计算机组成原理 第8章 硬盘驱动器
计算机组成原理课件第8章
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光笔和持笔的手能挡住图形,而且由于屏幕玻璃的 厚度,光的折射作用和人眼与光笔的视角等影响,常 使画出的图形偏离预想的位置,而图形板无此问题, 而且长时间使用光笔,悬空的手臂会感到疲劳。
鼠标器、跟踪球和操作杆输入
• 光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标, 即只要把光笔点到屏幕上某点或者把游动标放到图 形板的某一点,就可以读取这一点的坐标值。
• 图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统,主要 用于输入工程图等。
• 将图纸贴在图形板上,画笔沿着图纸上的图形移动, 读取图形坐标,即可输入工程图。
• 为了提高读图精度,常用游动标(cursor)代替画笔 与图形板配合使用。
• 游动标是一个手持的方形坐标读出器,游动标上有 一块透明玻璃,玻璃上刻有十字标记。十字标记的 中心就是游动标的中心。使用时将十字中心对准图 形的坐标点上,它比画笔读取的坐标更精确。
• (3) LCD预映显示器: LCD易于对物体进行取景, 预映屏幕允许重放或即时删除图像,删除图像后可 恢复存储容量。
• (4) 图像质量,取决于以下因素:
• ① 一般数字相机依赖于电荷耦合设备(CCD)获取图 像。
• ② 图像的压缩。
• (5) 如果计划让图像在电视上出现,或被盒式磁带 录像机直接录取,有些品牌的相机可自动生成视频 信号。
• 因此条码技术主要包括: 条码编码规则及标准、 条码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技 术、计算机技术等。
• 要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置。 在正常工作时,扫描器与条码符号之间要保持的距 离称为工作距离,而允许的最大工作距离和最小工 作距离之差称为扫描景深。
• 还有一类坐标输入设备,只能用来输入相对坐标。 鼠标器、跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须 和显示器的光标配合。
唐硕飞计算机组成原理第八章
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第八章CPU 的结构和功能8.1 CPU 的结构8.2 指令周期8.3 指令流水8.4 中断系统8.1 CPU 的结构一、CPU 的功能取指令分析指令执行指令,发出各种操作命令控制程序输入及结果的输出总线管理处理异常情况和特殊请求1. 控制器的功能2. 运算器的功能实现算术运算和逻辑运算指令控制操作控制时间控制数据加工处理中断二、CPU 结构框图PC IR指令控制操作控制时间控制数据加工处理中断ALU 寄存器中断系统1. CPU 与系统总线CU 时序电路寄存器ALU中断系统CUCPU控制总线数据总线地址总线8.12. CPU 的内部结构算术和布尔逻辑取反移位状态标志内部数据总线C P U 寄存器CU 中断系统ALU 控制信号…8.11. 用户可见寄存器(1) 通用寄存器三、CPU 的寄存器存放操作数可作某种寻址方式所需的专用寄存器(2) 数据寄存器存放操作数(满足各种数据类型)两个寄存器拼接存放双倍字长数据(3) 地址寄存器存放地址,其位数应满足最大的地址范围用于特殊的寻址方式段基值栈指针(4) 条件码寄存器存放条件码,可作程序分支的依据如正、负、零、溢出、进位等8.12. 控制和状态寄存器(1) 控制寄存器PC控制CPU 操作(2) 状态寄存器状态寄存器其中MAR MDR IR用户不可见存放条件码PSW 寄存器存放程序状态字PC用户可见3. 举例Z8000 8086 MC 68000MARMMDRIR8.1四、控制单元CU 和中断系统1. CU 产生全部指令的微操作命令序列组合逻辑设计微程序设计硬连线逻辑存储逻辑2. 中断系统参见第四篇五、ALU参见8.4参见第六章8.18.2 指令周期一、指令周期的基本概念1 . 指令周期取出并执行一条指令所需的全部时间完成一条指令执行取指、分析取指阶段取指周期执行阶段执行周期(取指、分析)(执行指令)指令周期取指周期执行周期2. 每条指令的指令周期不同取指周期指令周期取指周期执行阶段指令周期取指周期执行周期指令周期NOPADD mem MUL mem8.23. 具有间接寻址的指令周期4. 带有中断周期的指令周期取指周期间址周期指令周期执行周期取指周期间址周期指令周期执行周期中断周期8.25. 指令周期流程取指周期执行周期有间址吗?有中断吗?间址周期中断周期是是否否8.26. CPU 工作周期的标志CPU 访存有4 种性质取指令取地址取操作数存程序断点取指周期间址周期执行周期中断周期FEDINDDINTDCLK1FE1IND 1EX 1INTEXDCPU 的4个工作周期8.21. 取指周期数据流二、指令周期的数据流MDRCUMARPC存储器CPU 地址总线数据总线控制总线IR+18.22. 间址周期数据流CUMARCPU地址总线数据总线控制总线PCIR存储器MDR8.23. 执行周期数据流4 . 中断周期数据流不同指令的执行周期数据流不同MDRCUMARCPU 地址总线数据总线控制总线PC存储器8.28.3 指令流水一、如何提高机器速度1. 