第七章外圍設(shè)備2-1

第七章外圍設(shè)備7.1外圍設(shè)備概述7.2顯示設(shè)備7.3輸入設(shè)備和打印設(shè)備7.4硬磁盤存儲設(shè)備7.5軟磁盤存儲設(shè)備7.6磁帶存儲設(shè)備7.7光盤存儲設(shè)備7.1.1外圍設(shè)備的一般功能外圍設(shè)備的功能是在計(jì)算機(jī)和其他機(jī)器之間以及計(jì)算機(jī)與用戶之間提供聯(lián)系。

7.1.1外圍設(shè)備的一般功能

外圍設(shè)備由三部分組成：存儲介質(zhì)，他具有保護(hù)信息的物理特征。驅(qū)動(dòng)裝置，用于移動(dòng)存儲介質(zhì)?？刂齐娐罚虼鎯橘|(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)或從存儲介質(zhì)接受數(shù)據(jù)。7.1.2外圍設(shè)備的分類

圖7.1示出了計(jì)算機(jī)的五大外圍設(shè)備。中央部分是CPU和主存，通過總線與第二層的適配器（接口）部件相連，第三層是各種外圍設(shè)備控制器，最外層是外圍設(shè)備。外圍設(shè)備可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和過程控制設(shè)備幾大類。

圖7.1計(jì)算機(jī)I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7.2顯示設(shè)備

以可見光的形式傳遞和處理信息的設(shè)備叫顯示設(shè)備，它是目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的人－機(jī)界面設(shè)備。7.2.1顯示設(shè)備的分類有關(guān)概念按顯示設(shè)備所用的顯示器件分類：陰極射線管（CRT）顯示器液晶顯示器（LCD）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器7.2.1顯示設(shè)備的分類有關(guān)概念按所顯示的信息內(nèi)容分類:字符顯示器圖形顯示器圖象顯示器按顯示設(shè)備所用的顯示器件分類:陰極射線管（CRT）顯示器液晶顯示器（LCD）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器7.2.1顯示設(shè)備的分類和有關(guān)概念在CRT顯示設(shè)備中,以掃描方式不同:光柵掃描和隨機(jī)掃描兩種顯示器以分辨率不同:高分辨率顯示器和低分辨率顯示器以顯示的顏色不同:單色和彩色顯示器以CRT熒光屏對角線的長度分:12英寸、14英寸、16英寸、19英寸等多種。1.分辨率和灰度級

分辨率：

指顯示器所能表示的象素個(gè)數(shù)。灰度級：

指黑白顯示器中所顯示的象素點(diǎn)的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同。2.刷新和刷新存儲器刷新CRT發(fā)光是由電子束打在熒光粉上引起的。為了使人眼能看到穩(wěn)定的圖象顯示，必須使電子束不但地重復(fù)掃描整個(gè)屏幕，這個(gè)過程就叫刷新。刷新存儲器為了不斷提供刷新圖象的信號，必須把一幀圖象信息存儲在刷新存儲器，也叫視頻存儲器。3.隨機(jī)掃描和光柵掃描

隨機(jī)掃描控制電子束在CRT屏幕上隨機(jī)地運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生圖形和字符。光柵掃描電視中采用的掃描方法。在電視中圖象充滿整個(gè)畫面，因此要求電子束掃描整個(gè)屏幕。7.2.2字符/圖形顯示器1.字符顯示顯示字符的方法以點(diǎn)陣為基礎(chǔ)。在CRT進(jìn)行光柵掃描的過程中，從字符發(fā)生器中依次讀出某個(gè)字符的點(diǎn)陣，如圖7.2（a）所示。在顯示過程中，按照VRAM中ASCII碼和光柵地址計(jì)數(shù)器訪問ROM，依次取出字形點(diǎn)陣，就可以完成一個(gè)字符的輸出，見圖7.2（b）所示。7.2.2字符/圖形顯示器cont

圖7.2（c）中，虛線框?yàn)槎〞r(shí)控制電路，其中的核心是點(diǎn)計(jì)數(shù)器、水平地址計(jì)數(shù)器、光柵地址計(jì)數(shù)器和垂直地址計(jì)數(shù)器，他們一起控制顯示器的逐點(diǎn)、逐字、逐行、逐屏的刷新顯示。

