计算机组成原理第七章课件(白中英版)
合集下载
白中英《计算机组成原理》(第版)教材精讲-第七章至第十一章(圣才出品)
固定磁头磁盘机特点是磁头位置固定，磁盘的每一个磁道对应一个磁头，盘片不可更换。 优点是存取速度快，省去磁头找道时间，缺点是结构复杂。
温彻斯特磁盘机简称温盘，是一种采用先进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机。 它是一种密封组合式的硬磁盘，即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写电路等组装成一个 不可随意拆卸的整体。工作时，高速旋转在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。优点是防尘 性能好，可靠性高，对使用环境要求不高，成为最有代表性的硬磁盘存储器。而普通的硬磁
3 / 138
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。 磁表面存储器的优点：
①存储容量大，位价格低； ②记录介质可以重复使用； ③记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档； ④非破坏性读出，读出时不需要再生信息。 当然，磁表面存储器也有缺点，主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求 较高。 磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用， 用以存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。 二、磁盘的组成和分类 1．磁盘的组成：见图 7-1。 写入时，将计算机并行送来的数据取至并串变换寄存器，变为串行数据，然后一位一位 地由写电流驱动器作功率放大并加到写磁头线圈上产生电流，从而在盘片磁层上形成按位的 磁化存储元。读出时，当记录介质相对磁头运动时，位磁化存储元形成的空间磁场在读磁头 线圈中产生感应电势，此读出信息经放大检测就可还原成原来存入的数据。 由于数据是一位一位串行读出的，故要送至串 并变换寄存器变换为并行数据，再并行 送至计算机。
图 7-2 磁盘驱动器外形和结构示意图
磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口，电路板实物见下图（a）所示。由于磁盘
温彻斯特磁盘机简称温盘，是一种采用先进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机。 它是一种密封组合式的硬磁盘，即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写电路等组装成一个 不可随意拆卸的整体。工作时，高速旋转在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。优点是防尘 性能好，可靠性高，对使用环境要求不高，成为最有代表性的硬磁盘存储器。而普通的硬磁
3 / 138
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。 磁表面存储器的优点：
①存储容量大，位价格低； ②记录介质可以重复使用； ③记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档； ④非破坏性读出，读出时不需要再生信息。 当然，磁表面存储器也有缺点，主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求 较高。 磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用， 用以存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。 二、磁盘的组成和分类 1．磁盘的组成：见图 7-1。 写入时，将计算机并行送来的数据取至并串变换寄存器，变为串行数据，然后一位一位 地由写电流驱动器作功率放大并加到写磁头线圈上产生电流，从而在盘片磁层上形成按位的 磁化存储元。读出时，当记录介质相对磁头运动时，位磁化存储元形成的空间磁场在读磁头 线圈中产生感应电势，此读出信息经放大检测就可还原成原来存入的数据。 由于数据是一位一位串行读出的，故要送至串 并变换寄存器变换为并行数据，再并行 送至计算机。
图 7-2 磁盘驱动器外形和结构示意图
磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口，电路板实物见下图（a）所示。由于磁盘
中山大学计算机组成原理全套PPT课件
取x 至运算器中 乘以a 在运算器中 加b 在运算器中 乘以x 在运算器中 加c 在运算器中
计算机组成原理
指令格式举例
1.2
操作码
地址码
取数 000001 存数 加 乘 打印 停机
α 0000001000 β γ δ
[α]
ACC
[ACC] [ACC]+[γ] [ACC]×[δ]
[ ]
β ACC
ACC 打印机
在程序中所占比例和各自 算术逻辑
的CPI如表所示。
运算
⑴求该程序的CPI.
