《計(jì)算機(jī)組成原理》第7章-外圍設(shè)備

1、第7章 外圍設(shè)備2021年12月21日星期二2目錄目錄7.1 外圍設(shè)備概述外圍設(shè)備概述了解了解7.2 磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備掌握掌握7.3 磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展了解了解7.4 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備磁帶存儲(chǔ)設(shè)備了解了解7.5 光盤(pán)和磁光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備光盤(pán)和磁光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備理解理解7.6 顯示設(shè)備顯示設(shè)備理解理解7.7 輸入設(shè)備和打印設(shè)備輸入設(shè)備和打印設(shè)備理解理解2021年12月21日星期二3考研大綱要求考研大綱要求七、輸入輸出系統(tǒng)七、輸入輸出系統(tǒng)（一）（一）I/O系統(tǒng)基本概念系統(tǒng)基本概念（二）外部設(shè)備（二）外部設(shè)備1. 輸入設(shè)備：鍵盤(pán)，鼠標(biāo)輸入設(shè)備：鍵盤(pán)，鼠標(biāo)2. 輸出設(shè)備：顯示器、

2、打印機(jī)輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)3. 外存儲(chǔ)器：外存儲(chǔ)器： 硬盤(pán)存儲(chǔ)器、硬盤(pán)陣列、光盤(pán)存儲(chǔ)器硬盤(pán)存儲(chǔ)器、硬盤(pán)陣列、光盤(pán)存儲(chǔ)器2021年12月21日星期二47.1 外圍設(shè)備概述外圍設(shè)備概述l7.1.1 外圍設(shè)備的一般功能外圍設(shè)備的一般功能l7.1.2 外圍設(shè)備的分類外圍設(shè)備的分類2021年12月21日星期二57.1.1 外圍設(shè)備的一般功能外圍設(shè)備的一般功能l外圍設(shè)備的定義：外圍設(shè)備的定義：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，除除CPU和主存和主存之外的部件都可看作外設(shè)；之外的部件都可看作外設(shè)；l外圍設(shè)備的功能：外圍設(shè)備的功能：在計(jì)算機(jī)和其他機(jī)器，或與用戶之間提供聯(lián)系。在計(jì)算機(jī)和其他機(jī)器，或與用戶之間提供聯(lián)

3、系。l外圍設(shè)備的基本組成：外圍設(shè)備的基本組成：存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)介質(zhì)u用于信息的保存；用于信息的保存；驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置u用于移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，使之正常工作；用于移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，使之正常工作；控制電路控制電路u用于使該外設(shè)與外界（如用于使該外設(shè)與外界（如CPU）的信息傳遞。）的信息傳遞。以硬盤(pán)為例以硬盤(pán)為例盤(pán)片組盤(pán)片組定位驅(qū)動(dòng)器定位驅(qū)動(dòng)器讀寫(xiě)控制讀寫(xiě)控制2021年12月21日星期二67.1.2 外圍設(shè)備的分類外圍設(shè)備的分類l分類分類輸入輸入/出設(shè)備；出設(shè)備；外存設(shè)備；外存設(shè)備；數(shù)據(jù)通信設(shè)備；數(shù)據(jù)通信設(shè)備；過(guò)程控制設(shè)備；過(guò)程控制設(shè)備；l外設(shè)都是通過(guò)外設(shè)都是通過(guò)適配器適配器與與主機(jī)連接的；主機(jī)連接的；適配器控制

4、所連外設(shè)適配器控制所連外設(shè)的具體工作；的具體工作；動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)演示：演示： 7-1.swf2021年12月21日星期二77.2 磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備l7.2.1 磁記錄原理磁記錄原理l7.2.2 硬磁盤(pán)機(jī)的基本組成和分類硬磁盤(pán)機(jī)的基本組成和分類 l7.2.3 硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和控制器硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和控制器l7.2.4 磁盤(pán)上信息的分布磁盤(pán)上信息的分布l7.4.5 磁盤(pán)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)磁盤(pán)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo) 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握2021年12月21日星期二87.2.1 磁記錄原理磁記錄原理l磁表面存儲(chǔ)器磁表面存儲(chǔ)器用用磁性材料磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來(lái)存薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來(lái)

