第八章 輸入輸出設(shè)課件

1、第八章第八章 輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備8.1 8.1 鍵盤鍵盤按與主機(jī)通信信息劃分按與主機(jī)通信信息劃分: 編碼鍵盤和非編碼鍵盤編碼鍵盤和非編碼鍵盤 編碼鍵盤就是當(dāng)某個(gè)鍵被按下后，能夠提供一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)編碼鍵盤就是當(dāng)某個(gè)鍵被按下后，能夠提供一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的編碼信息，功能全部由硬件完成。的編碼信息，功能全部由硬件完成。 非編碼鍵盤是用較為簡(jiǎn)單的硬件和專用的程序來識(shí)非編碼鍵盤是用較為簡(jiǎn)單的硬件和專用的程序來識(shí)別被按鍵的位置，提供一個(gè)與位置相對(duì)應(yīng)的中間代別被按鍵的位置，提供一個(gè)與位置相對(duì)應(yīng)的中間代碼（掃描碼），然后又專用軟件將其轉(zhuǎn)換成規(guī)定的碼（掃描碼），然后又專用軟件將其轉(zhuǎn)換成規(guī)定的編碼。即功能由軟件

2、完成。編碼。即功能由軟件完成。1、鍵盤掃描原理、鍵盤掃描原理單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)D0D1D2D3D4 D5 D6 D7列列 0 1 2 40123主機(jī)主機(jī)鍵盤常用掃描方法：行掃描法鍵盤常用掃描方法：行掃描法行掃描法過程：行掃描法過程：1、全行掃描、全行掃描 2、逐行掃描、逐行掃描來獲得掃描位來獲得掃描位置碼置碼+5V+5V2、按鍵抖動(dòng)掃描、按鍵抖動(dòng)掃描+5V+5VQK硬件硬件軟件軟件啟動(dòng)掃描程序啟動(dòng)掃描程序鍵盤全行掃描鍵盤全行掃描有閉合鍵？有閉合鍵？延時(shí)并重掃描延時(shí)并重掃描有閉合鍵？有閉合鍵？鍵盤逐行掃描鍵盤逐行掃描輸出按鍵掃描代碼輸出按鍵掃描代碼掃描結(jié)束掃描結(jié)束NNYY8. 2 CR

3、T顯示器顯示器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。 2022-2-4視頻放大電路視頻放大電路同步信號(hào)同步信號(hào)幀掃描電路幀掃描電路行掃描電路行掃描電路高壓高壓CRT主機(jī)信號(hào)主機(jī)信號(hào)CRTCRT顯示器的顯示方式與常見顯示規(guī)格顯示器的顯示方式與常見顯示規(guī)格 1. 相關(guān)術(shù)語(yǔ)相關(guān)術(shù)語(yǔ)刷新刷新-為了得到穩(wěn)定的圖像顯示，電子束必須不為了得到穩(wěn)定的圖像顯示，電子束必須不斷重復(fù)掃描整個(gè)屏幕；

4、斷重復(fù)掃描整個(gè)屏幕；刷新刷新/視頻存儲(chǔ)器視頻存儲(chǔ)器-為了不斷提供刷新圖像的信號(hào)為了不斷提供刷新圖像的信號(hào)，必須把一幀圖像信息存儲(chǔ)在刷新存儲(chǔ)器中，必須把一幀圖像信息存儲(chǔ)在刷新存儲(chǔ)器中隨機(jī)掃描隨機(jī)掃描電子束只在需要作圖的地方掃描，不電子束只在需要作圖的地方掃描，不必全屏掃描；必全屏掃描；光柵掃描光柵掃描-TV中，要求圖像充滿整個(gè)畫面，全屏中，要求圖像充滿整個(gè)畫面，全屏掃描掃描2.2.掃描方式掃描方式 電子束無固定掃描路徑。電子束無固定掃描路徑。隨機(jī)掃描：隨機(jī)掃描：光柵掃描：光柵掃描： 電子束掃描路徑固定電子束掃描路徑固定 （自上而下，從左（自上而下，從左向右全屏掃描）。向右全屏掃描）。3.3.光柵

