的标准硬盘接口卡机的标准硬盘接口卡传输速率传输速率5MB15MB/S（506：5MB7MB/S；412：15MB/S）最多支持最多支持2个硬盘，最大支持盘空间：个硬盘，最大支持盘空间：150MB8.3.2 硬磁盘存储器（2）小型计算机系统接口）小型计算机系统接口SCSI（系统级接口）系统级接口）用于小型机和微型机的外部设备接口标准。可连接多用于小型机和微型机的外部设备接口标准。可连接多个外设个外设SCSI-I，数据宽度：数据宽度：8位，数传率：位，数传率：5MB/SSCSI-II，数据宽度：数据宽度：1

40、6位，数传率：位，数传率：10MB/SFASTSCSI-II，数据宽度：数据宽度：16位，数传率：位，数传率：20MB/SFAST/WIDESCSI-II，数据宽度：数据宽度：32位，数传率：位，数传率：40MB/S（3）增强型小型设备接口）增强型小型设备接口ESDI适用于小型温盘，磁带和光盘存储器等适用于小型温盘，磁带和光盘存储器等传输率：传输率：5MB10MB/S支持支持4个硬盘，硬盘最大个硬盘，硬盘最大600MB8.3.2 硬磁盘存储器（4）IDE和和EIDE（EnhancedIDE)接口接口这两种接口在微机中得到了广泛的使用。这两种接口在微机中得到了广泛的使用。普通普通IDE：数据传输

41、率不超过数据传输率不超过1.5MB/S最多连接两个最多连接两个IDE设备（硬盘或其他设备）设备（硬盘或其他设备）每个每个IDE硬盘容量不超过硬盘容量不超过528MBEIDE：增强型增强型IDE，数据传送率：数据传送率：12MB/S-18MB/S；最多可以连接最多可以连接4个个IDE设备；设备；每个每个IDE硬盘容量可以超过硬盘容量可以超过528MB。EIDE控制器通常接在控制器通常接在VESA总线和总线和PCI总线上。总线上。8.3.3 软盘存储器一、与硬盘的异同点一、与硬盘的异同点1、相同点：存储原理和记录方式基本相同、相同点：存储原理和记录方式基本相同2、不同点：、不同点：(1)硬盘硬盘转

42、速高，存取速度快；转速高，存取速度快；软盘软盘转速低，存取速度转速低，存取速度(2)硬盘硬盘有固定头、固定盘、盘组等结构；有固定头、固定盘、盘组等结构；软盘软盘都是活都是活动头，是可换盘片结构。动头，是可换盘片结构。(3)硬盘硬盘是浮动磁头读写，磁头不接触盘片；是浮动磁头读写，磁头不接触盘片；软盘软盘磁头磁头是接触式读写。是接触式读写。(4)硬盘硬盘系统及硬盘片价格都比较贵，系统及硬盘片价格都比较贵，软盘软盘造价低，盘造价低，盘片保管方便，使用灵活，片保管方便，使用灵活，(5)硬盘硬盘对环境要求苛刻，要有超静措施；对环境要求苛刻，要有超静措施；软盘软盘则对环则对环境要求不太严格。境要求不太严格

43、。8.3.3 软盘存储器二、结构二、结构在柔软的聚酯薄膜圆形片上涂磁性材料构成在柔软的聚酯薄膜圆形片上涂磁性材料构成8.3.3 软盘存储器三、分类三、分类1）按尺寸分）按尺寸分(流行流行)：5.25英寸：英寸：1.2MB;3.5英寸：英寸：1.44MB2）按软盘驱动器性能分：单面盘和双面盘按软盘驱动器性能分：单面盘和双面盘3）按密度：高密度和低密度）按密度：高密度和低密度软盘：单面单密度（软盘：单面单密度（SS,SD)、双面单密度（双面单密度（DS,SD)、单单面双密度（面双密度（SS,DD)、双面双密度（双面双密度（DS,DD)3.5英尺的软磁盘机都是英尺的软磁盘机都是DS,DD或者是高密度

44、的记录方式。或者是高密度的记录方式。8.3.3 软盘存储器例：软盘中心孔套在主轴上由同步电机驱动以例：软盘中心孔套在主轴上由同步电机驱动以360转转/分的速度匀速旋转。一张分的速度匀速旋转。一张5.25英寸双面英寸双面双密度的软盘每个磁面有双密度的软盘每个磁面有40条磁道，每条磁道条磁道，每条磁道上分上分9各扇区，每个扇区可存储各扇区，每个扇区可存储512B，问总存问总存储容量为多少储容量为多少?2409512386.64KB8.3.4 光盘存储器一、光盘记录信息方式：一、光盘记录信息方式：光盘采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度光盘采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度信息，以

45、介质材料的光学性质信息，以介质材料的光学性质(如反射率、偏振方向如反射率、偏振方向)的变化来表示所存储信息的的变化来表示所存储信息的“1”或或“0”二、光盘的分类二、光盘的分类根据性能和用途不同，分为三种类型。根据性能和用途不同，分为三种类型。（1）只读式光盘（只读式光盘（ReadOnly)CD-ROM：CompactDisk-ROM（2）只写一次光盘（只写一次光盘（WriteOnceOnly）WORM：WriteOnce，ReadMany（3）可檫写式光盘（可檫写式光盘（Rewriteable)又称为磁光盘，类似于又称为磁光盘，类似于EPROM和和E2PROM，可以重复读写可以重复读写8.3

46、.4 光盘存储器三、光盘中数据的存放三、光盘中数据的存放1、光盘的载体：有机玻璃圆片、光盘的载体：有机玻璃圆片2、光道：是一条螺旋线，开始于、光道：是一条螺旋线，开始于CD-ROM的中心，逐的中心，逐渐向外展开。道密度远大于磁盘渐向外展开。道密度远大于磁盘3、扇区：两种：、扇区：两种：512B或或1K字节字节四、四、CD-ROM的的技术指标技术指标1、数据传输率：、数据传输率：CD-ROM的速率，最初的数据传输速的速率，最初的数据传输速率为率为150KB/S（单速）有单速）有2X,4X,24X,32X,40X等等2、平均读取时间：从光头定位道开始读盘的时间、平均读取时间：从光头定位道开始读盘的

47、时间3、缓存：解决光驱和计算机其它部件速度不匹配。至、缓存：解决光驱和计算机其它部件速度不匹配。至少要少要128KB，当然缓存越大越好（减少读盘的次数）当然缓存越大越好（减少读盘的次数）4、接口类型：、接口类型：IDE（常用）和常用）和SCSI（占用占用CPU资源少）资源少）小结1、磁盘存储器是一种（、磁盘存储器是一种（）方式存取的存储器（随机，）方式存取的存储器（随机，顺序，半顺序，半随机）顺序，半顺序，半随机）2、磁盘读写信息的最小单位是（、磁盘读写信息的最小单位是（）（位，字节，扇区，）（位，字节，扇区，磁道）磁道）3、在大多数磁盘中（）（每个磁道的位密度相等；每、在大多数磁盘中（）（每个磁道的位密度相等；每个区域的面密度相等；外圈磁道密度较大；内圈磁道个区域的面密度相等；外圈磁道密度较大；内圈磁道密度较大）密度较大）4、在调频制记录方式中，利用（）来记录、在调频制记录方式中，利用（）来记录0或或1（电平（电平高低；电平幅度；电平相位；电平变化频率）高低；电平幅度；电平相位；电平变化频率）5、磁盘的旋转等待时间是磁盘旋转（）周所需的时间、磁盘的旋转等待时间是磁盘旋转（）周所需的时间（1/2;1/3;2/3;1)