5、存儲(chǔ)信息。儲(chǔ)信息。l磁表面存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：磁表面存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)： 存儲(chǔ)容量大，位價(jià)格低；存儲(chǔ)容量大，位價(jià)格低； 記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用；記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用； 記錄信息可以長(zhǎng)期保存而不丟失；記錄信息可以長(zhǎng)期保存而不丟失； 非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。 l磁表面存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)：磁表面存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)：存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜；存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜；非接觸式讀寫(xiě)，對(duì)工作環(huán)境要求較高。非接觸式讀寫(xiě)，對(duì)工作環(huán)境要求較高。如：磁帶、磁盤(pán)如：磁帶、磁盤(pán)要求防塵、防震要求防塵、防震2021年12月21日星期二9磁表面存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)原理磁表面存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)原理l在磁表面存儲(chǔ)

6、器中，信息的讀寫(xiě)是利用在磁表面存儲(chǔ)器中，信息的讀寫(xiě)是利用磁頭磁頭來(lái)進(jìn)行的；來(lái)進(jìn)行的；磁頭：由軟磁材料做鐵芯，繞有讀寫(xiě)線圈的電磁鐵。磁頭：由軟磁材料做鐵芯，繞有讀寫(xiě)線圈的電磁鐵。l寫(xiě)操作寫(xiě)操作原理：原理：電電-磁變換磁變換；利用磁頭寫(xiě)線圈中的脈沖電流，在磁表面每個(gè)存儲(chǔ)元上形利用磁頭寫(xiě)線圈中的脈沖電流，在磁表面每個(gè)存儲(chǔ)元上形成不同的磁化狀態(tài)；成不同的磁化狀態(tài)；l讀操作讀操作原理：原理：磁磁-電變換電變換；利用磁頭讀線圈，利用磁頭讀線圈，將磁表面每個(gè)存儲(chǔ)將磁表面每個(gè)存儲(chǔ)元上的不同剩磁狀元上的不同剩磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)讀出；態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)讀出；2021年12月21日星期二107.2.2 磁盤(pán)的組成和分類

7、磁盤(pán)的組成和分類l硬盤(pán)的邏輯結(jié)構(gòu)組成硬盤(pán)的邏輯結(jié)構(gòu)組成磁記錄介質(zhì)磁記錄介質(zhì)磁盤(pán)控制器磁盤(pán)控制器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器動(dòng)畫(huà)演示：動(dòng)畫(huà)演示： 7-5.swf7-5.swf硬質(zhì)圓形盤(pán)片硬質(zhì)圓形盤(pán)片磁頭、磁頭、小車(chē)、小車(chē)、傳送帶傳送帶讀寫(xiě)控制電路讀寫(xiě)控制電路2021年12月21日星期二11硬磁盤(pán)的分類硬磁盤(pán)的分類l按盤(pán)片結(jié)構(gòu)分按盤(pán)片結(jié)構(gòu)分可換盤(pán)片式、固定盤(pán)片式可換盤(pán)片式、固定盤(pán)片式 l按磁頭分按磁頭分可移動(dòng)磁頭、固定磁頭可移動(dòng)磁頭、固定磁頭l溫徹斯特磁盤(pán)機(jī)溫徹斯特磁盤(pán)機(jī)可移動(dòng)磁頭可移動(dòng)磁頭固定盤(pán)片固定盤(pán)片的磁盤(pán)機(jī)；的磁盤(pán)機(jī)；密封組合式的硬磁盤(pán)；密封組合式的硬磁盤(pán)；u磁頭、盤(pán)片、電機(jī)等部件組裝成一個(gè)不可隨

8、意拆卸的整體。磁頭、盤(pán)片、電機(jī)等部件組裝成一個(gè)不可隨意拆卸的整體。工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)在盤(pán)面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)在盤(pán)面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起。優(yōu)點(diǎn)：防塵性能好，可靠性高，對(duì)使用環(huán)境要求不高。優(yōu)點(diǎn)：防塵性能好，可靠性高，對(duì)使用環(huán)境要求不高。 組合組合 可移動(dòng)磁頭固定盤(pán)片可移動(dòng)磁頭固定盤(pán)片固定磁頭固定盤(pán)片固定磁頭固定盤(pán)片可移動(dòng)磁頭可換盤(pán)片可移動(dòng)磁頭可換盤(pán)片固定磁頭可換盤(pán)片固定磁頭可換盤(pán)片簡(jiǎn)稱溫盤(pán)簡(jiǎn)稱溫盤(pán)2021年12月21日星期二12硬磁盤(pán)外觀硬磁盤(pán)外觀2021年12月21日星期二13硬磁盤(pán)內(nèi)部構(gòu)成硬磁盤(pán)內(nèi)部構(gòu)成2021年12月21日星期二147.2.3 硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和控制

