計算機組成與結(jié)構(gòu)

計算機組成與結(jié)構(gòu)第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1外圍設備概述7.1.1外圍設備的一般功能

外圍設備的定義：這個術語涉及到相當廣泛的計算機部件。除了CPU和主存外，計算機系統(tǒng)的每一部分都可作為一個外圍設備來看待。外圍設備的功能：在計算機和其他機器之間，以及計算機與用戶之間提供聯(lián)系。外圍設備的基本組成：(1)存儲介質(zhì)，它具有保存信息的物理特征。(2)驅(qū)動裝置，它用于移動存儲介質(zhì)。(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)。第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.1外圍設備概述7.1.1外圍設備的分類

外圍設備可分為輸入設備、輸出設備、外存設備、數(shù)據(jù)通信設備和過程控制設備幾大類。

CAI演示：計算機的五大類外圍設備第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.1顯示設備的分類與有關概念以可見光的形式傳遞和處理信息的設備叫顯示設備，是目前計算機系統(tǒng)中應用最廣泛的人機界面設備。按顯示設備所用的顯示器件分類，有陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器等。按所顯示的信息內(nèi)容分類，有字符顯示器、圖形顯示器、圖像顯示器三大類。第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.1顯示設備的分類與有關概念在CRT顯示設備中，以掃描方式不同，分成光柵掃描和隨機掃描兩種顯示器；以分辨率不同，分成高分辨率顯示器和低分辨率顯示器；以顯示的顏色分類，有單色(黑白)顯示器和彩色顯示器。以CRT熒光屏對角線的長度分類，有12英寸、14英寸、16英寸、19英寸等多種。第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.1顯示設備的分類與有關概念1.分辨率和灰度級分辨率是指顯示器所能表示的像素個數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率取決于顯象管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力。同時刷新存儲器要有與顯示像素數(shù)相對應的存儲空間，用來存儲每個像素的信息?；叶燃壥侵负诎罪@示器中所顯示的像素點的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同?；叶燃壴蕉啵瑘D像層次越清楚逼真。灰度級取決于每個像素對應刷新存儲器單元的位數(shù)和CRT本身的性能。字符顯示器只用“0”“1”兩級灰度表示字符的有無，這種只有兩級灰度的顯示器稱為單色顯示器。具有多種灰度級的黑白顯示器為多灰度級黑白顯示器。圖像顯示器的灰度級一般在256級以上。

第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.1顯示設備的分類與有關概念2.刷新和刷新存儲器

CRT發(fā)光是由電子束打在熒光粉上引起的。電子束掃過之后其發(fā)光亮度只能維持幾十毫秒便消失。為了使人眼能看到穩(wěn)定的圖像顯示，必須使電子束不斷地重復掃描整個屏幕，這個過程叫做刷新。按人的視覺生理，刷新頻率大于30次/秒時才不會感到閃爍。顯示設備中通常選用電視中的標準，每秒刷新50幀圖像。為了不斷提供刷新圖像的信號，必須把一幀圖像信息存儲在刷新存儲器，也叫視頻存儲器。其存儲容量由圖像分辨率和灰度級決定。分辨率越高，灰度級越多，刷新存儲器容量越大。刷新存儲器的存取周期必須滿足刷新頻率的要求。容量和存取周期是刷新存儲器的重要技術指標。