5、的形成光柵的形成 水平正掃水平正掃水平回掃水平回掃垂直回掃垂直回掃水平偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電水平偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電 流流, ,形成水平掃描線形成水平掃描線 （行掃描）（行掃描） 垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電 流流, ,使水平線垂直移動(dòng)使水平線垂直移動(dòng) （場(chǎng)掃描）（場(chǎng)掃描） 行掃描電流：行掃描電流： 場(chǎng)掃描電流：場(chǎng)掃描電流： 水平、垂直同步分別控制電子束水平、垂直同步分別控制電子束X X向與向與Y Y向偏轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn) I I R R G G B B 顏色顏色 4.4.象點(diǎn)存在的因素象點(diǎn)存在的因素視頻視頻=0=0，點(diǎn)暗，點(diǎn)暗 紅紅 象點(diǎn)象點(diǎn) 位置：位置： 亮度：亮度： 顏色：顏色： 視頻信

6、號(hào)控制電子束通、斷視頻信號(hào)控制電子束通、斷 視頻視頻=1=1，點(diǎn)亮，點(diǎn)亮 紅、綠、藍(lán)三基色控制紅、綠、藍(lán)三基色控制 紅點(diǎn)紅點(diǎn) 綠點(diǎn)綠點(diǎn) 藍(lán)點(diǎn)藍(lán)點(diǎn) 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 淡紅淡紅 0 0 1 0 0 0 1 0 綠綠 1 0 1 0 1 0 1 0 淡綠淡綠 0 1 1 1 0 1 1 1 白白 例例.2513.2513字符發(fā)生器，字符發(fā)生器， 5.5.字符點(diǎn)陣的形成與屏幕組織字符點(diǎn)陣的形成與屏幕組織可提供可提供6464種字符點(diǎn)陣種字符點(diǎn)陣 字符點(diǎn)陣圖形：字符點(diǎn)陣圖形： （1 1）字符發(fā)生器）字符發(fā)生器 產(chǎn)生字符點(diǎn)陣代碼。產(chǎn)生字符點(diǎn)陣代碼。 （7 79

7、9） （5 58 8點(diǎn)陣）點(diǎn)陣） .字符點(diǎn)陣代碼：字符點(diǎn)陣代碼： 1111111 1111111 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 ROM字符譯碼字符譯碼64648 8單元單元 行譯碼行譯碼字符編碼（字符編碼（ROMROM高高6 6位地址）位地址） 掃描線序號(hào)掃描線序號(hào)（ROMROM低低3 3位地址）位地址）輸出輸出例例. . A B C D E F A B C D E F

8、（2 2）屏幕組織）屏幕組織 每行字符逐線掃描。每行字符逐線掃描。 字符字符7 79 9，字符區(qū)，字符區(qū)9 914141 1）掃描順序）掃描順序 2 2）間隔）間隔 橫向間隔橫向間隔2 2點(diǎn)點(diǎn)（消隱）（消隱）縱向間隔縱向間隔5 5線線（消隱）（消隱）橫向間隔橫向間隔-為使屏幕上顯示的字符不擠在一起，為使屏幕上顯示的字符不擠在一起，一排的各字符之間留出若干點(diǎn)的位置。一排的各字符之間留出若干點(diǎn)的位置?？v向間隔：排與排之間留出若干條掃描線作為縱向間隔：排與排之間留出若干條掃描線作為排間的縱向間隔。排間的縱向間隔。字符窗口是指每個(gè)字符在屏幕上所占的點(diǎn)數(shù)，它包括字符窗口是指每個(gè)字符在屏幕上所占的點(diǎn)數(shù)，它

9、包括字符顯示字符顯示點(diǎn)陣和字符間隔點(diǎn)陣和字符間隔。在。在IBMPC系統(tǒng)中，屏幕上共顯示系統(tǒng)中，屏幕上共顯示80列列*25行行=2000個(gè)字符，故字符窗口數(shù)目為個(gè)字符，故字符窗口數(shù)目為 2000。在單色字符方式下，。在單色字符方式下，每個(gè)字符窗口為每個(gè)字符窗口為 9*14點(diǎn)陣，字符為點(diǎn)陣，字符為 7*9點(diǎn)陣。點(diǎn)陣。 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 00 1 0 00 1 0 10 1 1 01 0 0 00 1 1 10 0 1 110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符字符發(fā)生器發(fā)生器( R O M )ASCII字符代碼字符代碼84RA3 - RA0(a) “ A

