技術(shù)類計算機(jī)組

1、計算機(jī)組成原理第7章外部設(shè)備北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理第7章外部設(shè)備是計算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成質(zhì)存儲器的存分，本章將介紹磁介原理，常用磁介質(zhì)存儲設(shè)備和其他輔助存儲設(shè)備以及常見的輸入輸出設(shè)的工作原理。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.1 外部設(shè)備概述中央處理器（ CPU） 和主存儲器（MM）成計算機(jī)的主機(jī)。除主機(jī)以外，而又圍繞主機(jī)設(shè)的各種硬件裝置叫它們主要用來完 成批存儲以及對信做外部設(shè)備或外 成數(shù)據(jù)的輸入、輸息加工處理的任務(wù)。7.1.1 外部設(shè)備的外部設(shè)備類種類很多，從它們的功能及其在計算機(jī)系統(tǒng)中的作用來看，可以分為以下五類：理

2、工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.1 外部設(shè)備概述1.輸入/輸出設(shè)備從計算機(jī)的角度出發(fā)，向計算機(jī)輸入信息的外設(shè)備稱為輸入設(shè)備；接受計算的外部設(shè)備稱為輸出設(shè)備。機(jī)2.輔助信器輔助存儲器即外存儲器，它是指主機(jī)以外的存儲裝置，又稱為后援存儲器。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.117.1 外部設(shè)備概述計算機(jī)組成原理3. 終端設(shè)備終端設(shè)備由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和終端控制器組成，通常通過通信線路與主機(jī)相連。終端設(shè)備具有向計算機(jī)輸入和接收計算機(jī)輸出的能力，具有與通信線路連接的通信控制能力，有些還具有一定的數(shù)據(jù)處理能力。4. 過程控制設(shè)備模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換設(shè)備均是過程控制設(shè)備，有關(guān)

3、的檢測設(shè)備也屬于過程控制設(shè)備。5. 脫機(jī)設(shè)備脫機(jī)設(shè)備是指在脫離主計算機(jī)的情況下，由設(shè)備本身完成數(shù)據(jù)制備的設(shè)備。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.1 外部設(shè)備概述7.1.2 外部設(shè)備的地位和作用外部設(shè)備是計算機(jī)和外界聯(lián)系的紐帶、接口和界面。如果沒有外部設(shè)備，計算機(jī)將無法工作。外部設(shè)備在計算機(jī)系統(tǒng)中的作用可以分為四個方面：外部設(shè)備是人機(jī)對話的通道外部設(shè)備是完成數(shù)據(jù)媒體變換的設(shè)備外部設(shè)備是計算機(jī)系統(tǒng)軟件和信息的駐在地外部設(shè)備是計算機(jī)在各領(lǐng)域應(yīng)用的橋梁北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理7.2.1磁介質(zhì)存儲器的讀寫1.磁

4、記(1)磁記質(zhì)和磁頭介質(zhì)磁介質(zhì)存儲器中，信息是記錄在一薄層性材料的表面這個薄層稱為磁被稱為記錄介質(zhì)層。磁層與所或記錄媒體。著的載北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理(2)磁頭磁頭是磁記錄設(shè)備的關(guān)鍵部件之一， 它是一種電磁轉(zhuǎn)換元件。寫磁頭實(shí)現(xiàn)把電脈沖表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)，即電磁轉(zhuǎn)換；讀磁頭實(shí)現(xiàn)把磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電脈沖，即磁電轉(zhuǎn)換。在讀寫過程中，記錄介質(zhì)與磁頭之間相對運(yùn)動，一般是記錄介質(zhì)運(yùn)動而磁頭不動。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理2.寫入過程在寫磁

5、頭線圈中通以一定方向的寫電流，于是在磁頭下方的一局部區(qū)域被磁化，形成一個磁化單元或稱記錄單元。當(dāng)這部分介質(zhì)移出磁頭作用區(qū)后，仍將留下足夠強(qiáng)的剩磁。在寫磁頭中通以正、負(fù)兩個不同方向的寫電流，就會產(chǎn)生兩種不同的剩磁狀態(tài)，正好對應(yīng)二進(jìn)制信息的“1”和“0”。工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理3.讀出過程讀出時，讀出線圈不外加電流。當(dāng)某一磁化單元運(yùn)動到讀磁頭時，使得磁頭中流過的磁通有很大的變化，于是在讀出線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e。感應(yīng)電動勢e經(jīng)放大、檢波、限幅、整形和選通后，獲得符合要求的信號。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理

6、7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理7.2.2 磁介質(zhì)存儲器的1.記錄密度術(shù)指標(biāo)記錄密或單位面積磁層磁介質(zhì)儲器單位長度面所能存儲的二進(jìn)制信息量。通常以道密度用兩者的乘積面密度來密度表示，也可示。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理道密度道密度又叫橫向密度，是指垂直于磁道方向上單位長度中的磁道數(shù)目，道密度的單位是道/英寸（TPI）或道/毫米（TPM）。磁道指的是磁頭寫入磁場在記錄介質(zhì)表面上形成的磁化軌跡。位密度位密度又叫縱向密度，是指沿磁道方向上單位長度中所能記錄的二進(jìn)制信息的位數(shù)，位密度的單位為位/英寸（bpi）或位 /毫米（bpm）。北京理工

