计算机组成原理第七章 外存与I0设备
计算机专业基础综合计算机组成原理(外存与I／O设备)模拟试卷1
计算机专业基础综合计算机组成原理（外存与I／O设备）模拟试卷1(总分：44.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：13，分数：26.00)1.计算机的外围设备是指( )。
A.输入／输出设备B.外存设备C.远程通信设备D.除了CPU和内存以外的其他设备√2.用于笔记本电脑的外存储器是( )。
A.软磁盘B.硬磁盘C.固态盘√D.光盘3.CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量是( )。
A.512KBB.1MB √C.256KBD.2MB4.美国视频电子标准协会定义了一个VGA扩展集，将显示方式标准化，这称为著名的( )显示方式。
A.AVGAB.SVGAC.VESA √D.EGA5.为了使设备相对独立，磁盘控制器的功能全部转到设备中，主机与设备间采用( )接口。
A.SCSI √B.专用C.ESDI6.一张3．5英寸软盘的存储容量为( )MB，每个扇区存储的固定数据是( )。
A.1．44MB，512B √B.1MB，1024BC.2MB，256BD.1．44MB，128B7.MD光盘和PC光盘是( )型光盘。
A.只读B.一次C.重写√8.以下描述中基本概念正确的句子是( )。
A.硬盘转速高，存取速度快√B.软盘转速快，存取速度快C.硬盘是接触式读写D.软盘是浮动磁头读写9.下面关于计算机图形和图像的叙述中，正确的是( )。
A.图形比图像更适合表现类似于照片和绘画之类的有真实感的画面B.一般说来图像比图形的数据量要少一些C.图形比图像更容易编辑、修改√D.图像比图形更有用10.视频电子学标准协会制定的局部总线称为( )。
A.VESA √B.VISAC.PCID.EISA11.在软盘存储器中，软盘适配器是( )。
A.软盘驱动器与CPU进行信息交换的通道口√B.存储数据的介质设备C.将信号放大的设备D.抑制干扰的设备12.PC机所配置的显示器，若显示控制卡上刷存容量是1MB，则当采用800×600的分辨率模式时，每个像素最多可以有( )种不同颜色。
计算机专业基础综合计算机组成原理(外存与I／O设备)模拟试卷1
计算机专业基础综合计算机组成原理（外存与I／O设备）模拟试卷1(总分：44.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：13，分数：26.00)1.计算机的外围设备是指( )。
A.输入／输出设备B.外存设备C.远程通信设备D.除了CPU和内存以外的其他设备√2.用于笔记本电脑的外存储器是( )。
A.软磁盘B.硬磁盘C.固态盘√D.光盘3.CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量是( )。
A.512KBB.1MB √C.256KBD.2MB4.美国视频电子标准协会定义了一个VGA扩展集，将显示方式标准化，这称为著名的( )显示方式。
A.AVGAB.SVGAC.VESA √D.EGA5.为了使设备相对独立，磁盘控制器的功能全部转到设备中，主机与设备间采用( )接口。
A.SCSI √B.专用C.ESDI6.一张3．5英寸软盘的存储容量为( )MB，每个扇区存储的固定数据是( )。
A.1．44MB，512B √B.1MB，1024BC.2MB，256BD.1．44MB，128B7.MD光盘和PC光盘是( )型光盘。
A.只读B.一次C.重写√8.以下描述中基本概念正确的句子是( )。
A.硬盘转速高，存取速度快√B.软盘转速快，存取速度快C.硬盘是接触式读写D.软盘是浮动磁头读写9.下面关于计算机图形和图像的叙述中，正确的是( )。
A.图形比图像更适合表现类似于照片和绘画之类的有真实感的画面B.一般说来图像比图形的数据量要少一些C.图形比图像更容易编辑、修改√D.图像比图形更有用10.视频电子学标准协会制定的局部总线称为( )。
A.VESA √B.VISAC.PCID.EISA11.在软盘存储器中，软盘适配器是( )。
A.软盘驱动器与CPU进行信息交换的通道口√B.存储数据的介质设备C.将信号放大的设备D.抑制干扰的设备12.PC机所配置的显示器，若显示控制卡上刷存容量是1MB，则当采用800×600的分辨率模式时，每个像素最多可以有( )种不同颜色。
西安电子科技大学_计算机组成原理第7章输入输出IO系统_课件PPT
7.2 外部设备：习题
设一个磁盘盘面共有200个磁道，盘面总存储容量 60MB，磁盘旋转一周的时间为25ms，每磁道有8个扇 区，各扇区间有一间隙，磁头通过每个间隙需1.25ms。 则磁盘通道所需最大传输率是_____。
A. 10MB/s
B. 60MB/s
C. 83.3MB/s D. 20MB/s
14
7.3 I/O接口(I/O控制器)：习题
在统一编址的情况下，就I/O设备而言，其对应的I/O 地址说法错误的是_____。 A. 要求固定在地址高端 B. 要求固定在地址低端 C. 要求相对固定在地址的某部分 D. 可以随意在地址的任何地方
7 第 章 输入输出(I/O)系统
7.4 I/O方式
2021年9月3日 21:40:22
7.4 I/O方式
程序查询方式 实现简单；CPU与I/O设备只能串行工作。