第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.1顯示設備的分類與有關概念3.隨機掃描和光柵掃描

隨機掃描是控制電子束在CRT屏幕上隨機地運動，從而產(chǎn)生圖形和字符。電子束只在需要做圖的地方掃描，而不必掃描全屏幕，因此這種掃描方式畫圖速度快，圖像清晰。高質(zhì)量的圖形顯示器(如分辨率為4096×4096)采用隨機掃描方式。由于這種掃描方式的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)與電視標準不一致，驅(qū)動系統(tǒng)較復雜，價格較貴。光柵掃描是電視中采用的掃描方法。光柵掃描是從上至下順序掃描，采用逐行掃描和隔行掃描兩種方式。光柵掃描的缺點是冗余時間多，分辨率不如隨機掃描方式，但由于電視技術業(yè)已成熟，計算機系統(tǒng)中除高質(zhì)量圖形顯示器外，大部分字符、圖形、圖像顯示器都采用光柵掃描方式。第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.2字符/圖形顯示器1.字符顯示顯示字符的方法以點陣為基礎。點陣是由m×n個點組成的陣列，并以此來構(gòu)造字符。將點陣存入由ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器中，在CRT進行光柵掃掃的過程中，從字符發(fā)生器中依次讀出某個字符的點陣，按照點陣中0和1代碼不同控制掃描電子束的開或關，從而在屏幕上顯示出字符。點陣的多少取決于顯示字符的質(zhì)量和字符窗口的大小。字符窗口是指每個字符在屏幕上所占的點數(shù)，它包括字符顯示點陣和字符間隔。第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.2字符/圖形顯示器2.圖形顯示圖形顯示是指用計算機手段表示現(xiàn)實世界的各種事物，并形象逼真地加以顯示。根據(jù)產(chǎn)生圖形的方法，分隨機掃描圖形顯示器和光柵掃描圖形顯示器。第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.2字符/圖形顯示器(1)隨機掃描圖形顯示器工作原理是將所顯示圖形的一組坐標點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)生相應的模擬電壓，直接控制電子束在屏幕上的移動。為了在屏幕上保留持久穩(wěn)定的圖像，需要按一定的頻率對屏幕反復刷新。這種顯示器的優(yōu)點是分辨率高(可達4096×4096個像素)，顯示的曲線平滑。目前高質(zhì)量圖形顯示器采用這種隨機掃描方式。缺點是當顯示復雜圖形時，會有閃爍感。第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.2字符/圖形顯示器(2)光柵掃描圖形顯示器產(chǎn)生圖形的方法稱為相鄰像素串接法，即曲線是由相鄰像素串接而成。因此光柵掃描圖形顯示器的原理是：把對應于屏幕上每個像素的信息都用存儲器存起來，然后按地址順序逐個地刷新顯示在屏幕上。光柵掃描圖形顯示器的優(yōu)點是通用性強，灰度層次多，色調(diào)豐富，顯示復雜圖形時無閃爍現(xiàn)象；所產(chǎn)生的圖形有陰影效應、隱藏面消除、涂色等功能。第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.3圖象顯示設備

圖形是用計算機表示和生成的圖，稱作主觀圖像。在計算機中表示圖形，只需存儲繪圖命令和坐標點，沒有必要存儲每個像素點。而圖像所處理的對象多半來自客觀世界，即由攝像機攝取下來存入計算機的數(shù)字圖像，這種圖像稱為客觀圖像。

第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2顯示設備7.2.3圖像顯示設備

圖像顯示器有兩種類型：1.簡單圖像顯示器：它僅僅顯示由計算機送來的數(shù)字圖像。圖像處理操作在計算機中完成，顯示器不做任何處理。I/O接口、圖象存儲器(刷新存儲器)、A/D與D/A變換等組成單獨的一個部分，稱為圖像輸入控制板或視頻數(shù)字化儀。2.圖形處理子系統(tǒng)：其硬件結(jié)構(gòu)較前一種復雜得多。它本身就是一個具有并行處理功能的專用計算機，不僅能完成顯示操作，同時由于子系統(tǒng)內(nèi)部有容量很大的存儲器和高速處理器，可以快速執(zhí)行許多圖像處理算法，減輕主計算機系統(tǒng)的運算量。這種子系統(tǒng)可以單獨使用，也可以聯(lián)到通用計算機系統(tǒng)。目前流行的圖形工作站就屬于圖形處理子系統(tǒng)。第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3輸入設備與打印設備7.3.1輸入設備