9、器硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和控制器l磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)l磁盤(pán)控制器磁盤(pán)控制器 主機(jī)與磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)主機(jī)與磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器之間的接口。器之間的接口。2021年12月21日星期二15硬磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)器硬磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)器2021年12月21日星期二16現(xiàn)代硬盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)代硬盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖2021年12月21日星期二177.2.4 磁盤(pán)上信息的分布磁盤(pán)上信息的分布l記錄面記錄面磁盤(pán)片表面；磁盤(pán)片表面；一個(gè)盤(pán)片有上下兩個(gè)記錄面。一個(gè)盤(pán)片有上下兩個(gè)記錄面。l磁道磁道 記錄面上一系列同心圓；記錄面上一系列同心圓；最外圈為最外圈為0磁道磁道 ，依次為，依次為1、2、N磁道；磁

10、道；每個(gè)磁道的存儲(chǔ)容量均相同；每個(gè)磁道的存儲(chǔ)容量均相同；不同盤(pán)片的相同磁道構(gòu)成一個(gè)不同盤(pán)片的相同磁道構(gòu)成一個(gè)柱面柱面；l扇區(qū)扇區(qū)同心圓上的一段磁道區(qū)域；同心圓上的一段磁道區(qū)域；每個(gè)扇區(qū)的存儲(chǔ)容量也相同。每個(gè)扇區(qū)的存儲(chǔ)容量也相同。2021年12月21日星期二18磁盤(pán)上的信息記錄方式磁盤(pán)上的信息記錄方式l一個(gè)硬盤(pán)由多個(gè)盤(pán)片構(gòu)成的磁盤(pán)組來(lái)記錄信息；一個(gè)硬盤(pán)由多個(gè)盤(pán)片構(gòu)成的磁盤(pán)組來(lái)記錄信息；每個(gè)盤(pán)片包括兩個(gè)記錄面（除最上面和最下面）；每個(gè)盤(pán)片包括兩個(gè)記錄面（除最上面和最下面）；每個(gè)記錄面表面通常有幾十到幾百個(gè)磁道來(lái)記錄信息；每個(gè)記錄面表面通常有幾十到幾百個(gè)磁道來(lái)記錄信息；每個(gè)磁道又分為若干個(gè)扇區(qū)。每個(gè)

11、磁道又分為若干個(gè)扇區(qū)。l磁盤(pán)組的信息記錄順序是按照柱面來(lái)組織的：磁盤(pán)組的信息記錄順序是按照柱面來(lái)組織的： 第第0面第面第0道道第第1面第面第0道道第第N面第面第0道道第第0面第面第1道道第第1面第面第1道道第第N面第面第1道道l硬盤(pán)上信息地址由記錄面號(hào)、磁道號(hào)、扇區(qū)號(hào)三個(gè)部分組成。硬盤(pán)上信息地址由記錄面號(hào)、磁道號(hào)、扇區(qū)號(hào)三個(gè)部分組成。l索引索引 ：磁道的起始位置。：磁道的起始位置。為便于進(jìn)行讀為便于進(jìn)行讀/寫(xiě)操作；寫(xiě)操作；2021年12月21日星期二197.4.5 磁盤(pán)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)磁盤(pán)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)l存儲(chǔ)密度存儲(chǔ)密度有道密度、位密度、面密度三個(gè)不同的指標(biāo)；有道密度、位密度、面密度三個(gè)不同

12、的指標(biāo)；相關(guān)概念相關(guān)概念u道距：相鄰兩磁道中心線之間的距離；道距：相鄰兩磁道中心線之間的距離；u道寬：磁化軌跡的寬度。道寬：磁化軌跡的寬度。l存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量一個(gè)磁盤(pán)存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)；一個(gè)磁盤(pán)存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)；l平均存取時(shí)間平均存取時(shí)間從發(fā)出讀寫(xiě)命令后，磁頭從某一起始位置移動(dòng)至新的記錄位從發(fā)出讀寫(xiě)命令后，磁頭從某一起始位置移動(dòng)至新的記錄位置，到開(kāi)始從盤(pán)片表面讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r(shí)間。置，到開(kāi)始從盤(pán)片表面讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r(shí)間。l數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率磁盤(pán)存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；磁盤(pán)存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；2021年12月21日星期二20存