程序中断方式 中断的基本类型 按中断源的位置： 内中断 外中断 如何得到中断服务程序的入口地址： 向量中断: 由中断事件自己提供(硬件向量法) 非向量中断：由CPU查询得到(软件查询法)
19
7.4 I/O方式
程序中断方式
中断的过程：
中断请求：由中断源发出
中断响应：每条指令执行阶段结束前，未屏蔽
断点保护（硬件完成） 中断判优
PUSH PSW 关中断: IF=0; TF=0
中断源识别
PUSH CS
获得中断服务程序首地址 PUSH IP
中断处理
PUSH regs STI （选） 中断处理
一台字符显示器的VRAM中存放的是_____。
A. 显示字符的ASCII码
B. BCD码
C. 字模
D. 汉字内码
计算机组成原理 第七章 外围设备PPT课件
外围设备是计算机系统中不可缺 少的重要组成部分。其功能是在计算 机和其他机器之间，以及计算机与用 户之间提供联系。
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整体概述
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第七章 外围设备
7.1 外围设备概述 7.2 磁盘存储设备 7.3 磁盘存储设备的技术发展 7.4 磁带存储设备 7.5 光盘和磁光盘存储设备 7.6 显示设备 7.7 输入设备和打印设备
磁头 取数臂
磁盘组
主轴 通风机 滤尘器
定位驱动器 密封罩
小车
速度 传感器
传动皮带 主电机
14
磁盘结构与参数
磁盘结构（典型数据与磁盘容量相关）
磁道：每个盘片每面500 至 2000 磁道 扇区：扇区是磁盘访问的最小单位，每个磁道32 至 128个扇区
某些硬盘上每个磁道上的扇区数相同，位密度不同，读写信 号控制复杂一些 为增加容量，位密度恒定，外磁道比内磁道扇区数多一些， 信息管理复杂一些 柱面：位于同一半径的磁道集合
磁记录介质：单独的、可以和磁盘驱动器分开保存
的硬磁盘片、磁盘组、软磁盘片等。
磁盘接口电路：是插在主机总线插槽中的一块电路
卡，用于把磁盘驱动器与计算机主机连接为一体系统， 接收主机发给磁盘的操作命令，实现数据缓冲与格式 变换，处理主机与磁盘之间的其它交互作用与时间上 的同步等。
12
13
硬磁盘驱动器结构示意图
访问速度：
数据量（通常为1个扇区）： 1 KB/扇 区 旋转速度：3600 RPM至7200 RPM 存储密度：磁道上单位长度存储的位 数 磁盘直径：2.5至 5.25 in 一般为：2 至15 MB每秒
《计算机组成原理》第7章：存储系统
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7.1 存储系统概论
所谓速度，通常用存取时间(访问时间)和存取周期 来表示。存取时间是指从启动一次存取操作到完成 该操作所经历的时间；存取周期是指对存储器进行 连续两次存取操作所需要的最小时间间隔。由于有 些存储器在一次存取操作后需要有一定的恢复时间， 所以通常存取周期大于或等于取数时间。单位容量 的价格是指每位的价格。数据传输率是指在单位时 间内可以存取的二进制信息的位数，在数值上等于 存储器总线宽度除以存取周期，所以又可称为存储 器总线带宽或频宽。除此之外，存储器件还有一个 十分重要的性能，就是它是否是挥发性的。
图7-6 2114的读/写周期波形图
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7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
4. 静态存储器的组织 1)位扩展
图7-7 位扩展连接方式
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性 能 存储信息 破坏性读出 需要刷新 行列地址 运行速度
SRAM 触发器 否 否 同时送 快 电容 是 需要 分两次送 慢
DRAM
集成度
发热量 存储成本
低
大 高
高
小 低
表7-1 静态存储器和动态存储器性能比较
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7.2 主 存 储 器
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7
基本概念 静态MOS RAM芯片举例 动态MOS RAM 2164芯片 动态MOS RAM 4116芯片 动态RAM的刷新 只读存储器举例 主存储器与CPU的连接
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7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
3. 读写时序 为了使芯片正常工作，必须按所要求的时序关系 提供地址信息、数据信息和有关控制信号，2114 的读/写周期波形图如图7-6所示。 1) 读周期 2) 写周期
白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(外存与I／O设备 输入设备和打印设备)
7.7 输入设备和打印设备输入设备图形输入设备（键盘、鼠标、光笔…）图像输入设备（摄像机）语音输入设备打印设备点阵式打印机喷墨打印机激光打印机本章小结：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。