常用的計算機輸入設備分為圖形輸入、圖像輸入、聲音輸入等幾類：1.圖形輸入設備(1)鍵盤輸入：鍵盤是字符和數(shù)字的輸入裝置，無論字符輸入還是圖形輸入，鍵盤是一種最基本的常用設備。當需要輸入坐標數(shù)據(jù)建立顯示文件時，要利用鍵盤。另外，利用鍵盤上指定的字符與屏幕上的光標結(jié)合，可用來移動光標，拾取圖形坐標，指定繪圖命令等。(2)鼠標器輸入：光筆和圖形板兩種輸入方式都可以輸入某一點的絕對坐標，而鼠標器只要輸入相對坐標。鼠標器是一種手持的坐標定位部件，有兩種類型。一種是機械式的，另一種是光電式的。第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3輸入設備與打印設備7.3.1輸入設備

2.圖像輸入設備

最理想的圖像輸入設備是數(shù)字攝像機。它可以攝取任何地點、任何環(huán)境的自然景物和物體，直接將數(shù)字圖像存入磁盤。由于一幀數(shù)字圖像要占很大的存儲空間，圖像數(shù)據(jù)的傳輸與存儲問題將是一個十分重要的研究課題，目前普遍采用的方法是壓縮-恢復技術。

第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3輸入設備與打印設備7.3.1輸入設備

3.語音輸入設備

利用人的自然語音實現(xiàn)人機對話是新一代多媒體計算機的重要標志之一。語音識別器作為輸入設備，可以將人的語言聲音轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的信息，并將這些信息送入計算機。而計算機處理的結(jié)果又可以通過語音合成器變成聲音輸出，以實現(xiàn)真正的“人機對話”。通常語音識別器與語言合成器放在一起做成語音輸入/輸出設備。

第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3輸入設備與打印設備7.3.2打印設備

打印輸出是計算機最基本的輸出形式。與顯示器輸出相比，打印輸出可產(chǎn)生永久性記錄，因此打印設備又稱為硬拷貝設備。打印設備按印字原理分，分為擊打式和非擊打式兩大類。擊打式是利用機械作用使印字機構(gòu)與色帶和紙相撞擊而打印字符。因此習慣上稱為“打印機”。擊打式設備的成本低，缺點是噪音大，速度慢。非擊打式是采用電、磁、光、噴墨等物理、化學方法印刷字符，因此習慣上稱為“印字機”。第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.1磁記錄原理與記錄方式

計算機的外存儲器又稱磁表面存儲設備。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：(1)存儲容量大，位價格低；(2)記錄介質(zhì)可以重復使用；(3)記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脫機存檔；(4)非破壞性讀出，讀出時不需要再生信息。磁表面存儲器的缺點：存取速度較慢，機械結(jié)構(gòu)復雜，對工作環(huán)境要求較高。

第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.1磁記錄原理與記錄方式

1.磁記錄原理：磁表面存儲器通過磁頭與記錄介質(zhì)的相對運動完成讀寫操作。寫線圈寫線圈磁層磁通鐵芯磁載體局部磁化單元NNSS第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.1磁記錄原理與記錄方式

2.記錄方式：形成不同寫入電流波形的方式，稱為記錄方式。記錄方式是一種編碼方式，它按某種規(guī)律將一串二進制數(shù)字信息變換成磁層中相應的磁化元狀態(tài)，用讀寫控制電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.1磁記錄原理與記錄方式

0110010數(shù)據(jù)序列位周期RZNRZNRZ1PMFMMFM常用的記錄方式有6種：歸零制（RZ）不歸零制（NRZ）見“1”就翻的不歸零制（NRZ1）調(diào)相制（PM）調(diào)頻制（FM）改進調(diào)頻制（MFM）CAI演示第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.1磁記錄原理與記錄方式