13、儲(chǔ)密度存儲(chǔ)密度l道密度道密度沿磁盤(pán)半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)；沿磁盤(pán)半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)；單位：道單位：道/英寸。英寸。l位密度位密度磁道單位長(zhǎng)度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)；磁道單位長(zhǎng)度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)；單位：位單位：位/英寸。英寸。注意：每個(gè)磁道的位密度均不相同，有最高、最低位密度。注意：每個(gè)磁道的位密度均不相同，有最高、最低位密度。u0 0磁道的位密度為最低位密度；磁道的位密度為最低位密度；l面密度面密度位密度和道密度的乘積；位密度和道密度的乘積；單位：位單位：位/平方英寸。平方英寸。2021年12月21日星期二21存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量l存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量=記錄面數(shù)記錄面數(shù)每面磁道數(shù)

14、每面磁道數(shù)磁道容量磁道容量l非格式化容量非格式化容量磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。l格式化容量格式化容量按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。戶可以真正使用的容量。格式化容量一般是非格式化容量的格式化容量一般是非格式化容量的60%70%。2021年12月21日星期二22平均存取時(shí)間平均存取時(shí)間l平均存取時(shí)間等于平均找道時(shí)間與平均等待時(shí)間之和；平均存取時(shí)間等于平均找道時(shí)間與平均等待時(shí)間之和；定位時(shí)間（找道時(shí)間）定位時(shí)間（找道時(shí)間）u將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時(shí)間；將磁頭

15、定位至所要求的磁道上所需的時(shí)間；等待時(shí)間等待時(shí)間u找道完成后，盤(pán)片將所要訪問(wèn)信息轉(zhuǎn)到磁頭下方的時(shí)間；找道完成后，盤(pán)片將所要訪問(wèn)信息轉(zhuǎn)到磁頭下方的時(shí)間；l平均找道時(shí)間平均找道時(shí)間最大與最小找道時(shí)間的平均值，約為最大與最小找道時(shí)間的平均值，約為1020ms；l平均等待時(shí)間平均等待時(shí)間與磁盤(pán)轉(zhuǎn)速有關(guān)，是磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間的一半。與磁盤(pán)轉(zhuǎn)速有關(guān)，是磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間的一半。硬盤(pán)轉(zhuǎn)速為硬盤(pán)轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，故平均等待時(shí)間約為分，故平均等待時(shí)間約為4ms。 2021年12月21日星期二23數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率l數(shù)據(jù)傳輸率與存儲(chǔ)設(shè)備和主機(jī)接口邏輯有關(guān)。數(shù)據(jù)傳輸率與存儲(chǔ)設(shè)備和主機(jī)接口邏輯有關(guān)。l設(shè)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速

16、度為每秒設(shè)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度為每秒n轉(zhuǎn)，磁道容量為轉(zhuǎn)，磁道容量為N個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率Dr= n N（字節(jié)（字節(jié)/秒）秒）l設(shè)某磁道位密度為設(shè)某磁道位密度為D字節(jié)字節(jié)/英寸，磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為英寸，磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為v英寸英寸/秒，秒，則數(shù)據(jù)傳輸率則數(shù)據(jù)傳輸率Dr= D v （字節(jié)（字節(jié)/秒）秒） 2021年12月21日星期二24課本課本P217【例例1】磁盤(pán)組有磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm ，外徑，外徑33cm，道密度為，道密度為40道道/cm，內(nèi)層，內(nèi)層位密度位密度400位位/cm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速6

17、000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分。問(wèn)：分。問(wèn)： 共有多少柱面共有多少柱面? 柱面數(shù)柱面數(shù) = 每面的磁道數(shù)每面的磁道數(shù) 盤(pán)面上的有效存儲(chǔ)區(qū)域盤(pán)面上的有效存儲(chǔ)區(qū)域 = 33/2 22/2 = 16.5-11 = 5.5(cm) 道密度道密度=40道道/cm 磁道數(shù)磁道數(shù)= 405.5 = 220道，即道，即220個(gè)柱面?zhèn)€柱面2021年12月21日星期二25課本課本P217【例例1】磁盤(pán)組有磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm ，外徑，外徑33cm，道密度為，道密度為40道道/cm，內(nèi)層，內(nèi)層位密度位密度400位位/c