提高访存速度2. 提高I/O 和主机之间的传送速度•提高整机处理能力高速芯片Cache多体并行多总线DMAI/O 处理机通道高速器件改进系统结构,开发系统的并行性中断3. 提高运算器速度高速芯片改进算法快速进位链二、系统的并行性时间上互相重叠2. 并行性的等级指令级(指令之间)过程级(程序、进程)两个或两个以上事件在同一时刻发生两个或两个以上事件在同一时间段发生并行1. 并行的概念粗粒度软件实现细粒度硬件实现并发同时8.3取指令3执行指令3三、指令流水原理2. 指令的二级流水1. 指令的串行执行取指令取指令部件完成总有一个部件空闲指令预取若取指和执行阶段时间上完全重叠指令周期减半速度提高1 倍…执行指令执行指令部件完成取指令1执行指令1取指令2执行指令2取指令3执行指令3取指令2执行指令2取指令1执行指令18.3必须等上条指令执行结束,才能确定下条指令的地址造成时间损失3. 影响指令流水效率加倍的因素(1) 执行时间> 取指时间(2) 条件转移指令对指令流水的影响解决办法?取指令部件指令部件缓冲区执行指令部件猜测法8.34. 指令的六级流水六级流水14个时间单位串行执行 6 ×9 =54 时间单位完成一条指令 6 个时间单位CO FO EI WO DI FICOFOEIWODIFICO FO EI WODI FI CO FOEI WODIFICO FO EI WO DI FI CO FOEI WO DI FICO FO EI WODI FICO FO EI WO DI FICO FOEIWO DI FI指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令8指令91 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14t8.3指令1 与指令4 冲突指令2 与指令5 冲突指令1、指令3、指令6 冲突……CO FO EI WODI FI CO FO EI WODI FI CO FO EI WODI FI CO FO EI WODI FICO FO EI WODI FI CO FO EI WODI FI CO FO EI WODI FICO FO EI WODI FICO FO EI WODI FI指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令8指令91 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14t三、影响指令流水性能的因素1. 访存冲突解决办法• 指令存储器和数据存储器分开• 指令预取技术(适用于访存周期短的情况)8.32. 相关问题程序的相近指令之间出现某种关联使指令流水出现停顿影响流水线效率(1) 控制相关8.3WOEIFOCODIWO EI FO DI FIFIDI FICO FI FO CO DI FI WOEI FO CO DI FI DIFO EIWO EI FO CO FIDI CO WODIFICOFI指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令15指令161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14转移损失t设指令3 是转移指令BNE 指令必须等CPX 指令的结果才能判断出是转移还是顺序执行LDA # 0LDX # 0INX CPX #N BNE M DIV # N STA ANSADD X, DM(2) 数据相关几条相近的指令间,共用同一存储单元或同一寄存器时,会出现数据相关ADD R1,R2如:SUB R1,R3采用旁路技术解决办法寄存器组锁存器锁存器ALU8.3四、流水线的多发技术1. 超标量技术每个时钟周期内可并发多条独立指令不能调整指令的执行顺序配置多个功能部件通过编译优化技术,把可并行执行的指令搭配起来IF ID EX WR0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13t 8.32. 超流水技术在一个时钟周期内再分段(3 段)不能调整指令的执行顺序在一个时钟周期内一个功能部件使用多次(3 次)靠编译程序解决优化问题流水线速度是原来速度的3 倍IF ID EX WR0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13t 8.33. 超长指令字采用多个处理部件具有多个操作码字段的超长指令字(可达几百位) 由编译程序挖掘出指令间潜在的并行性,将多条能并行操作的指令组合成一条IF ID EX WR0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13t8.3五、流水线结构1. 指令流水线结构完成一条指令分7 段,每段需一个时钟周期若流水线不出现断流 1 个时钟周期出 1 结果不采用流水技术7 个时钟周期出 1 结果理想情况下,7 级流水的速度是不采用流水技术的7 倍地址形成部件指令译码部件取操作数部件取指令部件操作执行部件回写结果部件修改指令指针部件锁存锁存锁存锁存锁存锁存8.32. 运算流水线完成浮点加减运算可分对阶、尾数求和、规格化三段分段原则每段操作时间尽量一致锁存器对阶功能部件第一段尾数加部件锁存器第二段规格化部件锁存器第三段8.38.4 中断系统一、概述1. 