内存读写
⑵若该CPU的主频为 400MHz，求该机的MIPS. 转移
其它
CPI 所占比 例
1 60%
2 18%
4 12%
8 10%
计算机组成原理
3.CPU性能举例
解：⑴根据
CPI = n CPIi ICi
i=1
IC
CPI=1*0.6+2*0.18+4*0.12+8*0.1 =2.24
计算机组成原理
1.1
系统软件 用来管理整个计算机系统
语言处理程序
软
操作系统 服务性程序
件
数据库管理系统
网络软件
应用软件 按任务需要编制成的各种程序
计算机组成原理
2. 计算机的解题过程
1.1
高级语
目标
结果
言程序
翻译 程序 运行
计算机
计算机组成原理
翻译程序(Translator)有三类： 1.汇编程序(Assembler)：汇编语言源程
lw $15, 0($2) lw $16, 4($2) sw $16, 0($2) sw $15, 4($2)
计算机组成原理白中英主编课件chp7
台号 柱号（磁道）号 盘面号/磁头号 扇区号
此地址格式表示有4台磁盘（2位），每台有16个记录面/盘面（4位）， 每面有256个磁道（8位），每道有16个扇区（4位）。 (5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为 不需要重新找道，数据读/写速度快。
21
7.3磁盘存储设备的技术发展 磁盘存储设备的技术发展
20
解：(1)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm) 因为道密度=40道/cm，所以40×55=220道，即220个圆柱面。 (2)内层磁道周长为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 盘组总容量=759880B×10=7598800B (3)磁盘数据传输率Dr=rN N为每条磁道容量，N=3454B r为磁盘转速，r=6000转/60秒=100转/秒 Dr=rN=100×3454B=345400B/s (4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块(一个扇区)，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 盘组的编址方式可用如下格式：
12
13
7.2磁盘存储设备 磁盘存储设备
四、磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁 盘片表面称为记录面。记录面上一系列同心圆 称为磁道。每个盘片表面通常有几百到几千个 磁道，每个磁道又分为若干个扇区，如下一页 图所示。从图中看出，外面扇区比里面扇区面 积要大。磁盘上的这种磁道和扇区的排列称为 格式。
存储容量：一个磁盘存储器所能存储的字节总数， 称为磁盘存储器的存储容量。
17
7.2磁盘存储设备 磁盘存储设备
存取时间：存取时间是指从发出读写命令后，磁头从 某一起始位置移动至新的记录位置，到开始从盘片表 面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。取决 于以下三个因素决定：
此地址格式表示有4台磁盘（2位），每台有16个记录面/盘面（4位）， 每面有256个磁道（8位），每道有16个扇区（4位）。 (5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为 不需要重新找道，数据读/写速度快。
21
7.3磁盘存储设备的技术发展 磁盘存储设备的技术发展
20
解：(1)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm) 因为道密度=40道/cm，所以40×55=220道，即220个圆柱面。 (2)内层磁道周长为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 盘组总容量=759880B×10=7598800B (3)磁盘数据传输率Dr=rN N为每条磁道容量，N=3454B r为磁盘转速，r=6000转/60秒=100转/秒 Dr=rN=100×3454B=345400B/s (4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块(一个扇区)，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 盘组的编址方式可用如下格式：
12
13
7.2磁盘存储设备 磁盘存储设备
四、磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁 盘片表面称为记录面。记录面上一系列同心圆 称为磁道。每个盘片表面通常有几百到几千个 磁道，每个磁道又分为若干个扇区，如下一页 图所示。从图中看出，外面扇区比里面扇区面 积要大。磁盘上的这种磁道和扇区的排列称为 格式。