7、大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理2.存儲容量存儲容量是指整個磁介質(zhì)存儲器所能存儲的二進(jìn)制信息的總量，一般用位或字節(jié)為單位表示，它與存儲介質(zhì)尺寸和記錄密度直接相關(guān)。磁介質(zhì)存儲器的存儲容量有非格式化容量和格式化容量兩種指標(biāo)。非格式化容量是指磁記錄表面上可全部利用的磁化單元數(shù)；格式化容量是指用戶實(shí)際可以使用的存儲容量。格式化容量一般約為非格式化容量的6070左右。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理3.平均存取時間當(dāng)磁頭接到讀/寫命令，從原來的位置移動到指定位置，并完成讀/寫操作的時間叫存取時間。

8、對于磁盤存儲器來說，存取時間主要包括兩部分：一部分是指磁頭從原先位置移動到目的磁道所需要的時間， 稱為定位時間或?qū)さ罆r間；另一部分是指在到達(dá)目的磁道以后，等待被訪問的記錄區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所等待的時間。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理平均存取時間還應(yīng)當(dāng)包括信息的讀/寫操作時間，但這一時間相對平均尋道時間和平均等待時間來說可以忽計。所以磁盤的平均存取時間Ta ，由平均尋道時間Ts 和平均等待時間Tw 組成：Tsmax+TsminTwmax+TwminTa=Ts+Tw=+22北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁

9、介質(zhì)存儲器的性能和原理4.數(shù)據(jù)傳送率磁介質(zhì)存儲器在單位時間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的位Dr ，單位為5.誤碼率或字節(jié)數(shù)，為數(shù)據(jù)傳送率/秒或字節(jié)/秒。誤碼率是衡量介質(zhì)存儲器出錯概率的參數(shù)，它等于讀出的出錯信息位數(shù)和讀出總的信息位數(shù)之。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理7.2.3數(shù)字磁記錄方式為了提高磁介質(zhì)存儲器的性能，擴(kuò)大存儲容量，加快存取速度，除了要不斷改善磁頭和記錄介質(zhì)的電磁性能和機(jī)械性能之外，選用高性能的數(shù)字磁記錄方式對提高記錄密度和可靠性也是很重要的。磁記錄方式是一種編碼方式，即按照某種規(guī)律將一連串的二進(jìn)制數(shù)字信息變換成記錄介質(zhì)上相應(yīng)磁化翻

10、轉(zhuǎn)形式。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理1.直接記錄方式當(dāng)記錄密度較低時，可以不編碼，直接按記方式(1)歸零息的、記錄。這類（RZ）記錄“1”時，磁頭線圈中通以正向脈沖電流；記錄“0”時，通以反向脈沖電流。由于脈沖電流均要回到零，故稱為歸零制。歸零制的兩個脈沖之間有一段間隔沒有電流，相應(yīng)的這段磁層未被磁化。北京理學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理(2)不歸零制（NRZ記錄“1”時記錄“0”時，通以反回到零。如果記錄頭線圈以中通正向電流；電流磁頭中電流不鄰兩位信息相同“1”或“0”）時，寫電流

11、方向錄的相鄰兩位信息不相同替）時，寫電流才改變方（即連續(xù)記不變；只（即“0”1”向，所以又稱為異碼變化或“見變就翻”的不歸零制。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理(3)不歸零1制（NRZ-1）這是一種改進(jìn)的不歸零制，記錄“1”時，磁頭線圈中寫電流改變方使磁層磁化”時，寫電流方向維持不變，狀態(tài)，所以稱之為見“1”就翻轉(zhuǎn)；而記錄保持原來的磁翻的不歸零制北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理數(shù)據(jù)序列RZNRZNRZ-1以上各種記錄方式，目前已很少應(yīng)用，但不歸零制是編碼方式的基礎(chǔ)，無論哪一種編碼

12、方式，只要數(shù)據(jù)序列變換成記錄序列之后，均按照NRZ-1制規(guī)則記錄到磁層 上。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11T0101110001計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理2.按位編碼記錄方式(1)調(diào)相制（PE）調(diào)相制又稱相位編碼，它采用0°和180°相位的不同分別表示“1”或“0”。它的編碼規(guī)則是：記錄“ 期中間由負(fù)變正；記錄，寫電流在位周”時，寫電流在位周期中間由個以上“1 在位周期 錄方式常變負(fù)。當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)兩個或兩0”時，為了維持上述原則，界上也要翻轉(zhuǎn)一次。這種記于磁帶機(jī)中。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器

