1、酚桃粕秩浦挑菠蚀畅酸闯笛敢奴敝跋婆坤剧轧旁句椒鹃虞浴奋峻坎讥羽君第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改第七章 外围设备7.1 外围设备概述7.2 磁盘存储设备7.3 磁盘存储设备的技术发展7.4 磁带存储设备7.5 光盘和磁光盘存储设备7.7 输入设备和打印设备 *7.6 显示设备 *拼洁熔牙封吨猩伏堕骨漱槛叭刹榴瘁放惮遭豆凶形秒尔傲荧塞街郧食综钥第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改v除了 CPU和主存，其他部件都是 “外设 ”。v外设的功能v提供不同计算机之间的联系；v提供计算机与用户的联系。v外设的基本组成v存储介质 : 具有保存信息的物理特征 v驱动装置 : 用于移动存储介质 v控
2、制电路 : 向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。 7.1.1 外围设备的一般功能烬妥夷火能仲找锋琅独垦琼蝇蔗旅霍顶檀僳考毁颅迹挝抵氟涌卷亏绥邻慨第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改外围设备（磁盘）基本组成磁盘就是一个存储介质的例子，它是用记录在盘上的磁化元表示信息。例如，磁盘设备中，驱动装置用于转动磁盘并进行定位。(3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。例如，磁盘读出时，控制电路把盘上用磁化元形式表示的信息转换成计算机所需要的电信号，并把这些信号用电缆送给计算机主机。(1) 存储介质，它具有保存信息的物理特征。(2) 驱动装置，它用于移动存储介质并定位。翘可沪菜塞颧奉
3、炼亨法铸泊沧赶柄划氏英厘所皇倪靖咖灼战妙举啦裤阎肋第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改7.1.2 外围设备的分类一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实际需要来决定的。计算机的五大类外围设备，这只是一个典型化了的计算机环境。通过 I/O口和主机连接，并受主机控制，它还能控制外设工作。适配器也叫接口系统总线连接主机和接口外总线连接设备怂类杖蜒锥涎闷鸯矾嫩包署祷鹊军翠别昨忆翟壬挤别础街裴碴抒险呸汹叮第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改B迸卿驶合锨鹃浚骗凋涧厚肉眷尔疏执袍蒸芝划酋篙党趣钵暇朱巢熙攫唇癣第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改7.2 磁盘存储设备7.2.1 磁记录原理计算机
4、的外存储器又称磁表面存储设备。是用某些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。磁盘存储器、磁带存储器、软磁盘均属于磁表面存储器。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，甚至可以脱机存档； 非破坏性读出，读出时不需要再生信息。缺点，主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。胆螺励滞胞爸适屑囤雨燎使饭导锻威夯锄就乔圈施惟崩透么湍清来掳限荚第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改1、
5、磁性材料的物理特性（简单看一下）图 7.2 磁性材料的磁滞回线用于存储设备的磁性材料，是一种具有矩形磁滞回线的磁性材料。这种磁性材料在外加磁场的作用下，其磁感应强度 B与外加磁场 H的关系，可以用矩形滞回线来描述。磁化后，有两个剩磁状态。+Br（正剩磁）状态表示 “1”； Br（负剩磁）状态表示 “0”；梗寂今葬碧赌椭莫鸽碰仔呼嗣虐叭塞维忆线罪巾逗复醉嗣政磁柒稳它借授第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改2、磁表面存储器的读写原理在磁表面存储器中，利用一种称为 “磁头 ”的装置来形成和判别磁层中的不同磁化状态。写入时，利用磁头使盘片具有不同的磁化状态，而在读出时又利用磁头来判别不同的磁化状态
6、。磁头实际上是由软磁材料做铁芯绕有读写线圈的电磁铁。S N S N写线圈 读线圈铁芯磁层载磁体运动方向磁头殉融屉颊修前君饰苦罗论夷票彰症浦嫡溃敲钓迸匪衅疥偷沁弧档礁灿样顷第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯内就产生一定方向的磁通。如图所示电流方向为写 “1”，那么写线圈的电流方向相反后，就是写 “0”写操作：猫汐玫新掘层授堡母查瑚寝厕忿文最船邯础符沽掂蔽音导孩究轮默差悲驱第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改读操作：当磁头对载磁体作相对运动时，由于磁头铁芯中磁通的变化，使读出线圈中感应出相应的电动势。不同的磁化状态，所产生的感应电势方向不同。经过读
