計(jì)算機(jī)組成原理第8章

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.1計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備8. 1.1 鍵盤鍵盤8. 1.2 鼠標(biāo)鼠標(biāo)8. 2 輸出設(shè)備輸出設(shè)備8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器8. 2.2 平板顯示器平板顯示器8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī)8. 3 輔存設(shè)備輔存設(shè)備8. 3.1 硬盤硬盤8. 3.2 光盤光盤10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.2計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 8. 1.1 鍵盤鍵盤 鍵盤，作為幫助人們向機(jī)器輸入字符的工具，在電子鍵盤，作為幫助人們向機(jī)器輸入字符的工具，在電子

2、計(jì)算機(jī)發(fā)明之前，就已經(jīng)在廣泛使用的打字機(jī)上出現(xiàn)了。不計(jì)算機(jī)發(fā)明之前，就已經(jīng)在廣泛使用的打字機(jī)上出現(xiàn)了。不過，時(shí)至今日，鍵盤的功能仍然局限于輸入英文字母和阿拉過，時(shí)至今日，鍵盤的功能仍然局限于輸入英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字。伯?dāng)?shù)字。 鍵盤設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題是鍵位設(shè)計(jì)，即字母和數(shù)字鍵盤設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題是鍵位設(shè)計(jì)，即字母和數(shù)字在鍵盤上的布局。最常見的鍵位設(shè)計(jì)方案是在鍵盤上的布局。最常見的鍵位設(shè)計(jì)方案是christopher 于于1868年提出的。該方案最明顯的特征是第一行的前年提出的。該方案最明顯的特征是第一行的前6個(gè)字母個(gè)字母是是qwerty，所以采用該方案的鍵盤稱為，所以采用該方案的鍵盤稱為“柯蒂柯

3、蒂(qwerty)”鍵盤。鍵盤。 10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.3計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 8. 1.1 鍵盤鍵盤 由于習(xí)慣的影響，由于習(xí)慣的影響，134年前提出的、以放慢敲鍵速度為年前提出的、以放慢敲鍵速度為目的的柯蒂鍵盤延續(xù)至今。這是一個(gè)典型的目的的柯蒂鍵盤延續(xù)至今。這是一個(gè)典型的“先入為主先入為主”的的例子。例子。 微機(jī)鍵盤的按鍵數(shù)經(jīng)歷了微機(jī)鍵盤的按鍵數(shù)經(jīng)歷了83鍵（面向鍵（面向ibm pc/xt），），84鍵（面向鍵（面向ibm pc/xt），），101鍵和鍵和102鍵（面向鍵（面向386和和486）、）、104鍵

4、（面向鍵（面向pentium）、）、108鍵等。其中，目前主流的鍵等。其中，目前主流的108鍵的鍵盤是在鍵的鍵盤是在104鍵鍵盤的基礎(chǔ)上，為鍵鍵盤的基礎(chǔ)上，為windows 98平平臺(tái)增加了臺(tái)增加了“power”、“sleep”、“wake up”和和“fn”等等4個(gè)個(gè)功能鍵，方便用戶操作。功能鍵，方便用戶操作。 10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.4計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 8. 1.1 鍵盤鍵盤 根據(jù)發(fā)送給主機(jī)的是否是能直接處理的機(jī)內(nèi)信息編碼根據(jù)發(fā)送給主機(jī)的是否是能直接處理的機(jī)內(nèi)信息編碼（如（如ascii碼），鍵盤分為編碼鍵

5、盤和非編碼鍵盤兩種。碼），鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。 編碼鍵盤識(shí)別出所按下鍵的位置后，直接由編碼電路編碼鍵盤識(shí)別出所按下鍵的位置后，直接由編碼電路產(chǎn)生一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的信息編碼產(chǎn)生一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的信息編碼 (如如ascii碼碼)送給主機(jī)。它的送給主機(jī)。它的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。 非編碼鍵盤中，鍵盤內(nèi)部的單片機(jī)通過執(zhí)行固化在其非編碼鍵盤中，鍵盤內(nèi)部的單片機(jī)通過執(zhí)行固化在其rom中的鍵盤管理程序，掃描是否有鍵被按下。若有，則中的鍵盤管理程序，掃描是否有鍵被按下。若有，則將其位置碼（也叫掃描碼）發(fā)送給主機(jī)。收到位置碼后，主將其位置碼（也叫掃描碼）發(fā)送給主機(jī)。收

6、到位置碼后，主機(jī)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)內(nèi)編碼機(jī)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)內(nèi)編碼(如如ascii碼碼)。 10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.5計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 非編碼鍵盤的結(jié)構(gòu)簡單，并且通過軟件能為某些鍵的功非編碼鍵盤的結(jié)構(gòu)簡單，并且通過軟件能為某些鍵的功能進(jìn)行重定義。目前，絕大多數(shù)鍵盤是非編碼鍵盤。能進(jìn)行重定義。目前，絕大多數(shù)鍵盤是非編碼鍵盤。 為了更好地利用擊鍵狀態(tài)來表達(dá)用戶的意愿，每個(gè)鍵的為了更好地利用擊鍵狀態(tài)來表達(dá)用戶的意愿，每個(gè)鍵的掃描碼又分為接通掃描碼（簡稱通碼）和斷開掃描碼（簡稱掃描碼又分為接通掃描碼（簡稱通碼）和斷開掃描碼（簡稱斷碼）。當(dāng)鍵被

7、按下時(shí)，發(fā)送通碼；松開時(shí)，發(fā)送斷碼。主斷碼）。當(dāng)鍵被按下時(shí)，發(fā)送通碼；松開時(shí)，發(fā)送斷碼。主流微機(jī)鍵盤流微機(jī)鍵盤ps/2的通碼為的通碼為1字節(jié)，斷碼為字節(jié)，斷碼為2字節(jié)。斷碼的第一字節(jié)。斷碼的第一個(gè)字節(jié)是個(gè)字節(jié)是f0h，第二個(gè)字節(jié)是該鍵的通碼。，第二個(gè)字節(jié)是該鍵的通碼。例如從鍵盤輸入大寫英文字母例如從鍵盤輸入大寫英文字母“a”時(shí)，其按鍵過程是，按時(shí)，其按鍵過程是，按下左下左shift鍵鍵按下按下a鍵鍵松開松開a鍵鍵松開松開shift鍵。鍵盤發(fā)往鍵。鍵盤發(fā)往主機(jī)的數(shù)據(jù)是：左主機(jī)的數(shù)據(jù)是：左shift鍵的通碼鍵的通碼12h，a鍵的通碼鍵的通碼1ch，a鍵的斷碼鍵的斷碼f01ch，左，左shift鍵的