評價一種記錄方式優(yōu)劣的標準：編碼效率、自同步能力、檢讀分辨力、信息相關性、抗干擾能力、信道帶寬、編碼譯碼電路的復雜性等。編碼效率：是指位密度與最大磁化翻轉(zhuǎn)密度之比，也就是指每次磁層狀態(tài)翻轉(zhuǎn)所存儲的數(shù)據(jù)信息位的多少。自同步能力：是指從讀出數(shù)據(jù)(脈沖序列)中自動提取同步信號(時間基準信號)的能力。自同步能力的大小可以用最小磁化翻轉(zhuǎn)間隔與最大磁化翻轉(zhuǎn)間隔的比值R來衡量。R越大，自同步能力越高。檢讀分辨力：是指磁記錄系統(tǒng)對讀出信號的分辨能力。信息相關性：是指漏讀或錯讀一位是否會傳播誤碼，所以是衡量精度的指標。第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.2硬磁盤機的基本組成和分類硬磁盤機是指記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲器。主要由磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動器三大部分組成。磁盤控制器包括控制邏輯與時序、數(shù)據(jù)并/串變換電路和串/并變換電路。磁盤驅(qū)動器包括寫入電路與讀出電路、讀寫轉(zhuǎn)換開關、讀寫磁頭與磁頭定位伺服系統(tǒng)等。CAI演示：硬磁盤機的邏輯結(jié)構(gòu)圖第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.2硬磁盤機的基本組成和分類硬磁盤機通常按以下方法分類：按盤片結(jié)構(gòu)分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動磁頭和固定磁頭兩種。溫徹斯特磁盤簡稱溫盤，是一種采用先進技術研制的可移動磁頭固定盤片的磁盤機。它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機等驅(qū)動部件乃至讀寫電路等組裝成一個不可隨意拆卸的整體。工作時，高速旋轉(zhuǎn)在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點是防塵性能好，可靠性高，對使用環(huán)境要求不高。第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.3硬磁盤驅(qū)動器和控制器

1.磁盤驅(qū)動器：磁盤驅(qū)動器是一種精密的電子和機械裝置，因此各部件的加工安裝有嚴格的技術要求。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。第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.3硬磁盤驅(qū)動器和控制器

2.磁盤控制器：磁盤控制器是主機與磁盤驅(qū)動器之間的接口。由于磁盤存儲器是高速外存設備，故與主機之間采用成批交換數(shù)據(jù)方式。作為主機與驅(qū)動器之間的控制器，它需要有兩個方面的接口：一個是與主機的接口，控制外存與主機總線之間交換數(shù)據(jù)；另一個是與設備的接口，根據(jù)主機命令控制設備的操作。前者稱為系統(tǒng)級接口，后者稱為設備級接口。第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.3硬磁盤驅(qū)動器和控制器

主機與磁盤驅(qū)動器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯如圖所示：

第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.4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。每個盤片表面通常有幾十到幾百個磁道，每個磁道又分為若干個扇區(qū)。第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.4磁盤上信息的分布

磁道扇區(qū)柱面第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.4磁盤上信息的分布

磁盤存儲器的每個扇區(qū)記錄定長的數(shù)據(jù)，因此讀/寫操作是以扇區(qū)為單位一位一位串行進行的。每一個扇區(qū)記錄一個記錄塊。數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式如下：

第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.4磁盤上信息的分布

磁道記錄格式：盤面信息串行排列在磁道上，以字節(jié)為單位，若干相關的字節(jié)組成記錄塊，系列記錄塊構(gòu)成一個“記錄”，一批相關“記錄”組成文件。為方便尋址，數(shù)據(jù)塊在盤面上的分布遵循一定的規(guī)律，稱為磁道記錄格式。常見的有定長記錄格式和不定長記錄格式兩種。定長記錄格式：磁盤地址由臺號/柱面磁道號/盤面號/扇段號等字段組成。臺號磁道號盤面號扇段號磁盤地址第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.5磁盤存儲器的技術指標

磁盤存儲器的主要指標包括存儲密度、存儲容量、存取時間及數(shù)據(jù)傳輸率。存儲密度：存儲密度分道密度、位密度和面密度。道密度是沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。位密度是磁道單位長度上能記錄的二進制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.5磁盤存儲器的技術指標