引起中断的各种因素(1) 人为设置的中断(2) 程序性事故如转管指令溢出、操作码不能识别、除法非法(5) 外部事件(4) I/O 设备(3) 硬件故障用键盘中断现行程序转管指令………管理程序2. 中断系统需解决的问题(1) 各中断源如何向CPU 提出请求?(2) 各中断源同时提出请求怎么办?(5) 如何寻找入口地址?(4) 如何保护现场?(3) CPU 什么条件、什么时间、以什么方式响应中断?(6) 如何恢复现场,如何返回?(7) 处理中断的过程中又出现新的中断怎么办?硬件+软件8.4二、中断请求标记和中断判优逻辑1. 中断请求标记INTR一个请求源一个INTR 中断请求标记触发器多个INTR组成中断请求标记寄存器INTR 分散在各个中断源的接口电路中INTR 集中在CPU 的中断系统内12345n 掉电过热阶上溢内存读写校验错非法除法键盘打印机8.42. 中断判优逻辑①分散在各个中断源的接口电路中链式排队器②集中在CPU内(1) 硬件实现(排队器)1 11&1&1&参见第五章INTR1INTR2INTR3INTR4INTR1、INTR2 、INTR3 、INTR4优先级按降序排列INTP1INTP2INTP3INTP48.4A 、B 、C 优先级按降序排列(2) 软件实现(程序查询)否……是否A 请求?是否B 请求?是否C 请求?转A 的服务程序入口地址转B 的服务程序入口地址转C 的服务程序入口地址是是是否否8.4三、中断服务程序入口地址的寻找1. 硬件向量法入口地址200入口地址300入口地址40012 H 13 H 14 H主存12 H 13 H 14 HJMP 200JMP 300JMP400主存向量地址形成部件…………中断向量排队器输出向量地址12H 、13H 、14H入口地址200、300、4008.42. 软件查询法中断识别程序(入口地址M)地址说明指令MJMP 1# SR1# D = 1 转1# 服务程序SKP DZ 2# JMP 2# SR 2# D = 0 跳2# D = 1 转2# 服务程序SKP DZ 8# JMP 8# SR 8# D = 0 跳8# D = 1 转8# 服务程序八个中断源1、2、8 按降序排列…………8.4SKP DZ 1#1# D = 0 跳(D为完成触发器)四、中断响应1. 响应中断的条件允许中断触发器EINT = 12. 响应中断的时间指令执行周期结束时刻由CPU 发查询信号CPU 中断查询INTR1DQINTR2DQINTR nDQ中断源1中断源2中断源n……至排队器8.43. 中断隐指令(1) 保护程序断点(2) 寻找服务程序入口地址(3) 硬件关中断向量地址形成部件INTSQREINTSQR PC1&≥1排队器……断点存于特定地址(0 号地址)内断点进栈INT 中断标记EINT 允许中断R –S 触发器8.4向量地址PC (硬件向量法)中断识别程序入口地址MPC (软件查询法)五、保护现场和恢复现场1. 保护现场2. 恢复现场寄存器内容断点保护现场其他服务程序恢复现场中断返回PUSH视不同请求源而定POP中断服务程序完成中断服务程序中断隐指令完成中断服务程序完成8.4IRET1. 多重中断的概念k l mk+1l+1m+1第一次中断第二次中断第三次中断程序断点k+1 , l+1 , m+1六、中断屏蔽技术8.42. 实现多重中断的条件B, CA中断请求主程序(2) 优先级别高的中断源有权中断优先级别低的中断源(1) 提前设置开中断指令A B C D中断服务程序(A 、B 、C 、D 优先级按降序排列)D8.4&3. 屏蔽技术(1) 屏蔽触发器的作用MASK = 0(未屏蔽)INTR 能被置“1”1&&&1111INTP 1INTP 2INTP 3INTP 4INTR 1INTR 2INTR 3INTR 4MASK 1MASK 2MASK 3MASK 4DQ1DINTRMASKQCPU 查询MASK i = 1 (屏蔽)INTP i = 0 (不能被排队选中)8.4(2) 屏蔽字优先级屏蔽字1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 101 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1……0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 011234561516……16个中断源1、2、3 ……16 按降序排列8.4(3) 屏蔽技术可改变优先等级(4) 屏蔽技术的其他作用0 0 0 01 01 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6# 比5# 优先级高便于程序控制可以人为地屏蔽某个中断源的请求8.4(1) 断点进栈(2) 断点存入“0 ”地址中断隐指令完成中断周期命令存储器写0 MAR PC MDR(MDR) 存入存储器三次中断,三个断点都存入“0 ”地址4. 多重中断的断点保护断点MDR?如何保证断点不丢失?中断隐指令完成8.4(3) 程序断点存入“0 ”地址的断点保护××××05JMP SERVE ××××SA VE ××××RETURNSTA SA VE …0 地址内容转存其他服务内容地址内容说明SERVELDA SA VEJMP @ RETURN 存程序断点5 为向量地址…保护现场恢复现场间址返回存放ACC 内容转存0 地址内容开中断ENILDA 0STA RETURN置屏蔽字8.4。