8、斷碼鍵的斷碼f012h。 10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.6計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 8. 1.1 鍵盤鍵盤 鼠標(biāo)是由美國科學(xué)家恩格爾巴特博士于鼠標(biāo)是由美國科學(xué)家恩格爾巴特博士于1968年年發(fā)明的。由于鼠標(biāo)極大地改善人機(jī)交互，發(fā)明的。由于鼠標(biāo)極大地改善人機(jī)交互，acm將將1997年的圖靈獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了恩格爾巴特博士。年的圖靈獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了恩格爾巴特博士。 可見，改善人機(jī)交互永遠(yuǎn)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)可見，改善人機(jī)交互永遠(yuǎn)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)正確的發(fā)展方向。正確的發(fā)展方向。10/23/2021 8. 1.2 鼠標(biāo)鼠標(biāo)哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)

9、大學(xué) 李東李東 教授教授8.7計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 1.2 鼠標(biāo)鼠標(biāo) 根據(jù)工作原理和內(nèi)部構(gòu)造的不同，鼠標(biāo)分為：根據(jù)工作原理和內(nèi)部構(gòu)造的不同，鼠標(biāo)分為： （1）機(jī)械式鼠標(biāo)：目前已淘汰。）機(jī)械式鼠標(biāo)：目前已淘汰。 （2）光機(jī)式鼠標(biāo)：正逐漸淘汰。）光機(jī)式鼠標(biāo)：正逐漸淘汰。 （3）光電式鼠標(biāo)：最常用。）光電式鼠標(biāo)：最常用。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.8計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 1.2 鼠標(biāo)鼠標(biāo) 評(píng)價(jià)鼠標(biāo)性能最重要的指標(biāo)是評(píng)價(jià)鼠標(biāo)性能最重要的指標(biāo)是dpi(dots per inch)，它，它表示鼠標(biāo)每移動(dòng)一英寸所能檢測(cè)出的點(diǎn)數(shù)，表示鼠標(biāo)

10、每移動(dòng)一英寸所能檢測(cè)出的點(diǎn)數(shù)，dpi小，用來定小，用來定位的點(diǎn)數(shù)就少，定位精度就低。反之，位的點(diǎn)數(shù)就少，定位精度就低。反之，dpi大，用來定位的大，用來定位的點(diǎn)數(shù)就多，定位精度就高。通常鼠標(biāo)的點(diǎn)數(shù)就多，定位精度就高。通常鼠標(biāo)的dpi為為400或或800。 評(píng)價(jià)新型光電鼠標(biāo)還有一個(gè)專用的性能指標(biāo)評(píng)價(jià)新型光電鼠標(biāo)還有一個(gè)專用的性能指標(biāo)幀速幀速率（也稱為掃描頻率或刷新頻率）。它表示率（也稱為掃描頻率或刷新頻率）。它表示dsp每秒鐘能夠每秒鐘能夠處理的圖像幀數(shù)。幀速率越高，鼠標(biāo)的靈敏度越好。處理的圖像幀數(shù)。幀速率越高，鼠標(biāo)的靈敏度越好。 按鼠標(biāo)上的按鍵數(shù)量分，鼠標(biāo)分為兩鍵鼠標(biāo)、三鍵鼠按鼠標(biāo)上的按鍵數(shù)量

11、分，鼠標(biāo)分為兩鍵鼠標(biāo)、三鍵鼠標(biāo)、五鍵鼠標(biāo)和新型的多鍵鼠標(biāo)。標(biāo)、五鍵鼠標(biāo)和新型的多鍵鼠標(biāo)。 鼠標(biāo)與主機(jī)的接口主要有鼠標(biāo)與主機(jī)的接口主要有ps/2和和usb兩種。兩種。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.9計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備8. 2 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 8. 2.1 陰極射線管陰極射線管(cathode ray tube, crt)顯示器顯示器1crt顯示器的組成與工作原理顯示器的組成與工作原理 由燈絲、陰極、控制柵、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系由燈絲、陰極、控制柵、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、屏幕等組成。統(tǒng)、屏幕等組成。 10

12、/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.10計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 一屏完整的圖像稱為一幀（一屏完整的圖像稱為一幀（frame）或一場。由于熒光）或一場。由于熒光在屏幕上的存留時(shí)間很短，為了維持一個(gè)穩(wěn)定的畫面，就需在屏幕上的存留時(shí)間很短，為了維持一個(gè)穩(wěn)定的畫面，就需要重復(fù)顯示同一個(gè)圖像，這個(gè)過程稱為刷新（要重復(fù)顯示同一個(gè)圖像，這個(gè)過程稱為刷新（refresh）。）。電子束每秒重繪屏幕圖像的次數(shù)，稱為刷新頻率、幀頻或場電子束每秒重繪屏幕圖像的次數(shù)，稱為刷新頻率、幀頻或場頻。頻。crt顯示器的刷新頻率通常在顯示器的刷

13、新頻率通常在60幀幀/s (hz)120幀幀/s (hz)，最好在，最好在75hz以上，否則屏幕會(huì)有閃爍感。視頻電子以上，否則屏幕會(huì)有閃爍感。視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)vesa規(guī)定規(guī)定85hz為無閃爍的刷新頻率。為無閃爍的刷新頻率。 crt顯示器的規(guī)格通常用其屏幕對(duì)角線的長度來表示顯示器的規(guī)格通常用其屏幕對(duì)角線的長度來表示，常見的，常見的crt顯示器有顯示器有14、15、17、19或或21英寸等。英寸等。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.11計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器2光柵掃描顯示器光柵掃描顯示器 按掃描方式

14、的不同，按掃描方式的不同，crt顯示器分為光柵掃描顯示器顯示器分為光柵掃描顯示器和隨機(jī)掃描顯示器。和隨機(jī)掃描顯示器。 隨機(jī)掃描顯示器中，電子束就像一支快速移動(dòng)的畫筆隨機(jī)掃描顯示器中，電子束就像一支快速移動(dòng)的畫筆，可隨意移動(dòng)，只掃描熒屏上要顯示的部分。，可隨意移動(dòng)，只掃描熒屏上要顯示的部分。 光柵掃描顯示器中，電子束在水平同步信號(hào)和垂直水平光柵掃描顯示器中，電子束在水平同步信號(hào)和垂直水平同步信號(hào)的控制下，在屏幕的左上角開始，按同步信號(hào)的控制下，在屏幕的左上角開始，按“從左向右、從左向右、從上到下從上到下”原則（也叫行優(yōu)先原則），逐行形成光點(diǎn)。這樣原則（也叫行優(yōu)先原則），逐行形成光點(diǎn)。這樣在屏幕上