18、m，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分。問(wèn)：分。問(wèn)： 盤(pán)組總存儲(chǔ)容量是多少盤(pán)組總存儲(chǔ)容量是多少? 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量=記錄面數(shù)記錄面數(shù)每面磁道數(shù)每面磁道數(shù)磁道容量磁道容量 內(nèi)層磁道周長(zhǎng)為內(nèi)層磁道周長(zhǎng)為2R = 23.1411 = 69.08(cm) 道容量道容量 = 400位位/cm69.08cm = 27632位位 = 3454B 盤(pán)組總?cè)萘勘P(pán)組總?cè)萘? 10220 3454B = 7598800B622220位密度位密度磁道周長(zhǎng)磁道周長(zhǎng)2021年12月21日星期二26課本課本P217【例例1】磁盤(pán)組有磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用

19、。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm ，外徑，外徑33cm，道密度為，道密度為40道道/cm，內(nèi)層，內(nèi)層位密度位密度400位位/cm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分。問(wèn)：分。問(wèn)： 數(shù)據(jù)傳輸率多少數(shù)據(jù)傳輸率多少? 每磁道容量每磁道容量N=3454B 磁盤(pán)轉(zhuǎn)速磁盤(pán)轉(zhuǎn)速r = 6000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/60秒秒 = 100轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率Dr = rN = 403454B = 13816B/s2021年12月21日星期二27課本課本P217【例例1】磁盤(pán)組有磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。片磁盤(pán)，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm ，

20、外徑，外徑33cm，道密度為，道密度為40道道/cm，內(nèi)層，內(nèi)層位密度位密度400位位/cm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分。問(wèn)：分。問(wèn)： 如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)存儲(chǔ)面上，還是記錄在同一個(gè)柱面上在同一個(gè)存儲(chǔ)面上，還是記錄在同一個(gè)柱面上? 磁盤(pán)組的記錄順序是按照柱面來(lái)組織的；磁盤(pán)組的記錄順序是按照柱面來(lái)組織的；u因?yàn)椴恍枰匦抡业?，?shù)據(jù)讀因?yàn)椴恍枰匦抡业?，?shù)據(jù)讀/寫(xiě)速度快；寫(xiě)速度快； 如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記記錄在同一個(gè)柱面上錄在同一個(gè)柱面上。2021年12月21日星

21、期二28例例1：某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為：某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，共有分，共有4個(gè)記錄個(gè)記錄盤(pán)面，每毫米盤(pán)面，每毫米5道，每道記錄信息道，每道記錄信息12288字節(jié)，字節(jié)，最內(nèi)層磁道直徑為最內(nèi)層磁道直徑為230mm，共，共275道，求：道，求： 磁盤(pán)的存儲(chǔ)容量為多大？磁盤(pán)的存儲(chǔ)容量為多大？存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 = 記錄面數(shù)記錄面數(shù)每面磁道數(shù)每面磁道數(shù)磁道容量磁道容量 = 4面面 275道道 12288字節(jié)字節(jié) = 13516800字節(jié)字節(jié) 最高位密度和最低位密度分別是多少？最高位密度和最低位密度分別是多少？位密度位密度 = 道容量道容量 磁道周長(zhǎng)（磁道周長(zhǎng)（2R）最內(nèi)層磁道半徑最內(nèi)層磁道半徑

22、Rmin = 230mm 2 = 115mm最外層磁道半徑最外層磁道半徑Rmax = Rmin + 275/5 = 115 + 55 = 170mm最高位密度最高位密度 = 12288字節(jié)字節(jié) 2 Rmin = 17字節(jié)字節(jié)/mm最低位密度最低位密度=12288字節(jié)字節(jié) 2 Rmax =11.5字節(jié)字節(jié)/mm2021年12月21日星期二29例例1：某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為：某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，共有分，共有4個(gè)記錄個(gè)記錄盤(pán)面，每毫米盤(pán)面，每毫米5道，每道記錄信息道，每道記錄信息12288字節(jié)，字節(jié)，最內(nèi)層磁道直徑為最內(nèi)層磁道直徑為230mm，共，共275道，求：道，求：磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率為

