第七章外圍設(shè)備課件

第七章外圍設(shè)備【相關(guān)說明：本課件以白中英老師教材及課件為藍(lán)本制作而成，特表感謝；網(wǎng)上文檔會伴隨教研過程不定期更新版本；最后，懇請文檔使用者批評、指正文中出現(xiàn)的錯(cuò)誤、疏漏?！俊队?jì)算機(jī)組成原理》（第五版）白中英、戴志濤主編–課件PPT第七章外圍設(shè)備外圍設(shè)備概述磁盤存儲設(shè)備磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展磁帶存儲設(shè)備顯示設(shè)備輸入設(shè)備和打印設(shè)備7.1外圍設(shè)備概述 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。外圍設(shè)備的地位越來越重要，主要介紹以下內(nèi)容：硬磁盤、可移動磁盤、磁帶和光盤。7.1外圍設(shè)備概述一、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。二、外圍設(shè)備（磁盤）基本組成(1)存儲介質(zhì)，它具有保存信息的物理特征。例如磁盤就是一個(gè)存儲介質(zhì)的例子，它是用記錄在盤上的磁化元表示信息。(2)驅(qū)動裝置，它用于移動存儲介質(zhì)。例如，磁盤設(shè)備中，驅(qū)動裝置用于轉(zhuǎn)動磁盤并進(jìn)行定位。(3)控制電路，它向存儲介質(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)或從存儲介質(zhì)接受數(shù)據(jù)。例如，磁盤讀出時(shí)，控制電路把盤上用磁化元形式表示的信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所需要的電信號，并把這些信號用電纜送給計(jì)算機(jī)主機(jī)。7.1外圍設(shè)備概述三、外圍設(shè)備的分類一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配備什么樣的外圍設(shè)備，是根據(jù)實(shí)際需要來決定的。如下圖所示出了計(jì)算機(jī)的五大類外圍設(shè)備，這只是一個(gè)典型化了的計(jì)算機(jī)環(huán)境。7.2磁盤存儲設(shè)備一、磁記錄原理計(jì)算機(jī)的外存儲器又稱磁表面存儲設(shè)備。所謂磁表面存儲，是用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。磁盤存儲器、磁帶存儲器均屬于磁表面存儲器。磁表面存儲器的優(yōu)點(diǎn)：①存儲容量大，位價(jià)格低；②記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用；③記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脫機(jī)存檔；④非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。當(dāng)然，磁表面存儲器也有缺點(diǎn)，主要是存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對工作環(huán)境要求較高。磁表面存儲器由于存儲容量大，位成本低，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作為輔助大容量存儲器使用，用以存放系統(tǒng)軟件、大型文件、數(shù)據(jù)庫等大量程序與數(shù)據(jù)信息。7.2磁盤存儲設(shè)備磁性材料的物理特性見圖7.2磁盤存儲設(shè)備磁表面存儲器的讀寫原理見圖寫操作：當(dāng)寫線圈中通過一定方向的脈沖電流時(shí)，鐵芯內(nèi)就產(chǎn)生一定方向的磁通。讀操作：當(dāng)磁頭經(jīng)過載磁體的磁化元時(shí)，由于磁頭鐵芯是良好的導(dǎo)磁材料，磁化元的磁力線很容易通過磁頭而形成閉合磁通回路。不同極性的磁化元在鐵芯里的方向是不同的。7.2磁盤存儲設(shè)備記錄方式的寫讀波形圖通過電磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈沖電流，可把一位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成載磁體存儲元的不同剩磁狀態(tài)；反之，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)表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成電信號輸出。這就是磁表面存儲器存取信息的原理。磁層上的存儲元被磁化后，它可以供多次讀出而不被破壞。當(dāng)不需要這批信息時(shí)，可通過磁頭把磁層上所記錄的信息全部抹去，稱之為寫“0”。通常，寫入和讀出是合用一個(gè)磁頭，故稱之為讀寫磁頭。每個(gè)讀寫磁頭對應(yīng)著一個(gè)信息記錄磁道。7.2磁盤存儲設(shè)備二、磁盤的組成和分類1、磁盤的組成：見圖寫入時(shí)，將計(jì)算機(jī)并行送來的數(shù)據(jù)取至并串變換寄存器，變?yōu)榇袛?shù)據(jù)，然后一位一位地由寫電流驅(qū)動器作功率放大并加到寫磁頭線圈上產(chǎn)生電流，從而在盤片磁層上形成按位的磁化存儲元。讀出時(shí)，當(dāng)記錄介質(zhì)相對磁頭運(yùn)動時(shí)，位磁化存儲元形成的空間磁場在讀磁頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此讀出信息經(jīng)放大檢測就可還原成原來存入的數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)是一位一位串行讀出的，故要送至串并變換寄存器變換為并行數(shù)據(jù)，再并行送至計(jì)算機(jī)。7.2磁盤存儲設(shè)備硬磁盤按盤片結(jié)構(gòu)，分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動磁頭和固定磁頭兩種。可移動磁頭固定盤片的磁盤機(jī)的特點(diǎn)是一片或一組盤片固定在主軸上，盤片不可更換。