15、形成的一條條水平掃描線，稱為光柵。在屏幕上形成的一條條水平掃描線，稱為光柵。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.12計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 屏幕上的每個(gè)點(diǎn)稱為一個(gè)像素。在光柵掃描顯示器中，屏幕上的每個(gè)點(diǎn)稱為一個(gè)像素。在光柵掃描顯示器中，一幀圖形對(duì)應(yīng)一個(gè)像素矩陣，即整個(gè)屏幕上的所有像素點(diǎn)的一幀圖形對(duì)應(yīng)一個(gè)像素矩陣，即整個(gè)屏幕上的所有像素點(diǎn)的強(qiáng)度值。存儲(chǔ)像素矩陣的部件是刷新緩沖存儲(chǔ)器、幀緩沖存強(qiáng)度值。存儲(chǔ)像素矩陣的部件是刷新緩沖存儲(chǔ)器、幀緩沖存儲(chǔ)器或視頻存儲(chǔ)器（儲(chǔ)器或視頻存儲(chǔ)器（visual ram, vra

16、m），俗稱顯存。在），俗稱顯存。在每一輪掃描中，根據(jù)像素矩陣，控制電子束的有每一輪掃描中，根據(jù)像素矩陣，控制電子束的有/無和強(qiáng)無和強(qiáng)/弱弱，借助于熒光的余輝，就可以在屏幕生成一幅完整的圖形。，借助于熒光的余輝，就可以在屏幕生成一幅完整的圖形。 水平掃描周期的倒數(shù)稱為行頻，垂直掃描周期的倒數(shù)稱水平掃描周期的倒數(shù)稱為行頻，垂直掃描周期的倒數(shù)稱為幀頻。幀頻就是刷新頻率。為幀頻。幀頻就是刷新頻率。10/23/20212光柵掃描顯示器光柵掃描顯示器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.13計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器3顯示器的分辨率與點(diǎn)間距

17、顯示器的分辨率與點(diǎn)間距 分辨率（分辨率（resolution）是指屏幕單位面積上所能夠顯示的）是指屏幕單位面積上所能夠顯示的最大光點(diǎn)數(shù)，也叫物理分辨率。光點(diǎn)數(shù)越多，每個(gè)光點(diǎn)的面最大光點(diǎn)數(shù)，也叫物理分辨率。光點(diǎn)數(shù)越多，每個(gè)光點(diǎn)的面積就越小，描繪圖形的精細(xì)程度就越高。積就越小，描繪圖形的精細(xì)程度就越高。 在實(shí)際應(yīng)用中，人們往往用整個(gè)屏幕所能容納的光點(diǎn)數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，人們往往用整個(gè)屏幕所能容納的光點(diǎn)數(shù)（像素個(gè)數(shù)）來描述，例如稱某個(gè)顯示器的分辨率為（像素個(gè)數(shù)）來描述，例如稱某個(gè)顯示器的分辨率為640480，這叫邏輯分辨率。但是這種描述并不嚴(yán)密，因?yàn)椋@叫邏輯分辨率。但是這種描述并不嚴(yán)密，因?yàn)轱@示器的大

18、小不同，即便邏輯分辨率相同，大屏幕的光點(diǎn)面顯示器的大小不同，即便邏輯分辨率相同，大屏幕的光點(diǎn)面積當(dāng)然就大，其顯示圖形的精細(xì)程度就差。積當(dāng)然就大，其顯示圖形的精細(xì)程度就差。 通常，通常，15英寸的顯示器采用英寸的顯示器采用800600或或1024768的分的分辨率，辨率，17英寸的顯示器采用英寸的顯示器采用1024768的分辨率。的分辨率。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.14計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 點(diǎn)間距（點(diǎn)間距（dot pitch）表示兩個(gè)相鄰光點(diǎn)中心的距離，）表示兩個(gè)相鄰光點(diǎn)中心的距離，這也稱為行距

19、。這個(gè)距離越小，就說明光點(diǎn)面積越小，分辨這也稱為行距。這個(gè)距離越小，就說明光點(diǎn)面積越小，分辨率越高，圖像越細(xì)膩。目前常用顯示器的點(diǎn)間距為率越高，圖像越細(xì)膩。目前常用顯示器的點(diǎn)間距為0.25mm0.28mm。10/23/20213顯示器的分辨率與點(diǎn)間距顯示器的分辨率與點(diǎn)間距 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.15計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器4單色單色crt和彩色和彩色crt 若屏幕上只涂有一種熒光粉，在電子束的作用下只能發(fā)若屏幕上只涂有一種熒光粉，在電子束的作用下只能發(fā)一種光色，則這種一種光色，則這種crt稱為單色稱為單色crt或

20、黑白或黑白crt。若。若crt的屏幕上涂有多種熒光粉，在電子束的作用下可以發(fā)多種光的屏幕上涂有多種熒光粉，在電子束的作用下可以發(fā)多種光色，則這種色，則這種crt稱為彩色稱為彩色crt。 對(duì)于單色對(duì)于單色crt顯示器，每個(gè)像素的濃淡效果（即亮度顯示器，每個(gè)像素的濃淡效果（即亮度），稱為灰度等級(jí)或灰度值，它是從零到某一正整數(shù)的一種），稱為灰度等級(jí)或灰度值，它是從零到某一正整數(shù)的一種整數(shù)值編碼。比如幀緩沖器的存儲(chǔ)字長為整數(shù)值編碼。比如幀緩沖器的存儲(chǔ)字長為2的，則有的，則有00、01、10和和11等等4級(jí)灰度。即幀緩沖器的存儲(chǔ)字長為級(jí)灰度。即幀緩沖器的存儲(chǔ)字長為n，則其灰度，則其灰度等級(jí)為等級(jí)為2n種

21、。種。 彩色彩色crt采用采用rgb（red、green、blue）顏色模型）顏色模型 。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.16計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器彩色彩色crt分穿透型和影孔板型（也叫多槍型）。分穿透型和影孔板型（也叫多槍型）。穿透型的原理是，在屏幕內(nèi)表面涂有兩層熒光涂層，一般是穿透型的原理是，在屏幕內(nèi)表面涂有兩層熒光涂層，一般是紅色和綠色。不同速度電子束穿透熒光層的深淺決定所產(chǎn)生紅色和綠色。不同速度電子束穿透熒光層的深淺決定所產(chǎn)生的顏色，速度低的電子只能激活外層的紅色熒光粉發(fā)光顯示的顏色，速度低的