计算机组成原理第8章PPT课件
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评价鼠标性能最重要的指标是DPI(Dots Per Inch),它
表示鼠标每移动一英寸所能检测出的点数,DPI小,用来定
位的点数就少,定位精度就低。反之,DPI大,用来定位的
点数就多,定位精度就高。通常鼠标的DPI为400或800。
评价新型光电鼠标还有一个专用的性能指标——帧速
率(也称为扫描频率或刷新频率)。它表示DSP每秒钟能够
处理的图像帧数。帧速率越高,鼠标的灵敏度越好。
按鼠标上的按键数量分,鼠标分为两键鼠标、三键鼠
标、五键鼠标和新型的多键鼠标。
鼠标与主机的接口主要有PS/2和USB两种。
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计算机组成原理 8.9
19.08.2020
哈尔滨工业大学 李东 教授
第8章 计算机外部设备
8. 1 输入设备
8. 2 输出设备
8. 2.1 阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)显示器
第8章 计算机外部设备
8. 1 输入设备
8. 1.1 键盘
8. 1.2 鼠标
8. 2 输出设备
8. 2.1 阴极射线管显示器
8. 2.2 平板显示器
8. 2.3 打印机
8. 3 辅存设备
8. 3.1 硬盘
8. 3.2 光盘
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计算机组成原理 8.1
19.08.2020
哈尔滨工业大学 李东 教授
整体概述
非编码键盘的结构简单,并且通过软件能为某些键的功 能进行重定义。目前,绝大多数键盘是非编码键盘。
为了更好地利用击键状态来表达用户的意愿,每个键的 扫描码又分为接通扫描码(简称通码)和断开扫描码(简称 断码)。当键被按下时,发送通码;松开时,发送断码。主 流微机键盘PS/2的通码为1字节,断码为2字节。断码的第一 个字节是F0H,第二个字节是该键的通码。
计算机组成原理习题答案第八章
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1.说明磁介质存储器的存储原理。
解:磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。
在磁介质存储器中,信息是记录在一薄层磁性材料上的,这个薄层称为磁层。
磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。
磁头是磁记录设备的关键部件之一,是一种电磁转换元件,能把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态,即电→磁转换;反过来,能把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲,即磁→电转换。
2 .分别用RZ 、NRZ 、NRZ唱1、PE 、FM 、MFM 和M2FM 制记录方式记录下述数据序列,画出写电流波形。
(1)1101101110110(2)1010110011000解:(1)写电流波形如图7唱9(a)所示。
(2)写电流波形如图7唱9(b)所示。
图7唱9写电流波形3 .若对磁介质存储器写入数据序列10011,请画出不归零唱1制、调相制、调频制、改进的调频制等记录方式的写电流波形。
解:写电流波形如图7唱10所示。
图7唱10写电流波形4 .主存储器与磁介质存储器在工作速度方面的指标有什么不同?为什么磁盘存储器采用两个以上的指标来说明其工作速度?解:主存储器速度指标主要有存取速度和存取周期,而磁介质存储器速度指标为平均存取时间,这是因为磁介质存储器采用顺序存取或直接存取方式。
磁盘存储器的平均存取时间至少应当包括平均寻道时间和平均等待时间两部分,因为磁盘存储器首先需要将磁头移动到指定的磁道上,然后将记录块旋转到磁头的下方才能进行读写。
5 .某磁盘组有六片磁盘,每片可有两个记录面,存储区域内径为22cm ,外__________径为33cm ,道密度40道/cm ,位密度400b/cm ,转速2400r/min 。
试问:(1)共有多少个存储面可用?(2)共有多少个圆柱面?(3)整个磁盘组的总存储容量有多少?(4)数据传送率是多少?(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量,应将它记录在同一存储面上还是记录在同一圆柱面上?为什么?(6)如果采用定长信息块记录格式,直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址?解:(1)6×2=12(面),共有12个存储面可用。
计算机组成原理电子教案第8章精品文档
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8.2.2 鼠标
鼠标是一种坐标定位设备,是随着图形操作界面 出现而发明的一种输入设备。
常用的鼠标有机械式和光电式两种,它们与主机 的通信和控制原理完全相同,只是在移动检测方 面有些差异,可以直接替换使用。鼠标一般都有 两个按键(左键和右键),通过串行接口或USB 接口与计算机主机相连。