23、多少？磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率為多少？ 磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率 = 每道容量每道容量轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 = 1228850轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 = 614400字節(jié)字節(jié)/秒秒平均等待時(shí)間是多少？平均等待時(shí)間是多少？ 平均等待時(shí)間平均等待時(shí)間 = 1/21/轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 = 1/21/50轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 = 1/100秒秒 =10ms2021年12月21日星期二30例例2：設(shè)某磁盤(pán)有兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)徑為：設(shè)某磁盤(pán)有兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)徑為2.36英寸，英寸，外徑為外徑為5英寸，道密度為英寸，道密度為 1250TPI(道道/英寸英寸)，內(nèi)徑，內(nèi)徑處的位密度為處的位密度為52400BPI (字節(jié)字節(jié)/英寸英寸) ，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速

24、為7200轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，問(wèn)：分，問(wèn)： 每面有多少磁道？每面有多少磁道？ 磁道數(shù)磁道數(shù) = 記錄面的有效區(qū)域記錄面的有效區(qū)域 道密度道密度 = (外徑外徑-內(nèi)徑內(nèi)徑)/2 道密度道密度 = (5 2.36)/2 1250TPI = 1650道道 每磁道能存儲(chǔ)多少字節(jié)？每磁道能存儲(chǔ)多少字節(jié)？ 道容量道容量 = 內(nèi)圈周長(zhǎng)內(nèi)圈周長(zhǎng)位密度位密度 = (2.36 3.14) 52400 8 = 48562字節(jié)字節(jié)2021年12月21日星期二31例例2：設(shè)某磁盤(pán)有兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)徑為：設(shè)某磁盤(pán)有兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)徑為2.36英寸，英寸，外徑為外徑為5英寸，道密度為英寸，道密度為 1250TPI(道道/英寸

25、英寸)，內(nèi)徑，內(nèi)徑處的位密度為處的位密度為52400BPI (字節(jié)字節(jié)/英寸英寸) ，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，問(wèn)：分，問(wèn)： 數(shù)據(jù)傳輸速率為多少？數(shù)據(jù)傳輸速率為多少？數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率 = 每道字節(jié)數(shù)每道字節(jié)數(shù)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 = 48562 （7200 60） = 5.82 106 字節(jié)字節(jié)/秒秒 設(shè)找道時(shí)間在設(shè)找道時(shí)間在10ms到到40ms之間，在一個(gè)磁道上寫(xiě)上之間，在一個(gè)磁道上寫(xiě)上8000字字節(jié)數(shù)據(jù)，平均需要多少時(shí)間？節(jié)數(shù)據(jù)，平均需要多少時(shí)間？所需時(shí)間所需時(shí)間 = 平均找道時(shí)間平均找道時(shí)間+平均等待時(shí)間平均等待時(shí)間+數(shù)據(jù)讀取時(shí)間數(shù)據(jù)讀取時(shí)間 = (10+40) /2 + (60/7200

26、)/2 + 8000 (5.82106) 25ms + 4.2ms + 1.4ms = 30.6ms2021年12月21日星期二327.5 光盤(pán)和磁光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備光盤(pán)和磁光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備l光盤(pán)存儲(chǔ)器光盤(pán)存儲(chǔ)器采用聚焦激光束在盤(pán)式介質(zhì)上采用聚焦激光束在盤(pán)式介質(zhì)上非接觸非接觸地記錄高密度信息；地記錄高密度信息；以介質(zhì)材料光學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)表示所存儲(chǔ)信息的以介質(zhì)材料光學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)表示所存儲(chǔ)信息的“1”或或“0”。l光盤(pán)存儲(chǔ)器是以光道來(lái)記錄信息的；光盤(pán)存儲(chǔ)器是以光道來(lái)記錄信息的；光道是一條始于盤(pán)片中心的螺旋線。光道是一條始于盤(pán)片中心的螺旋線。l光盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)光盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)容量大；存儲(chǔ)容量大；l光盤(pán)的缺點(diǎn)光盤(pán)的缺