22、電子只能激活外層的紅色熒光粉發(fā)光顯示紅色，高速電子可以穿透紅色熒光粉涂層而激活內(nèi)層的綠色紅色，高速電子可以穿透紅色熒光粉涂層而激活內(nèi)層的綠色熒光粉發(fā)光顯示綠色，中速電子則可以激活兩種熒光粉發(fā)出熒光粉發(fā)光顯示綠色，中速電子則可以激活兩種熒光粉發(fā)出紅光和綠光組合而顯示橙色和黃色兩種顏色。紅光和綠光組合而顯示橙色和黃色兩種顏色。 穿透型的成本較低，但是只能產(chǎn)生有限的幾種顏色，穿透型的成本較低，但是只能產(chǎn)生有限的幾種顏色，一般應(yīng)用于隨機(jī)掃描顯示器中。一般應(yīng)用于隨機(jī)掃描顯示器中。10/23/20214單色單色crt和彩色和彩色crt 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.17計(jì)算機(jī)組成原理

23、計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 影孔板型應(yīng)用于光柵掃描系統(tǒng)，能產(chǎn)生更寬范圍的色彩影孔板型應(yīng)用于光柵掃描系統(tǒng)，能產(chǎn)生更寬范圍的色彩。這種顯示屏的內(nèi)表面涂有很多呈三角形排列的熒光粉，每。這種顯示屏的內(nèi)表面涂有很多呈三角形排列的熒光粉，每個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)由三個(gè)熒光點(diǎn)按三角形排列構(gòu)成的光點(diǎn)組。個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)由三個(gè)熒光點(diǎn)按三角形排列構(gòu)成的光點(diǎn)組。當(dāng)每個(gè)光點(diǎn)組被激勵(lì)時(shí)，分別發(fā)出不同亮度的紅、綠、藍(lán)三當(dāng)每個(gè)光點(diǎn)組被激勵(lì)時(shí)，分別發(fā)出不同亮度的紅、綠、藍(lán)三種基色，這三種基色種基色，這三種基色“混合混合”出該像素的顏色。出該像素的顏色。 若電子束只有發(fā)射和關(guān)閉兩種狀態(tài)，則只能混合出若

24、電子束只有發(fā)射和關(guān)閉兩種狀態(tài)，則只能混合出8種種顏色。若每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有顏色。若每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有256個(gè)等級(jí)，則個(gè)等級(jí)，則能顯示能顯示256 256 256 = 16777216 = 16m種顏色，稱為真種顏色，稱為真彩色系統(tǒng)。彩色系統(tǒng)。10/23/20214單色單色crt和彩色和彩色crt 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.18計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 正常情況下，電子束是自頂向下逐行掃過整個(gè)屏幕，正常情況下，電子束是自頂向下逐行掃過整個(gè)屏幕，這樣的掃描過程稱為逐行掃描。有的顯示器為了降低對(duì)顯存

25、這樣的掃描過程稱為逐行掃描。有的顯示器為了降低對(duì)顯存的帶寬要求，其電子束采用的帶寬要求，其電子束采用“隔一行掃描一行隔一行掃描一行”的方式，先的方式，先掃過奇數(shù)行，垂直回掃后，再掃描偶數(shù)行，這樣的掃描過程掃過奇數(shù)行，垂直回掃后，再掃描偶數(shù)行，這樣的掃描過程稱為隔行掃描。稱為隔行掃描。 隔行掃描是把一幀完整的畫面分成奇數(shù)場（由隔行掃描是把一幀完整的畫面分成奇數(shù)場（由1、3、5等奇數(shù)行組成）與偶數(shù)場（由等奇數(shù)行組成）與偶數(shù)場（由0、2、4等偶數(shù)行組成）等偶數(shù)行組成）。每個(gè)掃描過程所需刷新周期是順序掃描的一半。每個(gè)掃描過程所需刷新周期是順序掃描的一半。10/23/20215逐行掃描與隔行掃描逐行掃描

26、與隔行掃描 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.19計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器例如，順序掃描一幀所需的時(shí)間是例如，順序掃描一幀所需的時(shí)間是1/30s，那么采用隔行掃，那么采用隔行掃描后只需描后只需1/60s即可顯示一屏畫面，場頻提高了一倍，而且即可顯示一屏畫面，場頻提高了一倍，而且相鄰兩行的像素在相鄰兩行的像素在1/2個(gè)周期內(nèi)有相互加強(qiáng)的作用，這樣可個(gè)周期內(nèi)有相互加強(qiáng)的作用，這樣可避免了由于熒光粉發(fā)光強(qiáng)度衰減而造成的圖形閃爍效應(yīng)。此避免了由于熒光粉發(fā)光強(qiáng)度衰減而造成的圖形閃爍效應(yīng)。此外，還因降低了對(duì)掃描頻率的要求而降低了成本。存

27、儲(chǔ)于幀外，還因降低了對(duì)掃描頻率的要求而降低了成本。存儲(chǔ)于幀緩沖器中的數(shù)據(jù)量也比逐行掃描減少一半，降低了對(duì)視頻控緩沖器中的數(shù)據(jù)量也比逐行掃描減少一半，降低了對(duì)視頻控制器存取幀緩沖器的速度及數(shù)據(jù)傳輸帶寬的要求。制器存取幀緩沖器的速度及數(shù)據(jù)傳輸帶寬的要求。 計(jì)算機(jī)顯示器大都采用逐行掃描方式，電視顯示器大都計(jì)算機(jī)顯示器大都采用逐行掃描方式，電視顯示器大都采用逐行掃描方式。采用逐行掃描方式。10/23/20215逐行掃描與隔行掃描逐行掃描與隔行掃描 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.20計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 顯示器的工作模式有兩種

28、：字符模式和圖形模式。顯示器的工作模式有兩種：字符模式和圖形模式。 字符模式下，顯存中存放的是字符編碼（如字符模式下，顯存中存放的是字符編碼（如ascii碼或碼或漢字的機(jī)內(nèi)碼）以其屬性（如加亮或閃爍等），屏幕被劃分漢字的機(jī)內(nèi)碼）以其屬性（如加亮或閃爍等），屏幕被劃分為若干行和列（如為若干行和列（如80列列25行），字符只能顯示在規(guī)定的行行），字符只能顯示在規(guī)定的行、列位置。、列位置。 圖形模式下，顯存中存放的是字符的字模碼（即顯示圖形模式下，顯存中存放的是字符的字模碼（即顯示點(diǎn)陣），字符的顯示可以定位于屏幕上的任一點(diǎn)。點(diǎn)陣），字符的顯示可以定位于屏幕上的任一點(diǎn)。 顯示彩色或單色多級(jí)灰度圖像時(shí)，