机械式鼠标的底部有一个圆形的凹坑,里面装有 一个表面裹着橡胶的金属球,球的侧面呈正交方 向(即二维坐标的X和Y方向)装有两个转轴,转 轴与球的表面接触。通过转轴所连接的移动检测 电路,就可以测出鼠标在X和Y方向上的位移。
8.5 输入输出接口
8.5.1 输入输出接口的功能和基本结构 8.5.2 I/O端口的编址方式
8.6 输入输出数据传送方式
8.6.1 程序查询方式 8.6.2 程序中断方式 8.6.3 直接存储器访问(DMA)方式 8.6.4 通道方式 8.6.5 I/O处理机方式
8.1 输入输出系统概述
输入输出(I/O)系统的作用,是把计算机系统外 的数据输入到计算机主机中,并将计算机主机处 理后的数据输出到计算机系统外。I/O系统是一个 硬、软件结合的系统,硬件部分包括外围设备及 其与主机的接口,软件部分则包括接口的初始化 程序及具体的输入输出操作程序等。
⑴电子束应有足够的强度和速度,而且强度可以 控制。电子束的强度由栅极来控制,而栅极由亮 度信号控制;阳极对电子束加速,以保证电子束 有足够的能量轰击荧光屏。
⑵射到荧光屏上的电子束要足够细,以保证所显 示的内容清晰可辨。聚焦极用于对电子束进行聚 焦,形成很细的电子束。
⑶电子束的的运动方向要能够控制,以便使电子 束能射到荧光屏的任何位置。套在CRT尾部的偏 转线圈,通过所产生的磁场的变化,来控制电子 束的运动方向。
计算机组成原理八章
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每一个磁盘驱动器与每一主机接口有独立的控制和数据通道
的磁盘阵列,因此主机可完全独立地对每个磁盘驱动器进行 访问。 RAID 10级(RAID 0级+RAID 1级) 在磁盘阵列的技术上,从RAID 1到RAID 5,不停机,即表示在 工作时如发生磁盘故障系统能持续工作而不停顿,仍然可作磁 盘的存取,正常的读写数据;而容错则表示即使磁盘故障,数据 仍能保持完整,可让系统存取到正确的数据,而SCSI的磁盘阵 列更可在工 作中抽换磁盘,并可自动重建故障磁盘的数据。 磁盘阵列之所以能做到容错及不停机, 是因为它有冗余的磁 盘空间可资利用,这也就是Redundant的意义。
(D:记录密度;V:介质的速度)
读出时,出错信息位数和读出总信息量位数之比。 5、误码率:
6、价格: 位价格:设备价格除以容量。
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二、磁记录原理与记录方式
磁记录原理: 磁头: 记录介质:
后间隙 磁力线
写入线圈 Iw
读出线圈 e
局部磁化
工作间隙 局部磁化单元 v
v
7/12/2013
位密度:单位长度磁道所能记录二进制信息的位数。 面密度:道密度与位密度的乘积。
2、存储容量: 磁表面存储器所能存储的二进制信息总量。 格式化容量:按某种特定的记录格式所能存储的信息总量。 非格式化容量:磁表面可以利用的磁化单元总数。 1
7/12/2013
3、寻址时间: 磁头寻找目标磁道所需的时间。 找道时间Ts: 找到磁道后,磁头等待所需要读写区段旋转到磁头下方 等待时间Tw: 需用的时间。 平均寻址时间Ta :由平均找道时间加上平均等待时间组成。 Ta = Tsa +Twa= (Tsamax + Tsamin)/2 + (Twamax +Twamin )/2 4、数据传输率Dr:单位时间内向主机传送数据的位数或字节数。 Dr =D· V
第八章 硬盘驱动器-PPT课件
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四、硬盘的主要性能指标
8、最大内部数据传输率(Maximum internal Data Transfer Rate) 最大内部数据传输率是磁头到古盘高速缓存之间的 最大数据传输率,也叫持续数据传输第,单位MB/S (注意与MB/S之间的差别),是影响 硬盘整体速度的 关键。 9、外部数据传输率(External Transfer Rate) 通称突发数据传输率(burst data Transfer Rate),指从硬盘缓冲区读取数据的速率,在广告硬盘 特性表是常以数据接口速代替,单位为MB/S。 10、缓存 由于CPU与硬盘之间砘在巨大的速度差异,为解决 硬盘在读写数据时CPU的等待问题,在硬盘上设置适当 的高速缓存,以解决二者之间速度不匹配的问题。 11、硬盘表面温度 硬盘表面温度指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封 壳温度上升的情况。
第八章 硬盘驱动器
一、硬盘的驱动器的分类和组成结构
硬盘(Hard Disk,也称硬盘存储器)是各种数据的主要 存放场所之一。 1、硬盘的驱动器的分类 按盘径尺寸分类 目前的硬盘产品按内部盘片尺寸分为:5.25IN、 3.5IN ,2.5IN,和1.8IN。 2、按接口类型分类 IDE接口 IDE接口是一个集中存储设备的接口,它控制器被整合在 硬盘驱动器或光盘驱动器中。 SCSI接口 SCSI广泛应用于硬盘、光驱。ZIP、MO、扫描仪、磁机、 JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它有适应而广、多 任务、占用CPU低、数据传输高。SCSI接口的硬盘主要 用在网络服务器、工作站和高档微机上。
四、硬盘的主要性能指标
