计算机组成原理 第七章 外围设备PPT课件
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计算机组成原理第七章
磁记录原理
磁性材料的物理特性 磁表面存储器的读写原理
–
–
读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯 读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时， 是良好的导磁材料， 是良好的导磁材料，磁化元的磁力线很容易通过磁头而 形成闭合磁通回路。 形成闭合磁通回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向 是不同的。 是不同的。 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时， 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯 内就产生一定方向的磁通。 内就产生一定方向的磁通。
磁表面存储
– –
用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体 存储信息 优点
存储容量大， 存储容量大，位价格低 记录介质可以重复使用 记录信息可以长期保存而不丢失 非破坏性读出， 非破坏性读出，读出时不需要再生信息
– –
缺点
存取速度慢，机械结构复杂， 存取速度慢，机械结构复杂，对工作环境要求高
通常用作辅助大容量存储器使用
磁盘存储器的技术指标
采用定长数据块格式， 【例题1解】：(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单 例题 解 采用定长数据块格式 位是一个记录块(一个扇区 一个扇区)， 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， 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： 可用如下格式：
第七章
外围设备
外围设备 磁记录原理 磁盘驱动器 磁盘控制器 磁盘存储器
教学要求
重点和难点
外围设备的一般功能 磁记录原理 磁盘的组成 磁盘驱动器和控制器 磁盘上的信息分布 磁盘存储器的技术指标
主要内容
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 光盘和磁光盘存储设备
计算机组成原理之外围设备
计算机组成原理 Slide 19/ 47
磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字信 息转换成磁化单元 •不归零制（NRZ）：NonReturn to Zero Change ✓磁头线圈始终有电流。 ✓对连续记录的“1”和“0”，写电流的方 向是不改变的。 ✓无自同步能力。
计算机组成原理 Slide 20/ 47
计算机组成原理 Slide 18/ 47
磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字信息 转换成磁化单元。 •归零制（RZ）：Return to Zero ✓正脉冲电流表示“1”，负脉冲电流表示 “0”； ✓不论记录“0”或“1”，在记录下一信息 前，记录电流恢复到零电流； ✓简单易行，记录密度低，改写磁层上的 记录比较困难，一般是先去磁后写入。 ✓具有自同步能力（能从磁头读出信号中 分离获得同步/选通信号）。
800×600 1024×768 1280×1024 ……
计算机组成原理 Slide 5/ 47
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
第七章 外围设备
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7.1 外围设备概述
7.1.1 外围设备的一般功能 1. 什么是外围设备
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。 2.主机和外设的价格比
20世纪70年代初为 1：1 20世纪80年代末为 1：6 ~ 1：10
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点阵针式打印机
点阵针式打印机是目前应用最普及的 一种打印设备，特点是结构简单、体积小、 重量轻、价格低、字符种类不受限制，易 实现汉字打印，还可以打印图形/图像， 因此在微小型机中都配置这种打印机。
磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字信 息转换成磁化单元 •不归零制（NRZ）：NonReturn to Zero Change ✓磁头线圈始终有电流。 ✓对连续记录的“1”和“0”，写电流的方 向是不改变的。 ✓无自同步能力。