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I/O接口模块和主机相连，并受主机控制。
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，组装成一个不可拆卸的机电一体化整体，防尘性能好，可靠性高，因而得到了广泛的应用，成为最有代表性的硬磁盘存储器。
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。
磁盘阵列RAID是多台磁盘存储器组成的大容量外存系统，它实现数据的并行存储、交叉存储，单独存储，改善了I/O性能，增加了存储容量，是一种先进的硬磁盘体系结构。
各种可移动硬盘的诞生，是磁盘先进技术的又一个重要进展。
光盘和磁光盘是近年发展起来的一种外存设备，是多媒体计算机不可缺少的设备。
不同的CRT显示标准所支持的最大分辨率和颜色数目是不同的。
VESA标准，是一个可扩展的标准，它除兼容传统的VGA等显示方式外，还支持1280×1024像素光栅，每像素点24位颜色深度，刷新频率可达75MHz。
显示适配器作为CRT与CPU的接口，由刷新存储器、显示控制器、ROM BIOS三部分组成。
先进的显示控制器具有图形加速能力。
常用的计算机输入设备有图形输入设备（键盘、鼠标）、图像输入设备、语音输入设备。
常用的打印设备有激光打印机、彩色喷墨打印机等，它们都属于硬拷贝输出设备。
计算机组成原理课后答案
溢出 7．用原码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别计算x*y。 （1）x = 0.11011 y = - 0.11111 （2）x = -0.11111 y = - 0.11011 解：（1）原码阵列
的数据，外存通常指的是磁盘、磁带、光盘存储器等，用于存放暂不运 行的程序和暂不处理的数据。CPU是运算器和控制器的合称，适配器是 指连接主机与外设一个中间电路，也叫接口，其作用相当于一个转换 器，保证外设用与主机要求相适应的形式发送和接收信息。 9．计算机的系统软件包括哪几类？说明它们的用途。 答：计算机的软件包括系统软件和应用软件。系统软件用来简化程序设 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 及用途。它可分为四类：（1）各种服务性程序，如诊数据程序、排错 程序、练习程序等；（2）语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程 序等；（3）操作系统程序；（4）数据库管理系统（DBMS）。而应用 软件是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序，如工程设计程 序，数据加工程序，自动控制程序，企业管理程序、情报检索程序、科 学计算程序等等。 10．说明软件发展的演变过程。 答：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。 11．现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计 会产生什么影响? 答：现代计算机系统可分为五个层次，第一级是微程序设计级；第二级 是一般机器级；第三级是操作系统级；第四级是汇编语言级；第五级是 高级语言级。其中前二级是硬件系统、后两级是软件系统对硬件系统的 功能扩展，第三级是可以说是软件与硬件的一个交界面。这种分级不是 绝对的，也不是惟一的，比如随着大规模集成电路和固件的发展，硬件 的功能在不断往上层延伸。而且，不同的硬件结构，其层次也不同，如 硬布线控制器的计算机，就没有微程序级。 12．为什么软件能够转化为硬件？硬件能够转化为软件？实现这种转 化的媒介是什么？ 答：随着大规模集成电路和计算机系统结构的发展，实体硬件机的功能
计算机组成原理--外围设备
计算机组成原理–外围设备1. 介绍外围设备是计算机系统中与计算机核心部件（如CPU、内存等）相连的一些输入/输出设备，用于完成人机交互和数据传输的任务。
在计算机组成原理中，外围设备是指与计算机核心部件相连的各种输入/输出设备，包括但不限于键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪等。
本文将重点介绍常见的外围设备并探讨其工作原理。
2. 键盘键盘是一种常见的输入设备，用于向计算机输入文本、命令和控制信息等。
键盘通常采用矩阵排列的按键结构，具有各种控制键和功能键。
当用户按下键盘上的按键时，按键会触发开关，产生一个电信号，然后通过连接到计算机主板的电路传递给CPU。
CPU解释这个电信号，将其转化为二进制数据，进而进行相应的处理，例如输入字符、执行命令等。
3. 鼠标鼠标是一种常用的输入设备，在计算机图形用户界面中起到了重要的作用。
鼠标通常由几个按钮和一个移动球或光学传感器组成。
通过移动鼠标，用户可以控制光标在屏幕上的位置，并通过鼠标左键和右键与计算机进行交互。
当用户点击鼠标按钮时，鼠标会产生一个电信号，然后通过连接到计算机主板的电路传递给CPU。
CPU解释这个信号，将其转化为相应的操作，例如在屏幕上选中文本、打开应用程序等。