29、每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的顯示彩色或單色多級(jí)灰度圖像時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位稱為顏色深度。例如欲表現(xiàn)真彩色（二進(jìn)制位稱為顏色深度。例如欲表現(xiàn)真彩色（16m種顏色）種顏色），需要，需要24位顏色深度（即紅色位顏色深度（即紅色8位、綠色位、綠色8位、藍(lán)色位、藍(lán)色8位）位） 。10/23/20216顯示器的工作模式與顏色深度顯示器的工作模式與顏色深度 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.21計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 cpu發(fā)出的繪圖命令要最終在屏幕上顯示出來，還需發(fā)出的繪圖命令要最終在屏幕上顯示出來，還需要一塊圖形適配器卡，俗稱顯卡。顯卡

30、主要是由圖形處理芯要一塊圖形適配器卡，俗稱顯卡。顯卡主要是由圖形處理芯片片gpu、隨機(jī)存取數(shù)模轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器、顯存組成。、隨機(jī)存取數(shù)模轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器、顯存組成。 gpu的任務(wù)是將應(yīng)用程序中定義的圖形數(shù)字化成圖像的任務(wù)是將應(yīng)用程序中定義的圖形數(shù)字化成圖像（面向光柵顯示器的離散的像素顏色值），存放在顯存中。（面向光柵顯示器的離散的像素顏色值），存放在顯存中。盡管這些任務(wù)可以由盡管這些任務(wù)可以由cpu來完成，但引入來完成，但引入gpu，一則可以，一則可以減輕減輕cpu的負(fù)擔(dān)，二則專門設(shè)計(jì)的的負(fù)擔(dān)，二則專門設(shè)計(jì)的gpu處理圖形的性能要處理圖形的性能要大大高于通用的大大高于通用的cpu，可加速圖形的處理。，可加

31、速圖形的處理。10/23/20217顯卡與顯示器標(biāo)準(zhǔn)顯卡與顯示器標(biāo)準(zhǔn) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.22計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器 由于由于crt顯示器接受的顯示信號(hào)為模擬量（電壓值或顯示器接受的顯示信號(hào)為模擬量（電壓值或電流強(qiáng)度），所以顯存中的數(shù)字量需要轉(zhuǎn)換成為模擬量輸出電流強(qiáng)度），所以顯存中的數(shù)字量需要轉(zhuǎn)換成為模擬量輸出。這個(gè)任務(wù)就由。這個(gè)任務(wù)就由ramdac來完成。來完成。 顯存中的存儲(chǔ)單元與屏幕上的像素是一一對(duì)應(yīng)的，即顯顯存中的存儲(chǔ)單元與屏幕上的像素是一一對(duì)應(yīng)的，即顯存中單元數(shù)目等于顯示器的像素?cái)?shù)目。單元的字長決定

32、了顯存中單元數(shù)目等于顯示器的像素?cái)?shù)目。單元的字長決定了顯示顏色的種類，單元的數(shù)值對(duì)應(yīng)像素的顏色或灰度。顯存容示顏色的種類，單元的數(shù)值對(duì)應(yīng)像素的顏色或灰度。顯存容量一般有量一般有4mb、16mb等。顯存容量越大，可以支持的分辨等。顯存容量越大，可以支持的分辨率越高，可顯示的顏色種類越多。率越高，可顯示的顏色種類越多。 目前，顯卡目前，顯卡/顯示器的標(biāo)準(zhǔn)有顯示器的標(biāo)準(zhǔn)有mda ，cga ，ega ，vga ，tvga ，svga、xga 等。等。 。10/23/20217顯卡與顯示器標(biāo)準(zhǔn)顯卡與顯示器標(biāo)準(zhǔn) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.23計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理10/23

33、/20212010年研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試試題年研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試試題假定一臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示存儲(chǔ)器用假定一臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示存儲(chǔ)器用dram芯片實(shí)現(xiàn)，若要求顯芯片實(shí)現(xiàn)，若要求顯示分辨率為示分辨率為16001200，顏色深度為，顏色深度為24位，幀頻為位，幀頻為85hz，顯，顯示總帶寬的示總帶寬的50% 用來刷新屏幕，則需要的顯存總帶寬至少約用來刷新屏幕，則需要的顯存總帶寬至少約為為 。a. 245 mbps b. 979 mbps c. 1958 mbps d. 7834mbps 答：顯示帶寬答：顯示帶寬 = 每幀的數(shù)據(jù)總量每幀的數(shù)據(jù)總量幀頻幀頻/50% =

34、(1600120024) 85/50% = 7834mbps。 故選故選d。注：顯示總帶寬的注：顯示總帶寬的50% 用來刷新屏幕，用來刷新屏幕， 另外另外50% 用來寫入下一幀。用來寫入下一幀。哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.24計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備8. 2 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 8. 2.1 crt顯示器顯示器 按照顏色的種類分，打印機(jī)分為單色（通常為黑色）按照顏色的種類分，打印機(jī)分為單色（通常為黑色）打印機(jī)和彩色打印機(jī)。依照印字原理的不同，打印機(jī)分為擊打印機(jī)和彩色打印機(jī)。依照印字原理的不同，打印機(jī)分為擊打式和非擊打式。擊打式打印機(jī)是最早使用

35、的打印機(jī)。打式和非擊打式。擊打式打印機(jī)是最早使用的打印機(jī)。 擊打式打印機(jī)是以機(jī)械力量擊打字錘（也叫字模），擊打式打印機(jī)是以機(jī)械力量擊打字錘（也叫字模），使字錘隔著色帶在紙張上打印出字形。根據(jù)字模的構(gòu)成方式使字錘隔著色帶在紙張上打印出字形。根據(jù)字模的構(gòu)成方式不同，擊打式打印機(jī)分為整字形擊打式打印機(jī)和點(diǎn)陣式擊打不同，擊打式打印機(jī)分為整字形擊打式打印機(jī)和點(diǎn)陣式擊打式打印機(jī)（也稱針式打印機(jī)）。式打印機(jī)（也稱針式打印機(jī)）。 10/23/2021 8. 2.2 平板顯示器平板顯示器 8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī)請(qǐng)同學(xué)們自行閱讀學(xué)習(xí)。請(qǐng)同學(xué)們自行閱讀學(xué)習(xí)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.2