1、容量 容量的单位为兆字节(MB)吉字节(GB)。目前的 主流硬盘容量为30~40GB。影响硬盘容量的因素有单 碟容量和碟片数量。 2、平均寻道时间 硬盘的平均寻道时间是指硬盘的磁头从初始位置移动 到盘面移动指定磁道所需的时间,单位为ms(毫秒), 是影响硬盘内部数据传输率的重要参数。 3、转速 硬盘的转速上指硬盘盘片每分钟转过的圈数,即硬盘 内主轴的转动速度,单位为r/min(Rotation Per Minute)。一般硬盘的转速都达到5400r/min,而部 分硬盘如迈拓的金钻系列则达到了7200r/min。有些 SCSI接口的硬盘使用了液态轴承技术,转速可达 10000~15000r/min。
计算机组成原理电子教案第8章
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红外扫描式触摸屏只是一个安装在普通显示器屏 幕边框上的框架,框架的四个边框分为上下和左 右两组,每组边框中,一条内放置了红外线发射 管,另一条内放置了红外线接收管。在触摸屏内 的微处理器控制下,依次接通红外线发射管并检 查对应的红外线接收管。当用户用手指触摸显示 器屏幕时,手指就会挡住经过这一点的横竖两条 红外线,微处理器据此可计算出触摸点的坐标。
各种外围设备都有自己的设备控制器,用来控制 设备本身的操作,而设备控制器又通过I/O接口与 主机相连,接受主机的控制,如下图所示。
主 机
系统 总线
控制
设备 控制器
I/O 接 口
外
状态
围
设
信号 备
数据
变换
装置
图8.1 外围设备及其与主机的连接
I/O接口是主机与外围设备之间的连接电路,主要 起到控制、缓冲与转换的作用。
实际使用的键盘通常介于这两种基本类型之间, 即由键盘完成一部分操作,再由CPU执行程序完 成另一部分操作。
例如,PC机的键盘内装有Intel 8048单片机来完成 键盘扫描、去抖动、防串键等操作,能自动形成 被按键的位置码,并能将位置码以串行方式发送 到主机;CPU接收到位置码后,再执行专门的转 换程序,将位置码转换成ASCII码(通常采用查 表的方式进行转换)。
通常把电子束每秒钟对荧光屏扫描的遍数称为帧 频,帧频越高,显示画面的闪烁感就越小,画面 就越稳定;帧频实际上就是垂直回扫的频率。
相比较而言,隔行扫描所需的帧频比逐行扫描低, 实现的成本也较低;但是,隔行扫描的显示质量 比逐行扫描差。
与光栅扫描方式不同,在随机扫描方式下,电子 束只扫描荧光屏上需要显示光点的位置,而不是 扫描整个屏幕,因此,这种扫描方式的扫描速度 快,显示质量高。但是,随机扫描的控制逻辑比 较复杂,实现成本也较高。目前,大多数CRT显 示器采用光栅扫描方式。
计算机组成原理电子教案第8章
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彩色CRT的电子枪中有三个独立的阴极,可以同 时向一个像素的三个荧光粉点发射电子束。
荧光屏上的所有像素点被排列成一个多行多列的 阵列。电子束在荧光屏上的扫描方式有光栅扫描 和随机扫描两种。
光栅扫描方式有隔行扫描和逐行扫描两种实现方 法。隔行扫描是把所有行分为奇数行和偶数行两 部分,扫描完所有奇数行后,再扫描所有偶数行。 逐行扫描则是从第一行开始,依次扫描每一行。
8.2 输入设备
8.2.1 键盘
键盘是一种字符输入设备,用来输入文字、符号 和操作命令等。
键盘由一组排列成阵列形式的按键开关组成,每 个键都被赋以明确的含义。目前,绝大多数键盘 上使用的都是ASCII字符。
由键盘进行一次输入的过程大致是: ⑴按下一个键; ⑵扫描按键的位置,产生所按键的位置码; ⑶将位置码转换成按键所对应的字符的ASCII码, 并由主机接收。
常见的扫描仪有平板式扫描仪和滚筒式扫描仪。
平板式扫描仪以一块平板玻璃为工作台面,扫描 仪的主要部件位于台面下方,有一个电机驱动的 可移动的托架,托架上有光源、反射镜片、透镜 和感光元件等。
扫描仪的关键部件是感光元件,目前使用最广的 感光元件是电荷耦合器件(简称CCD)。CCD是 在单晶硅上集成了大量光电三极管,光电三极管 受到光线照射后会产生电流,电流大小和光线强 度成正比,从而实现光电转换。这些光电三极管 排成三列,分别用红、绿、蓝色的滤色镜罩住, 从而实现彩色扫描。
红外扫描式触摸屏只是一个安装在普通显示器屏 幕边框上的框架,框架的四个边框分为上下和左 右两组,每组边框中,一条内放置了红外线发射 管,另一条内放置了红外线接收管。在触摸屏内 的微处理器控制下,依次接通红外线发射管并检 查对应的红外线接收管。当用户用手指触摸显示 器屏幕时,手指就会挡住经过这一点的横竖两条 红外线,微处理器据此可计算出触摸点的坐标。
计算机组成原理电子教案第8章 191页PPT文档
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电阻式触摸屏的主体是两层高度透明、并涂有导 电物质的薄膜,下面一层附在玻璃底座上,上面 一层附在透明塑料片内侧,两层薄膜之间由绝缘 支点隔开,间隙为0.0001英寸。当用户触摸上层 的塑料片时,触摸屏控制器可以根据触摸点接触 电阻的大小求得接触点所在的X和Y坐标。
电容式触摸屏是一个内部涂有金属层的玻璃罩。 当用户触摸其表面时,会产生由触摸点向四个角 传输的电流,根据电流的大小可以计算出触摸点 的坐标。
8.2.2 鼠标
鼠标是一种坐标定位设备,是随着图形操作界面 出现而发明的一种输入设备。
