计算机组成原理8

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8.1 输入设备
DPI(Dots Per Inch) • 鼠标每移动一英寸所能检测出的 点数 速率 • 也称为扫描频率或刷新频率 • DSP每秒钟能够处理的图像帧数
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8.2 输出设备
8. 2.1 显示器
CRT显示器 平板显示器
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屏幕上的每个点称为一个像素 分辨率指屏幕所能够显示的最大光点数 一屏完整的图像称为一帧或一场 为了维持一个稳定的画面，需要重复显示 同一个图像，该过程称为刷新 刷新频率：每秒重绘屏幕图像的次数 尺寸：屏幕对角线的长度
硬盘的性能指标有：记录密度、容量、平均存取时间
8.3 辅存设备
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3. 硬盘的磁道记录格式: (1)硬盘上信息的分布方式：
· 盘片：每张盘片具有上、下两面，均 可用来记录信息，称为记录面。对于多片盘片 组成的盘组，通常最上面、最下面不用，作为 保护面。 · 记录区：盘片中间有一个圆孔，穿在 主轴上。为保证信息的可靠性，通常靠近主轴 孔和盘边的部分不用，因此信息记录在盘面上 一个环状的有效记录区内。
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• 与任何开关相比，能提供
最高质量的触感反馈；
• 能更有效地防尘、防腐
振荡器 参考相位
锁相环 比较电路
（空气腐蚀）；
• 能有效防止键抖动；
• 最耐用，价格最贵。
b、编码键盘： 由硬件确认被按下的键并自动产生相应编码。 编码键盘的控制电路目前通过可编程键盘接口芯片 实现，如Intel 8279等。 C、智能键盘： 属于非编码键盘，在键盘电路中设有一个单片 机（或微处理机），由单片机执行程序完成键盘扫 描、消抖等一系列功能。如IBM PC机键盘采用 Intel 8048单片机实现。
8.1 输入设备 8. 1.2 鼠标
1968 美国 恩格尔巴特博士 （1）机械式鼠标： （2）光机式鼠标： （3）光电式鼠标： （4）光学鼠标：
机械式鼠标：底座装有一个金属球，球与四个方 向的电位器接触，转动时可测得四个方向的相对 位移量，通过显示器便可确定欲寻求的方位。 光电式鼠标：用光电转换装置代替金属球来进行 传感定位。可靠性及定位精度比机械式鼠标高。
第8 章
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计算机外部设备
一、概述： 1. 定义：
外部设备——External device，通常指计 算机系统中的外存和常规的输入输出设备（磁盘、磁 带、光盘、鼠标、键盘、打印机、显示器等）。
外围设备——Peripheral device，泛指与主机 有关系的设备。凡在CPU处理数据前后，对数据进 行加工的设备都可称为外围设备，而不管他们是否 受CPU的直接控制。 外围设备作用：为计算机提供与外部环境通信 的手段。
编码键盘 • 信息编码 • 响应速度快，但实现复杂 非编码键盘 • 位置码 • 结构简单，并且通过软件能为某 些键的功能进行重定义
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a.键开关：
键开关为键盘的主要输入元件，它可把按键 动作转变为相应的电信号。同一个键盘上的所有键 开关都采用同一类型的结构。 常见的键开关类型有：有触点式和无触点式。 特点： I、机械簧片式(有触点)： • 带有触觉反馈系统，夹子和 弹簧的配合设计，为键盘提供 结构示意：
（2）内层道周长 = 22 X = 69.08cm 道容量=400位/cmX69.08cm=3454B 面容量=3454B X 220道=759，880B 盘组总容量 = 759，880B X 10面 = 7，598，800B （3）转速 = 2400转 / 60秒 = 40转/秒 数据传输率 = 3454B X 40转/秒 = 138，160 B/S
卡嗒的感觉，手感良好；
• •
键帽 面板
触块
复位弹簧
键杆 触点簧片
结构简单，价格低廉； 较耐用，使用较广泛；
容易产生键抖动，需消抖处 理（抖动引起一次击键产生多 个字符）。
•
II、电容式（非机械，无触点） 工作原理：
结构示意：
键帽
复位弹簧 可移动 上层平板 固定式 下层平板
Байду номын сангаас
面板
按下键时，上层平板移 动会使电容发生变化，通过 比较电路的检测可确定是否 按键。同时机械装置产生卡 嗒声，表示键超过中心位。 特点：
机
控制器
结构部分
设备
3.