盤片每面只有一個(gè)磁頭，存取數(shù)據(jù)時(shí)磁頭沿盤面徑向移動?？梢苿哟蓬^可換盤片的磁盤機(jī)：盤片可以更換，磁頭可沿盤面徑向移動。優(yōu)點(diǎn)是盤片可以脫機(jī)保存，同種型號的盤片具有互換性。固定磁頭磁盤機(jī)特點(diǎn)是磁頭位置固定，磁盤的每一個(gè)磁道對應(yīng)一個(gè)磁頭，盤片不可更換。優(yōu)點(diǎn)是存取速度快，省去磁頭找道時(shí)間，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。溫徹斯特磁盤機(jī)簡稱溫盤，是一種采用先進(jìn)技術(shù)研制的可移動磁頭固定盤片的磁盤機(jī)。它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機(jī)等驅(qū)動部件乃至讀寫電路等組裝成一個(gè)不可隨意拆卸的整體。工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點(diǎn)是防塵性能好，可靠性高，對使用環(huán)境要求不高，成為最有代表性的硬磁盤存儲器。而其他類型的硬磁盤要求具有超凈環(huán)境，只能用于大型計(jì)算機(jī)中。7.2磁盤存儲設(shè)備三、磁盤驅(qū)動器和控制器磁盤驅(qū)動器是一種精密的電子和機(jī)械裝置，因此各部件的加工安裝有嚴(yán)格的技術(shù)要求。對溫盤驅(qū)動器，還要求在超凈環(huán)境下組裝。各類磁盤驅(qū)動器的具體結(jié)構(gòu)雖然有差別，但基本結(jié)構(gòu)相同，主要由定位驅(qū)動系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。如下圖是磁盤驅(qū)動器外形和結(jié)構(gòu)示意圖。7.2磁盤存儲設(shè)備磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動器之間的接口，電路板實(shí)物見下圖(a)所示。由于磁盤存儲器是高速外存設(shè)備，故與主機(jī)之間采用成批交換數(shù)據(jù)方式。作為主機(jī)與驅(qū)動器之間的控制器，它需要有兩個(gè)方面的接口：一個(gè)是與主機(jī)的接口，控制外存與主機(jī)總線之間交換數(shù)據(jù)；另一個(gè)是與設(shè)備的接口，根據(jù)主機(jī)命令控制設(shè)備的操作。前者稱為系統(tǒng)級接口，后者稱為設(shè)備級接口。主機(jī)與磁盤驅(qū)動器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯見下圖(b)。磁盤上的信息經(jīng)讀磁頭讀出以后送讀出放大器，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的分離，再進(jìn)行串并變換、格式變換，最后送入數(shù)據(jù)緩沖器，經(jīng)DMA(直接存儲器傳送)控制將數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)總線。7.2磁盤存儲設(shè)備四、磁盤上信息的分布盤片的上下兩面都能記錄信息，通常把磁盤片表面稱為記錄面。記錄面上一系列同心圓稱為磁道。每個(gè)盤片表面通常有幾百到幾千個(gè)磁道，每個(gè)磁道又分為若干個(gè)扇區(qū)。 從圖中看出，外面扇區(qū)比里面扇區(qū)面積要大。磁盤上的這種磁道和扇區(qū)的排列稱為格式。磁盤上信息的分布數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式7.2磁盤存儲設(shè)備五、磁盤存儲器的技術(shù)指標(biāo)磁盤存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲密度：存儲密度分道密度、位密度和面密度。道密度：沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。位密度：磁道單位長度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。面密度：位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。存儲容量：一個(gè)磁盤存儲器所能存儲的字節(jié)總數(shù)，稱為磁盤存儲器的存儲容量。7.2磁盤存儲設(shè)備存取時(shí)間：存取時(shí)間是指從發(fā)出讀寫命令后，磁頭從某一起始位置移動至新的記錄位置，到開始從盤片表面讀出或?qū)懭胄畔⒓由蟼魉蛿?shù)據(jù)所需要的時(shí)間。取決于以下三個(gè)因素決定：一個(gè)是將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時(shí)間，稱為找道時(shí)間；第二個(gè)是找道完成后至磁道上需要訪問的信息到達(dá)磁頭下的時(shí)間，稱為等待時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間都是隨機(jī)變化的，因此往往使用平均值來表示，平均找道時(shí)間是最大找道時(shí)間與最小找道時(shí)間的平均值。平均等待時(shí)間和磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半來表示。第三個(gè)是數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。7.2磁盤存儲設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸率：磁盤存儲器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，叫數(shù)據(jù)傳輸率，傳輸率與存儲設(shè)備和主機(jī)接口邏輯有關(guān)。從主機(jī)接口邏輯考慮，應(yīng)有足夠快的傳送速度向設(shè)備接收/發(fā)送信息。從存儲設(shè)備考慮，假設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度為r轉(zhuǎn)/秒，每條磁道容量為N個(gè)字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率：