4. 显示器显示器是一种常用的输出设备，用于将计算机处理的数据和图像以可视化的方式显示给用户。
显示器通常使用液晶显示技术或荧光显示技术，通过控制每个像素点的亮度和颜色来显示图像。
当CPU处理完数据后，它将通过显卡将数据发送到显示器。
显卡将数据转化为显示器可识别的信号，然后通过显示器的电路驱动屏幕上的像素点发出光来显示图像。
5. 打印机打印机是一种常见的输出设备，用于将计算机处理的数据和图像打印到纸张上。
打印机通常具有喷墨打印、激光打印、热敏打印等多种打印技术。
当CPU处理完数据后，它将通过打印机接口将数据发送给打印机。
打印机通过控制喷墨头或激光束在纸张上打印出相应的图像或文本。
6. 扫描仪扫描仪是一种常见的输入设备，用于将纸质文档或照片转化为电子文件。
计算机组成与结构第7章_外存与IO设备
最内层磁道半径Rmin = 230mm ÷2 = 115mm
最外层磁道半径Rmax = Rmin + 275/5 = 115 + 55 = 170mm 最高位密度 = 12288字节÷ 2π Rmin = 17字节/mm
最低位密度=12288字节÷ 2π Rmax =11.5字节/mm
2016年11月18日星期五 28
2016年11月18日星期五 17
磁盘上的信息记录方式
一个硬盘由多个盘片构成的磁盘组来记录信息； 每个盘片包括两个记录面（除最上面和最下面）； 每个记录面表面通常有几十到几百个磁道来记录信息； 每个磁道又分为若干个扇区。 磁盘组的信息记录顺序是按照柱面来组织的： 第0面第0道第1面第0道……第N面第0道 第0面第1道第1面第1道……第N面第1道 …… 硬盘上信息地址由记录面号、磁道号、扇区号三个部分组成。 索引 ：磁道的起始位置。
2016年11月18日星期五
26
课本P217【例1】 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6000转/分。问：
⑤ 如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录 在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上? 磁盘组的记录顺序是按照柱面来组织的；
磁道数 = 记录面的有效区域 道密度 = [(外径-内径)/2 ] 道密度 = [(5 －2.36)/2 ] 1250TPI = 1650道 ② 每磁道能存储多少字节？ 道容量 = 内圈周长位密度 = (2.36 3.14) 52400 ÷ 8
= 48562字节
2016年11月18日星期五 30
16
7.2.4 磁盘上信息的分布
计算机组成原理外存与IO设备要点课件
投影仪
投影仪可以将计算机输出的视频信号 投影到大屏幕上，方便多人观看。
音响
音响用于播放声音，可以输出计算机 输出的音频信号。
通信设备
01
02
03
网络适配器
网络适配器用于将计算机 连接到网络，实现数据传 输和通信。
调制解调器
调制解调器用于将计算机 通过电话线连接到互联网 。
交换机和路由器
交换机和路由器用于连接 多个计算机或网络设备， 实现数据传输和通信。
储和读取。
工作原理
光盘内部由透明材料制成，表面有记录数 据的凹坑和凸起，通过激光器照射在光盘
表面并检测反射光的变化来读取数据。
特点
容量大、价格低、数据可靠性高，但读写 速度较慢。
分类
按照存储容量可分为CD、DVD、BD等， 按照读写类型可分为只读、可写一次、可 擦写等。
02
IO设备介绍
输入设备
键盘
工作原理
硬盘内部由多个磁盘片组成， 数据存储在磁道上，通过读写 磁头在磁盘表面移动来读取或 写入数据。
分类
按照接口类型可分为IDE、 SATA、SCSI等，按照转速可分 为5400转/分、7200转/分等。
固态硬盘
定义
特点
固态硬盘是一种基于闪存的存储设备，没 有机械运动部件，数据存储在闪存芯片中 。
04
外存与IO设备的性能指标
存储容量
存储容量
指外存或IO设备能够存储的数据量， 通常以字节（Byte）、千字节（KB） 、兆字节（MB）、吉字节（GB）、 太字节（TB）等单位来表示。
存储密度
指单位物理空间内能够存储的数据量 ，是衡量存储器性能的重要指标之一 。
传输速率
01
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。
计算机组成原理第七章外围设备PPT课件
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
7.2 显示设备
7.2.1 显示设备的分类与有关概念
按显示设备所用的显示器件分类，有阴 极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、 等离子显示器等。
按所显示的信息内容分类，有字符显示
3
1.分辨率和灰度级
分辨率是指显示器所能表示的像素个数。 像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分 辨率取决于显象管荧光粉的粒度、荧光屏 的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。
刷新存储器要有与显示像素数相对应 的存储空间，用来存储每个68
间的同步?它们的分频关系如何?