10、 ”的點(diǎn)陣表示的點(diǎn)陣表示(b)字符發(fā)生器的結(jié)構(gòu)字符發(fā)生器的結(jié)構(gòu)(來自來自VRAM)(來自光柵地址來自光柵地址計(jì)數(shù)器輸出計(jì)數(shù)器輸出)RA3 -RA0D7D0D7D0ASCII代碼代碼(41H)指向這個(gè)字形指向這個(gè)字形1 1 1 182H字形的產(chǎn)生過程字形的產(chǎn)生過程0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 00 1 0 00 1 0 10 1 1 01 1 1 10 1 1 10 0 1 1FEH10H10H10H10H10H10HFEH00H字符字符發(fā)生器發(fā)生器( R O M )ASCII字符代碼字符代碼84RA3 - RA0(a) “ I ”的點(diǎn)陣表示的點(diǎn)陣表示(b)字符發(fā)生器的結(jié)構(gòu)字符發(fā)生

11、器的結(jié)構(gòu)(來自來自VRAM)(來自光柵地址來自光柵地址計(jì)數(shù)器輸出計(jì)數(shù)器輸出)RA3 -RA0D7D0D7D0ASCII代碼代碼(49H)指向這個(gè)字形指向這個(gè)字形移位移位寄存器寄存器S L字符字符發(fā)生器發(fā)生器( ROM)加載控制加載控制水平消隱水平消隱行間消隱行間消隱垂直消隱垂直消隱水平同步電路水平同步電路垂直同步電路垂直同步電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計(jì)數(shù)器點(diǎn)計(jì)數(shù)器水平地址計(jì)數(shù)器水平地址計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器定時(shí)控制定時(shí)控制電路電路垂直同步信號(hào)垂直同步信號(hào)水平同步信號(hào)水平同步信號(hào)字符時(shí)鐘字符時(shí)鐘代碼代碼控制控制OSCVRAM19180+1819+5125+1視

12、頻視頻信號(hào)信號(hào)RA3 - RA0字符顯示的一般原理字符顯示的一般原理 8. 3 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。、磁頭、磁盤驅(qū)動(dòng)器和磁盤控制器組成。2022-2-4 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，俗稱盤，俗稱“溫盤溫盤”?，F(xiàn)代硬盤技術(shù)基本上來源。現(xiàn)代硬盤技術(shù)基本上來源于溫盤。于溫盤。2022-2-4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

13、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?？吭谖挥诒P片圓心處的著陸區(qū)，與）不工作時(shí)，磁頭停靠在位于盤片圓心處的著陸區(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。

14、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)。記錄信息分布在盤片的兩個(gè)記錄面上，每道記錄信息分布在盤片的兩個(gè)記錄面上，每道分為若干磁道，每道分為若干扇區(qū)。分為若干磁道，每道分為若干扇區(qū)。相關(guān)術(shù)語(yǔ)相關(guān)術(shù)語(yǔ)磁道：讀磁道：讀/寫時(shí)，盤片旋轉(zhuǎn)而磁頭固定不動(dòng)。盤片寫時(shí)，盤片旋轉(zhuǎn)而磁頭固定不動(dòng)。盤片旋轉(zhuǎn)一周，磁頭的磁化區(qū)域形成一個(gè)磁道。旋轉(zhuǎn)一周，磁頭的磁化區(qū)域形成一個(gè)磁道。道密度：沿徑向，單位距離的磁道數(shù)。道密度：沿徑向，單位距離的磁道數(shù)。扇區(qū)：一個(gè)磁道沿圓周劃分為若干扇區(qū)。扇區(qū)：一個(gè)磁道沿圓周劃分