36、5計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 任何字符都可以看成由一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)、有規(guī)律分布任何字符都可以看成由一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)、有規(guī)律分布的許多點(diǎn)（即字模）構(gòu)成。用鋼針打印出點(diǎn)陣，就可形成字的許多點(diǎn)（即字模）構(gòu)成。用鋼針打印出點(diǎn)陣，就可形成字符。針式打印機(jī)就是依據(jù)這個(gè)原理研制的。符。針式打印機(jī)就是依據(jù)這個(gè)原理研制的。 針式打印機(jī)的核心部件是字車和打印頭。打印頭內(nèi)部是針式打印機(jī)的核心部件是字車和打印頭。打印頭內(nèi)部是沿縱向排列的打印針。打印針數(shù)量有單列的沿縱向排列的打印針。打印針數(shù)量有單列的7針或針或9針，雙列針，雙列的的14針或針或24針。打印頭在字車帶動(dòng)下向左橫向移動(dòng)。移動(dòng)過針。打印頭在字車帶動(dòng)下向左橫向移

37、動(dòng)。移動(dòng)過程中，打印針撞擊色帶，在打印紙上印出字符。程中，打印針撞擊色帶，在打印紙上印出字符。 文件每一行的末尾都是一個(gè)不可見的字符文件每一行的末尾都是一個(gè)不可見的字符“回車回車”。打。打印這個(gè)字符時(shí)，打印針不動(dòng)，字車將從當(dāng)前位置做向右橫向印這個(gè)字符時(shí)，打印針不動(dòng)，字車將從當(dāng)前位置做向右橫向移動(dòng)，回到最左端初始位置，打印紙沿縱向運(yùn)動(dòng)一行的距離移動(dòng)，回到最左端初始位置，打印紙沿縱向運(yùn)動(dòng)一行的距離，使打印頭對(duì)準(zhǔn)新一行的起點(diǎn)。，使打印頭對(duì)準(zhǔn)新一行的起點(diǎn)。 10/23/2021 8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī) 1針式打印機(jī)針式打印機(jī)哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.26計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算

38、機(jī)組成原理 打印機(jī)由打印控制器和打印裝置組成。打印機(jī)由打印控制器和打印裝置組成。 打印控制器通過打印控制器通過i/o總線與總線與cpu相連，接收相連，接收cpu發(fā)來的發(fā)來的命令和打印數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)打印裝置工作。命令和打印數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)打印裝置工作。 打印裝置由微處理器、打印行緩沖器、字符發(fā)生器、打印裝置由微處理器、打印行緩沖器、字符發(fā)生器、地址計(jì)數(shù)器、列計(jì)數(shù)器和打印頭驅(qū)動(dòng)電路組成。打印行緩沖地址計(jì)數(shù)器、列計(jì)數(shù)器和打印頭驅(qū)動(dòng)電路組成。打印行緩沖器的容量等于存儲(chǔ)一行字符所需的最大容量。字符發(fā)生器中器的容量等于存儲(chǔ)一行字符所需的最大容量。字符發(fā)生器中存儲(chǔ)不同字體、不同字模格式的字模庫。存儲(chǔ)不同字體、不同字模

39、格式的字模庫。 字模格式用字模格式用m n表示，英文字符的字模格式有表示，英文字符的字模格式有5 7、7 7、7 9等，漢字字模格式是等，漢字字模格式是24 24。字模的點(diǎn)陣越大，字形。字模的點(diǎn)陣越大，字形就越細(xì)膩，但占用的存儲(chǔ)空間越多。就越細(xì)膩，但占用的存儲(chǔ)空間越多。10/23/2021 8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī) 1針式打印機(jī)針式打印機(jī)哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.27計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 打印裝置工作時(shí)，其中的微處理器從打印行緩沖器中打印裝置工作時(shí)，其中的微處理器從打印行緩沖器中取出打印字符的取出打印字符的ascii碼，經(jīng)過計(jì)算得到該字符對(duì)應(yīng)的字模碼，經(jīng)過計(jì)

40、算得到該字符對(duì)應(yīng)的字模存儲(chǔ)區(qū)的首地址。按地址取出首列的點(diǎn)陣碼，驅(qū)動(dòng)打印針，存儲(chǔ)區(qū)的首地址。按地址取出首列的點(diǎn)陣碼，驅(qū)動(dòng)打印針，撞擊色帶，在打印紙上打印出第一列的點(diǎn)陣。然后，列計(jì)數(shù)撞擊色帶，在打印紙上打印出第一列的點(diǎn)陣。然后，列計(jì)數(shù)器增器增1，字車向右橫移一列的距離，打印下一列，直至打印，字車向右橫移一列的距離，打印下一列，直至打印出一個(gè)完整的字符。然后，地址計(jì)數(shù)器增出一個(gè)完整的字符。然后，地址計(jì)數(shù)器增1，開始打印下一，開始打印下一個(gè)字。當(dāng)打印完一行后，緩沖器撤銷個(gè)字。當(dāng)打印完一行后，緩沖器撤銷“打印機(jī)忙打印機(jī)忙”信號(hào)，開信號(hào)，開始新的打印過程。始新的打印過程。 可見，針式打印機(jī)是逐列、逐字、逐

41、行，由左向右，由可見，針式打印機(jī)是逐列、逐字、逐行，由左向右，由上而下地，打印文本。上而下地，打印文本。10/23/2021 8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī) 1針式打印機(jī)針式打印機(jī)哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.28計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 激光打印機(jī)的核心部件是表面鍍有一層半導(dǎo)體感光材激光打印機(jī)的核心部件是表面鍍有一層半導(dǎo)體感光材料的感光鼓。常用的感光材料是硒，所以俗稱硒鼓。料的感光鼓。常用的感光材料是硒，所以俗稱硒鼓。 激光打印機(jī)的工作流程是：激光打印機(jī)的工作流程是： 充電充電曝光曝光顯像顯像轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印 定影定影清除清除 除像除像 。 激光打印機(jī)分為黑白打印機(jī)和彩色打印機(jī)