存储容量：一个磁盘存储器所能存储的字节总数， 称为磁盘存储器的存储容量。
17
7.2磁盘存储设备 磁盘存储设备
存取时间：存取时间是指从发出读写命令后，磁头从 某一起始位置移动至新的记录位置，到开始从盘片表 面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。取决 于以下三个因素决定：
计算机组成原理附标准答案(白中英)
计算机组成原理附标准答案(白中英)计算机组成原理是计算机科学技术中非常重要的基础学科。
它研究的是计算机硬件系统的组成和工作原理。
在今天这个信息时代，计算机迅速发展，计算机的重要性日益凸显，同时，计算机的硬件技术也发生了翻天覆地的变化。
那么，计算机组成原理是如何实现这些技术变化的呢？本文将从计算机组成的角度阐述计算机变化的原因以及计算机组成原理的重要性，并附上标准答案。
一、计算机组成原理的重要性计算机组成原理是计算机科学和技术的基础，涉及计算机硬件系统的各个方面：从计算机系统的逻辑结构和体系结构、处理器的基本构成和工作原理、存储器和输入输出设备的组成和工作原理、计算机总线和总线结构的设计、计算机操作系统的设计、以及计算机网络系统的组成和工作原理等方面。
因此，计算机组成原理是计算机科学和技术研发的基础和核心。
只有深入理解计算机组成原理，才能够对计算机技术的发展和优化进行深入理解和研究。
计算机组成原理既是计算机硬件设计的基础，也是计算机软件设计的基础。
只有对计算机硬件系统的组成和工作原理有充分的理解，才能够针对特定的软件设计出高效的计算机体系结构；同时，由于计算机的硬件和软件是相互作用的，因此，在计算机系统的设计和开发中，计算机组成原理也需要与计算机操作系统、编译器等软件技术及应用相关领域进行紧密的结合和协同工作。
二、计算机变化的原因计算机的发展和变化是由三个主要因素驱动的：计算机技术的发展、计算机应用环境的变化以及计算机用户需求的变化。
1. 计算机技术的发展是驱动计算机变化的主要因素之一。
计算机硬件和软件技术的不断更新换代，使得计算机的性能、功能和效率都呈现出快速的增长。
从最初的大型机器、小型机器、到现在的个人电脑、手机、智能手表等，计算机的类型和形态都在不断地发生变化。
2. 计算机应用环境的变化是影响计算机变化的另一个重要因素。
随着计算机应用范围的不断扩大，计算机发展方向也在不断拓展。
例如，从最初的数据处理和科学计算，到现在的互联网、人工智能、机器学习、大数据分析等，计算机的应用领域已经广泛到各个方面。
计算机组成原理全套PPT课件
IC
计算机组成原理
2.运算速度
CPU执行时间：是指CPU计算某个任务所花费的 时间，不包括I/O访问时的等待时间等。
CPU执行时间=CPU时钟周期总数×时钟周期 =指令条数×CPI ×时钟周期
从上面的公式可以看出CPU的性能与计算机 体系的关系: ⑴时钟频率反映了计算机的实现技术和生产工艺. ⑵CPI反映了计算机的实现技术和指令集结构. ⑶IC反映了计算机指令系统的设计和编译技术.
lw $15, 0($2) lw $16, 4($2) sw $16, 0($2) sw $15, 4($2)
1000 1100 0100 1111 0000 0000 0000 0000 1000 1100 0101 0000 0000 0000 0000 0100 1010 1100 0101 0000 0000 0000 0000 0000 1010 1100 0100 1111 0000 0000 0000 0100
序→机器语言目标程序。 2.编译程序(Complier)：高级语言源程序
→汇编/机器语言目标程序 3.解释程序(Interpreter )：将高级语言
语句逐条翻译成机器指令并立即执行,不 生成目标文件。
计算机组成原理
2. 计算机的解题过程
计算机组成原理
软 件
硬 件
temp = v[k]; v[k] = v[k+1]; v[k+1] = temp;
2.运算速度
时钟周期:又称为节拍周期或T周期,是时钟频率的 倒数。是处理器操作最基本的时间单位。例如，主 频为1GHz的CPU的时钟周期为1ns。
CPI：表示执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
CPI=一个程序的CPU时钟周期数÷程序指令数量
白中英《计算机组成原理》(第5版)笔记和课后习题详解
白中英《计算机组成原理》（第5 版）笔记和课后习题详解
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
关键字分析思维导图
原理
课程
第版
笔记
重难点
教学实验
设计
原理
教材
计算机 习题
运算器
笔记
笔记
概论
复习
运算
系统
第章
内容摘要