外设分类：
1）人机交互设备： 用来实现操作者与计算机之间交流信息的设备； 如：键盘、鼠标、打印机、显示器等。 2）信息驻留设备： 用来保存计算机中大批有用信息的设备； 如：磁盘、磁带、光盘等。 3）机—机通信设备： 用来实现计算机系统间通信的设备； 如：调制解调器（Modem）、D/A、A/D转换设 备等。
（4）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将她 记录在同一个柱面上，因为这样不需要重新找道，数 据读写速度快。
8.3 辅存设备
例 在一个平均寻道时间为4ms、转速为10000转 /分钟的磁盘系统中，每个磁道有18个扇区，每 个扇区存储512B。请问读取一个完整扇区需要 多少时间？
答：寻道时间4ms， 旋转延迟为(60/10000)/2=3ms。 旋转速度R=10000/60=166.7转/秒 传送一个扇区数据的时间 为 512/(166.7×18×512)=0.33ms 读取一个完整扇区花费时间 4+3+0.33=7.33ms 2016/4/5 。
I/O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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8.1 输入设备
8. 1.1 键盘
英寸
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8.3 辅存设备
8. 3.1 硬盘
由磁盘盘片、磁头、磁盘驱动器和 磁盘控制器组成。
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其中，温盘是目前使用最广，可靠性最好， 最方便实用的一种。 其特点为：将磁头和盘片、驱动部分、读 写电路密封在一个盒子内，称为“头盘组合体”。 更换时要对整个头盘组合体作一次整体更换。头 盘组合体内部结构属可移动头固定盘片组结构。
磁表面存储器的主要技术指标：
(1) 记录密度：单位长度内所存二进制信息量。 位密度——磁道上单位长度内所存二进制位数； 道密度——沿径向单位长度内的磁道数； 道距——两条磁道中心线之间的距离； 道密度 = 1 / 道距 (2) 存储容量：盘面数 X 磁道数 X 每条磁道代码数 非格式化容量——磁表面可利用的磁化单元总数； 特点：包括间隙等非有效单元。 格式化容量——按照某种特定记录格式所能存储 的信息总量。是用户可用的有效容量。
2.
外设基本组成：
主要由两部分组成： 设备控制器——用来控制设备的具体动作， 由电子线路实现。
设备的物理结构——大多由机、电、光、磁等原 理实现，与主机的结构原理（电子的）差距较大。 外设与主机的连接特点： 不直接相连，一般通过接口连接。 外设的结构框图如下：
主 I/O 接 口 设备 设备物理 外部
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8.3 辅存设备
温盘的特点是：
（1）包含若干绕固定主轴高速旋转的金属盘片
（2）不工作时，磁头停靠在位于盘片圆心处的着陆区，与 磁盘是接触的。工作时，盘片的高速旋转带动空气，使磁 头悬停于离盘面0.2~0.5微米的高度。 （3）磁盘以恒定的角速度 CAV旋转。 每个盘片的上下两面都可以进行磁记录 主机访问硬盘控制命令中的地址由柱面号、磁头号和扇区 号构成
· 磁道：磁头在盘面上记录信息的轨迹为 许多由内向外排列的同心圆，称为“磁道”。二进 制信息沿磁道串行分布。 · 圆柱面：盘组记录信息时为了节省磁头 移动时间，通常在一个磁道存满后，继续存放在另 一盘面的同一磁道上，则不同盘面的同一磁道可看 成是一圆柱面，存取操作沿柱面进行。 · 扇区：一个磁道通常分成若干段，称为 扇区。一个扇区可存放一个数据块（128B~512B） 磁盘以块为单位成批存取。因此，磁盘寻址的最小 单位为扇区（记录块）而不是字节。
(3) 平均寻址时间：（平均存取时间）
平均存取时间为寻道时间、旋转延迟和数据传输时间 之和 以磁盘存储器为例： 平均寻址时间=平均找道时间+平均等待时间
(4)数据传输率：
单位时间内磁表面存储器向主机传送的数据位数或 字节数。单位为字节/秒，或位/秒。 传输率 = 一个磁道的字节数 * 旋转速度
举例：磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上 最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道 密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速2400转/ 分。问： （1）共有多少柱面？ （2）盘组总存储容量是多少？ （3）数据传输率是多少？ （4）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应 将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面 上？ 解：（1）有效存储区域 =（33-22）/ 2 = 5.5cm 柱面数 = 40道/cm X 5.5 = 220道