Dr=r·N(字節(jié)/秒)

或Dr=D·v(字節(jié)/秒),D位密度,v旋轉(zhuǎn)線速度

平均找道時(shí)間平均等待時(shí)間數(shù)據(jù)傳送時(shí)間【例1】磁盤組有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6000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40×55=220道，即220個(gè)圓柱面。(2)內(nèi)層磁道周長為2πR=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=7598800B(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=rNN為每條磁道容量，N=3454Br為磁盤轉(zhuǎn)速，r=6000轉(zhuǎn)/60秒=100轉(zhuǎn)/秒Dr=rN=100×3454B=345400B/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，活動頭磁盤組的編址方式可用如下格式：此地址格式表示有4臺磁盤（2位），每臺有16個(gè)記錄面/盤面（4位），每面有256個(gè)磁道（8位），每道有16個(gè)扇區(qū)（4位）。臺號柱號（磁道）號扇區(qū)號盤面號/磁頭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匦抡业溃瑪?shù)據(jù)讀/寫速度快。7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展一、磁盤cache

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，CPU的速度每年增長1倍左右，主存芯片容量和磁盤驅(qū)動器的容量每1.5年增長1倍左右。但磁盤驅(qū)動器的存取時(shí)間沒有出現(xiàn)相應(yīng)的下降，仍停留在毫秒(ms)級。而主存的存取時(shí)間為納秒(ns)級，兩者速度差別十分突出，因此磁盤I/O系統(tǒng)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。 為了減少存取時(shí)間，可采取的措施有：提高磁盤機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，提高I/O總線速度，采用磁盤cache等。磁盤cache是為了彌補(bǔ)慢速磁盤和主存之間速度上的差異。7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展磁盤cache的原理在磁盤cache中，由一些數(shù)據(jù)塊組成的一個(gè)基本單位稱為cache行。當(dāng)一個(gè)I/O請求送到磁盤驅(qū)動時(shí)，首先搜索驅(qū)動器上的高速緩沖行是否已寫上數(shù)據(jù)？如果是讀操作，且要讀的數(shù)據(jù)已在cache中，則為命中，可從cache行中讀出數(shù)據(jù)，否則需從磁盤介質(zhì)上讀出。寫入操作和CPU中的cache類似，有“直寫”和“寫回”兩種方法。磁盤cache利用了被訪問數(shù)據(jù)的空間局部性和時(shí)間局部性原理?？臻g局部性是指當(dāng)某些數(shù)據(jù)被存取時(shí)，該數(shù)據(jù)附近的其他數(shù)據(jù)可能也將很快被存??；時(shí)間局部性是指當(dāng)一些數(shù)據(jù)被存取后，不久這些數(shù)據(jù)還可能再次存取。因此現(xiàn)在大多數(shù)磁盤驅(qū)動器中都使用了預(yù)讀策略，而根據(jù)局部性原理預(yù)取一些不久將可能讀入的數(shù)據(jù)放到磁盤cache中。磁盤cache一次存取的數(shù)量大，數(shù)據(jù)集中，速度要求較CPU的cache低，管理工作較復(fù)雜，因此一般由硬件和軟件共同完成。其中cache采用SRAM或DRAM。7.3磁盤存儲設(shè)備的技術(shù)發(fā)展二、磁盤陣列RAIDRAID稱廉價(jià)冗余磁盤陣列，它是用多臺磁盤存儲器組成的大容量外存系統(tǒng)。其構(gòu)造基礎(chǔ)是利用數(shù)據(jù)分塊技術(shù)和并行處理技術(shù)，在多個(gè)磁盤上交錯(cuò)存放數(shù)據(jù)，使之可以并行存取。