白中英所著的《计算机组成原理》（第5版，科学出版社）是我国高校采用较多的计算机专业优秀教材，也被 众多高校指定为计算机专业考研参考书目。作为该教材的辅导书，本书具有以下几个方面的特点：1．整理名校笔 记，浓缩内容精华。在参考了国内外名校名师讲授白中英《计算机组成原理》的课堂笔记基础上，本书每章的复 习笔记部分对该章的重难点进行了整理，同时对重要知识点进行点拨，因此，本书的内容几乎浓缩了配套教材的 知识精华。2．解析课后习题，提供详尽答案。本书参考大量计算机组成原理相关资料对该教材的重难点课（章） 后习题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。
9.2课后习题 详解
作者介绍
读书笔记
这是《白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解》的读书笔记模板，可以替换为自己的心得。
精彩摘录
这是《白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解》的读书笔记模板，可以替换为自己的精彩 内容摘录。
谢谢观看
目录分析
1.1复习笔记
1.2课后习题 详解
2.1复习笔记
2.2课后习题 详解
3.1复习笔记
3.2课后习题 详解
4.1复习笔记
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
关键字分析思维导图
原理
课程
第版
笔记
重难点
教学实验
设计
原理
教材
计算机 习题
运算器
笔记
笔记
概论
复习
运算
系统
第章
内容摘要
白中英所著的《计算机组成原理》（第5版，科学出版社）是我国高校采用较多的计算机专业优秀教材，也被 众多高校指定为计算机专业考研参考书目。作为该教材的辅导书，本书具有以下几个方面的特点：1．整理名校笔 记，浓缩内容精华。在参考了国内外名校名师讲授白中英《计算机组成原理》的课堂笔记基础上，本书每章的复 习笔记部分对该章的重难点进行了整理，同时对重要知识点进行点拨，因此，本书的内容几乎浓缩了配套教材的 知识精华。2．解析课后习题，提供详尽答案。本书参考大量计算机组成原理相关资料对该教材的重难点课（章） 后习题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。
9.2课后习题 详解
作者介绍
读书笔记
这是《白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解》的读书笔记模板，可以替换为自己的心得。
精彩摘录
这是《白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解》的读书笔记模板，可以替换为自己的精彩 内容摘录。
谢谢观看
目录分析
1.1复习笔记
1.2课后习题 详解
2.1复习笔记
2.2课后习题 详解
3.1复习笔记
3.2课后习题 详解
4.1复习笔记
计算机组成原理 第七课PPT课件
C1= g0+p0 C0 C2= g1+p1 C1 C3= g2+p2 C2 C4= g3+p3 C3
Company Logo
若将C1= g0+p0 C0代入C2表达式中的C1，依此类推，则 C1= g0+p0 C0 C2= g1+p1 g0+ p1 p0 C0 C3= g2+p2 g1+ p2 p1 g0+ p2 p1 p0 C0 C4= g3+p3 g2+ p3 p2 g1+ p3 p2 p1 g0+ p3 p2 p1 p0C0
Ci+1‘：十六进制的进位 Ci+1：十进制的进位 Fi3’~Fi1’：未修正的和数
BCD码十进制加法器设计的关键在于进位的产生及 和数的修正。
4. N位十进制加法器的构成
见 P52 图2.7 b 【例2.20】 设被加数x=(25)10，加数y=(68)10，用十进制加法 求x+y，要求写出BCD码执行相加的过程。
可见， Ci仅与gi、pi有关，即只与被加数、加数有关，可并 行产生。进位并行产生电路和进位加法器如下图所示。
Company Logo
C4
C3
C2
C1
C0
g3
P3 g2
P2 g1
P1 g0 P0
(a) 先行进位产生电路
Company Logo
先行进位线路
F3
g3 FA
P3
C4
C3
F2
g2 FA
P2
Company Logo
（2）真值表
Ai
Bi
Ci-1 Si
Ci
00000
00110
Company Logo
若将C1= g0+p0 C0代入C2表达式中的C1，依此类推，则 C1= g0+p0 C0 C2= g1+p1 g0+ p1 p0 C0 C3= g2+p2 g1+ p2 p1 g0+ p2 p1 p0 C0 C4= g3+p3 g2+ p3 p2 g1+ p3 p2 p1 g0+ p3 p2 p1 p0C0
Ci+1‘：十六进制的进位 Ci+1：十进制的进位 Fi3’~Fi1’：未修正的和数