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磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字信息 转换成磁化单元。 •归零制（RZ）：Return to Zero ✓正脉冲电流表示“1”，负脉冲电流表示 “0”； ✓不论记录“0”或“1”，在记录下一信息 前，记录电流恢复到零电流； ✓简单易行，记录密度低，改写磁层上的 记录比较困难，一般是先去磁后写入。 ✓具有自同步能力（能从磁头读出信号中 分离获得同步/选通信号）。
800×600 1024×768 1280×1024 ……
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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
第七章 外围设备
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7.1 外围设备概述
7.1.1 外围设备的一般功能 1. 什么是外围设备
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。 2.主机和外设的价格比
20世纪70年代初为 1：1 20世纪80年代末为 1：6 ~ 1：10
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点阵针式打印机
点阵针式打印机是目前应用最普及的 一种打印设备，特点是结构简单、体积小、 重量轻、价格低、字符种类不受限制，易 实现汉字打印，还可以打印图形/图像， 因此在微小型机中都配置这种打印机。
计算机组成外围设备课件
外围设备的作用
01
信息输入
外围设备可以将数据、图像、 声音等信息输入到计算机中，
供计算机处理和使用。
02
信息输出
外围设备可以将计算机处理后 的信息输出到屏幕、打印机、 音响等设备上，供用户查看和
使用。
03
数据存储
外围设备可以作为计算机的外 部存储器，用于存储大量的数
据、文件和程序等。
外围设备的性能指标
05
外存储器
硬盘驱动器
03
硬盘驱动器概述
工作原理
性能指标
硬盘驱动器是一种旋转式外存储器，通过 高速旋转的磁盘和读写头实现数据的存储 和读取。
硬盘驱动器由多个磁盘片组成，数据存储 在磁盘片表面的磁道上。读写头在磁盘表 面移动，实现对数据的读写操作。
硬盘驱动器的性能指标包括存储容量、数 据传输速率、平均无故障时间等。
03
输出设备
显示器
01
显示器是计算机最重要的输出 设备之一，用于显示文字、图
形和视频等信息。
02
显示器按照工作原理可以分为 阴极射线管显示器（CRT）、 液晶显示器（LCD）、等离子
体显示器（PDP）等。
03
CRT显示器利用电子束激发荧 光物质发光，具有色彩鲜艳、 亮度高、视角大等优点，但体
积较大、重量较重。
数据线的种类
包括USB线、HDMI线、网线等， 根据不同的需求选择合适的数据线 。
数据线的维护
定期检查数据线是否完好，避免破 损或接触不良等情况，影响数据传 输。
外设接口卡
外设接口卡的作用
扩展计算机的接口，连接 更多外设设备。
外设接口卡的种类
包括PCI、PCI-E等接口卡 ，根据需要选择相应的接 口卡。
计算机组成外围设备课件
02
音响设备的类型包括扬声器、耳 机、音箱等。
201 4
04
音响设备的连接方式包括音频线 、蓝牙、Wi-Fi等，选择合适的连
接方式可以保证音质效果。
04
网络设备
网卡
网卡
网卡是计算机与网络连接的重 要设备，负责将计算机与网络 连接起来，实现数据的传输和
共享。
网卡的作用
网卡的主要作用是实现计算机 与网络之间的数据传输、信号 转换和通信协议的转换。
鼠标
01
鼠标是用于在屏幕上选 择、移动、点击等操作 的输入设备。
02
鼠标按工作原理可分为 机械式、光感应式和激 光式三种。
03
鼠标按接口类型可分为 PS/2、USB和无线三种 。
04
鼠标按功能可分为普通 鼠标和多功能鼠标（如 轨迹球、手写板等）。
扫描仪
01
02
03
04
扫描仪用于将纸质文档转化为 数字格式，便于保存和传输。
打印机
打印机是计算机的主要输 出设备之一，用于将计算 机中的数据打印成纸质文 档。
打印机的打印质量、打印 速度和打印成本是评价打 印机性能的重要指标。
ABCD
打印机的类型包括喷墨打 印机、激光打印机、针式 打印机等。
打印机的兼容性和连接方 式也是选择打印机时需要 考虑的因素。
投影仪
01
投影仪是用于将计算机中的数据 投影到大屏幕上的设备。
扫描仪按工作原理可分为平板 式和滚筒式两种。
扫描仪按接口类型可分为USB 和SCSI两种。
扫描仪的分辨率是衡量其性能 的重要指标，分辨率越高，扫
描效果越好。
触摸屏
触摸屏是一种集输入和显示功能于一体的显示设备。
计算机组成原理课件第07章
3）总线工作时钟频率 简称总线时钟，用以描述总线工作速 度快慢，用总线上单位时间（每秒）可传送 数据的次数表示，常用单位为MHz。总线时 钟频率越高，单位时间通过总线传送数据的 次数越多，总线带宽也就越大。 由于计算机中不同设备的速度不同， 需要的数据量多少也不同，因而通向不同设 备的总线时钟也不尽相同，需要将系统时钟 经分频供给不同的设备和总线使用。