常用的鼠标有机械式和光电式两种,它们与主机 的通信和控制原理完全相同,只是在移动检测方 面有些差异,可以直接替换使用。鼠标一般都有 两个按键(左键和右键),通过串行接口或USB 接口与计算机主机相连。
机械式鼠标的底部有一个圆形的凹坑,里面装有 一个表面裹着橡胶的金属球,球的侧面呈正交方 向(即二维坐标的X和Y方向)装有两个转轴,转 轴与球的表面接触。通过转轴所连接的移动检测 电路,就可以测出鼠标在X和Y方向上的位移。
通常把电子束每秒钟对荧光屏扫描的遍数称为帧 频,帧频越高,显示画面的闪烁感就越小,画面 就越稳定;帧频实际上就是垂直回扫的频率。
相比较而言,隔行扫描所需的帧频比逐行扫描低, 实现的成本也较低;但是,隔行扫描的显示质量 比逐行扫描差。
与光栅扫描方式不同,在随机扫描方式下,电子 束只扫描荧光屏上需要显示光点的位置,而不是 扫描整个屏幕,因此,这种扫描方式的扫描速度 快,显示质量高。但是,随机扫描的控制逻辑比 较复杂,实现成本也较高。目前,大多数CRT显 示器采用光栅扫描方式。
触摸屏系统一般包括两部分:触摸屏控制器和触 摸检测装置。触摸屏控制器上有微处理器和固化 的监控程序,其主要作用是将触摸检测装置送来 的触摸信息转换成触点坐标,再传送给主机;同 时,它能接收主机发来的命令,并予以执行。
计算机组成原理电子教案第8章资料
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荧光屏内侧涂有荧光粉,它能将电子束的动能转 换成光能。荧光粉在电子束撤消后仍能保持发光 的时间,称为余辉时间。余辉时间与荧光粉的材 料特性有关。从视觉效果来说,余辉时间宜短不 宜长。
对于单色CRT,电子枪只有一个阴极,荧光屏上 只涂有一种荧光粉,只能发出一种颜色的光。
对彩色CRT,荧光屏上每个像素点都由排列成正 三角形的三个小荧光粉点组成;三个荧光粉点的 材料不同,它们在电子束轰击下分别发出红、绿、 蓝三种颜色的光。不同强度的红、绿、蓝三色叠 加起来,就可以产生丰富的色彩。
光电式鼠标的底部装有发光二极管和光敏接收器。 现在的光电式鼠标可以直接在各种反光率不是很 高的平面上使用。
无论哪种类型的鼠标,在移动一个最小位移单位 后,都要向主机发送一个3字节的串。其中,第一 个字节表示鼠标在最近的100ms内沿X方向的位移 量;第二个字节为鼠标沿Y方向的位移量;第三 个字节描述鼠标当前键的状态。
扫描过程中,根据所要显示的内容,在需要显示 一个光点的地方就发出强电子束,否则就减弱电 子束。
行扫描 垂直回扫
水平回扫
图8.3 逐行扫描过程示意图
当电子束从左到右扫描完一行后,要快速回扫到 下一行的左端,这称为水平回扫。在扫描完最后 一行后,电子束又迅速回扫到第一行的左端,这 称为垂直回扫。电子束回扫时,显示是消隐的, 不会在荧光屏上产生光点。
衡量鼠标性能的一个重要参数是分辨率,一般以 d/cm(像素点/厘米)为单位,表示鼠标移动1cm 所经过的像素点数。分辨率越高,可使鼠标移动 到目标位置所需的移动距离越短。
8.2.3 触摸屏
触摸屏是一种对物体的接触或靠近能产生反应的 定位设备。触摸屏是透明的,可安装在任何一种 显示器屏幕的外表面上。
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8.7.2 实训2——SATA接口硬盘的安 实训2——SATA接口硬盘的安 装
SATA硬盘与IDE硬盘一样,需要连接数据 SATA硬盘与IDE硬盘一样,需要连接数据 线和电源线。SATA数据线为扁长形,直接连 线和电源线。SATA数据线为扁长形,直接连 接主板上的相应接口即可,如图8 13所示。 接主板上的相应接口即可,如图8-13所示。 SATA的数据线插头和电源线插头都有方向性, SATA的数据线插头和电源线插头都有方向性, 所以不会插反。而电源线需要一个转接线,将 其转接为普通D 其转接为普通D形插头。
2. 硬盘的内部结构 硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、 盘头组件、接口及附件等几大部分组成,而盘 头组件(Hard 头组件(Hard Disk Assembly,HAD)是构 Assembly,HAD)是构 成硬盘的核心,封装在硬盘的净化腔体内,包 括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片及主轴 驱动机构、前置读写控制电路等,如图8-8所 驱动机构、前置读写控制电路等,如图8 示。
8.7 实训 8.7.1 实训1——IDE接口硬盘驱动器的 实训1——IDE接口硬盘驱动器的 安装
IDE接口硬盘驱动器的安装方法为: IDE接口硬盘驱动器的安装方法为:
① 将硬盘固定在安装架上,如图8-9所示。 将硬盘固定在安装架上,如图8
图8-9 固定硬盘
② 连接硬盘电源线,如图8-10所示。 连接硬盘电源线,如图8 10所示。
8.5 主流硬盘驱动器的介绍
截止到2004年,经营桌面硬盘业务的主力 截止到2004年,经营桌面硬盘业务的主力 厂商还有5 厂商还有5家,市场格局呈现希捷、迈拓、西 数三强鼎立,日立、三星伴随的局面。 目前,市场上主流7200r/min桌面硬盘的品 目前,市场上主流7200r/min桌面硬盘的品 种不多,主要是迈拓的金钻9,希捷的酷鱼V 种不多,主要是迈拓的金钻9,希捷的酷鱼V 和酷鱼7200.7,西数的鱼子酱BB和JB,日立 和酷鱼7200.7,西数的鱼子酱BB和JB,日立 的腾龙V 7K250以及三星的SP P80系列。 的腾龙V和7K250以及三星的SP P80系列。