BCD码十进制加法器设计的关键在于进位的产生及 和数的修正。
4. N位十进制加法器的构成
见 P52 图2.7 b 【例2.20】 设被加数x=(25)10，加数y=(68)10，用十进制加法 求x+y，要求写出BCD码执行相加的过程。
可见， Ci仅与gi、pi有关，即只与被加数、加数有关，可并 行产生。进位并行产生电路和进位加法器如下图所示。
Company Logo
C4
C3
C2
C1
C0
g3
P3 g2
P2 g1
P1 g0 P0
(a) 先行进位产生电路
Company Logo
先行进位线路
F3
g3 FA
P3
C4
C3
F2
g2 FA
P2
Company Logo
（2）真值表
Ai
Bi
Ci-1 Si
Ci
00000
00110
计算机组成原理(本全)白中英PPT课件
计算机组成原理
白中英
1 精选ppt课件2021
概述
计算机组成：主要指计算机硬件的具体实现方 式及工作原理
从三方面掌握本课程内容
– 硬件结构：从物理上、逻辑上掌握计算机 各部件和器件的构成和作用
– 实现方式：硬件联接形式和内部处理方式 （如控制器、运算器的实现方式等）
– 工作原理：计算机各部分内部工作过程
15 精选ppt课件2021
对一任意数S，其r进制数表示为 （S）r＝kn ×r n-1+kn-1 × r n-2+… +ki × r i-1
+… +k-m × r -m-1 其中０≤ ki﹤r
r称为进位计数值的基数， ki为第i位数字符， i为位序号, r i为第i位的
• 计算机系统具有层次性，它是由多级层次结 构组成的。其层次之间的关系十分紧密，上 层是下层功能的扩展，下层是上层的基础； 层次的划分不是绝对的，各层之间有时是相 互渗透的。
13 精选ppt课件2021
第二章 运算方法和运算器
第一节 数据与文字的表示
数据一般分为两大类：
第四节 计算机软件
一、软件的组成与分类
计算机中的各种程序、数据和有关文档构成计算 机的软件系统。 计算机的软件一般分为两大类： • 系统软件：便于计算机使用的系统管理程序 (包括操作系统、语言处理、数据库管理系统等） • 应用软件：针对用户具体实际应用的程序
10 精选ppt课件2021
二、软件的发展
然后按指令的要求发出操作命令，控制计算机各部分 自动协调的工作。
简单程序 指令形式 控制器的基本任务 指令流和数据流 冯·诺依曼体系结构计算机的主要特征是：采用存储程 序和数据，由指令流来控制计算机的操作。
白中英
1 精选ppt课件2021
概述
计算机组成：主要指计算机硬件的具体实现方 式及工作原理
从三方面掌握本课程内容
– 硬件结构：从物理上、逻辑上掌握计算机 各部件和器件的构成和作用
– 实现方式：硬件联接形式和内部处理方式 （如控制器、运算器的实现方式等）
– 工作原理：计算机各部分内部工作过程
15 精选ppt课件2021
对一任意数S，其r进制数表示为 （S）r＝kn ×r n-1+kn-1 × r n-2+… +ki × r i-1
+… +k-m × r -m-1 其中０≤ ki﹤r
r称为进位计数值的基数， ki为第i位数字符， i为位序号, r i为第i位的
• 计算机系统具有层次性，它是由多级层次结 构组成的。其层次之间的关系十分紧密，上 层是下层功能的扩展，下层是上层的基础； 层次的划分不是绝对的，各层之间有时是相 互渗透的。
13 精选ppt课件2021
第二章 运算方法和运算器
第一节 数据与文字的表示
数据一般分为两大类：
第四节 计算机软件
一、软件的组成与分类
计算机中的各种程序、数据和有关文档构成计算 机的软件系统。 计算机的软件一般分为两大类： • 系统软件：便于计算机使用的系统管理程序 (包括操作系统、语言处理、数据库管理系统等） • 应用软件：针对用户具体实际应用的程序
10 精选ppt课件2021
二、软件的发展
然后按指令的要求发出操作命令，控制计算机各部分 自动协调的工作。
简单程序 指令形式 控制器的基本任务 指令流和数据流 冯·诺依曼体系结构计算机的主要特征是：采用存储程 序和数据，由指令流来控制计算机的操作。
白中英 第五版 计算机组成原理第7章
每个记录面上有几十至几百个环形磁道；
柱面：多个盘片上具有相同编号的磁道 各磁道划分为等个数的扇区； n磁道
PC机中每个扇区的标准容量是512B
0磁道
7.2.5
磁盘存储器的技术指标
存储密度
道密度
沿半径方向，单位长度里磁道数目。 磁道上单位长度里记录的二进制信息位数。
位密度
面密度
7.2.3
硬磁盘驱动器
由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统组成
7.2.3
硬磁盘控制器
主机和磁盘驱动器之间的接口； 向主机一侧（又称系统级接口）— 接系统总线 向驱动器一侧（设备级接口）— 根据主机命令控制设备的操作
7.2.4
磁盘上信息的分布