15、為若干扇區(qū)。位密度：沿磁道圓周，單位距離可記錄的位數(shù)。位密度：沿磁道圓周，單位距離可記錄的位數(shù)。各道位密度不同，道容量相同各道位密度不同，道容量相同磁盤存儲(chǔ)器技術(shù)指標(biāo)磁盤存儲(chǔ)器技術(shù)指標(biāo)非格式化容量非格式化容量=面數(shù)面數(shù)*（道數(shù)（道數(shù)/面）面）*內(nèi)圈內(nèi)圈周長(zhǎng)周長(zhǎng)*最大位密度最大位密度格式化容量格式化容量=面數(shù)面數(shù)*（道數(shù)（道數(shù)/面）面）*（扇區(qū)（扇區(qū)/道）道）*（字節(jié)數(shù)（字節(jié)數(shù)/扇區(qū)）扇區(qū)） 尋道尋道 對(duì)磁道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，磁盤控制器發(fā)對(duì)磁道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，磁盤控制器發(fā)出命令使磁頭臂移動(dòng)到指定位置。出命令使磁頭臂移動(dòng)到指定位置。 尋道時(shí)間尋道時(shí)間 平均尋道時(shí)間平均尋道時(shí)間各種可能的尋道所需時(shí)間的

16、平均值。各種可能的尋道所需時(shí)間的平均值。 旋轉(zhuǎn)延遲旋轉(zhuǎn)延遲 磁頭移動(dòng)到指定磁道上后，讀寫數(shù)據(jù)等磁頭移動(dòng)到指定磁道上后，讀寫數(shù)據(jù)等待磁盤旋轉(zhuǎn)到指定的扇區(qū)所需的時(shí)間。待磁盤旋轉(zhuǎn)到指定的扇區(qū)所需的時(shí)間。 平均旋轉(zhuǎn)延遲平均旋轉(zhuǎn)延遲 磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間。磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率二、磁記錄原理和記錄方式二、磁記錄原理和記錄方式1. 磁記錄原理磁記錄原理寫寫局部磁化單元局部磁化單元載磁體載磁體寫線圈寫線圈SNI局部磁化單元局部磁化單元寫線圈寫線圈SN鐵芯鐵芯磁通磁通磁層磁層寫入寫入“0”寫入寫入“1”I磁記錄原理磁記錄原理N讀線圈讀線圈S讀線圈讀線圈SN鐵芯鐵芯磁通磁通磁層磁層運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方

17、向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向ssttffee讀出讀出 “0”讀出讀出 “1”讀讀2. 磁表面存儲(chǔ)器的記錄方式磁表面存儲(chǔ)器的記錄方式011100010數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)序列RZNRZNRZ1PMFMMFMT位周期位周期三、硬磁盤存儲(chǔ)器三、硬磁盤存儲(chǔ)器1. 硬磁盤存儲(chǔ)器的類型硬磁盤存儲(chǔ)器的類型(1) 固定磁頭和移動(dòng)磁頭固定磁頭和移動(dòng)磁頭(2) 可換盤和固定盤可換盤和固定盤2. 硬磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)硬磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)磁磁 盤盤 控控 制制 器器磁磁 盤盤 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) 器器盤盤 片片主主 機(jī)機(jī)磁盤磁盤磁磁盤盤組組主軸主軸磁頭磁頭音圈音圈電機(jī)電機(jī)位置檢測(cè)位置檢測(cè)定位驅(qū)動(dòng)定位驅(qū)動(dòng)模擬控制模擬控制放放大大閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)閉環(huán)自動(dòng)

18、控制系統(tǒng)由磁盤控制由磁盤控制器送來的目器送來的目標(biāo)磁道信號(hào)標(biāo)磁道信號(hào)測(cè)測(cè)速速輸輸出出讀寫臂讀寫臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸主軸定位驅(qū)動(dòng)定位驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)控制(1) 磁盤驅(qū)動(dòng)器磁盤驅(qū)動(dòng)器2022-2-4例例8.1 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)/分鐘的磁盤系統(tǒng)中，每個(gè)磁道有分鐘的磁盤系統(tǒng)中，每個(gè)磁道有18個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)512B。請(qǐng)問讀取一個(gè)完整扇區(qū)需要多少時(shí)間。請(qǐng)問讀取一個(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。例例8.2 設(shè)磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為設(shè)磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分。分分。分8個(gè)扇區(qū)，個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)1K字節(jié)。主存與磁盤存儲(chǔ)器傳送的字節(jié)。主存與磁盤存儲(chǔ)器傳送的寬度為寬度為16位