13、的性能和原理(2)調(diào)頻制（FM）調(diào)頻制是根據(jù)寫電流的頻率來區(qū)分記錄“1”或”的。記錄“1”時寫電流在位周期中間和邊界各改變一次方向；記錄“0”時，寫電流僅在位周期邊界改變一次方向。因此，記錄“1”的磁化翻轉(zhuǎn)頻率為記錄“0”時頻制。若以T0表示位周化翻轉(zhuǎn)間距為0.5T0和T0。的兩倍，故又稱期，則調(diào)頻制的北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理(3)改進(jìn)的調(diào)頻制（MFM）MFM制是FM制基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種記錄方式，又稱為延遲調(diào)碼或密勒碼。其編碼規(guī)則為：記錄“1”時，寫電流在位周期中間改變方向；記錄獨(dú)立的一個“0”，寫電流不改變方向；記錄連續(xù)的兩個“

14、0”，寫電流在位周改界改變方向。制的磁化翻轉(zhuǎn)間距有三種：2T0 ，對應(yīng)于三種不同的頻率， 頻制。T0、1.50所以又稱北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理(4)改進(jìn)的改進(jìn)型調(diào)頻制（M2FM）M2FM制的編碼規(guī)則為：記錄“1”時，寫電流在位周期中間改變方向；記錄獨(dú)立的一個“0”，寫電流不改變向；記錄連續(xù)的兩個“0”，寫電流在位周期邊界處改變方向，產(chǎn)生磁化翻轉(zhuǎn)；記錄連續(xù)兩個以上的“0”，寫電流在前兩個“0”的位周期邊界處改變方向，以后每隔兩個“0”的位周期邊界處，寫電流再改變一次方向，產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)。改進(jìn)的進(jìn)型調(diào)頻制的磁化翻轉(zhuǎn)間距有四種：T01.

15、5T0、2T0、2.5T0，對應(yīng)于四種不同的頻率，所以又稱為四頻制。北京理工大學(xué)機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理T0數(shù)據(jù)序列101110001PEFMMFMM2FM北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.3.1 硬盤存儲器的基本結(jié)構(gòu)與分類硬盤存儲器的硬件包括硬盤控制器（適配器）、硬盤驅(qū)動器以及連接電纜。硬盤控制器對硬盤進(jìn)行管理，并在主機(jī)和硬盤之間傳送數(shù)據(jù)。硬盤驅(qū)動器內(nèi)有多個盤片，它們被疊裝在主軸上，構(gòu)成一個盤組，每個盤片的兩面都可用作記錄面。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁

16、介質(zhì)存儲設(shè)備硬盤存儲器可分為溫徹斯特盤和非溫徹斯特盤兩磁頭、盤片。溫徹斯特盤的主要特點(diǎn)是磁頭定位機(jī)、主軸，甚至連讀/寫驅(qū)動電路等都被密封在一個盤盒內(nèi)，構(gòu)成一個頭盤組合隨意拆卸，它的防塵性這個組合體不可好，可靠性高，對使用環(huán)境要求不高。而非溫式磁盤的磁頭和盤片等不是使用環(huán)境。封的，因此要求有超凈北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備硬盤存儲器可分為固定頭硬盤和活動頭硬盤兩類。固定頭硬盤機(jī)中，每個磁道對應(yīng)一個磁頭，省去了磁磁道的時間，存取速度快。但由于磁頭太多，使磁盤的道密度不

17、可能很高。個盤面上只有一個讀寫頭硬盤機(jī)中，每，安裝在讀寫臂上，當(dāng)需要在不同磁道上讀寫時，要驅(qū)動讀寫臂沿盤面作徑向移動。由于增加了尋道時間，所以其存取時間比固定頭硬盤機(jī)要長。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.3.2 硬盤驅(qū)動器1.磁頭讀/寫操作時接觸啟式浮動磁頭磁頭浮空，不與盤面記錄區(qū)相接觸，以免劃傷記錄區(qū)。但在啟動前和停止后，磁頭將仍與盤面接觸。具體的做法是：在盤面記錄區(qū)與軸心之間有一段空白區(qū)，被當(dāng)作啟停區(qū)或著陸區(qū)。未啟動前及停止后，磁頭停在啟停區(qū)，與盤面接。當(dāng)盤片旋轉(zhuǎn)并達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，氣墊浮磁頭浮起并達(dá)到所需的浮動高度，然后將磁頭向外移至0號

18、磁道，準(zhǔn)備尋道。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備2. 磁頭定位系統(tǒng)(1) 步進(jìn)電機(jī)定位機(jī)構(gòu)整個定位機(jī)構(gòu)是開環(huán)控制。根據(jù)現(xiàn)行磁道號與目的的磁道號之差，求得步進(jìn)脈沖數(shù)，每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，脈沖移動一個道距。步進(jìn)電機(jī)定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單， 但定位精度比較低。(2) 音圈電機(jī)定位機(jī)構(gòu)音圈電機(jī)可以直接驅(qū)動磁頭作直線運(yùn)動，整個定位系統(tǒng)是一個帶有速度和位置反饋的閉環(huán)調(diào)節(jié)自動控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是尋道速度快，定位精度高。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.3.3 硬盤的信息分布和磁盤地址1.硬盤的信息在硬盤中信息