存儲容量：一個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。存儲容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。將磁盤存儲器用于某計算機系統(tǒng)中，必須首先進行格式化操作，然后才能供用戶記錄信息。格式化容量一般是非格式化容量的60%—70%。第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.5磁盤存儲器的技術指標

平均存取時間：存取時間是指從發(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⑺枰臅r間。這段時間由兩個數(shù)值所決定：一個是將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時間，稱為定位時間或找道時間；另一個是找道完成后至磁道上需要訪問的信息到達磁頭下的時間，稱為等待時間，這兩個時間都是隨機變化的，因此往往使用平均值來表示。平均存取時間等于平均找道時間與平均等待時間之和。第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4硬磁盤存儲設備7.4.5磁盤存儲器的技術指標

數(shù)據(jù)傳輸率：磁盤存儲器在單位時間內(nèi)向主機傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，叫數(shù)據(jù)傳輸率，傳輸率與存儲設備和主機接口邏輯有關。從主機接口邏輯考慮，應有足夠快的傳送速度向設備接收/發(fā)送信息。從存儲設備考慮，假設磁盤旋轉(zhuǎn)速度為每秒n轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率Dr=nN(字節(jié)/秒)。也可以寫成Dr=D·v(字節(jié)/秒)，其中D為位密度，v為磁盤旋轉(zhuǎn)的線速度。一個例子第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.1光盤的分類

光存儲器簡稱光盤，其采用聚焦激光束在盤式介質(zhì)上非接觸地記錄高密度信息，以介質(zhì)材料的光學性質(zhì)(如反射率、偏振方向)的變化來表示所存儲信息的“1”或“0”。光盤的優(yōu)點：記錄的面密度高于一般的磁記錄水平。一張CD-ROM盤片的存儲容量可達600MB，相當于400多張1.44MB的3.5英寸軟盤片。光盤的缺點：存取時間長，數(shù)據(jù)傳輸率低。第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.1光盤的分類

按讀寫性質(zhì)來分，光盤分為只讀型、一次型、重寫型三類。只讀型光盤：只讀型光盤是廠商以高成本制作出母盤后大批重壓制出來的光盤。這種模壓式記錄使光盤發(fā)生永久性物理變化，記錄的信息只能讀出，不能被修改。典型的產(chǎn)品有：LD俗稱影碟、CD-DA數(shù)字唱盤、VCD俗稱小影碟、DVD數(shù)字視盤。CD-ROM

主要用作計算機外存儲器，記錄數(shù)字數(shù)據(jù)，也可同時記錄數(shù)字化視頻和音頻信息。第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.1光盤的分類

一次型光盤：用戶可以在這種光盤上記錄信息，但記錄信息會使介質(zhì)的物理特性發(fā)生永久性變化，因此只能寫一次。寫后的信息不能再改變，只能讀。典型產(chǎn)品是CD-R光盤。用戶可在專用的CD-R刻錄機上向空白的CD-R盤寫入數(shù)據(jù)，制作好的CD-R光盤可放在CD-ROM驅(qū)動器中讀出。第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.1光盤的分類

重寫型光盤：用戶可對這類光盤進行隨機寫入、擦除或重寫信息。典型的產(chǎn)品有兩種：MO磁光盤，利用熱磁效應寫入數(shù)據(jù)，利用磁光克爾效應讀出數(shù)據(jù)。PC相變盤，利用相變材料的晶態(tài)和非晶態(tài)來記錄信息。無論是磁光盤還是相變盤，介質(zhì)材料發(fā)生的物理特性改變都是可逆變化，因此是可重寫的。第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.2CD-ROM光盤