10
(1)缓存容量为64×25×8bit=1600字节 (2)ROM容量为64×8×8=512 (3)缓存中存放的是待显示字符的ASCII代码。 (4)显示位置自左至右，从上到下，相应地
缓存地址由低到高，每个地址码对应一个 字符显示位置。 (5)点计数器8∶1分频；字计数器 (64+12)∶1分频；行计数器(8+6)∶1分频； 排计数器(25+10)∶1分频。
12
1.磁性材料的物理特性
磁性材料的磁滞回线请参见CAI演示
2.记录方式
形成不同写入电流波形的方式，称为记录 方式。记录方式是一种编码方式，它按某种 规律将一串二进制数字信息变换成磁层中相 应的磁化元状态，用读写控制电路实现这种 转换。
13
在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、 相位、频率变化不同，从而形成了不同的记录 方式。常用记录方式可分为不归零制(NRZ)， 调相制(PM)，调频制(FM)，改进调频制 (MFM)几大类。这些记录方式中代码0或1的写 入电流波形见教材的P252图7.11。
计算机组成原理外存与IO设备
计算机组成原理外存与IO设备外存，也称为辅助存储器，是指计算机系统中用来存储大量数据和程序的设备。
与内存相比，外存容量大、价格低廉，但读写速度较慢。
常见的外存设备包括硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘和闪存等。
硬盘是一种常用的外存设备，它通过磁性技术在一个圆盘上储存大量数据。
硬盘通过一个或多个磁头在盘片上读写数据。
它的读写速度较快，容量较大，适用于存储大量数据和程序。
而固态硬盘（SSD）则是一种基于闪存芯片的存储设备，相比传统硬盘，它的读写速度更快，噪音更小，抗震性能更好。
因此，固态硬盘逐渐成为了外存设备的主流。
光盘作为一种可移动存储介质，具有较大的容量和较长的寿命，常用于存储和传输大量数据，如音频、视频和软件。
光盘通过激光束进行读写操作，速度较慢，但容量较大，可达到数十GB。
闪存则是一种基于闪存芯片的存储设备，容量小巧，读写速度较快，常用于移动存储介质，如USB闪存盘和SD卡等。
IO设备，也称为输入输出设备，是计算机与外部世界进行交互的接口和过程。
常见的IO设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪和摄像头等。
键盘是一种常见的输入设备，通过按下键盘上的按键，向计算机输入字符和命令。
鼠标则是一种常见的指针设备，通过移动鼠标指针或点击鼠标按钮，与计算机进行交互。
显示器是一种输出设备，用于显示计算机处理的图像和文字。
打印机则是一种常见的输出设备，用于将计算机中的数据和图像打印出来。
扫描仪可以将纸质文档或照片转换为数字格式，摄像头可以捕捉图像和视频。
外存和IO设备在计算机系统中起到了非常重要的作用。
外存提供了大容量的存储空间，用于存储大量数据和程序，扩展了计算机的存储能力。
IO设备则是计算机与外部世界交互的接口，使用户能够输入和输出数据，完成各种任务。
外存和IO设备为计算机系统提供了丰富的功能和应用场景，使计算机能够更好地满足用户的需求。
总结起来，外存和IO设备在计算机组成原理中发挥了重要的作用。
外存提供了大容量的辅助存储空间，用于存储大量数据和程序。
计算机组成原理外存与IO设备要点课件
这些设备在特定应用场景下发挥 重要作用，如摄像头用于视频通 话和会议，游戏手柄用于游戏控 制等。
06
CATALOGUE
IO设备的工作原理
显示器的工作原理
显示器的工作原理
显示器是计算机的重要输出设备，用于将计算机内部的数据以可视化的方式呈现给用户。显示器通过将计算机传输的 信号转换成图像，使用户能够直观地查看和交互。
固态硬盘
总结词
固态硬盘（SSD）是一种基于闪存的存储器，具有高速读写、低功耗、抗震等特点。
详细描述
固态硬盘内部由多个闪存芯片组成，数据存储在闪存芯片的存储单元中。由于没有机械运动，固态硬盘的读写速 度非常快，通常在数百兆字节每秒以上。此外，固态硬盘还具有低功耗和抗震等特点，使其成为高性能计算机和 移动设备的理想选择。
电子式
智能式
现代的IO设备已经逐渐向智能式发展 ，如触摸屏、扫描仪等，它们不仅具 有输入输出功能，还能进行数据处理 和通信。
随着电子技术的发展，IO设备逐渐向 电子式转变，如磁盘驱动器、打印机 等，它们具有更高的速度和精度。
IO设备的技术指标
数据传输速度
IO设备的数据传输速度是衡量其性能的 重要指标，包括传输速率、带宽等参数
数据。
光盘的工作原理
01
光盘利用激光束在光盘表面形成凹坑和凸起，以二进制形式存 储数据。
02
光盘表面由透明基质、反射层和存储层组成，激光束通过基质
照射到存储层，反射回来的光线经过聚焦后形成光点。
光点的形状和大小通过调制激光束的强度和聚焦点位置来控制
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，从而实现数据的写入和读取。