42、，它們的成激光打印機(jī)分為黑白打印機(jī)和彩色打印機(jī)，它們的成像原理相同。黑白激光打印機(jī)只有一種黑色墨粉，彩色激光像原理相同。黑白激光打印機(jī)只有一種黑色墨粉，彩色激光打印機(jī)使用青（打印機(jī)使用青（cyan）、品紅（）、品紅（magenta）、黃（）、黃（yellow）顏色模型。又由于顏色模型。又由于cmy配出來的黑色打印效果不理想，所配出來的黑色打印效果不理想，所以增加了專門的黑色（以增加了專門的黑色（black）墨粉。因此，彩色打印機(jī)的）墨粉。因此，彩色打印機(jī)的實(shí)際顏色模型為實(shí)際顏色模型為cmyk。10/23/2021 8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī) 1針式打印機(jī)針式打印機(jī) 2激光打印機(jī)激光打印機(jī)哈爾濱

43、工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.29計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 噴墨打印機(jī)的關(guān)鍵部件是噴墨頭。噴墨頭分為連續(xù)式噴墨打印機(jī)的關(guān)鍵部件是噴墨頭。噴墨頭分為連續(xù)式噴墨頭和隨機(jī)式噴墨頭。噴墨頭和隨機(jī)式噴墨頭。 連續(xù)式噴墨頭持續(xù)地發(fā)射的墨滴。墨滴在通過充電電連續(xù)式噴墨頭持續(xù)地發(fā)射的墨滴。墨滴在通過充電電極時(shí)，被加上適量的電荷。帶電荷的墨滴在通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)極時(shí)，被加上適量的電荷。帶電荷的墨滴在通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)會(huì)改變飛行方向，最終射著在紙張上的某個(gè)位置上。會(huì)改變飛行方向，最終射著在紙張上的某個(gè)位置上。 隨機(jī)式噴墨頭帶有多個(gè)噴嘴。每個(gè)噴嘴噴出墨滴的飛隨機(jī)式噴墨頭帶有多個(gè)噴嘴。每個(gè)噴嘴噴出墨滴的飛

44、行方向是固定的?？刂齐娐房刂频氖亲屇膫€(gè)噴嘴噴射墨滴，行方向是固定的。控制電路控制的是讓哪個(gè)噴嘴噴射墨滴，受控噴嘴噴出的墨滴，直接在紙張上形成字符或圖案。受控噴嘴噴出的墨滴，直接在紙張上形成字符或圖案。 10/23/2021 8. 2.3 打印機(jī)打印機(jī) 1針式打印機(jī)針式打印機(jī) 3噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī)2激光打印機(jī)激光打印機(jī)哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.30計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理8. 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備8. 1.1 鍵盤鍵盤8. 1.2 鼠標(biāo)鼠標(biāo)8. 2 輸出設(shè)備輸出設(shè)備8. 2.1 陰極射線管顯示器陰極射線管顯示器8. 2.2 平板顯示器平板顯示器8. 2.3 打印機(jī)

45、打印機(jī)8. 3 輔存設(shè)備輔存設(shè)備8. 3.1 硬盤硬盤8. 3.2 光盤光盤10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.31計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 3.1 硬盤硬盤 硬盤屬于旋轉(zhuǎn)的磁表面存儲(chǔ)設(shè)備，由磁盤盤片、磁頭硬盤屬于旋轉(zhuǎn)的磁表面存儲(chǔ)設(shè)備，由磁盤盤片、磁頭、磁盤驅(qū)動(dòng)器和磁盤控制器組成。、磁盤驅(qū)動(dòng)器和磁盤控制器組成。10/23/2021 第一塊硬盤是第一塊硬盤是1973年年ibm研制的研制的“溫徹斯特溫徹斯特”盤，盤，俗稱俗稱“溫盤溫盤”?，F(xiàn)代硬盤技術(shù)基本上來源于溫盤。現(xiàn)代硬盤技術(shù)基本上來源于溫盤。哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.32

46、計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理10/23/2021溫盤的特點(diǎn)是：溫盤的特點(diǎn)是：（1）包含若干繞固定主軸高速旋轉(zhuǎn)的表面平整光滑且涂有）包含若干繞固定主軸高速旋轉(zhuǎn)的表面平整光滑且涂有磁性材料的金屬盤片，盤片和可以沿半徑方向移動(dòng)的磁頭共磁性材料的金屬盤片，盤片和可以沿半徑方向移動(dòng)的磁頭共同密封在一個(gè)盒子里面，磁頭能從旋轉(zhuǎn)的盤片上讀出磁信號(hào)同密封在一個(gè)盒子里面，磁頭能從旋轉(zhuǎn)的盤片上讀出磁信號(hào)的變化。的變化。（2）不工作時(shí)，磁頭停靠在位于盤片圓心處的著陸區(qū)，與）不工作時(shí)，磁頭?？吭谖挥诒P片圓心處的著陸區(qū)，與磁盤是接觸的。著陸區(qū)不存放任何數(shù)據(jù)，磁頭在此區(qū)域啟停磁盤是接觸的。著陸區(qū)不存放任何數(shù)據(jù)，磁頭在此區(qū)域

47、啟停，不會(huì)損傷數(shù)據(jù)。工作時(shí)，盤片的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空氣，使磁，不會(huì)損傷數(shù)據(jù)。工作時(shí)，盤片的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空氣，使磁頭處于頭處于“飛行狀態(tài)飛行狀態(tài)”，懸停于離盤面，懸停于離盤面0.20.5微米的高度。這微米的高度。這樣，磁頭既不會(huì)劃傷盤面，又能穩(wěn)定地讀取數(shù)據(jù)。樣，磁頭既不會(huì)劃傷盤面，又能穩(wěn)定地讀取數(shù)據(jù)。（3）磁盤以恒定的角速度）磁盤以恒定的角速度 cav旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.33計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 3.1 硬盤硬盤 每個(gè)盤片的上下兩面都可以進(jìn)行磁記錄，每個(gè)盤面都分每個(gè)盤片的上下兩面都可以進(jìn)行磁記錄，每個(gè)盤面都分別設(shè)置一個(gè)磁頭，盤面號(hào)就是磁頭號(hào)。

48、別設(shè)置一個(gè)磁頭，盤面號(hào)就是磁頭號(hào)。 磁盤上，磁頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的圓形軌跡稱為磁道。一個(gè)磁盤上，磁頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的圓形軌跡稱為磁道。一個(gè)盤面上，有多個(gè)同心圓形狀的磁道。磁道由外向里編號(hào)，最盤面上，有多個(gè)同心圓形狀的磁道。磁道由外向里編號(hào)，最外邊為外邊為0號(hào)，磁道按磁道號(hào)來訪問。號(hào)，磁道按磁道號(hào)來訪問。 不同盤面的同號(hào)磁道形成一個(gè)柱面，柱面號(hào)就是磁道號(hào)不同盤面的同號(hào)磁道形成一個(gè)柱面，柱面號(hào)就是磁道號(hào)。每個(gè)磁道又分成若干扇區(qū)。磁頭以扇區(qū)為單位對(duì)磁盤進(jìn)行。每個(gè)磁道又分成若干扇區(qū)。磁頭以扇區(qū)為單位對(duì)磁盤進(jìn)行讀讀/寫，扇區(qū)的典型存儲(chǔ)容量為寫，扇區(qū)的典型存儲(chǔ)容量為512b。主機(jī)訪問硬盤控制命。主機(jī)訪問硬盤控制