1.CD-ROM光盤存儲機理：光盤上的信息以坑點形式分布，有坑點表示為“1”，無坑點表示為“0”，一系列的坑點(存儲元)形成信息記錄道。由于只讀型光盤是生產(chǎn)廠家制造，為了大量復制，需要制作母盤，為此將存儲信息以表面坑點形式記錄在母盤上。光盤的記錄信息以凹坑方式永久性存儲。讀出時，當激光束聚焦點照射在凹坑上時將發(fā)生衍射，反射率低；而聚焦點照射在凸面上時大部分光將返回。根據(jù)反射光的光強變化并進行光-電轉(zhuǎn)換，即可讀出記錄信息。第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.2CD-ROM光盤

2.光盤的扇區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：信息記錄的軌跡稱為光道。光道上劃分出一個個扇區(qū)，它是光盤的最小可尋址單位。扇區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖：第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.2CD-ROM光盤

光盤扇區(qū)分為4個區(qū)域。2個全0字節(jié)和10個全1字節(jié)組成同步(SYNC)區(qū)，標志著扇區(qū)的開始。4字節(jié)的扇區(qū)標識(ID)區(qū)用于說明此扇區(qū)的地址和工作模式。第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.2CD-ROM光盤

光盤的扇區(qū)地址編碼不同于磁盤，以分(MN)，秒(SC)和分數(shù)秒(FR，1/75s)時間值作為地址。由于光盤的恒定線速度是每秒鐘讀出75個扇區(qū)，故FR的值實際上就是秒內(nèi)的扇區(qū)號(0—74)。

第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.2CD-ROM光盤

MD為模式控制，用于控制數(shù)據(jù)區(qū)和校驗區(qū)的使用。共有三種模式：模式0規(guī)定數(shù)據(jù)區(qū)和校驗區(qū)的全部2336個字節(jié)都是0，這種扇區(qū)用于光盤的導入?yún)^(qū)和導出區(qū)；模式1規(guī)定288字節(jié)的校驗區(qū)為4字節(jié)的檢測碼(EDC)、8字節(jié)的保留域(未定義)和276字節(jié)的糾錯碼(ECC)，這種扇區(qū)模式有2048字節(jié)的數(shù)據(jù)并有很強的檢測和糾錯能力，適合于保存計算機的程序和數(shù)據(jù)；模式2規(guī)定288字節(jié)的檢驗區(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)。

第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.3CD-ROM驅(qū)動器及其接口

CD-ROM驅(qū)動器有內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式可安裝在PC機箱內(nèi)5.25英寸軟驅(qū)位置上，工作電源由機箱內(nèi)電源提供。外置式CD-ROM驅(qū)動器需用數(shù)據(jù)線與主機相連，電源也是獨立的。由于CD-ROM光盤的存儲容量都是一致的，因此衡量驅(qū)動器的性能指標主要有如下三項：第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.3CD-ROM驅(qū)動器及其接口

數(shù)據(jù)傳輸率：早期的CD-ROM數(shù)據(jù)傳輸率只有150KB/s(即單倍速)。之后陸續(xù)推出雙速(2×)，4速(4×)，…，的CD-ROM驅(qū)動器。高數(shù)據(jù)傳輸率的驅(qū)動器運行速度快，但要求很高的容錯性和糾錯性能。第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月7.5光盤存儲設備7.5.3CD-ROM驅(qū)動器及其接口

數(shù)據(jù)緩沖器容量：CD-ROM驅(qū)動器內(nèi)有64KB—256KB的數(shù)據(jù)緩沖器，用于暫存讀出的數(shù)據(jù)，減少讀取盤片的次數(shù)。接口類型：CD-ROM驅(qū)動器中包含有控制器，其接口類型有IDE，EIDE，SCSI，SCSI-2等。第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月thanks作業(yè)：P269：1，2，7

第49頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月【例】磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。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磁道的容量，應將它記錄在同一個存儲面上，還是記錄在同一個柱面上?【解】(1)有效存儲區(qū)域=16.5-11=5.5(cm)因為道密度=40道/cm，所以40×5.5=220道，即220個圓柱面第50頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月【例】磁盤組有6片磁盤，每片有兩個記錄面，最上最下兩個面不用。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)