19、分布呈如圓柱面、磁道、扇區(qū)。(1)記錄面層次：記錄面、硬盤驅(qū)動器中可有多個盤片（數(shù)量為120片），每個盤片有兩個記錄面，每個記錄面對應(yīng)一個磁頭。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備(2)磁道在讀/寫時，磁頭固定不動，盤片高速旋轉(zhuǎn)，磁化區(qū)構(gòu)成一個閉圓環(huán)，稱為磁道。在盤面上，一條條磁道形成一組同心圓，最外圈的磁道為0號，往內(nèi)則磁道號逐步增加。（每個盤片可有5002500條磁 道）。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備(3)圓柱面在一個盤組中，各記錄面上相同編號（位置） 的諸磁道構(gòu)成一個圓柱面。例如，某驅(qū)動器有4

20、片8面， 則8個0號磁道構(gòu)成0號圓柱面，8個1號磁道構(gòu)成1號圓柱面，。硬盤的圓柱面數(shù)等于一個記錄面上的磁道數(shù)，圓柱面號即對應(yīng)的磁道號。n0北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備引入圓柱面的存儲速度。當(dāng)主機(jī)念是為了提高硬盤的入一個較長的文件時，若一條磁道存不完，需要存放在幾條磁道上。這時主機(jī)應(yīng)選擇位于同一記錄面上的幾條磁道？還是選擇同一圓柱面上的幾條磁道呢？很明顯，選擇同一圓柱面上的換道道，則各記錄面的磁頭可同時定位，間僅是頭選擇電路的譯碼時間。，應(yīng)首先將一個文件盡所以在存入文件可能地存放在同一圓柱面中。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)

21、組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備(4) 扇區(qū)通常將一條磁道劃分為若干個段，每個段稱為一個扇區(qū)或扇段一個定長信息塊（如512個每個扇區(qū)存放節(jié)）。一條磁道劃分多少扇區(qū)，每個扇區(qū)可存放多少字節(jié)，一般由操作系統(tǒng)決定。磁道上的扇區(qū)編號從1號開始。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備2.磁盤地址主機(jī)向磁盤控制器送出有關(guān)尋址信息， 磁盤地址一般表示為：驅(qū)動器號、圓柱面（磁道）號、記錄面（磁頭）號、扇區(qū)號北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.3.4 硬盤存儲器的技術(shù)參數(shù)1.硬盤的主要性能指標(biāo)(1)硬盤容量硬盤容量當(dāng)然是越(

22、2)主軸轉(zhuǎn)速越好。從理論上來說，轉(zhuǎn)速越快，硬盤的速度越快。(3)道密度硬盤驅(qū)動器在介質(zhì)上的道密度可達(dá)38 000TPI或更高。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備(4) 平均存取時間平均存取時間近似等于平均尋道時間和平均等待時間之和。(5) 緩存緩存存在的目的是為了解決硬盤內(nèi)部與接口數(shù)據(jù)之間速度不匹配的問題，它可以提高硬盤的讀寫速度。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備(6)數(shù)據(jù)傳輸率硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率分為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度，因硬盤的品牌及型號不同而有著較大的

23、差異。外部數(shù)據(jù)傳輸率指的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和緩存大小有關(guān)。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備2.硬盤的接口標(biāo)準(zhǔn)硬盤接口是硬盤與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，不同的硬盤接口決定盤與計算機(jī)之間的連接速度，在整個系統(tǒng)中，硬盤接口的劣直接影響著程序運(yùn)行快慢和系統(tǒng)性能壞。從整體的角度上，硬盤接口分為IDE、SCSI和SATA等，IDE接口硬盤多用于家用產(chǎn)品中，SCSI接口硬盤則主要應(yīng)用于服務(wù)器市場，SATA是一種新生的硬盤接口類型，在家用市場中有著廣泛的前景。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理

24、7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備3. 磁盤參數(shù)的計算例：設(shè)有盤面直徑為18in的磁盤組，有20個記錄面，每面5in的區(qū)域用于記錄信息，記錄密度為100道/in（TPI）和1000移動n（bpi），轉(zhuǎn)速為2400 r/min，道間間為0.2試計算該盤組的容量、取時間。數(shù)據(jù)傳送率和每一記錄面的磁道數(shù)N為N5 in/面×100道/in500道/面最內(nèi)圈磁道的周長為L=p×(18-2×5)in=25.12 in北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備以最內(nèi)圈磁道的周長當(dāng)作每條磁道的長度，故該盤組的存儲容量（非格式化容量）為C=1000b/in

25、×25.12in/ 道× 5 0 0 道/ 面×20面=251.2×106 b=31.4×106 B磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間為t=1/2400(r/mi=0.025s=25m×60s/min北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備數(shù)據(jù)傳送率為Dr=每一道的容量/旋轉(zhuǎn)一圈的時間=25120/25=1004.8b/ms=048×106 b/s=0.1256×106 B/s =0.1256 MB/s平均存取時間為Ta (0+0.2*499)/2+(0+25)/2ms60 ms北京理工大學(xué)

