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7.1 外围设备概述
7.1.1 外围设备的一般功能
外围设备的定义
计算机系统中，除CPU和主存之外的部件都可看作外设；
外围设备的功能
在计算机和其他机器，或与用户之间提供联系。
外围设备的基本组成
存储介质
用于信息的保存；
驱动装置
用于移动存储介质，使之正常工作；
控制电路
用于使该外设与外界（如CPU）的信息传递
7.1.2 外围设备的分类
分类
输入/出设备；
外存设备；
数据通信设备；
过程控制设备；
……
外设都是通过适配器与主机连接的；
适配器控制所连外设的具体工作；
7.2 磁盘存储设备
7.2.1 磁记录原理
磁表面存储器
用磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。
磁表面存储器的优点
存储容量大，位价格低；
记录介质可以重复使用；
记录信息可以长期保存而不丢失；
非破坏性读出，读出时不需要再生信息。
磁表面存储器的缺点
存取速度较慢，机械结构复杂；
对工作环境要求较高。
磁表面存储器的读写原理
在磁表面存储器中，信息的读写是利用磁头来进行的；
磁头：由软磁材料做铁芯，绕有读写线圈的电磁铁。
写操作
原理：电-磁变换；
利用磁头写线圈中的脉冲电流，在磁表面每个存储元上形成不同的磁化状态；
读操作
原理：磁-电变换；
利用磁头读线圈，将磁表面每个存储元上的不同剩磁状态转换成电信号读出；
7.2.2 硬磁盘存储器的组成和分类
硬盘的逻辑结构组成
磁记录介质
磁盘控制器
磁盘驱动器
硬磁盘的分类：
按盘片结构分
可换盘片式、固定盘片式
按磁头分
可移动磁头、固定磁头
温彻斯特磁盘机
可移动磁头固定盘片的磁盘机；
密封组合式的硬磁盘；
磁头、盘片、电机等部件组装成一个不可随意拆卸的整体。
工作时，高速旋转在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。
优点：防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。
7.2.3 硬磁盘驱动器和控制器
磁盘驱动器
定位驱动系统
主轴系统
数据转换系统
磁盘控制器
主机与磁盘驱动器之间的接口。
7.2.4 磁盘上信息的分布
记录面
一个盘片有上下两个记录面；
磁盘组的最上下盘片只有一个记录面；
磁道
记录面上一系列同心圆；
最外圈为0磁道 ，依次为1、2、……、N磁道；
每个磁道的存储容量均相同；
不同盘片的相同磁道构成一个柱面；
扇区
同心圆上的一段磁道区域；
每个扇区的存储容量也相同。
磁盘上的信息记录方式
一个硬盘由多个盘片构成的磁盘组来记录信息；
每个盘片包括两个记录面（除最上面和最下面）；
每个记录面表面通常有几十到几百个磁道来记录信息；
每个磁道又分为若干个扇区。
磁盘组的信息记录顺序是按照柱面来组织的：
第0面第0道第1面第0道……第N面第0道第0面第1道第1面第1道……第N面第1道……
硬盘上信息地址由记录面号、磁道号、扇区号三个部分组成。
索引 ：磁道的起始位置。
为便于进行读/写操作；
7.2.5 磁盘存储器的技术指标
存储密度
有道密度、位密度、面密度三个不同的指标；
相关概念
道距：相邻两磁道中心线之间的距离；
道宽：磁化轨迹的宽度。
存储容量
一个磁盘存储器所能存储的字节总数；
平均寻址时间
从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置，到开始从盘片表面读出或写入信息所需要的时间。
数据传输率
磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数；
-
存储密度
道密度
沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数；
单位：道/英寸。
位密度
磁道单位长度上能记录的二进制代码位数；
单位：位/英寸。
注意：每个磁道的位密度均不相同，有最高、最低位密度。
0磁道的位密度为最低位密度；
面密度
位密度和道密度的乘积；
单位：位/平方英寸。 -
存储容量
存储容量=记录面数×每面磁道数×磁道容量
非格式化容量
磁记录表面可以利用的磁化单元总数。
格式化容量
按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是用户可以真正使用的容量。
格式化容量一般是非格式化容量的60%—70%。
这里指的是低级格式化（对于磁盘上的磁道划分等），而非操作系统的格式化； -
平均寻址时间
平均寻址时间等于平均寻道时间与平均等待时间之和；
定位时间（寻道时间）
将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间；
等待时间
寻道完成后，盘片将所要访问信息转到磁头下方的时间；
平均寻道时间
最大与最小寻道时间的平均值，约为10~20ms；
该时间的长短由硬磁盘的机械特性决定；
平均等待时间
与磁盘转速有关，是磁盘旋转一周时间的一半。
硬盘转速为7200转/分，故平均等待时间约为4ms。 -
数据传输率
外部传输率
从硬盘内部的缓冲区中所读取数据的最高速率；
即微机系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率；
也叫突发数据传输率、接口传输率；
该指标与硬盘接口类型、硬盘缓冲区大小有关。
内部传输率
从盘片上将数据读取到硬盘内部缓冲区的速度；
衡量硬盘读写性能的决定性因素；
设磁盘旋转速度为每秒n转，磁道容量为N个字节
数据传输率Dr= n × N（字节/秒）
磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径22cm ，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速6000转/分。问：
共有多少柱面?