圖7.2字符顯示的基本原理圖7.2字符顯示基本原理7.2.2字符/圖形顯示器cont

VRAM的地址由水平地址計(jì)數(shù)器（列地址）和垂直地址計(jì)數(shù)器（行地址）決定，VRAM輸出的ASCII代碼作為ROM的地位地址來自光柵地址計(jì)數(shù)器，ROM的輸出在L信號控制下并行裝入移位寄存器，然后再點(diǎn)時(shí)鐘控制下，連續(xù)不斷地進(jìn)行屏幕刷新，從而呈現(xiàn)穩(wěn)定而不消失的字符圖象?！纠?】某CRT顯示器可顯示64種ASCII字符，每幀可顯示64字x25排；每個(gè)字符字形采用7x8點(diǎn)陣，即橫向7點(diǎn)，字間間隔1點(diǎn)，縱向8點(diǎn)，排間6點(diǎn)；幀頻50HZ，采取逐行掃描方式。試問：（1）緩存容量有多大？（2）字符發(fā)生器（ROM）容量有多大？（3）緩存中存放的是ASCII代碼還是點(diǎn)陣信息？（4）緩存地址與屏幕顯示為止如何對應(yīng)？（5）設(shè)置哪些計(jì)數(shù)器以控制緩存訪問與屏幕掃描之間的同步？他們的分頻關(guān)系如何？2.圖形顯示圖形顯示是指用計(jì)算機(jī)手段表示現(xiàn)實(shí)世界的各種事物，并形象逼真地加以顯示。按產(chǎn)生圖形的方法：隨機(jī)掃描圖形顯示器光柵掃描圖形顯示器光柵掃描圖形顯示器時(shí)，把對應(yīng)與屏幕上每個(gè)象素的信息都用存儲器存起來，然后按地址順序逐個(gè)地刷新顯示在屏幕上，其結(jié)構(gòu)圖如7.3所示。圖7.3光柵掃描圖形顯示器組成框圖7.2.3圖像顯示設(shè)備主觀圖像:用計(jì)算機(jī)表示和生成的圖客觀圖像:由攝像機(jī)攝取下來存入計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖像圖形顯示器有兩種類型:簡單圖形顯示器它僅僅顯示由計(jì)算機(jī)送來的數(shù)字圖像它本身就是一個(gè)具有并行處理專用計(jì)算機(jī)，不僅能完成顯示操作，同時(shí)由于子系統(tǒng)內(nèi)部有容量很大的存儲器和高速處理器。圖7.5簡單圖形顯示器原理圖7.2.4IBMPC系列機(jī)的顯示系統(tǒng)1.顯示標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)采用的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了以下標(biāo)準(zhǔn)：MDACGAEGAVGASuper7.2.4IBMPC系列機(jī)的顯示系統(tǒng)2.VGSA顯示模式早期的MDA,CGA,EGA地顯示方式是由BIOS的一功能調(diào)用（INT10H)來設(shè)置和管理的，使用7位的方式碼。VESA保留了這種方式，將VGA類顯示器及適配器所能支持的新的顯示方式進(jìn)行定義，并為新的顯示方式指定了15位的方式碼。7.2.4IBMPC系列機(jī)的顯示系統(tǒng)cont3.顯示適配器的構(gòu)成：

刷新存儲器顯示控制器ROMBIOS如右圖7.6所示圖7.6顯示適配器結(jié)構(gòu)圖顯示適配器的構(gòu)成cont

先進(jìn)的顯示控制器具有圖形加速能力，典型的圖形加速功能有：位和塊傳送，用于生成和移動(dòng)一個(gè)矩形塊數(shù)據(jù)；畫線，由硬件在屏幕上任意兩點(diǎn)畫一向量；填域，以預(yù)先指定的顏色或花樣填滿一個(gè)任意多邊形；顏色擴(kuò)充，將一個(gè)單色的圖像放到屏上某一位置后，給它加上指定的前景顏色和背景顏色。7.3輸入設(shè)備和打印設(shè)備7.3.1輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備（1）鍵盤輸入（2）光筆輸入（3）圖形板和游動(dòng)光標(biāo)輸入（4）鼠標(biāo)器輸入圖像輸入設(shè)備語音輸入設(shè)備