26、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備非格式化容量最大位密度×最內(nèi)圈磁道周長×總磁道數(shù)的磁盤在使用之前先進(jìn)行格式化，格式際上就是在磁盤上劃分記錄區(qū)，寫入各種標(biāo)志信息和地址信息，這些信息占用了有效存的存儲空間，故格式化之后的量要小于非格式化容量。格式化容量每道扇區(qū)數(shù)×扇區(qū)容量×總磁道數(shù)北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.3.6 硬盤的分區(qū)域記錄傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動器的每個磁道上記錄的扇區(qū)數(shù)是相同的，因而存儲的信息量也是相同的，這意味著在磁盤上位密度是變化的。因為內(nèi)圈磁道的周長短，外圈磁道

27、的周長長，所以內(nèi)圈磁道的位密度高，外圈磁道的位密度低，最內(nèi)圈磁道的位密度（最大位密度）決定了磁盤驅(qū)動器的容量。又因為每個磁道記錄的信息量及轉(zhuǎn)速是相 同的，所以它們的數(shù)據(jù)傳送率也是相同的。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備由于外圈磁道比內(nèi)圈磁道更長一些，但存儲的信息量卻明顯地存在著浪費(fèi)，所以外圈磁道上用分區(qū)域記錄（等位密度）技術(shù)可以增加硬盤驅(qū)動器的容量。由于外圈磁道有更長的周長，所以外層磁道要比內(nèi)層磁道包含更多的信息比內(nèi)圈磁區(qū)，即外圈磁道上保存的多。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)

28、技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備分區(qū)域記錄的另一個影響是數(shù)據(jù)傳輸率隨磁頭所處的區(qū)域而變化。分區(qū)域驅(qū)動器還是以恒定速度旋轉(zhuǎn)，可是，由于外層區(qū)域每磁道有更多的扇區(qū)，所以數(shù)據(jù)傳輸速度要更快一些。這就是當(dāng)今驅(qū)動器標(biāo)注最小和最大連續(xù)傳輸速率的原因，因為傳輸速率取決于磁頭讀/寫的位置。分區(qū)域記錄技術(shù)的使用，大大地提高了硬盤利用率，與采用每磁道固定扇區(qū)的硬盤比較，使驅(qū)動器增加了2050的硬盤容量。實(shí)際上，現(xiàn)在所有的IDE和SCSI 都采用分區(qū)域記錄。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.3.6硬盤的 NCQ技術(shù)通過對內(nèi)部隊列中的命令進(jìn)行

29、重新排序?qū)崿F(xiàn)智能數(shù)據(jù)管理，避免傳統(tǒng)硬盤那樣機(jī)械地按照接收命令的先后順序移動磁頭讀寫硬盤的不同位置，從而減少了磁頭反復(fù)移動帶來的損耗長了硬盤的壽命。根據(jù)磁盤地址，硬盤尋址的過程如下：·尋找目標(biāo)圓柱面·尋找目標(biāo)盤面·尋找目標(biāo)扇區(qū)北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備對于不支持NCQ技術(shù)的硬盤來說，大量的數(shù)據(jù)讀寫需要反復(fù)重復(fù)上面的步驟，而對于不同位置的數(shù)據(jù)存磁頭需要更多的操作，降低了存取效率。而支持NCQ技術(shù)的硬盤對接收到的命令按照他們訪問的地址的距離進(jìn)行了重排列，減少了磁頭臂來回移動的時間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。北京理工大學(xué)計算機(jī)

30、科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.4 磁盤陣列7.4.1 RAID 簡介RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的縮寫，直譯為“廉價冗余磁盤陣列”，也簡稱為“磁盤陣列”。后來RAID中的字母I被改作為Independent，RAID就成了“獨(dú)立冗余磁盤陣列”， 但這只是名稱的變化，實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容并沒有改變。 可以把RAID理解成一種使用磁盤驅(qū)動器的方法， 它將一組磁盤驅(qū)動器用某種邏輯方式聯(lián)系起來， 作為邏輯上的一個磁盤驅(qū)動器來使用。一般情況下，組成的邏輯磁盤驅(qū)動器的容量要小于各個磁 盤驅(qū)動器容量的總和。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.1

31、1計算機(jī)組成原理7.4 磁盤陣列7.4.2 RAID的分級RAID級別名稱數(shù)據(jù)磁盤數(shù)可正常工作的最多失效磁盤數(shù)檢測磁盤數(shù)RAID0800無冗余無校驗的磁盤陣列RAID1818鏡象磁盤陣列RAID2814糾錯海明碼磁盤陣列RAID3811位交叉奇偶校驗的磁盤陣列RAID4811塊交叉奇偶校驗的磁盤陣列RAID5811無獨(dú)立校驗盤的奇偶校驗磁盤陣列北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.5 光盤存儲器7.5.1 光盤存儲器的類型1.CD-ROM光盤只讀型光盤，它由生產(chǎn)廠家預(yù)先寫入數(shù)據(jù)和程序，使用時用修改或?qū)懭胄聝?nèi)容。2.CD-R光盤只能讀出，不能CD-R光盤可由用戶寫入信息，