49、命令中的地址由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)構(gòu)成。令中的地址由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)構(gòu)成。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.34計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 3.1 硬盤硬盤 硬盤的性能指標(biāo)有：記錄密度、容量、平均存取時(shí)間。硬盤的性能指標(biāo)有：記錄密度、容量、平均存取時(shí)間。 記錄密度分為道密度和位密度。道密度是指盤面徑向上記錄密度分為道密度和位密度。道密度是指盤面徑向上單位長度的磁道數(shù)目，位密度是指磁道上單位長度存儲(chǔ)的二單位長度的磁道數(shù)目，位密度是指磁道上單位長度存儲(chǔ)的二進(jìn)制位的數(shù)目。道密度的單位是進(jìn)制位的數(shù)目。道密度的單位是tpi（磁道數(shù)（磁道數(shù)/英寸），位

50、密英寸），位密度的單位是度的單位是bpi（位（位/英寸）。英寸）。 磁盤的存儲(chǔ)方式分為低密度和高密度。低密度時(shí)，所有磁盤的存儲(chǔ)方式分為低密度和高密度。低密度時(shí)，所有磁道上的扇區(qū)數(shù)目相同，每個(gè)磁道上所存儲(chǔ)的位數(shù)相同，所磁道上的扇區(qū)數(shù)目相同，每個(gè)磁道上所存儲(chǔ)的位數(shù)相同，所以內(nèi)道的位密度比外道的位密度高。高密度時(shí)，每個(gè)磁道的以內(nèi)道的位密度比外道的位密度高。高密度時(shí)，每個(gè)磁道的位密度相同，所以外道的扇區(qū)數(shù)目比內(nèi)道的扇區(qū)數(shù)目多。因位密度相同，所以外道的扇區(qū)數(shù)目比內(nèi)道的扇區(qū)數(shù)目多。因此，高密度磁盤容量比低密度磁盤容量大。此，高密度磁盤容量比低密度磁盤容量大。10/23/2021哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)

51、 李東李東 教授教授8.35計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 3.1 硬盤硬盤 硬盤使用前，需要進(jìn)行格式化（通常由廠商完成）。硬盤使用前，需要進(jìn)行格式化（通常由廠商完成）。格式化后的硬盤容量較之前會(huì)有所降低。格式化后的硬盤格式化后的硬盤容量較之前會(huì)有所降低。格式化后的硬盤容量為數(shù)據(jù)總?cè)萘浚雌渲袛?shù)據(jù)區(qū)的實(shí)際容量）。目前，容量為數(shù)據(jù)總?cè)萘浚雌渲袛?shù)據(jù)區(qū)的實(shí)際容量）。目前，硬盤的容量普遍在硬盤的容量普遍在500gb以上，個(gè)別高達(dá)以上，個(gè)別高達(dá)2tb。10/23/2021 平均存取時(shí)間為尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲和數(shù)據(jù)傳輸平均存取時(shí)間為尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間之合。其中，尋道時(shí)間是把磁頭移到目標(biāo)磁

52、道所需時(shí)間之合。其中，尋道時(shí)間是把磁頭移到目標(biāo)磁道所需時(shí)間。旋轉(zhuǎn)延遲是指將磁道上的目標(biāo)扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下時(shí)間。旋轉(zhuǎn)延遲是指將磁道上的目標(biāo)扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下所花費(fèi)的時(shí)間。所花費(fèi)的時(shí)間。 尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲取統(tǒng)計(jì)平均值。尋道時(shí)間的具尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲取統(tǒng)計(jì)平均值。尋道時(shí)間的具體值由廠商提供。平均旋轉(zhuǎn)延遲取為磁盤旋轉(zhuǎn)一周所花體值由廠商提供。平均旋轉(zhuǎn)延遲取為磁盤旋轉(zhuǎn)一周所花時(shí)間的一半。傳送時(shí)間是指磁盤與內(nèi)存間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)間的一半。傳送時(shí)間是指磁盤與內(nèi)存間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送所花時(shí)間。所花時(shí)間。哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.36計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 3.1 硬盤硬盤一個(gè)磁道上的

53、全部數(shù)據(jù)必須在硬盤旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)傳送完一個(gè)磁道上的全部數(shù)據(jù)必須在硬盤旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)傳送完畢，單位時(shí)間內(nèi)傳送的字節(jié)數(shù)量畢，單位時(shí)間內(nèi)傳送的字節(jié)數(shù)量c等于一個(gè)磁道的字節(jié)總數(shù)等于一個(gè)磁道的字節(jié)總數(shù)n乘以旋轉(zhuǎn)速度乘以旋轉(zhuǎn)速度r。傳送。傳送b個(gè)字節(jié)所需時(shí)間就是個(gè)字節(jié)所需時(shí)間就是b除以除以c。10/23/2021例例 在一個(gè)平均尋道時(shí)間為在一個(gè)平均尋道時(shí)間為4ms、轉(zhuǎn)速為、轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘的磁盤分鐘的磁盤系統(tǒng)中，每個(gè)磁道有系統(tǒng)中，每個(gè)磁道有18個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)512b。請(qǐng)問。請(qǐng)問讀取一個(gè)完整扇區(qū)需要多少時(shí)間？讀取一個(gè)完整扇區(qū)需要多少時(shí)間？答：尋道時(shí)間答：尋道時(shí)間ts=4ms，旋轉(zhuǎn)延遲，旋轉(zhuǎn)延遲tr=(60/10000)/2=3ms。 旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)速度r=10000/60=166.7轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 傳送一個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)的時(shí)間傳送一個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)的時(shí)間 ta=b/(rn)=512/(166.718512)=0.33ms 讀取一個(gè)完整扇區(qū)花費(fèi)時(shí)間讀取一個(gè)完整扇區(qū)花費(fèi)時(shí)間t=ts+tr+ta=7.33ms。哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李東李東 教授教授8.37計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 8. 3.1 硬盤硬盤 典型的硬盤與主機(jī)的接口