在RAID控制器的組織管理下，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行存儲、交叉存儲、單獨(dú)存儲。由于陣列中的一部分磁盤存有冗余信息，一旦系統(tǒng)中某一磁盤失效，可以利用冗余信息重建用戶信息。工業(yè)上制定了一個(gè)稱為RAID的標(biāo)準(zhǔn)，它分為7級(RAID0～RAID6)。分別代表了不同存儲容量、可靠性、數(shù)據(jù)傳輸能力、I/O請求速率等方面的應(yīng)用需求。下面以RAID0級為例來說明?？紤]到低成本比可靠性更重要，RAID0未采用奇偶校驗(yàn)等冗余技術(shù)。RAID0用于高速數(shù)據(jù)傳輸和高速I/O請求。對RAID0,用戶和系統(tǒng)數(shù)據(jù)分布在陣列中的所有磁盤上。與單個(gè)大容量磁盤相比，其優(yōu)點(diǎn)是：如果兩個(gè)I/O請求正在等待兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊，則被請求的塊有可能在不同的盤上。因此，兩個(gè)請求能夠并行發(fā)出，減少了I/O排隊(duì)的時(shí)間。RAID0級陣列的數(shù)據(jù)映射7.4磁帶存儲設(shè)備磁帶機(jī)的記錄原理與磁盤機(jī)基本相同，只是它的載磁體是一種帶狀塑料，叫做磁帶。寫入時(shí)可通過磁頭把信息代碼記錄在磁帶上。當(dāng)記錄有代碼的磁帶在磁頭下移動時(shí)，就可在磁頭線圈上感應(yīng)出電動勢，即讀出信息代碼。磁帶存儲設(shè)備由磁帶機(jī)和磁帶兩部分組成，它通常用作為海量存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)備份。磁帶速度比磁盤速度慢，原因是磁帶上的數(shù)據(jù)采用順序訪問方式，而磁盤則采用隨機(jī)訪問方式。7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備一、光盤存儲設(shè)備光盤上的信息以坑點(diǎn)形式分布，有坑點(diǎn)表示為“1”，無坑點(diǎn)表示為“0”，一系列的坑點(diǎn)(存儲元)形成信息記錄道，見圖（b）。為此必須采用激光作為光源，并采用良好的光學(xué)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。光盤的記錄信息以凹坑方式永久性存儲。讀出時(shí)，當(dāng)激光束聚焦點(diǎn)照射在凹坑上時(shí)將發(fā)生衍射，反射率低；而聚焦點(diǎn)照射在凸面上時(shí)大部分光將返回。根據(jù)反射光的光強(qiáng)變化并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，即可讀出記錄信息。7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備信息記錄的軌跡稱為光道。光道上劃分出一個(gè)個(gè)扇區(qū)，它是光盤的最小可尋址單位。扇區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖所示。同步區(qū)，標(biāo)志扇區(qū)開始標(biāo)識區(qū)，說明扇區(qū)的地址和格式扇區(qū)的工作模式0：數(shù)據(jù)區(qū)和校驗(yàn)區(qū)2336字節(jié)都0，不用地記錄數(shù)據(jù)，用于光盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)和導(dǎo)出區(qū)；1：規(guī)定288字節(jié)的校驗(yàn)區(qū)為4字節(jié)檢測碼，8字節(jié)的保留域和276字節(jié)的糾錯(cuò)碼。適合于保存計(jì)算機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；2：規(guī)定288字節(jié)的檢驗(yàn)區(qū)也用于存放數(shù)據(jù)。用于保存聲音、圖像等對誤碼率要求不高的數(shù)據(jù)。7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備

【例2】CDROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)的播放時(shí)間為60分鐘。計(jì)算模式1和模式2情況下光盤存儲容量是多少?