指令系统：在单总线系统中，访问主存和I/O 传送可使用相同的操作码或者说使用相同的 指令，但它们使用不同的地址。在双总线系 统中，访存操作和I/O操作各有不同的指令， 由操作码规定是使用存储总线还是使用系统 总线。
吞吐量：计算机系统的吞吐量是指流入、处 理和流出系统的信息的速率。在三总线系统 中，由于将CPU的一部分功能下放给通道， 由通道对外设统一管理并实现外设与主存之 间的数据传送，因而系统的吞吐能力比单总 线系统强得多。
⑵、设备总线
IDE（Integrated Drive Electronics集成驱动电子设备），是一 种在主机处理器和磁盘驱动器之间广泛使用的集成总线。硬盘 及光盘驱动器。
SCSI（Small Computer System Interface小型计算机系统接口 ），各种计算机的系统接口。与IDE相比，能明显提高I/O速度 ，容易连接更多设备。但需专用SCSI接口卡，贵。 VESA（Video Electronics Standard Association），是针对 MPC要求高速传送运动图像的大量数据而设计的。由PCI取代。 AGP（Accelerated Graphics Port加速图形端口），是一种新 型视频接口技术标准，为传输视频和三维图形数据提供了切实 可行的解决方案。32位，66MHz，能以133MHz工作，最高传输 率高达533Mbps，是PCI的4倍。 USB（Universal Serial Bus通用串行总线），基于通用的连接 技术，可实现外设的简单快速连接，支持热插拔，成本低。
最新白中英计算机组成原理第7章-外围设备说课讲解精品课件
④
= 13516800字节(zì jié)
⑤ 最高位密度和最低位密度分别是多少？
⑥位密度 = 道容量 ÷ 磁道周长（2πR）
⑦最内层磁道半径Rmin = 230mm ÷2 = 115mm
⑧最外层磁道半径Rmax = Rmin + 275/5 = 115 + 55 = 170mm
⑨最高位密度 = 12288字节(zì jié)÷ 2π Rmin = 17字节(zì
2
第二页，共44页。
7.1 外围设备(wài wéi shè bèi)概述
7.1.1 外围设备(wài wéi shè bèi) 的一般功能 7.1.2 外围设备(wài wéi shè bèi) 的分类
210/2212//1200/212
3
第三页，共44页。
7.1.1 外围设备的一般(yībān)功能
⑤ 磁盘转速r = 6000转/60秒 = 100转/秒
⑥ 磁盘数据传输率Dr = r×N
⑦
345400B/s
2102/212/1/200/221
= 100×3454B =
25
第二十五页，共44页。
课本P217【例1】 磁盘(cípán)组有6片磁盘(cípán)，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：
每个磁道的存储容量均相同；
不同盘片的相同磁道构成一个柱面；
扇区
同心圆上的一段磁道区域；
每个扇区的存储容量也相同。 210/2212//1200/212
16
第十六页，共44页。
磁盘上的信息记录(jìlù)方式
计算机组成原理第七章外围设备PPT课件
第七章 外围设备
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。
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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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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
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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。
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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。
计算机组成原理章7
3
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。
1
磁盘上信息的分布
2
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
6
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。
计算机组成原理课件第7章PPT课件
编辑版pppt
8
