計(jì)算機(jī)組成原理第7章課件.ppt

1、第七章 外圍設(shè)備,第7章 外圍設(shè)備,外圍設(shè)備概述 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備 光盤和磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備 顯示設(shè)備 輸入設(shè)備和打印設(shè)備,7.1 外圍設(shè)備概述,除了CPU和主存，其他部件都是“外設(shè)”。 外設(shè)的功能 提供不同計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)系； 提供計(jì)算機(jī)與用戶的聯(lián)系。 外設(shè)的基本組成 存儲(chǔ)介質(zhì): 具有保存信息的物理特征 驅(qū)動(dòng)裝置: 用于移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì) 控制電路: 向存儲(chǔ)介質(zhì)發(fā)送數(shù)據(jù)或從存儲(chǔ)介質(zhì)接受數(shù)據(jù)。,外設(shè)的分類,接口,輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 外存設(shè)備 數(shù)據(jù)通信設(shè)備 過程控制設(shè)備,play,7.2 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備,磁表面存儲(chǔ)器 將磁性材料涂布在薄介質(zhì)上，記錄信息。 例：磁帶、軟磁盤和硬磁盤 優(yōu)點(diǎn) 容量大、位價(jià)

2、格低； 可改寫； 非易失、可脫機(jī)保存； 非破壞性讀出。,缺點(diǎn) 存儲(chǔ)速度較慢； 需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。,磁表面存儲(chǔ)器一般用作計(jì)算機(jī)的輔存(即外存)。,磁性材料的物理特性,矩形磁滯回線 磁化后，有兩個(gè)剩磁狀態(tài)。 +Br（正剩磁）狀態(tài)表示“1”； Br（負(fù)剩磁）狀態(tài)表示“0”；,磁感應(yīng)強(qiáng)度,外加磁場(chǎng),play,磁表面存儲(chǔ)器的讀寫能力, 寫：通過電-磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈沖電流，可把一位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成載磁體存儲(chǔ)元的不同剩磁狀態(tài)； 讀：通過磁-電變換，利用磁頭讀出線圈，可將由存儲(chǔ)元的不同剩磁狀態(tài)表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。,如何實(shí)現(xiàn)寫操作和讀操作？,7.2.2 硬磁盤機(jī)的基本組成,play,

3、硬磁盤機(jī)的分類,可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī) 固定磁頭磁盤機(jī) 可移動(dòng)磁頭可換盤片的磁盤機(jī) 溫徹斯特磁盤機(jī)(溫盤),每面一個(gè)磁頭，盤片旋轉(zhuǎn)，磁頭徑向移動(dòng)；,每磁道一個(gè)磁頭,磁頭徑向移動(dòng)； 盤片可更換,可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī)； 目前微機(jī)中使用的是溫盤。,7.2.3 硬磁盤驅(qū)動(dòng)器,由定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成,7.2.3 硬磁盤控制器,主機(jī)和磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的接口； 向主機(jī)一側(cè)（又稱系統(tǒng)級(jí)接口） 接系統(tǒng)總線 向驅(qū)動(dòng)器一側(cè)（設(shè)備級(jí)接口） 根據(jù)主機(jī)命令控制設(shè)備的操作,7.2.4 磁盤上信息的分布,盤片的上下面都可記錄信息； 溫盤最上(下)盤片只使用一個(gè)記錄面。 每個(gè)記錄面上有幾十至幾百個(gè)環(huán)

4、形磁道； 從外向內(nèi)對(duì)磁道編號(hào)，0、1、2、n。 n磁道的內(nèi)側(cè)面積不用。 柱面：多個(gè)盤片上具有相同編號(hào)的磁道,各磁道劃分為等個(gè)數(shù)的扇區(qū)；,PC機(jī)中每個(gè)扇區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)容量是512B,7.2.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),存儲(chǔ)密度 道密度 沿半徑方向，單位長(zhǎng)度里磁道數(shù)目。 位密度 磁道上單位長(zhǎng)度里記錄的二進(jìn)制信息位數(shù)。 面密度 位密度和道密度的乘積。,存儲(chǔ)容量 非格式化容量 磁化單元的數(shù)目。 格式化容量 在磁盤被格式化為某種記錄格式后，可存儲(chǔ)信息的總量，即用戶可用的容量。,7.4.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),平均存取時(shí)間 定位時(shí)間(即找道時(shí)間) ：磁頭定位到目標(biāo)磁道的時(shí)間； 等待時(shí)間：需要訪問的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)到磁頭