解：扇區(qū)總數(shù)=60分×60秒×75扇區(qū)/秒=270000(扇區(qū))

模式1存放計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)，其存儲容量為

270000×2048B/220=527MB

模式2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲容量為270000×2336B/220=601MB7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備二、磁光盤存儲設(shè)備磁光盤的基本工作原理是：利用熱磁效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)：當(dāng)激光束將磁光介質(zhì)上的記錄點(diǎn)加熱到居里點(diǎn)溫度以上時(shí)，外加磁場作用改變記錄點(diǎn)的磁化方向，而不同的磁化方向可表示數(shù)字“0”和“1”。利用磁光克爾效應(yīng)讀出數(shù)據(jù)：當(dāng)激光束照射到記錄點(diǎn)時(shí)，記錄點(diǎn)的磁化方向不同，會引起反射光的偏振面發(fā)生不同結(jié)果，從而檢測出所記錄的數(shù)據(jù)“1”或“0”。7.5光盤和磁光盤存儲設(shè)備磁光盤操作的四種情況：圖(a)表示未編碼的磁盤，例如所有磁化點(diǎn)均存“0”。圖(b)表示寫操作：高功率激光束照射加熱點(diǎn)（記錄點(diǎn)），磁頭線圈中外加電流后產(chǎn)生的磁場使其對應(yīng)的記錄點(diǎn)產(chǎn)生相反的磁性微粒，從而寫入“1”。圖(c)表示讀操作：低功率的激光束反射掉相反極性的磁性粒子且使它的極性變化。如果這些粒子沒有被反射掉，則反射激光束的極性是不變化的。圖(d)表示擦除操作：高功率激光束照射記錄點(diǎn)，外加磁場改變方向，使磁性粒子恢復(fù)到原始極性?？傊琈O盤介質(zhì)材料發(fā)生的物理特性改變是可逆變化，因此信息是可重寫的。7.6顯示設(shè)備一、顯示設(shè)備的分類和有關(guān)概念1、分類：器件：CRT、LCD、等離子體顯示內(nèi)容：字符、圖象CRT中又可以分類掃描方式：光柵掃描和隨機(jī)掃描分辨率：高分辨率和低分辨率顯示顏色：單色和彩色顯示屏幕大?。?4、15、17、19等7.6顯示設(shè)備2、有關(guān)概念分辨率：顯示器所能顯示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖象越清晰。它取決于顯像管熒光粉的粒度，熒光屏的尺寸以及CRT電子束的聚焦能力。灰度級：像素點(diǎn)的亮暗差別（黑白）顏色的不同（彩色）?；叶燃壴蕉啵瑘D象層次越清楚越逼真。它取決于每個(gè)像素對應(yīng)的刷新存儲器的位數(shù)以及CRT本身的性能。7.6顯示設(shè)備刷新：電子束打在熒光粉上引起的發(fā)光只能維持幾十毫秒的時(shí)間。因此必須讓電子束反復(fù)不斷地掃描整個(gè)屏幕，該過程稱為刷新。刷新頻率越高，顯示越?jīng)]有閃爍。50Hz（至少）刷新存儲器（視頻存儲器、顯存）：為刷新提供信號的存儲器。容量取決于分辨率和灰度級。如1024*768，32位真彩色，需要1024*768*32/8B=3MB，其存取周期必須滿足刷新頻率的要求。設(shè)上例中要求刷新頻率為75Hz，則刷新存儲器的總帶寬為75*3MBPS=225BPS7.6顯示設(shè)備隨機(jī)掃描：電子束在需要顯示字符和圖形的地方掃描。速度快，圖象清晰。驅(qū)動系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。光柵掃描：電子束掃描整個(gè)屏幕（從上到下，從左到右）逐行掃描隔行掃描（電視采用）圖形：沒有亮暗層次變換的線條圖，一般用計(jì)算機(jī)表示和生成圖像：最初就具有亮暗層次的圖，多來自客觀世界。7.6顯示設(shè)備二、字符/圖形顯示器字符顯示器原理顯示系統(tǒng)由顯示卡和和顯示器組成顯示字符的方法以點(diǎn)陣為基礎(chǔ)