一、程序控制方式
查询传送方式：
开始
取外设状态
外设准备 就绪？
N Y
传送数据
传送完否？
N
Y 结束
编辑版pppt
9
二、中断方式
中断的基本概念：中断是指当CPU正在执行程序过程中，由于某一突发 事件的发生，CPU暂时中止正在执行的程序，转去处理突发事件，待处 理完毕后，再返回到原来被中止的程序继续执行。可见中断是一个过程， 能够引起中断的突发事件称为中断源，根据中断源不同，可以将中断分 为硬件中断和软件中断。
在多级中断中，如果每一级请求线上还连接有多个中断源设 备，那么在识别中断源时，还需要进一步用串行链式方式查 询。这意味着要用二维方式来设计中断排队逻辑。
编辑版pppt
18
多级中断
中断屏蔽 （1）为每个或每级中断源设置一
个中断屏蔽位，改变屏蔽码后处 理机响应各个中断源的中断请求 和实际中断服务的先后次序
AEN 1
A9 1
A8
…
1
A3 1
A2
…
1
A0 1
& 74LS30
74LS30 ≧ 1Y & 74LS20
编辑版pppt
6
7.2 输入与输出
一、程序控制方式 二、中断方式 三、DMA方式 四、通道方式
编辑版pppt
7
一、程序控制方式
无条件传送方式：无条件传送方式又称同步 传送方式。 适用于一些简单的外设，如开 关、继电器、数码管、发光二极管等，CPU 在任何时候都可以用IN或OUT指令直接对这 些外设进行输入/输出操作。由于在这种方 式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考 虑外设的状态，故称为无条件传送方式。
计算机组成原理
(1)行扫描法
X0 输 出 寄 存 器 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
+5v
CPU来
Y0
Y1
Y2
Y3 Y4 Y5 输入寄存器
Y6
Y7
这种扫描方式的扫描次数取决于按下键在矩阵中的位臵，如果 位于第X0行，则一次扫描就完成。如果位于第X7行，则需要扫 描8次才能完成识别功能，显得有些烦琐。
(2)行列扫描法
CRT显示器的主体是CRT显象管，它是一种电真空器件，由真空 管、电子枪、聚焦系统、偏转线圈和荧光屏组成。
聚焦 系统 垂直偏 转线圈 水平偏 转线圈 电子束 荧 光 屏
电子枪
电子枪中的灯丝通电后发热并加热阴极，阴极受热后能发射电 子，经加速、聚焦后形成极细的高速电子束，经偏转控制，电 子束射向荧光屏，由荧光屏上的荧光粉将电子束的动能转换成 光能显示出一个光点。 为了得到明暗可变的光点，电子束的强度是可变的，电子束打 在荧光屏上的位臵也是可变的，由垂直和水平方向的偏转线圈 来控制。 在彩色显象管中，有三条电子束，分别用来射向红、绿、蓝三 种颜色的荧光粉使其发出带颜色的光。
4.随机扫描和光栅扫描
随机扫描是控制电子束在CRT屏幕上随机地运 动，其运动轨迹随显示内容而变化。电子束只在需 要做图的地方扫描，而不必扫描全屏幕。 因此这种扫描方式画图速度快，图像清晰。高质量 的图形显示器(如分辨率为4096×4096)采用随机 扫描方式。 由于这种扫描方式的偏转系统与电视标准不一致， 驱动系统较复杂，价格较贵。
点阵字节在字符发生 器中的地址这样来确 定：其高位地址为该 字符的ASCII码，低 位地址为 0000B~1101B，即字 符点阵的行号。 对于字符“A”来说， 它的点阵字节应存放 在字符发生器中从 “410H”地址开始的 14个连续地址中。
相关主题
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第七章 外围设备
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
Track Sector
Head
Cylinder Platter
16
磁盘访问时间举例
磁盘访问时间 =
3
7.1 外围设备概述
1. 外围设备的一般功能
外围设备的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。
2. 外围设备（磁盘）基本组成
(1) 存储介质：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，它是用记录在盘上的磁化元表示信息。 (2) 驱动装置：用于移动存储介质。例如，磁盘设备中，驱动装置用于转 动磁盘并进行定位。 (3) 控制电路：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。
顺序存取方式访问（如磁带） 数据传输率：单位时间内传送数据的数量，单位 bps或者Bps。 误码率：出错信息位数与读出信息的总位数之比。 价格：总价格和存储单位信息的平均价格。
8
7.2 磁盘存储设备
磁记录原理
磁表面记录设备，是在磁头和磁性材料的记录介质之间 有相对运动时，通过一次电磁转换完成一次读写操作。 磁头：通常由软磁材料（外界磁场的作用消失后，该磁 性材料的磁性容易消失）做成。 磁记录介质：在刚性或柔性载体上涂有薄磁材料的物体， 记录以磁状态表示的信息。一般选用硬磁材料（外界磁 场的作用消失后，该磁性材料的磁性尽量多的保留）。