27、點(diǎn) 存取時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸率低。存取時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸率低。一張一張CD-ROMCD-ROM盤(pán)片的存儲(chǔ)容量可達(dá)盤(pán)片的存儲(chǔ)容量可達(dá)600MB600MB以上以上2021年12月21日星期二33光盤(pán)存儲(chǔ)器的分類光盤(pán)存儲(chǔ)器的分類l只讀型只讀型廠商以高成本制作出母盤(pán)后大批壓制出來(lái)的光盤(pán)；廠商以高成本制作出母盤(pán)后大批壓制出來(lái)的光盤(pán)；這種模壓式記錄的光盤(pán)只能讀，不能修改。這種模壓式記錄的光盤(pán)只能讀，不能修改。l寫(xiě)一次型寫(xiě)一次型用戶可以在這種光盤(pán)上記錄信息，但只能寫(xiě)一次。用戶可以在這種光盤(pán)上記錄信息，但只能寫(xiě)一次。l重寫(xiě)型重寫(xiě)型用戶可對(duì)這類光盤(pán)進(jìn)行隨機(jī)寫(xiě)入、擦除或重寫(xiě)信息。用戶可對(duì)這類光盤(pán)進(jìn)行隨機(jī)寫(xiě)入、擦除或重寫(xiě)

28、信息。lDVD-ROM光盤(pán)光盤(pán)最初的全稱是數(shù)字化視頻光盤(pán)；最初的全稱是數(shù)字化視頻光盤(pán)；CD-ROM是單面使用，是單面使用，DVD-ROM是兩面都可以寫(xiě)數(shù)據(jù)。是兩面都可以寫(xiě)數(shù)據(jù)。CD-RWCD-ROMWORM、CD-RDVD-ROM2021年12月21日星期二34硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、光盤(pán)的性能比較硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、光盤(pán)的性能比較速度速度 可換性可換性 讀寫(xiě)方式讀寫(xiě)方式價(jià)格價(jià)格容量容量適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合硬盤(pán)硬盤(pán)高高不可以不可以 非接觸式非接觸式較高較高較大較大作為主存后援，存作為主存后援，存放軟件、數(shù)據(jù)放軟件、數(shù)據(jù)磁帶磁帶低低可以可以接觸式接觸式較低較低( (磁帶機(jī)磁帶機(jī)磁帶磁帶) )較小較小海量后備

29、（順序存海量后備（順序存?。┤。┕獗P(pán)光盤(pán) 較高較高可以可以非接觸式非接觸式高高( (可擦寫(xiě)光可擦寫(xiě)光驅(qū)驅(qū)+ +光盤(pán)光盤(pán)) )大大存軟件、圖文資料存軟件、圖文資料檔案等檔案等2021年12月21日星期二357.6 顯示設(shè)備顯示設(shè)備l顯示設(shè)備的分類顯示設(shè)備的分類按顯示器件分類按顯示器件分類u陰極射線管陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器顯示器、液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器等；、等離子顯示器等；按顯示的內(nèi)容分類按顯示的內(nèi)容分類u字符顯示器、圖形顯示器、圖像顯示器；字符顯示器、圖形顯示器、圖像顯示器； CRT顯示設(shè)備顯示設(shè)備u以掃描方式不同，分成以掃描方式不同，分成光柵掃描和隨機(jī)掃描光柵掃描和

30、隨機(jī)掃描兩種顯示器；兩種顯示器；u以分辨率不同以分辨率不同 ，分成，分成高分辨率顯示器高分辨率顯示器和和低分辨率顯示器低分辨率顯示器；u以顯示的顏色分類，有以顯示的顏色分類，有單色單色(黑白黑白)顯示器顯示器和和彩色顯示器彩色顯示器；u以熒光屏對(duì)角線長(zhǎng)度分類，有以熒光屏對(duì)角線長(zhǎng)度分類，有14英寸、英寸、16英寸、英寸、19英寸等多種。英寸等多種。2021年12月21日星期二36隨機(jī)掃描和光柵掃描隨機(jī)掃描和光柵掃描l隨機(jī)掃描隨機(jī)掃描電子束電子束只在需要做圖的地方掃描只在需要做圖的地方掃描，而不必掃描全屏幕；，而不必掃描全屏幕；這種掃描方式畫(huà)圖速度快，圖像清晰；這種掃描方式畫(huà)圖速度快，圖像清晰；高