字符點(diǎn)陣存放于字符發(fā)生器（ROM）中見下圖字符窗口：字符點(diǎn)陣和字符間隔80列*25行=2000個(gè)字符窗口每個(gè)字符窗口為9*14，字符點(diǎn)陣為7*9屏幕上所有字符窗口的ASCII均存放于VRAM中字符發(fā)生器的高位地址來自于ASCII碼，低位地址來自于光柵地址計(jì)數(shù)器的輸出RA3~RA0，7.6顯示設(shè)備04H---00H---10HD4H---3DH---20H1FH---00H---7FH點(diǎn)計(jì)數(shù)器循環(huán)一周以后，顯示出第一個(gè)字的第一行；水平地址計(jì)數(shù)器循環(huán)一周以后，顯示出所有字的第一行，開始第二行的顯示。光柵地址計(jì)數(shù)器循環(huán)一周以后，顯示出第一行字；開始第二行字的顯示。垂直地址計(jì)數(shù)器循環(huán)一周后，顯示一整屏。7.6顯示設(shè)備水平消隱（點(diǎn)陣顯示一行結(jié)束，回到下一行）行間消隱（點(diǎn)陣顯示某行字符結(jié)束，行間不顯示內(nèi)容）垂直消隱（點(diǎn)陣顯示一屏結(jié)束，回到第一行、第一列）VRAM的地址由水平地址計(jì)數(shù)器和垂直地址計(jì)數(shù)器決定VRAM輸出的ASCII碼作為ROM的高位地址，低位地址來自于光柵地址計(jì)數(shù)器7.6顯示設(shè)備二、圖形顯示隨機(jī)圖形顯示器工作原理：將所顯示圖形的一組坐標(biāo)點(diǎn)和繪圖命令組成顯示文件存放在緩沖存儲器，緩存中的顯示文件送矢量(線段)產(chǎn)生器，產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓，直接控制電子束在屏幕上的移動。

優(yōu)點(diǎn)：分辨率高(可達(dá)4096×4096個(gè)像素)，顯示的曲線平滑。

缺點(diǎn)：當(dāng)顯示復(fù)雜圖形時(shí)，會有閃爍感。

7.6顯示設(shè)備光柵圖形顯示器工作原理:相鄰像素串接法刷新存儲器與分辨率及灰度的關(guān)系VRAM中存放一幀圖形的形狀信息，它的地址和屏幕上的地址一一對應(yīng)。VRAM＝分辨率×灰度級如：1024×1024，24位色，VRAM的容量 1024×1024×24/8＝3MDDA(DigitalDifferentialAnalysis)數(shù)據(jù)插補(bǔ)，將顯示文件變成象素信息優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，灰度層次多，色調(diào)豐富，顯示復(fù)雜圖形時(shí)無閃爍現(xiàn)象；所產(chǎn)生的圖形有陰影效應(yīng)、隱藏面消除、涂色等功能。目前流行的顯示器。例3、IBMPC機(jī)漢字顯示原理通過鍵盤輸入的漢字編碼，首先要經(jīng)代碼轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換成漢字機(jī)內(nèi)代碼，轉(zhuǎn)換時(shí)要用輸入碼到碼表中檢索機(jī)內(nèi)碼，得到兩個(gè)字節(jié)的機(jī)內(nèi)碼，字形檢索程序用機(jī)內(nèi)碼檢索字模庫，查出表示一個(gè)字形的32個(gè)字節(jié)字形點(diǎn)陣送顯示輸出。

7.6顯示設(shè)備三、圖像顯示設(shè)備圖像顯示器簡單圖像顯示器:僅僅顯示計(jì)算機(jī)送來的數(shù)字圖像.顯示器不作處理圖形處理子系統(tǒng):專用計(jì)算機(jī),圖形工作站.IBMPC系列的顯示系統(tǒng)顯示標(biāo)準(zhǔn)MDA,CGA,EGA,VGA,VESA,SVGA,TVGA7.6顯示設(shè)備VESA顯示模式顯示適配器(顯示卡)刷新存儲器ROMBIOS(用在DOS)顯示控制器給顯示器提供GRB三色信號及同步信號CPU將主存已經(jīng)修改好的內(nèi)容在掃描回程的消隱期送到刷新存儲器.圖形加速能力:位和塊傳送;畫線;顏色填充.

【例4】刷存的重要性能指標(biāo)是它的帶寬。實(shí)際工作時(shí)顯示適配器的幾個(gè)功能部分要爭用刷存的帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他非刷新功能。(1)若顯示工作方式采用分辨率為1024×768，顏色深度為3B，幀頻(刷新速率)為72Hz，計(jì)算刷存總帶寬應(yīng)為多少?(2)為達(dá)到這樣高的刷存帶寬，應(yīng)采取何種技術(shù)措施?【解】(1)∵刷新所需帶寬=分辨率×每個(gè)像素點(diǎn)顏色深度×刷新速率∴1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s刷存總帶寬應(yīng)為162MB/s×100/50=324MB/s(2)為達(dá)到這樣高的刷存帶寬，可采用如下技術(shù)措施：①使用高速的DRAM芯片組成刷存；②刷存采用多體交叉結(jié)構(gòu)；③刷