• 旋转延迟：平均旋转延迟应为磁盘旋
寻道时间 +
转半周的时间。
旋转延迟 + 传输时间 + 磁盘控制器延迟
• 旋转1 周 = 1/5400 minutes = 11.1ms => ½ 周： 5.6 ms
• 读1个扇区时间 = 12ms + 5.6ms + 0.5KB/5MBps + 2ms
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。
磁表面存储器缺点
主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。
7
辅助存储设备概述
主要技术指标
存储密度：单位长度或单位面积上存储的二进制 信息数量。 存储容量：一台设备能存储的总信息量，一般以 字节为单位。 寻址时间：直接存取方式访问（如磁盘）
4
7.1 外围设备概述3. Nhomakorabea围设备的分类
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。这里给出了计算机的五大类外围 设备，只是一个典型化了的计算机环境。
5
外围设备
6
7.2 磁盘存储设备
1. 磁记录原理
计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表面存储，是用某 些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。
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磁记录原理
铁氧体
后间隙
磁头，软磁材料 导磁率高，饱和磁感应强度大 矫顽力小，剩余磁感应强度小
线圈
电流
前间隙 磁记录介质
磁记录材料，硬磁材料 记录密度高，记录信息时间长 输出信号幅度大，噪声低 表面组织紧密、光滑、无麻点 薄厚均匀，温度、湿度影响小
磁头结构和电磁转换示意图
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磁记录方式
磁记录方式：
是指一种编码方法，即如何将一串二进制信息，通过读写 电路变换成磁层介质中的磁化翻转序列.
编码方法要求：
更高的编码效率：
编码效率：指记录密度与最大磁化翻转密度之比，即为记录一位 信息所用的最多磁化翻转次数的倒数； FM、PM编码效率50％，MFM、NRZ、NRZ1编码效率100％
更高的自同步能力：
自同步能力：指从读出的数据信息中提取出同步时钟信号的难易 程度，可以用最小磁化翻转间隔与最大翻转间隔的比值来衡量； NRZ、NRZ1没有自同步能力，PM、FM、MFM有自同步能力
读写磁盘数据的三个步骤所用时间
寻道时间：将磁头移动到正确的磁道上所用时间 旋转延迟：等待磁盘上扇区旋转到磁头下所用时间 传输时间：真正的数据读写时间（1个或多个扇区）
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磁盘结构与参数
寻道时间：
一般为 8 至12 ms
旋转延迟：
旋转速度：3600至7200 RPM 旋转时间：16 ms至8 ms每转 平均寻址时间8 ms至4 ms
更高的读写可靠性：
采用能检查错误，甚至自动纠正错误的措施
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磁盘设备组成与运行原理
磁盘设备的组成
磁盘驱动器：通常是一个完整独立的设备，包括作
为磁记录介质使用的磁盘和驱动磁盘匀速旋转的动力 与驱动部件，完成读写功能的磁头和驱动磁头沿磁盘 径向方向运动和准确定位的部件，以及其它一些控制 逻电路等部件。
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
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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。
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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
Track Sector
Head
Cylinder Platter
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磁盘访问时间举例
磁盘访问时间 =
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7.1 外围设备概述
1. 外围设备的一般功能
外围设备的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。
2. 外围设备（磁盘）基本组成