31、質(zhì)量的圖形顯示器高質(zhì)量的圖形顯示器(如分辨率為如分辨率為40964096)采用；采用；其偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)與電視標(biāo)準(zhǔn)不一致，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。其偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)與電視標(biāo)準(zhǔn)不一致，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。l光柵掃描光柵掃描電子束從上至下順序掃描整個(gè)屏幕；電子束從上至下順序掃描整個(gè)屏幕；u又可分為逐行掃描和隔行掃描兩種方式；又可分為逐行掃描和隔行掃描兩種方式；電視中采用的掃描方法；電視中采用的掃描方法；缺點(diǎn)是冗余時(shí)間多，分辨率不如隨機(jī)掃描方式。缺點(diǎn)是冗余時(shí)間多，分辨率不如隨機(jī)掃描方式。2021年12月21日星期二37分辨率分辨率l分辨率是指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)；分辨率是指顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)； 像

32、素是指組成圖像的最小單位；像素是指組成圖像的最小單位； 像素越密，分辨率越高，圖像顯示越清晰；像素越密，分辨率越高，圖像顯示越清晰；lCRT顯示器的分辨率取決于顯象管熒光粉的粒度、熒光屏的尺顯示器的分辨率取決于顯象管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸和寸和CRT電子束的聚焦能力；電子束的聚焦能力；l液晶顯示器采用最佳分辨率顯示；液晶顯示器采用最佳分辨率顯示； 顯示小于最佳分辨率的畫(huà)面時(shí)，液顯采用兩種方式：一種顯示小于最佳分辨率的畫(huà)面時(shí)，液顯采用兩種方式：一種是居中顯示，一種是放大顯示。是居中顯示，一種是放大顯示。 1315寸液晶顯示器的最佳分辨率為寸液晶顯示器的最佳分辨率為1024768； 17英寸、

33、英寸、19英寸的分辨率為英寸的分辨率為12801024。2021年12月21日星期二38灰度級(jí)灰度級(jí)l灰度級(jí)灰度級(jí) 在黑白顯示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別；在黑白顯示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別； 在彩色顯示器中則表示為顏色的不同；在彩色顯示器中則表示為顏色的不同； 灰度級(jí)越多，圖像層次越清楚逼真；灰度級(jí)越多，圖像層次越清楚逼真；l灰度級(jí)取決于每個(gè)像素對(duì)應(yīng)刷新存儲(chǔ)器單元的位數(shù)和灰度級(jí)取決于每個(gè)像素對(duì)應(yīng)刷新存儲(chǔ)器單元的位數(shù)和CRT本本身的性能。身的性能。l只有兩級(jí)灰度的顯示器稱為單色顯示器。只有兩級(jí)灰度的顯示器稱為單色顯示器。l圖像顯示器的灰度級(jí)一般在圖像顯示器的灰度級(jí)一般在256級(jí)以上。級(jí)以上

34、。2021年12月21日星期二39刷新和刷新存儲(chǔ)器刷新和刷新存儲(chǔ)器l刷新刷新CRT顯示器的電子束不斷地重復(fù)掃描整個(gè)屏幕以穩(wěn)定圖像；顯示器的電子束不斷地重復(fù)掃描整個(gè)屏幕以穩(wěn)定圖像；l刷新頻率刷新頻率顯示器每秒能夠?qū)φ麄€(gè)屏幕的刷新次數(shù)。顯示器每秒能夠?qū)φ麄€(gè)屏幕的刷新次數(shù)。一般設(shè)置刷新頻率為一般設(shè)置刷新頻率為70Hz以上；以上；電視中的標(biāo)準(zhǔn)是每秒刷新電視中的標(biāo)準(zhǔn)是每秒刷新50Hz；l刷新存儲(chǔ)器刷新存儲(chǔ)器存放圖像信息用于刷新的存儲(chǔ)器，也叫存放圖像信息用于刷新的存儲(chǔ)器，也叫顯示存儲(chǔ)器顯示存儲(chǔ)器；其存儲(chǔ)容量由圖像其存儲(chǔ)容量由圖像分辨率分辨率和和灰度級(jí)灰度級(jí)決定；決定；刷新存儲(chǔ)器的存取周期必須滿足刷新頻率的要求。刷新存儲(chǔ)器的存取周期必須滿足刷新頻率的要求。刷新存儲(chǔ)器帶寬刷新存儲(chǔ)器帶寬=分辨率分辨率顏色深度顏色深