5、下方的時(shí)間。 平均找道時(shí)間：最大找道時(shí)間和最小找道時(shí)間的平均值。 平均等待時(shí)間：磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)半周的時(shí)間。 平均存取時(shí)間=平均找道時(shí)間+平均等待時(shí)間 數(shù)據(jù)傳輸率Dr 單位時(shí)間里，磁盤向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。 若磁盤轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)/秒，每道N字節(jié)，則Dr=nN(字節(jié)/秒)。,7.4.5 磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo),存儲(chǔ)密度 存儲(chǔ)容量 平均存取時(shí)間 數(shù)據(jù)傳輸率,例4：磁盤組有6張盤片，每片兩個(gè)記錄面，但最上和最下面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度40道/厘米，內(nèi)層位密度400位/厘米，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分鐘。,共有多少柱面？ 答：存儲(chǔ)區(qū)域的徑向長(zhǎng)度 （33 22 ）/2 5.5

6、(cm) 道數(shù)(即柱面數(shù)) 5.540 220 (道) (2) 盤組總?cè)萘渴嵌嗌伲?答：內(nèi)層磁道的周長(zhǎng) 223.1469.08 (cm) 每道容量69.0840027632 (bit)3454 (B) 每面容量3454220759880 (B) 盤組容量759880107598800 (B) (3) 數(shù)據(jù)傳輸率是多少？ 答：傳輸率 345424006013816 (B/s),例4：磁盤組有6張盤片，每片兩個(gè)記錄面，但最上和最下面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度40道/厘米，內(nèi)層位密度400位/厘米，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分鐘。,(4) 采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊記錄格式，尋址的最小單位是多少？尋

7、址命令中怎樣表示磁盤地址？ 答：最小單位是記錄塊（即扇區(qū)）。 磁盤地址格式 磁盤機(jī)號(hào)+柱面(磁道)號(hào)+盤面(磁頭)號(hào)+扇區(qū)號(hào) (5) 若文件長(zhǎng)度超過一個(gè)磁道，后續(xù)信息應(yīng)存在同一盤面，還是同一柱面？ 答：為避免重新找道，應(yīng)存儲(chǔ)在同一柱面上 （即盤面號(hào)不同、道號(hào)相同的磁道上）。,7.3 磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展,7.4 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備,磁帶機(jī)的記錄原理與磁盤機(jī)基本相同，只是它的載磁體是一種帶狀塑料，叫做磁帶。 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備由磁帶機(jī)和磁帶兩部分組成，它通常用作為海量存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)備份。 磁帶速度比磁盤速度慢，原因是磁帶上的數(shù)據(jù)采用順序訪問方式，而磁盤則采用隨機(jī)訪問方式。,7.5 光盤存儲(chǔ)設(shè)備,1. CD

8、-ROM光盤,play,信息記錄的軌跡稱為光道。光道上劃分出一個(gè)個(gè)扇區(qū)，它是光盤的最小可尋址單位。,扇區(qū)開始,說明此扇區(qū)的地址和工作模式,只讀型光盤,CD-DA (Compact Disc Digital Audio) 數(shù)字唱盤 可存儲(chǔ)74分鐘立體聲信息。 VCD (Video Compact Disc) 可存儲(chǔ)74分鐘MPEG-1高清視頻和音頻信息。 DVD-ROM CD-ROM (Compact Disc-ROM) 只讀光盤機(jī) 用于PC外存，記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，或記錄數(shù)字化視頻和音頻信息 。,一次型光盤 只能寫一次,WORM：一次寫多次讀的光盤 CD-R (Compact Disc-Record

9、able) 用CD-R刻錄機(jī)向空白CD-R盤寫數(shù)據(jù)； 可在CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中讀出。 DVD R ( DVD Recordable) 用DVD-R刻錄機(jī)向空白DVD-R盤寫數(shù)據(jù)； 供DVD-ROM光驅(qū)讀取, 也可在 DVD-Video 播放機(jī)中播放。,重寫型光盤 支持寫入、擦除或重寫。,磁光盤(MO) 磁場(chǎng)技術(shù)和激光技術(shù)相結(jié)合。 重寫型光盤，可隨機(jī)寫入、擦除或重寫信息。 常用重寫型光盤： CD-RW：在光盤上加一層可改寫的染色層，通過激光可在光盤上反復(fù)多次寫入數(shù)據(jù)。 DVD-RW (DVD Rerecordable) DVD+RW (DVD ReWritable ) ：又叫DVD-E。 DVD-RAM：容量大而價(jià)格低、速度不慢且兼容性高，但盤片易碎，不能在 DVD播放機(jī)或 DVD- ROM驅(qū)動(dòng)器上使用 。,本章小結(jié),外圍設(shè)備大體分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、過程控制設(shè)備五大類。 磁盤、磁帶屬于磁表面存儲(chǔ)器，特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大，位價(jià)格低，記錄信息永久保存，但存取速度較慢，因此在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作為輔助大容量存儲(chǔ)器使用。 硬磁盤按盤片結(jié)構(gòu)分為可換盤