U盘与闪存盘的工作原理
兼容性
指外存储器与计算机和其他设备的互 操作能力，通常以接口类型、操作系 统支持等为指标。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：计算机组成原理课程英文名称：Principles of Computer Composition课程编码：课程类型：学科基础课总学时：64理论学时：52 实验学时：12学分：4适用专业：计算机类专业先修课程：数字逻辑开课院（部）：计算机科学与工程学院二、课程的性质与任务《计算机组成基础》是计算机类专业必修的一门学科基础课。
本课程介绍计算机系统的组成原理及内部工作机制，包括计算机各大部件的结构、工作原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成计算机整机的技术，旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，深刻理解程序在计算机硬件上被执行的过程，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。
为今后计算机网络、操作系统、计算机体系结构及专业方向课程的学习打好基础。
三、课程教学基本要求1、计算机组成原理课程的内容比较抽象，教学中需要结合实际例子进行讲授。
2、讲授比较复杂的过程，如指令周期的步骤，可以通过动画演示，帮助学生理解。
也可以结合实验，讲解数据通路。
3、要求学生课前预习，课后复习，尽量完成课后所有习题，帮助消化理解教学内容。
对于典型的习题，应该在习题课上详细讲解。
选讲一些综合性的考研试题，帮助学生开拓思路。
4、注重实验的教学效果，实验不能仅仅停留在做出结果，一定要让学生知其所以然，并且能初步进行一些设计。
四、理论教学内容和基本要求第一章计算机系统概论（一）讲授内容：1.1 计算机的分类1.2 计算机的发展简史1.3 计算机的硬件1.4 计算机的软件1.5 计算机系统的层次结构（二）基本要求：（1）了解计算机软硬件的概念，软件的分类；（2）理解计算机的系统层次结构，包括计算机硬件的基本组成(五大部件的构成)，以及计算机的基本工作过程；（3）掌握计算机的工作原理、硬件的主要技术指标。
（三）重点及难点：重点：计算机的工作原理、计算机的层次结构第二章运算方法和运算器（一）讲授内容：2.1 数据与文字的表示方法2.2 定点加法、减法运算2.3 定点乘法运算2.4 定点除法运算2.5 定点运算器的组成2.6 浮点运算方法和浮点运算器（二）基本要求：（1）掌握各种数制及其相互转换的方法、无符号数和有符号数的表示方法。
计算机组成原理章7
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课内测试6
1、某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，
每道记录信息12288B，共有275道。问：
(1)共有多少柱面；
(2)磁盘存储容量是多少；
(3)磁盘数据传输率是多少；
(4)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记
录在X1024像素，像素的颜色数为256。
质接受数据。
外围设备可分为：输入设备、输出设备、外存设备、 数据通信设备和过程控制设备几大类。
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磁盘上信息的分布
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⑴ 记录面 一台硬盘驱动器中有多个盘片，每个 盘片有两个记录面。 ⑵ 磁道 在记录面上，一条条磁道形成一组同心 圆，最外圈的磁道为0号，往内则磁道号逐步增加。 ⑶ 扇区 将一条磁道划分为若干个段，每个段称 为一个扇区或扇段，每个扇区存放一个定长信息块。 ⑷ 圆柱面 在一个盘组中，各记录面上相同编号 （位置）的诸磁道构成一个圆柱面。引入圆柱面的概 念是为了提高硬盘的存储速度。当主机要存入一个较 长的文件时，若一条磁道存不完，就需要存放在同一 圆柱面上的不同磁道上。由于各记录面的磁头已同时 定位，换道的时间只是磁头选择电路的译码时间，相 对于定位操作可以忽略不计。
外围设备的定义：除了CPU和主存外，计算机系统 的每一部分都可作为一个外围设备来看待。 外围设备的功能：在计算机和其他机器之间，以及 计算机与用户之间提供联系。 通常外围设备由三个基本部分组成： (1) 存储介质，它具有保存信息的物理特征。
(2) 驱动装置，它用于移动存储介质。
(3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介
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2、CRT的分辨率为1024X1024像素，像素的颜色数为256。