32、寫入后可以多次讀出，但只能寫入一次，信息寫入后將不能再修改，所以稱為只寫一次型光盤。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.5 光盤存儲器3. CD-RW光盤CD-RW光盤是可以寫入、擦除、重寫 的可逆性記錄系統(tǒng)。這種光盤類似于磁盤， 可重復(fù)讀/寫。4. DVD-ROM光盤DVD代表通用數(shù)字化多功能光盤，簡稱高容量CD。事實(shí)上，任何DVD-ROM光驅(qū)都是CD-ROM光驅(qū)，即這類光驅(qū)既能讀取CD光盤，也能讀取DVD光盤。DVD除了 密度較高以外，其他技術(shù)與CD-ROM完全相同。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.5 光盤存儲器35mm空白區(qū)中心孔7

33、.5mm北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11數(shù)據(jù)區(qū)螺旋型數(shù)據(jù)軌道計算機(jī)組成原理7.5 光盤存儲器7.5.2 光盤驅(qū)動器1.CD-ROM驅(qū)動器，12倍速以下的為了提高光盤的存儲容光驅(qū)一般采用“恒定線速度（CLV）”技術(shù)，CD-ROM會根據(jù)現(xiàn)在正在讀取的是光盤外道據(jù)還是內(nèi)道數(shù)據(jù)來控制電機(jī)以不同的角速度旋 轉(zhuǎn)光盤，讀內(nèi)道數(shù)據(jù)時，光盤轉(zhuǎn)速快，讀外道 數(shù)據(jù)時，光盤轉(zhuǎn)速慢。這樣就能夠保證在盤片的不同區(qū)域光盤的糾錯驅(qū)速度進(jìn)一 度的方法，電變速度以保證保持恒定的數(shù)據(jù)傳輸率，并且對能也有一定的提高。但是在光提高后，如果仍采用恒定線速將在高速的旋轉(zhuǎn)下，不斷地改不同的內(nèi)、外光道時線速度仍然相同，這將電機(jī)的老

34、化加劇。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.5 光盤存儲器上述問題，對于12倍速以上用了“恒定角速度（Constant為了解的高速光驅(qū)Anguler Velcity，CAV）術(shù)。此時，光驅(qū)主軸的轉(zhuǎn)速是恒定的，由于在光盤外道讀取的數(shù)據(jù)要比內(nèi)道多，所以外道的數(shù)據(jù)傳輸率高于內(nèi)道的數(shù)據(jù)傳輸率。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.5 光盤存儲器2. CD-R驅(qū)動器由于CD-R驅(qū)動器可以對光盤寫入，因此也稱為光盤刻錄機(jī)。光盤刻錄機(jī)的度有讀取速度和寫入速度，而后者才是刻錄機(jī)的重要技術(shù)指標(biāo)。 其次應(yīng)該注意數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的大小。緩沖區(qū)的大小 是衡量刻錄機(jī)的重要指標(biāo)

35、之一。3. CD-RW驅(qū)動器CD-RW驅(qū)動器可代替大部分的CD-R驅(qū)動器， 因為CD-RW驅(qū)動器與CD-R完全兼容，并能以同樣的能力讀寫通用的CD-R介質(zhì)。CD-RW光盤的燒制或刻錄的方式也與CD-R光盤相同，主要區(qū)別 在于它們可以擦除掉而多次重寫，重寫次數(shù)可以達(dá)1000多次。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備鍵盤是計算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備，人們通過鍵盤上的按鍵直接向計算機(jī)輸入各種數(shù)據(jù)、命令及指令，從而使計算機(jī)完成不同的運(yùn)算及控制任務(wù)。7.6.1 鍵開關(guān)和鍵盤類型鍵盤上的每個按鍵起一個開關(guān)的作用，故又稱為鍵開關(guān)。鍵開關(guān)分為接觸式和非接觸式兩大類按

36、照鍵識別方法，鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備編碼鍵盤具有識別有無鍵按下和哪個鍵被按下的能力，并能將按下的那個鍵的代碼送給計算機(jī)。編碼鍵盤又有靜態(tài)編碼鍵盤和動態(tài)編碼鍵盤之分。非編碼鍵盤通過執(zhí)行鍵盤掃描程序?qū)︽I盤進(jìn)行掃描，以識別按鍵的位置，并提供與 按下的鍵對應(yīng)的位置碼（掃描碼），然后將 位置碼通過查ROM表轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ASCII 這種鍵盤的響應(yīng)速度不如編碼鍵盤，但是它 通過軟件編程可為鍵盤中某些鍵的重新定義提供更大的靈活性，因此得到廣泛地使用。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6

37、 鍵盤輸入設(shè)備7.6.2 鍵盤掃描非編碼鍵盤的鍵一般排列成M行×N列的矩陣結(jié)構(gòu)，每個按鍵位于行和列的交叉處。常用的鍵盤掃描方法有逐行掃描法和行列掃描法。1.逐行掃描法通過執(zhí)行鍵盤掃描程序?qū)︽I盤矩陣進(jìn)行掃描，以識別按鍵的行、列位置。程序查詢的步驟如下：北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備查詢是否有鍵按下首先由CPU對行線的各位置“0”， 然后CPU再從列線讀入數(shù)據(jù)。若讀入+5VX0X1X2XCPU來3的數(shù)據(jù)為全“1”，X4表示無鍵按下；只要讀入的數(shù)據(jù)中有一位不為“1”，表示有鍵按下，接著查按鍵的位置。X5X6X7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

