计算机组成原理_第八章
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第第8章 外围设备章 外围设备 外围设备的一般功能 除了除了CPU计算机系统中的每个计算机系统，除主存和主存之外 可视为外围设备 计算机系统中的每个计算机系统 可视为外围设备 一般来说，外围设备由三个基本部分组成 1) 存储介质存储介质具有保存信息的物理特性 2) 用于移动存储介质的驱动装置 3) 控制电路控制电路将数据发送到存储介质或送数据 接储介质接收数据 向存储介质或存储介质发送数据 接储介质接收数据 输入输出兼容设备输入输出兼容设备显示器键盘打印机键盘打印机 外围设备的分类外围设备的分类 硬 件 主 机 外 围 设 备 内存 硬 件 主 机 外 围 设 备 内存 CPU 输入设备输入设备键盘鼠标扫描仪 输出设备 扫描仪 输出设备针式打印机针式打印机激光打印机 外存设备 激光打印机 磁盘磁盘光盘磁带存储设备 过程控制设备 磁带 过程控制设备A/DD/A 数据通信设备数据通信设备调制解调器调制解调网卡 …. 键盘运行原理键盘运行原理 计算机键盘计算机键盘用于向主机输入字符，并用于向主机输入字符功能键汉 字等符号 汉 这是通过一次一次地敲击键盘上的不同位置来标记键 名 标有键 被敲击的每个按钮都会有一个特定的代码 计算机主机储在计算机主机中 被敲击的每个键都将使用特定的代码 计算机主机储在计算机主机中故键盘的基本运行原理故键盘的基本运行原理是 键在键盘上的位置对应于编码 是 键在键盘上的位置对应于编码 并行接口 并行接口 并行接口 并行接口 5V 10K 0列1列m列 0行行 1行行 n行行 键盘 键 键盘 键 . . . . …. 键盘运行原理键盘运行原理 键盘运行的基本原理键盘运行的基本原理是将每个键在键盘上的位置对应为编码，将每个键在键盘上的位置对应为编码 具体实现是行列扫描的方法，即将每个键分配到一个，即将每个键分配到一个m*n矩阵的交叉点在矩阵的交叉点上 通过并行接口依此送出仅有一行为零通过并行接口依此送出仅有一行为零其余各行均为一的值其余各行均为一的值用并行接口读用并行接口读m列 的取值 列 当值不是当值FFH时刻表示有键按下，表示有键按下，如果值只含一个零，如果值只含一个零，表示值 0 按下行列交叉点的键，按下行列交叉点的键，用对照表获取相应键的编码，用对照表获取相应键的编码。 以下问题 尚需解决 以下问题键的抖动键的抖动多键按下多键按下由谁由谁哪个部件哪个部件完成这些操作过程完成这些操作过程 并行接口 并行接口 并行接口 并行接口 5V 10K 0列1列m列 0行行 1行行 n行行 键盘 键 键盘 键 . . . . 键盘 处理程序 代码 转换程序 键盘 处理程序 代码 转换程序 键盘 处理程序 键盘 处理程序 字型 检索 程序 字型 检索 程序 汉字 字模 库 汉字 字模 库 显示 驱动 程序 显示 驱动 程序 显示 存储 器 显示 存储 器 CRT 键盘键盘 汉 字 内 码 汉 字 点 阵 汉 字 内 码 汉 字 点 阵 32 字 节 字 节 2 字 节 字 节 IBM PC汉字显示原理机汉字显示原理 显示适配 器结构框图 显示适配 器结构框图 打印输出是计算机最基本的输出形式。打印输出是计算机最基本的输出形式和显示器输出相 比 与显示器输出相 打印输出可以产生永久记录，所以打印设备出 硬复制设备硬复制设备 激光部分激光部分 印字机 控制部分 印字机 控制部分 (微处理机汉字库微处理机汉字库) 记录鼓记录鼓 (硒鼓硒鼓) 显象 部分 显象 部分 … 定形部分定形部分 加热辊 预热板 加热辊 预热板 输纸辊输纸辊 转写转写 清洗辊清洗辊 带电器带电器 印写部分 清扫部分 转写部分打印部分 清扫部分 转写部分 接纸 部分 接纸 部分 纸纸 激光激光 激 光 打 印 机 的 组 成 激 光 打 印 机 的 组 成 网络接口卡网络接口卡 数据 缓存 器 数据 缓存 器 接口控制器接口控制器 数据链 路控制 器 数据链 路控制 器 EDLC 编 码 译 码 器 编 码 译 码 器 收 发 器 收 发 器 地址线 控制线 数据线 控制线 数据线 ARC1 ARC2 REA LCC LCS 网络 传输 介质 网络 传输 介质 ESIA PCI PCMCIA 以太网 令牌网 以太网 令牌网 磁表面存储器磁表面存储器 磁盘是最常用的外存设备。磁盘是最常用的外存设备。其主要特点是容量大。其主要特点是容量大 速度还可以，可以相对较低的成本长期记忆信 息 并且相对较低的成本长期记忆信件 息 磁盘驱动器从不同角度对磁盘驱动器有多种分类方法 它是一磁头产生或感应变化的电磁场。