7.3.2打印設(shè)備打印設(shè)備種類的分類(1)按印子原理分，分為擊打式和非擊打式。(2)按工作方式分，分為串行打印機(jī)與行式打印機(jī)。點(diǎn)陣針式打印機(jī)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、總量輕、價(jià)格低、字符種類不受限制，易實(shí)現(xiàn)漢字打印，還可以打印圖形。激光印字機(jī)的特點(diǎn)輸出速度快，印字質(zhì)量高，可使用普通紙張7．4硬磁盤存儲設(shè)備7．4．1磁記錄原理與記錄方式磁表面存儲(磁盤存儲器，磁帶存儲器)某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息。磁表面存儲器的優(yōu)點(diǎn)存儲容量大，位價(jià)格低；記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用；記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脫機(jī)存檔；非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。記錄方式p252在實(shí)際應(yīng)用中，磁性材料寫入二進(jìn)制代碼0或1，是靠不同的寫入電流波形來實(shí)現(xiàn)的。形成不同寫入電流波形的方,稱為記錄方式。常用的記錄方式可分為：不歸零制（NRZ0）(抗干擾性好)見“1”就翻不歸零制（NRZ1)調(diào)相制（PM）:電流由負(fù)到正為1，電流由正到負(fù)為0（磁帶存儲器）調(diào)頻制（FM）：相鄰交界處電流都要改變方向，寫1電流是寫0電流頻率的2倍。（單密度存儲器）這些記錄方案中代碼“0”或“1”的寫入電流波形圖如7.11圖7.11記錄方式評價(jià)記錄方式優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)：p253編碼效率自同步能力檢讀分辨率信息相關(guān)性抗干擾能力信道帶寬編碼譯碼電路復(fù)雜性磁表面存儲器的讀寫原理p2541.寫操作當(dāng)寫線圈中通過一定方向的脈沖電流時(shí),在鐵芯空隙處集中很強(qiáng)的磁場。如圖7.12所示，在這個(gè)磁場作用下，載磁體被磁化成相應(yīng)極性的磁化位或磁化元。2.讀操作通過磁-電變換，利用磁頭讀出線圈，可將由存儲元的不同剩磁狀態(tài)表示二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成電信號輸出。硬磁盤機(jī)記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲器。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖7.14所示。主要由磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動(dòng)器三大部分組成。硬磁盤機(jī)分類按盤片結(jié)構(gòu)分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為移動(dòng)磁頭和固定磁頭。7．4．2硬磁盤機(jī)的基本組成和分類圖7.14磁盤存儲器邏輯結(jié)構(gòu)圖7.4.3硬磁盤驅(qū)動(dòng)器和控制器1．磁盤驅(qū)動(dòng)器磁盤驅(qū)動(dòng)器是一種精密的電子和機(jī)械裝置，主要有定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。2．磁盤控制器磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的接口。主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯見圖7.16。圖7.16磁盤控制器接口7.4.4磁盤上信息的分布記錄面：盤片的上下兩面都記錄信息，通常把磁盤片表面稱為記錄面。磁道：記錄面上一系列同心圓稱為磁道。磁道的編址是從外向內(nèi)依次編號，最外一個(gè)同心圓叫0磁道，最里面的一個(gè)同心圓n磁道，n磁道里面的圓面積并不用來記錄信息。磁盤地址：記錄面號，磁道號，扇區(qū)號。

存儲密度:道密度，位密度，面密度存儲容量：存儲字節(jié)總數(shù)平均存取時(shí)間：平均找道時(shí)間,平均等待時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率:單位時(shí)間內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。7.4.5磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo)p258【例4】磁盤有6片磁盤，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分。問：（1）共有多少柱面？（2）盤組總存儲容量是多少？（3）數(shù)據(jù)傳輸率多少？（4）采用定長數(shù)據(jù)塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么？尋址命令中如何表示磁盤地址？(5)如果某文件長度超過一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)存儲面上，還是記錄在同一個(gè)柱面上。

解：（1）有效存儲區(qū)域=16.5-11=5.5(cm)

因?yàn)榈烂芏?40道/cm，所以40*5.5=220道,即220個(gè)圓柱面。(2)內(nèi)層磁道周長為2*3.14

R=2*3.14*11=69.08(cm)每道信息量=400位/cm*69.08cm=27632位=3454B 每面信息量=3454B*220=759880B 盤組總?cè)萘?759880B*10=759800B(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rN

N為每條磁道容量，N=3454Br為磁盤轉(zhuǎn)速，r=2400轉(zhuǎn)/60秒=40轉(zhuǎn)/秒

Dr=rN=40*3454B=13816B/s（4）采用定長數(shù)據(jù)塊格式，直接尋址的最小單位是一個(gè)

記錄塊（一個(gè)扇區(qū)），每個(gè)記錄塊記錄固定字節(jié)數(shù)目的信息，在定長記錄的數(shù)據(jù)塊中，活動(dòng)頭磁盤組的編址方式可用如下格式：

161514874

臺號柱面（磁道）號盤面（磁頭）號扇區(qū)號

此地址格式表示有4臺磁盤，每臺有16個(gè)記錄面，每面有256個(gè)磁道，每道有16個(gè)扇區(qū)。

（5）如果某文件長度超過一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)柱面上，因?yàn)椴恍枰匦抡业?，?shù)據(jù)讀/寫速度快。7.5軟磁盤存儲器p2607.5.1軟磁盤存儲器與磁盤存儲器的差別：5點(diǎn)7.5.2軟磁盤