8.6 硬盘驱动器的选购
目前,市场上主流7200r/min桌面硬盘的 目前,市场上主流7200r/min桌面硬盘的 品种不多,主要是迈拓的金钻9 品种不多,主要是迈拓的金钻9,希捷的酷鱼 V和酷鱼7200.7,西数的鱼子酱BB和JB,日 和酷鱼7200.7,西数的鱼子酱BB和JB,日 立的腾龙V 7K250以及三星的SP P80系列。 立的腾龙V和7K250以及三星的SP P80系列。
图8-3 SATA接口硬盘 SATA接口硬盘
(3) SCSI接口 SCSI接口 图8-4所示是采用了Ultra SCSI 320规范的 所示是采用了Ultra 320规范的 SCSI硬盘及其接口。 SCSI硬盘及其接口。
图8-4 SCSI硬盘及其接口 SCSI硬盘及其接口
8.2 硬盘驱动器的结构
2. 按接口类型分类 (1) IDE接口 IDE接口 IDE接口和EIDE接口的外观一样,都有40 IDE接口和EIDE接口的外观一样,都有40 根针,IDE接口硬盘的外观如图8 根针,IDE接口硬盘的外观如图8-2所示。
图8-2 IDE接口硬盘 IDE接口硬盘
(2) Serial ATA接口 ATA接口 SATA接口硬盘的外观如图8 SATA接口硬盘的外观如图8-3所示。
1. 硬盘的外部结构 图8-5(a)所示是IDE接口的硬盘,图8-5(b) 5(a)所示是IDE接口的硬盘,图8 所示是SATA接口的硬盘。 所示是SATA接口的硬盘。
图8-5 硬盘的外部结构
IDE和SATA的数据线,如图8 IDE和SATA的数据线,如图8-7所示。
图8-7 IDE的数据线和SATA的数据线 IDE的数据线和SATA的数据线
第8章 ห้องสมุดไป่ตู้盘驱动器
本章要点 硬盘驱动器的分类、结构和基本工作原理 硬盘驱动器的主要参数 主流硬盘驱动器介绍 硬盘的安装和设置
8.1 硬盘驱动器的分类
1. 按盘径尺寸分类 微硬盘的外观如图8 微硬盘的外观如图8-1所示。
图8-1 从左到右依次为2.5in、1.8in、1in和0.85in硬盘 从左到右依次为2.5in、1.8in、1in和0.85in硬盘
图8-10 硬盘的数据线与电源线的连接
③ 连接IDE数据线。 连接IDE数据线。 扁平数据线1脚的确定方法,40芯、80芯及 扁平数据线1脚的确定方法,40芯、80芯及 其连接方法,如图8 11所示。 其连接方法,如图8-11所示。 图8-11 80芯数据线 80芯数据线
如图8 12所示。 如图8-12所示。
图8-13 硬盘SATA接口、数据连接线及主板上的 硬盘SATA接口、数据连接线及主板上的 SATA接口 SATA接口
8.7.3 实训3——IDE硬盘的BIOS设 实训3——IDE硬盘的BIOS设 置
必须让BIOS识别IDE硬盘的参数后,才能 必须让BIOS识别IDE硬盘的参数后,才能 对它进行分区、格式化、安装操作系统等软 件的操作。下面只介绍有关硬盘的BIOS设置。 件的操作。下面只介绍有关硬盘的BIOS设置。 开机后,当屏幕上显示“Press 开机后,当屏幕上显示“Press Del to enter SETUP”信息时按〈Del〉或〈Delete〉 SETUP”信息时按〈Del〉 Delete〉 键,进入BIOS设置程序。 键,进入BIOS设置程序。
按〈↓〉光标键选定“Standard CMOS 光标键选定“Standard Features”项,按〈Enter〉 Features”项,按〈Enter〉键进入该项目。再 按〈↓〉光标键选定“IDE Primary Master”项, 光标键选定“IDE Master”项, 按〈Enter〉键进入设置第一主IDE设备的参 Enter〉键进入设置第一主IDE设备的参 数的子选项,如图8 14所示。在“IDE 数的子选项,如图8-14所示。在“IDE HDD Auto-Detection”项后面的“Press Enter”处按 Auto-Detection”项后面的“Press Enter”处按 〈Enter〉键,执行硬盘自动侦测程序,用来 Enter〉 识别所安装硬盘的参数。如果硬盘硬件安装 正常,将显示出现硬盘的类型。
图8-8 硬盘的内部结构
8.3 硬盘驱动器的基本工作原理
整个硬盘系统由硬盘驱动器、硬盘适配器 及连接电缆三部分组成。
8.4 硬盘驱动器的主要参数
1. 平均寻道时间(average seek time) 平均寻道时间(average time) 2. 平均潜伏期(average latency) 平均潜伏期(average latency) 3. 道至道时间(single track seek), 道至道时间(single seek), 4. 全程访问时间(max full seek) 全程访问时间(max seek) 5. 平均访问时间(average access) 平均访问时间(average access) 6. 最大内部数据传输率(internal data transfer 最大内部数据传输率(internal rate) rate) 7. 外部数据传输率 8. 主轴转速 9. 数据缓存 10. 单碟容量
图8-14 设置第一主硬盘参数
按〈F10〉键保存BIOS设置,退出BIOS F10〉键保存BIOS设置,退出BIOS 设置程序,重新启动微机。