(1)刷新存储器每个单元的字长是多少；
(2)求刷新存储器的容量。 解：(1)刷新存储器每个单元的字长是8位。
计算机组成原理 外部设备
4.数据传送率
磁介质存储器在单位时间内向主机传 送数据的位数或字节数，称为数据传送率 Dr ，单位为位/秒或字节/秒。
5.误码率
误码率是衡量磁介质存储器出错概率 的参数，它等于读出的出错信息位数和读 出总的信息位数之比。
计算机组成原理
7.2.37.数2 字磁磁介记质录存方式储器的性能和原理
1.记录密度
记录密度是指磁介质存储器单位长度 或单位面积磁层表面所能存储的二进制信 息量。通常以道密度和位密度表示，也可 用两者的乘积面密度来表示。
计算机组成原理
⑴道7密.2度磁介质存储器的性能和原理
道密度又叫横向密度，是指垂直于磁 道方向上单位长度中的磁道数目，道密度 的单位是道/英寸（TPI）或道/毫米 （TPM）。
计算机组成原理
7.3.2 硬盘驱7动.3器磁介质存储设备
1.磁头
接触启停式浮动磁头是指读/写操作时 磁头浮空，不与盘面记录区相接触，以免划 伤记录区。但在启动前和停止后，磁头将仍 与盘面接触。具体的做法是：在盘面记录区 与轴心之间有一段空白区，被当作启停区或 着陆区。未启动前及停止后，磁头停在启停 区，与盘面接触。当盘片旋转并达到额定转 速时，气垫浮力使磁头浮起并达到所需的浮 动高度，然后将磁头向外移至0号磁道，准 备寻道。
计算机组成原理
7.2 磁介质存储器的性能和原理
(2)调频制（FM）
调频制是根据写电流的频率来区分记 录“1”或“0”的。记录“1”时，写电流在 位周期中间和边界各改变一次方向；记录 “0”时，写电流仅在位周期边界改变一次 方向。因此，记录“1”的磁化翻转频率为 记录“0”时的两倍，故又称倍频制。若以 T0表示位周期，则调频制的磁化翻转间距 为0.5T0和T0。
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2、磁表面存储器的读写原理
磁头：软磁材料做铁芯，其上绕有读写线圈的电磁铁 利用磁性材料剩磁的两种磁化方向 (S-N或N-S)表示二进制数据“0”和“1”。
铁心 I 写线圈 S N N S 载磁体
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读线圈
运动方向
磁层
磁表面存储器存储原理
电磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流，将 数值转换成磁层存储单元中的不同剩磁状态。 利用磁电变化，通过磁头读出线圈，将存储单 元的剩磁状态转换为电信号输出。
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7.1.2 外围设备分类
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、手写笔 输出设备：显示器，打印机，绘图仪； 输入兼输出设备：终端，传真机； 外存储器：磁盘，硬盘、磁带、光盘； 数据通讯设备：FAX ，MODEM； 过程控制设备：A/D，D/A，传感器，仪表。
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7.1外围设备概述
一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实际 需要来决定的。如下图所示出了计算机的五大类外围设备， 这只是一个典型化了的计算机环境。
(1) 存储介质，它具有保存信息的物理特征。例如 磁盘就是一个存储介质的例子，它是用记录在盘上 (2) 驱动装置，它用于移动存储介质。例如，磁盘 (3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介 质接受数据。例如，磁盘读出时，控制电路把盘上 用磁化元形式表示的信息转换成计算机所需要的电 信号，并把这些信号用电缆送给计算机主机
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磁记录特点
存储容量大，位价格低 记录介质可重复使用 记录信息可长期保存 非破坏性读出 采用机械装置，机械结构复杂 存取速度慢 对工作环境要求高
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1.磁性材料物理特性
B---磁感应强度 H---外加磁场强度 I----电流 磁性材料被磁化后， 工作点总在磁滞回线上。 剩磁状态+Br , －Br。 矩形磁滞回线Br 较大容易 读出，矫顽力Hc较小容易 磁化，易于写入信息
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7.2磁盘存储设备