盘片的上下面都可记录信息；
温盘最上(下)盘片只使用一个记录面。 从外向内对磁道编号，0、1、2、…、n。 n磁道的内侧面积不用。
运动方向
载磁体 如何实现写操作和读操作？ 写：通过电-磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流，可把一位二 进制代码转换成载磁体存储元的不同剩磁状态； ◆ 读：通过磁-电变换，利用磁头读出线圈，可将由存储元的不同剩 磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出。
◆
7.2.2
硬磁盘机的基本组成
控制逻辑/时钟
去总线的并行数据
DVD-RW (DVD Rerecordable)
本章小结
外围设备大体分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通 信设备、过程控制设备五大类。
磁盘、磁带属于磁表面存储器，特点是存储容量大，位价格 低，记录信息永久保存，但存取速度较慢，因此在计算机系 统中作为辅助大容量存储器使用。 硬磁盘按盘片结构分为可换盘片式、固定盘片式两种，磁头 也分为可移动磁头和固定磁头两种。 温彻斯特磁盘是一种采用先进技术研制的可移动磁头、固定 盘片的磁盘机，是目前应用广泛的硬磁盘存储器。 磁盘存储器的主要技术指标有：存储密度、存储容量、平均 存取时间、数据传输速率。
《计算机组成原理》课后习题答案(白中英主编__第三版__科学出版社)
第一章1．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。
模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。
数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。
2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
4．主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号，称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
如果某字为一条指令，称为指令字。
6．每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。
7．取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。
8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。
适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。
9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。
系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。
10．在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
刷新和扫描
刷新：使电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程 不感到闪烁的刷新频率：＞30次/秒 模拟电视标准：每秒刷新50帧图像 光栅扫描：光栅扫描是从上至下顺序 扫描整个屏幕
逐行扫描 隔行扫描
扫描频率：完成一帧所花时 间的倒数，也叫刷新频率 ( 每 个像素在一秒内被刷新次数) 刷新频率越高、图像越稳定，感觉越舒服
A3 B3 C3 D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
RAID5
I/O系统
块交叉分布式奇偶校验盘阵列 数据以块交叉的方式存于各盘，无专用冗余盘， 奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上
校验码 产生器
A0 A1 A2 A3
4校验码
B0 B1 B2
3校验码
C0 C1
2校验码
D0
1校验码
0校验码
E1 E2 E3 E4
磁盘存储器的主要技术指标 （4/4）
• 误码率：是衡量出错概率的参数，等于出错位数与读写总 信息位数之比。 • 价格：通常用位价格来比较各种外存储器。位价格是用设 备价格除以存储器二进制位总容量。 • 一个常识： 每面信息量=每道信息量柱面数 =每道信息量道密度（外半径-内半径） 总容量=每面信息量面数
系统结构
RAID0
I/O系统
数据分块，即把数据分布在多个盘上 非冗余阵列、无冗余信息 严格地说，它不属于RAID系列
A E I
B F J
C G K
D H L
M
系统结构
N
O
etc...