(1) 存储介质：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，它是用记录在盘上的磁化元表示信息。 (2) 驱动装置：用于移动存储介质。例如，磁盘设备中，驱动装置用于转 动磁盘并进行定位。 (3) 控制电路：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。
顺序存取方式访问（如磁带） 数据传输率：单位时间内传送数据的数量，单位 bps或者Bps。 误码率：出错信息位数与读出信息的总位数之比。 价格：总价格和存储单位信息的平均价格。
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7.2 磁盘存储设备
磁记录原理
磁表面记录设备，是在磁头和磁性材料的记录介质之间 有相对运动时，通过一次电磁转换完成一次读写操作。 磁头：通常由软磁材料（外界磁场的作用消失后，该磁 性材料的磁性容易消失）做成。 磁记录介质：在刚性或柔性载体上涂有薄磁材料的物体， 记录以磁状态表示的信息。一般选用硬磁材料（外界磁 场的作用消失后，该磁性材料的磁性尽量多的保留）。
• 旋转延迟：平均旋转延迟应为磁盘旋
寻道时间 +
转半周的时间。
旋转延迟 + 传输时间 + 磁盘控制器延迟
• 旋转1 周 = 1/5400 minutes = 11.1ms => ½ 周： 5.6 ms
• 读1个扇区时间 = 12ms + 5.6ms + 0.5KB/5MBps + 2ms
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。
磁表面存储器缺点
主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。
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辅助存储设备概述
主要技术指标
存储密度：单位长度或单位面积上存储的二进制 信息数量。 存储容量：一台设备能存储的总信息量，一般以 字节为单位。 寻址时间：直接存取方式访问（如磁盘）
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7.1 外围设备概述3. Nhomakorabea围设备的分类
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。这里给出了计算机的五大类外围 设备，只是一个典型化了的计算机环境。
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外围设备
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7.2 磁盘存储设备
1. 磁记录原理
计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表面存储，是用某 些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。
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磁记录原理
铁氧体
后间隙
磁头，软磁材料 导磁率高，饱和磁感应强度大 矫顽力小，剩余磁感应强度小
线圈
电流
前间隙 磁记录介质
磁记录材料，硬磁材料 记录密度高，记录信息时间长 输出信号幅度大，噪声低 表面组织紧密、光滑、无麻点 薄厚均匀，温度、湿度影响小
磁头结构和电磁转换示意图
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磁记录方式
磁记录方式：
是指一种编码方法，即如何将一串二进制信息，通过读写 电路变换成磁层介质中的磁化翻转序列.
编码方法要求：
更高的编码效率：
编码效率：指记录密度与最大磁化翻转密度之比，即为记录一位 信息所用的最多磁化翻转次数的倒数； FM、PM编码效率50％，MFM、NRZ、NRZ1编码效率100％
更高的自同步能力：
自同步能力：指从读出的数据信息中提取出同步时钟信号的难易 程度，可以用最小磁化翻转间隔与最大翻转间隔的比值来衡量； NRZ、NRZ1没有自同步能力，PM、FM、MFM有自同步能力
读写磁盘数据的三个步骤所用时间
寻道时间：将磁头移动到正确的磁道上所用时间 旋转延迟：等待磁盘上扇区旋转到磁头下所用时间 传输时间：真正的数据读写时间（1个或多个扇区）
15
磁盘结构与参数
寻道时间：
一般为 8 至12 ms
旋转延迟：
旋转速度：3600至7200 RPM 旋转时间：16 ms至8 ms每转 平均寻址时间8 ms至4 ms
更高的读写可靠性：
采用能检查错误，甚至自动纠正错误的措施
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磁盘设备组成与运行原理
磁盘设备的组成
磁盘驱动器：通常是一个完整独立的设备，包括作
为磁记录介质使用的磁盘和驱动磁盘匀速旋转的动力 与驱动部件，完成读写功能的磁头和驱动磁头沿磁盘 径向方向运动和准确定位的部件，以及其它一些控制 逻电路等部件。