38、輸入寄存器去CPUD0D7北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11輸出寄存器計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備查詢已按下鍵的位置CPU首先使X0=X1X7全為“1”，讀入Y0Y7，若全為“1”，表示按鍵不在這 一行；接著使X1=0，其余各位為全“1”，讀入Y0Y7直至Y0Y7不全為“1”為止， 從而確定了當(dāng)前按下的鍵在鍵盤矩陣中的位置。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備按行號和列號求鍵的位置碼得到的行號和列號表示按下鍵的位置碼。若該鍵是字符鍵，則根據(jù)這個鍵碼到專用的ROM中取出此鍵的ASCII碼；若該鍵是功能鍵，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)子程序，完成其功能

39、操作。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備2.行列掃描法在掃描每一行時，讀列線，若讀得的結(jié)果為全“1”，說明沒有鍵按下，即尚未掃描到閉合鍵；若某一列為低電平，說明有鍵按下，而且行號和列號已經(jīng)確定。然后用同樣的方法，依次向列線掃描輸出，讀行線。如果兩次所得到的行號和列號分別相同，則鍵碼確定無疑，即得到閉合鍵的行列掃描碼。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備7.6.3 PC系列鍵盤微型機(jī)的鍵盤有83鍵（PC/XT）、84鍵（PT）、101和102鍵（386、486機(jī)）、104鍵entium）、105鍵、108鍵、1

40、09鍵等多種。目前市場占主流地位的是104鍵和108鍵的鍵盤。1.鍵盤控制電路PC系列鍵盤主要由8048單片機(jī)、譯碼器和16行×8列的鍵開關(guān)陣列三部分組成。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備IRQ1PC/XT鍵盤PCLK.CLOCKDATACLKD1輸出T18048鍵盤接口北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11移位寄存器時鐘發(fā)生器檢測器行譯碼列譯碼鍵盤矩陣16行×8列中斷請求CD計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備8048是8位CPU，內(nèi)部還有1024×4位的ROM、64×8 位的RAM、8 位定時器/ 計

41、數(shù)器等。8048單片機(jī)周期性執(zhí)行固化在其ROM中的鍵盤管理和掃描程序，對鍵盤矩陣進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)、識別按下鍵的位置， 成與按鍵位置對應(yīng)的掃描碼，對掃描碼進(jìn)并串轉(zhuǎn)換，并將串行的鍵掃描碼和時鐘給微機(jī)主板上的鍵盤接口電路，供系統(tǒng)使北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備8048通過譯碼器，分別產(chǎn)生16個行掃描信號和8個列掃描信號。掃描方式采用行列掃描法，8048將列號和行號拼成一個7位 的掃描碼（列號為前3位，行號為后4位）， 例如第4列第7行鍵被按下，則得到閉合鍵（接通）掃描碼為47H。在8048中有一個20字節(jié)的緩沖隊列， 能暫存20個掃描碼。當(dāng)多鍵滾按時，若

42、干按鍵的掃描碼便被放入緩沖隊列。按先進(jìn)先出的原則從緩沖區(qū)取出掃描碼送往接口，以免高速按鍵時主機(jī)來不及進(jìn)行中斷響應(yīng) 和處理。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備鍵盤內(nèi)部的單片機(jī)根據(jù)按鍵位置向主機(jī)發(fā)送的僅是該按按下時，輸出的數(shù)置的鍵掃描碼。當(dāng)鍵為接通掃描碼；當(dāng)鍵松開時，輸出的數(shù)據(jù)稱為斷開掃描碼。對于83鍵鍵盤，由鍵盤掃描電路得到的接通掃描碼與鍵號（鍵的位置編號）相等， 用1個字節(jié)表示，斷開掃描碼也用1個字節(jié)表示，其值為接通掃描碼加80H。例如，“A” 的鍵號為30，接通掃描碼為1EH，斷開掃描 碼為9EH。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)

43、組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備對于84/101/102/104擴(kuò)展鍵盤，由于鍵 位置發(fā)生變化，其接通掃描碼與鍵號不相等。 但是接通掃描碼仍用1個字節(jié)表示；斷開掃描碼用2個字節(jié)表示，其值為接通掃描碼前加1個字節(jié)的前綴F0H。我們?nèi)砸浴癆”鍵為它的鍵號為31，接通掃描碼為1CH，斷開掃 描碼為F0H、1CH。2. 鍵盤接口電路鍵盤接口電路一般在微機(jī)主板上，通過電纜與鍵盤連接，串行地接收鍵盤送來的 掃描碼，其功能主要有：北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備 串行接收鍵盤送來的接通掃描碼和斷開掃描碼，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)并暫存； 收到一個完整的掃描碼后，立即向主機(jī)發(fā)中