RAID1
I/O系统
亦称镜像盘，使用双备份磁盘 每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写到另 一个冗余盘，形成信息的两份复制品
系统结构
第7章教学要求
掌握像素、点距、分辨率、灰度级（彩色深度）、刷 新、扫描的概念，以及对显示效果的影响 理解NRZ、PM、FM、MFM各记录方式的特点 了解磁面、磁道、磁柱、扇区的概念，以及磁盘信息 的分布特点
计算机组成原理
30
计算机组成原理
⊙第七章外围设备
第七章 小结
计算机组成原理
磁盘上信息的分布
• 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘 片表面称为记录面（磁面） • 记录面上一系列同心圆称为磁道，每个盘片 表面通常有几十到几百个磁道 • 柱面指的就是多个盘片上具有相同编号的磁 道，它的数目和磁道是相同的 • 每个磁道又分为若干个扇区，它是磁盘上的 最小记录单位 • PC机中每个扇区的标准容量是512个字节
磁盘存储器的主要技术指标 （2/4）
• 寻址时间：对磁盘存储器，寻址时间=寻道时间+等待时间 等待时间与磁盘转速有关，可用磁盘旋转一周所需要时间 的一半来表示平均等待时间。 例：磁盘的转速为3600r/min，则 平均等待时间=0.5×60/3600=8.3ms。 • 读写周期：读出/写入一个字的时间称为读写时间，两次读 出/写入操作之间的时间间隔称为读写周期或存取周期
A C E
A
B D F
B
=
C E
=
D F
G
系统结构
G
H
H
RAID2
I/O系统
位交叉式海明编码阵列 各个数据盘上的相应位计算海明校验码，编码 位被存放在多个校验（Ecc）磁盘的对应位上
A0
A1
A2
A3
Ecc/Ax
Ecc/Ay
Ecc/Az
B0
C0 D0
系统结构
B1
C1 D1
B2
C2 D2
B3
C3 D3
Ecc/Bx
Ecc/Cx Ecc/Dx
Ecc/By
Ecc/Cy Ecc/Dy
Ecc/Bz
Ecc/Cz Ecc/Dz
RAID3
I/O系统
位交叉奇偶校验盘阵列 单盘容错并行传输：数据以位或字节交叉存储， 奇偶校验信息存储在一台专用盘上
位或字节
校验码 产生器 A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
D1 D2 D3
C1 C2
B2
7.7 光盘存储设备
I/O系统
光盘（Optical Disk）是利用光学原理读写信息的存储 器。 特点
容量大
速度快 密度高
介质寿命长
不易受干扰 能够进行非接触读写和高速随机存取
系统结构
7.7 光盘存储设备
I/O系统
只读式光盘 只读式光盘（Read Only）：盘片由厂家预先写入数据
磁盘存储器的主要技术指标 （3/4）
• 数据传输率：单位时间内向主机传送数据的位数或字节数。 – 对磁盘存储器，单磁头串行读/写半径R0已知，数据传输率 计算如下： 每道信息量=位密度2R0，（R0为内半径） 数据传输率(bps)= 每道信息量转速r，（r是每秒转速） =位密度2R0转速 例某盘组共9块盘片，有16个盘面来记录数据，每面分256个 磁道，每道有16个扇区，每个扇区存储512个字节，假设磁盘 旋转速度为每分钟3600转，求数据传输率。 解：每秒钟的的转速=3600/60=60转； 数据传输率=每一磁道容量×每秒钟转速 =16×512×60 =480KB/S
或程序，出厂后用户只能读取，不能写入和修改。
只写一次光盘 只写一次光盘（Write Once Only）：可以由用户写入
信息，不过只能写一次，写入后不能修改，可以多次读 出，相当于PROM。在盘片上留有空白区，可以把要修 改和重写的的数据追记在空白区内。
可檫写式光盘 可檫写式光盘（ Rewriteable ）：利用磁光效应存取信
参考书
第7章 外围设备
接口
7.2 显示设备