它是由磁头产生或感应变化的电磁场制成的 将信息写入磁层或磁层中 把二进制 将信息写入磁层或磁层中 提高信息的存储密度和容量，提高信息的存储密度和容量，提高信息的读写速度 进出吞吐量 提高信息的读写速度 进出吞吐量降低信息存储成本降低信息存储成本提高其运行 可靠性 提高其运行 可靠性是追求目标的主要目标 磁盘驱动属于直接存取磁盘驱动属于直接存取寻道串行读写设备 技术指标的存储原理和存储原理 1.读写原理 存储介质 1.读写原理 存储介质磁层磁层 读写部件读写部件磁头 1 1写入 将磁化电流添加到磁化头线圈中 写入 将磁化电流添加到磁化头线圈中写电流写电流 并在磁层上移动磁层，形成连续的小段 磁化区域 在磁层上形成连续的小段 磁化区域单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位单位 2 2读出读出 磁头线圈中没有电流磁头线圈中没有电流磁层的转换 区 转变 经过磁头下方时，线圈两端产生感应电势感应电势 读出信号，读出信号 磁通变化区域磁通变化区域 前间隙前间隙 后间隙后间隙 铁氧体铁氧体 线圈线圈 电流电流 磁记录介质磁记录介质 磁头结构和电磁转换图 磁头软磁材料 导磁率高 软磁材料 高饱和磁感应强度 矫顽力小 饱和磁感应强度高 剩余磁感应强度小，剩余磁感应强度小 磁记录材料磁记录材料硬磁材料 记录密度高 硬磁材料 记录密度高，长时间记录信息 输出信号幅度大 长时间记录信息 输出信号范围大，噪音低 表面组织紧密 噪声低 表面组织紧密光滑，无麻点 薄厚均匀 无麻点 温湿度影响小湿度 e = -n* d /dt = -n* d /dl* dl /dt = -nv d /dl 技术指标 道密度 1 记录密度1 2 2存储容量存储容量 位密度位密度 单位长度内的磁道数单位长度内的磁道数 磁道上单位长度内的二进 制代码数 磁道上单位长度内的二进 制代码数 非格式化容量非格式化容量 格式化容量格式化容量 总位数总位数 用位密度计算用位密度 有效位数有效位数 在风扇区域使用数据块 长度计算 在风扇区域使用数据块 长度计算 3 3速度指标速度指标 平均存取时间平均存取时间 平均等待时间平均等待时间 平均定位平均定位平均旋转时间平均旋转时间 测量搜索速度，测量搜索速度msms 数据传输率数据传输率测量读写速度测量读写速度b/sb/sB/sB/s 磁记录方式磁记录 磁记录方式是指一种编码方法磁记录方式是指一种编码方法即如何将一 串二进制信息 即如何将一 串二进制信息通过读写电路转换为磁层 介质中的磁化翻转序列 通过读写电路转换为磁层 介质中的磁化翻转序列 好的编码方法应该有好的编码方法，编码效率应该更高 更高的自同步能力、更高的自同步能力、更高的读写可靠性等 常用的编码方法有常用的编码方法 不归零制不归零制NRZ见见 1 翻就翻 NRZ 调相制调相制PM调频制调频制FM 改进调频制度，改进调频制度MFM 常用的磁记录方法是波形图 NRZ NRZ1 PM FM MFM 位信息位信息 1 0 1 1 1 0 0 0 1 位周期 磁盘存储器的逻辑结构 串转电路并串转电路控制电路 读出放大电路，读出放大电路 串 并 串 转 换 电 路 串 并 串 转 换 电 路 并行数据 并 行 数 据 并行数据 并 行 数 据 写驱 动器 写驱 动器 读写 开关 读写 开关 读写 磁头 读写 磁头 磁记录介质磁记录介质 硬 盘设备硬 盘设备 磁头磁头 磁 盘 组 磁 盘 组 主轴主轴 通风机 取数臂定位驱动定位驱动器 速度 传感器 速度 传感器 小车小车 主电机主电机 传动皮带传动皮带 滤尘器 密封盖 硬磁盘驱动器结构示意图硬磁盘驱动器结构示意图 硬盘控制器硬盘控制器 DMA 控制控制 头空头空 格 式 控 制 格 式 控 制 串并 转换 串并 转换 并串 转换 并串 转换 串并 转换 串并 转换 读时 钟产 生器 读时 钟产 生器 串并 转换 串并 转换 编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码编码器数据编码器数据编码器数据编码编码编码编码编码器数据编码器数据编码器数据编码器数据编码编码器数据编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码编码 写放 大器 写放 大器 ESDI 接口接口 SCSI 接口接口 ST 接口 磁盘数据控制器磁盘分离器 接口 磁盘数据控制器磁盘分离器 关键词： 计算机 组成 原理 第八
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