柱面数 = 每面的磁道数
盘面上的有效存储区域 = 33/2 – 22/2
= 16.5-11 = 5.5(cm)
∵ 道密度=40道/cm
∴ 磁道数= 40×5.5 = 220道，即220个柱面
盘组总存储容量是多少?
存储容量=记录面数×每面磁道数×磁道容量
内层磁道周长为2πR = 2×3.14×11 = 69.08(cm)
道容量 = 400位/cm×69.08cm = 27632位 = 3454B
盘组总容量= 10×220× 3454B
= 7598800B
数据传输率多少?
每磁道容量N=3454B
磁盘转速r = 6000转/60秒 = 100转/秒
磁盘数据传输率Dr = r×N
= 40×3454B = 13816B/s
如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上?
磁盘组的记录顺序是按照柱面来组织的；
因为不需要重新寻道，数据读/写速度快；
如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上。
7.5 光盘和磁光盘存储设备
光盘存储器
采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度信息；
以介质材料光学性质的变化来表示所存储信息的“1”或“0”。
光盘存储器是以光道来记录信息的；
光道是一条始于盘片中心的螺旋线。
光盘的优点
存储容量大；
光盘的缺点
存取时间长，数据传输率低。
只读型CD-ROM
厂商以高成本制作出母盘后大批压制出来的光盘；
这种模压式记录的光盘只能读，不能修改。
写一次型WORM、CD-R
用户可以在这种光盘上记录信息，但只能写一次。
重写型CD-RW
用户可对这类光盘进行随机写入、擦除或重写信息。
DVD-ROM光盘
最初的全称是数字化视频光盘；
CD-ROM是单面使用，DVD-ROM是两面都可以写数据
7.6 显示设备
显示设备的分类
按显示器件分类
阴极射线管(CRT)、液晶(LCD)、等离子(PDP)等；
按显示的内容分类
字符显示器、图形显示器、图像显示器；
CRT显示设备
以扫描方式不同，分成光栅扫描和随机扫描两种显示器；
以分辨率不同 ，分成高分辨率显示器和低分辨率显示器；
以显示的颜色分类，有单色(黑白)显示器和彩色显示器；
以荧光屏对角线长度分类，有14英寸、16英寸、19英寸等多种
随机扫描
电子束只在需要做图的地方扫描，而不必扫描全屏幕；
这种扫描方式画图速度快，图像清晰；
高质量的图形显示器(如分辨率为4096×4096)采用；
其偏转系统与电视标准不一致，驱动系统较复杂，价格较贵。
光栅扫描
电子束从上至下顺序扫描整个屏幕；
又可分为逐行扫描和隔行扫描两种方式；
电视中采用的扫描方法；
缺点是冗余时间多，分辨率不如随机扫描方式
分辨率是指显示器所能表示的像素个数；
像素是指组成图像的最小单位；
像素越密，分辨率越高，图像显示越清晰；
CRT显示器的分辨率取决于显象管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力；
液晶显示器采用最佳分辨率显示；
显示小于最佳分辨率的画面时，液显采用两种方式：一种是居中显示，一种是放大显示。
13~15寸液晶显示器的最佳分辨率为1024×768；
17英寸、19英寸的分辨率为1280×1024。
灰度级
在黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别；
在彩色显示器中则表示为颜色的不同；
灰度级越多，图像层次越清楚逼真；
灰度级取决于每个像素对应刷新存储器单元的位数和CRT本身的性能。
只有两级灰度的显示器称为单色显示器。
图像显示器的灰度级一般在256级以上。
刷新
CRT显示器的电子束不断地重复扫描整个屏幕以稳定图像；
刷新频率
显示器每秒能够对整个屏幕的刷新次数。
一般设置刷新频率为70Hz以上；
电视中的标准是每秒刷新50Hz；
刷新存储器
存放图像信息用于刷新的存储器，也叫显示存储器；
其存储容量由图像分辨率和灰度级决定；
刷新存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。
刷新存储器带宽=分辨率×颜色深度×刷新频率
显示适配卡，也叫显卡
显示器与主机之间的接口电路；
负责将主机发送的待显示的信号送给显示器。
显卡的主要构成部件
图形处理器GPU
处理显示信息；
显存
暂存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据；
显卡BIOS
存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序；
印刷电路板（PCB）
显卡不同标准：VGA、XGA、SVGA
7.7 输入设备和打印设备
输入设备
图形输入设备
键盘 、鼠标、图形板和游动标
图像输入设备
数码照相机、数码摄像机 、扫描仪
语音输入设备
语音识别器
打印设备
针式打印机 、喷墨打印机、激光打印机