阴极射线管显示器CRT Cathode Ray Tube
液晶显示器LCD Liquid Crystal Display
像素和分辨率
像素：组成图像的最小单位，显示器上的发光点 点距：相邻像素的距离（相同色彩点的距离） 0.31mm、0.28mm、0.25mm …… 分辨率：显示器所能表示的像素个数 分辨率＝水平点数×垂直点数 640×480 800×600 1024×768 1280×1024 …… 刷新存储器：为了不断提供刷新信号，必须将一 帧图像信息存储在刷新存储器中，其容量由图像分 辨率和灰度级决定。 点距越小，显示的图像越细腻 分辨率越高，所能表达的图像信息越多
7.6 磁带存储设备 7.7 光盘存储设备
CD-ROM，DVD-ROM；CD-R，CD-RW
廉价磁盘冗余阵列RAID
I/O系统
1988年，Patterson教授首先提出 廉价磁盘冗余阵列RAID Redundant Array of Inexpensive Disks 独立磁盘冗余阵列RAID Redundant Array of Independent Disks 简称磁盘阵列技术 磁盘阵列将数据分布存放在多个磁盘驱动器、 代替一个大容量磁盘，提高性能；添加冗余磁 盘存放校验信息，提高可靠性 优点：容量大、速度快、可靠性高、造价低廉
系统结构
RAID的主要类型
I/O系统
①
②
③
主要有 7个 RAID级别 RAID0～RAID6，有些研 究人员也定义了其他级别 RAID各级别具有不同结构，但有如下共性： RAID 由一组物理磁盘驱动器组成，操作系统 视之为一个逻辑驱动器 数据分布在一组物理磁盘上 冗余信息被存储在冗余磁盘空间中，保证磁盘 在万一损坏时可以恢复数据 其中第 2 、 3 个特性在不同的 RAID 级别中的表 现不同，RAID0不支持第3个特性
息，采用特殊的磁性薄膜作记录介质，用激光束来记录、 再现和删除信息，又称为磁光盘，类似于磁盘，可以重 复读写。
系统结构
7.7 光盘存储设备
I/O系统
光盘存储器的性能的改进：
（1）增大存储容量，研制短波长激光器，研制
高密度磁光记录新材料，改进信息记录方式和 数据处理技术。 （2）缩短存取时间，提高传输效率。 （3）研制快速存取光学头。 （4）提高盘片转速。
⊙第七章外围设备
本章小结
外围设备可以分为输入设备、输出设备、外存设备、网络通信设备等。 每一种设备，都是在它自己的设备控制器控制下进行工作，而设备控 制器则通过适配器（接口）和主机相连，并受主机控制。 常用的计算机输入设备有图形输入设备、图像输入设备、语音输入设 备。本章介绍的是键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等，除此之外，还 有光笔、图形板和游动标等。常用的打印设备有点阵式打印机、激光 打印机、喷墨打印机等，它们都属于硬拷贝输出设备。 显示设备是目前应用最广泛的人-机通讯设备。 磁盘、磁带属于磁表面存储器，特点是存储容量大，位价格低，记录 信息永久保存，但存取速度较慢，因此在计算机系统中作为辅助大容 量存储器使用。 光盘（Optical Disk）是利用光学原理读写信息的存储器。由于光盘 的容量大、速度快、不易受干扰等特点，光盘的应用越来越广泛。 计算机必然要实现网络化，网络就是计算机，网络和通讯设备是计算 机实现网络化所必须的外部设备。
灰度和色彩
• 灰度级：黑白显示器所显示的像素点的亮暗差别 , 彩色显示器所能表现的颜色数量(彩色深度) • 单色显示器：只有两级灰度的显示器 • 黑白显示器：具有多种灰度级的黑白显示器 • 彩色显示器：红、绿、蓝三色发光点组成 • 灰度和彩色深度与显示存储器有关。如果使用 8 个 二进制位表达一个像素的灰度，则可以有 256 种不 同的亮度。如果红、绿、蓝三色都用 8 个二进制位 表达，则彩色图像就具有 224 （ 16M ）种颜色，被成 为真彩色 • 灰度级越多，图像层次感越强；色彩数越多，图像 越清楚逼真