44、斷請求； 主機(jī)中斷響應(yīng)后讀取掃描碼，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)。對于控制鍵，設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)； 接收主機(jī)發(fā)來的命令，傳送給鍵盤，并等候鍵盤的響應(yīng)，自檢時用以判斷鍵盤的正確性。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備83鍵鍵盤的接口電路被稱為PC標(biāo)準(zhǔn)鍵盤接口。而擴(kuò)展鍵盤的接口電路稱為擴(kuò)展鍵盤接口。所謂系統(tǒng)掃描碼是指83鍵鍵盤中字符的接通掃描碼。由于擴(kuò)展鍵盤的掃描碼與系統(tǒng)掃描碼不一致，因此單片機(jī)還要完成由鍵盤掃描碼到系統(tǒng)掃描碼的轉(zhuǎn)換。從鍵盤送來的串行掃描碼在移位寄存器中由時鐘控制依次右移，組裝成并行掃描碼，然后向主機(jī)CPU發(fā)出中斷請求IRQ1。北京

45、理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.6 鍵盤輸入設(shè)備主機(jī)CPU響應(yīng)鍵盤中斷請求后，執(zhí)行由BIOS提供的鍵盤中斷處理程序（09H類型中斷）。取出掃描碼別，判斷按程序首先以并行方式從接口接著對收到的掃描碼進(jìn)行識的鍵是字符鍵還是控制鍵，由中斷服務(wù)程序通過查表，將掃描碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的ASCII碼或擴(kuò)充碼后送入鍵盤緩沖區(qū)，中斷處理完畢返回主程序。當(dāng)系統(tǒng)或用戶需要鍵盤輸入時，可直接在主程序中以軟中斷指令（INT 16H）的形式調(diào)用BIOS的鍵盤I/O程序，從鍵盤緩沖區(qū)中取走所需的字符。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備打印機(jī)是計算機(jī)系統(tǒng)的主要

46、輸出設(shè)備之一，它能將計算機(jī)的處理結(jié)果以字符或形的形式印刷到紙上，便于人們閱讀和保由于輸出結(jié)果能永久性保留，常稱為硬拷輸出設(shè)備。7.7.1 打印機(jī)概述按印字原理分擊打式和非按印字機(jī)構(gòu)分式固定字模（活字）式打印和點(diǎn)陣式打印按工作方式分串行打印機(jī)、行式打印機(jī)和頁式打印機(jī)北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備打印機(jī)工作模式：文本模式和圖形模式1.文本模式主機(jī)向打印機(jī)輸出字符代碼（或漢字代碼），打印機(jī)則依據(jù)代碼從其點(diǎn)陣字庫中取出點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，控制打印針打出相應(yīng)字符（或漢字）。文本模式所需傳送的數(shù)據(jù)量少，占用主CPU時間少，因而效率較高，但所能打字符（或漢字）較少。北京

47、理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備2.圖形模式主機(jī)向打印機(jī)輸出點(diǎn)陣圖形數(shù)據(jù)，打印機(jī)控制器直接打出，即有一個據(jù)圖形數(shù)據(jù)驅(qū)動打印針”就打印一個點(diǎn)。在這種模式下，CPU能靈活控制打印機(jī)輸出任意圖形，從而可打印出字符、漢字、圖表、圖形、圖像等。但圖形模式所需傳送的數(shù)據(jù)量大，占用主機(jī)大量的時間。例如打印一個24´24點(diǎn)陣的漢字，傳形的數(shù)據(jù)量（72個字節(jié)）遠(yuǎn) 代碼時的數(shù)據(jù)量（2個字節(jié)）。送字符點(diǎn)陣大于傳送字北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備7.7.2 打印機(jī)1.分辨率（主要性能指標(biāo)）打印機(jī)的打印質(zhì)量是指打印出的字

48、符的清晰度和美觀程度，用打印分辨率表示， 單位為每英寸打印多少個點(diǎn)（DPI）。2.打印速度和打印幅面不同類型的打印機(jī)具有不同的打印速度，每種類型又有高、中、低速之分。打印機(jī)的打印幅面有許多種，一般家庭用戶使用A4幅面的就可以了。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備3. 接口方式打印機(jī)的接口可以是標(biāo)準(zhǔn)配置并行接口，也可以是USB接口。4. 緩沖區(qū)最簡單的緩沖區(qū)只能存放一行打印信息，當(dāng)這一行信息打印完后，即清除掉緩區(qū)的信息，并告訴主機(jī)“緩沖區(qū)空”，主機(jī)再發(fā)送新的信息給打印機(jī)，如此反復(fù)直到有信息打印完畢為止。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備7.7.3 針式打印機(jī)工作原理1.印字原理針式打印機(jī)是由若干根打印針印出m´n個點(diǎn)陣組成的字符或漢字、圖形。這里m表示打印的列數(shù)，n表示打印的行數(shù)。點(diǎn)陣越密，印字的質(zhì)量就越高。需要注意的字符由m´n個點(diǎn)陣組成，并不意味著打印頭就裝有m´n根打印針。串式針打的打印頭上一般只裝有一列n根打印針（也有的分為兩列）。北京理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院2008.11計算機(jī)組成原理7.7 打印輸出設(shè)備在早期的9針打印機(jī)中，將9根打印針排成縱 向一列，每次打印一列，印完一列后打印頭沿水 平方