硬磁盘按盘片结构，分成可换盘片式与固定盘片 式两种；磁头也分为可移动磁头和固定磁头两种。 可移动磁头固定盘片的磁盘机的特点是一片或 一组盘片固定在主轴上，盘片不可更换。盘片 每面只有一个磁头，存取数据时磁头沿盘面径 向移动。可移动磁头可换盘片的磁盘机：盘片 可以更换，磁头可沿盘面径向移动。优点是盘 片可以脱机保存，同种型号的盘片具有互换性。 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。
操作的装置都可称外围设备。
输入输出设备，外存储器，数据通讯设备，终端设备，以及计 算机自动控制、检测系统中的各种采样、检测设备， A／D和D
／A转换器，各种与计算机相关的仪表及装置。
狭义 : 仅指输入输出设备和外存储器，它们是只用于输入 输出数字信息的、构成计算机系统必不可少的设备。
外围设备又称外部设备，
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7.2磁盘存储设备
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。而普通的硬磁盘要 求具有超净环境，只能用于大型计算机中。
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7.2磁盘存储设备
7.2.3、磁盘驱动器和控制器 磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置，因 此各部件的加工安装有严格的技术要求。对温 盘驱动器，还要求在超净环境下组装。各类磁 盘驱动器的具体结构虽然有差别，但基本结构 相同，主要由定位驱动系统、主轴系统和数据 转换系统组成。如下图是磁盘驱动器外形和结 构示意图。
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7.2磁盘存储设备
7.2.1磁记录原理
将磁性材料薄薄的涂在金属或者塑料表面作 载磁体来存储信息的方式称为磁表面存储
大多数外存储器均采用磁பைடு நூலகம்录原理
磁鼓、软磁盘、硬磁盘、磁带
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7.2.1磁记录原理
将磁性材料薄薄的涂在金属或者塑料表面作
载磁体来存储信息的方式称为磁表面存储
大多数外存储器均采用磁记录原理 磁鼓、软磁盘、硬磁盘、磁带
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硬盘存储器基本组成
磁头 盘片
定位信息
磁头定位 伺服系统
控 制 器
控 制 器 接 口
写入数据 读出数据 磁头地址 电源 空气 过滤系统 主轴电机 控制电路 读 /写 电路 磁头 选择电路
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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 并行数据，再并行送至 计算机。
第七章 外围设备
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第七章 外围设备
外围设备概述 磁盘存储设备 磁盘存储设备的技术发展 磁带存储设备 显示设备 输入设备和打印设备
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7.1外围设备概述
7.1.1外围设备的一般功能
运算器 系统总线 控制器 CPU
存储器
主机
输入设备
外围设备 输出设备
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外围设备功能定义
广义 : 凡与计算机相连、受主机控制完成数据处理或控制
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记录方式
形成不同写入电流的方式称为记录方式
不归零制（NRZ0）
见“1”就翻不归零制（NRZ1） 调相制（PM） 调频制（FM） 改进调频制（MFM）
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7.2.2、磁盘的组成和分类
硬盘基本组成
盘片组 主轴驱动机构 磁头 磁头驱动定位机构 读写电路 接口及控制电路
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外围设备特点
由信息载体,设备和设备控制器组成; 工作速度比主机慢很多; 不同设备的信息类型和格式不同; 以上这些特点给主机与输入输出设备的连接带来 复杂性。因此，必须设置一个 1／O接口来解决信 息的缓冲、同步与通讯，格式的转换及电气特性 的适配等一系列问题。
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外围设备（磁盘）基本组成