7、出放大器放大鉴别，就可判知读出的信息是 “1”，还是 “0”。映且绝招勃碰硝戎霞盼贷碾梳屈彰渊委橡永懦鹃止显馅奈辩瑟峪遂亦晋漆第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改如何实现写操作和读操作？ 写：通过电 -磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流，可把一位二进制代码转换成载磁体存储元的不同剩磁状态； 读：通过磁 -电变换，利用磁头读出线圈，可将由存储元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出。 磁层上的存储元被磁化后，它可以供多次读出而不被破坏。当不需要这批信息时，可通过磁头把磁层上所记录的信息全部抹去，称之为写 “0”。什么是写 0？匪盾撮耸慰蠢追艾育绿奖罗厚订灭仪富忱刊逆胸谆籽帐襄狭锚尽滋
8、靖蓉嘱第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改7.2.2 磁盘的组成和分类1、磁盘的组成：写入时，将计算机并行送来的数据取至并 串变换寄存器，变为串行数据，然后一位一位地由写电流驱动器作功率放大并加到写磁头线圈上产生电流，从而在盘片磁层上形成按位的磁化存储元。读出时，当记录介质相对磁头运动时，位磁化存储元形成的空间磁场在读磁头线圈中产生感应电势，此读出信息经放大检测就可还原成原来存入的数据。由于数据是一位一位串行读出的，故要送至串 并变换寄存器变换为并行数据，再并行送至计算机。磁记录介质磁盘控制器磁盘驱动器储办戚英恼醛疗瓢寻孺留寒来死稼勃锨诫垦斧贾垫昆销唆肃今镜腕柯终迢第七章外围设备新修改第七
9、章外围设备新修改硬磁盘按盘片结构，分成可换盘片式与固定盘片式两种；磁头也分为可移动磁头和固定磁头两种。2、分类 :v 可移动磁头固定盘片的磁盘机v 固定磁头磁盘机v 可移动磁头可换盘片的磁盘机v 温彻斯特磁盘机 (温盘 )每面一个磁头，盘片旋转，磁头径向移动；每磁道一个磁头磁头径向移动；盘片可更换可移动磁头固定盘片的磁盘机；目前微机中使用的是温盘。眯迹标峡招礼鸵兔厘噬云硒箔毕雕惰叶乎烷怎衬晚料碌担斩院专湍主图法第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改 可移动磁头固定盘片的磁盘机的特点是一片或一组盘片固定在主轴上，盘片不可更换。盘片每面只有一个磁头，存取数据时磁头沿盘面径向移动。落点哆顽缅叔矾隋
10、凿荤惭垣渊仅细吹扫压蓝涵挨诣鳞酗熊锦坏样孝烯碱侄第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改 固定磁头磁盘机特点是磁头位置固定，磁盘的每一个磁道对应一个磁头，盘片不可更换。优点是存取速度快，省去磁头找道时间，缺点是结构复杂。 可移动磁头可换盘片的磁盘机：盘片可以更换，磁头可沿盘面径向移动。优点是盘片可以脱机保存，同种型号的盘片具有互换性。凰沿阿趴访害干椒挫猜汗努顾写坡佩启滔袱绥招中彬脆继独悦剩珍秸咐晤第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改 温彻斯特磁盘简称温盘，是一种采用先进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机它是一种密封组合式的硬磁盘，即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写电路等组装成一个不可随
11、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。优点是防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高，成为最有代表性的硬磁盘存储器，而普通的硬磁盘要求具有超净环境，只能用于大型计算机中。壬传既坚掳停石式貉嘲缘涨刽缕帘斜耻耽你呐嫁镰庙惠轿鸯碗计拟由主购第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改7.2.3 磁盘驱动器和控制器是一种精密的电子和机械装置，因此各部件的加工安装有严格的技术要求。对温盘驱动器，还要求在超净环境下组装。各类磁盘驱动器的具体结构虽然有差别，但基本结构相同，主要由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统组成。1、定位驱动系统驱动磁头沿盘面径向位置运动以寻找目标磁道位置的机构
12、叫磁头定位驱动系统。它由驱动部件、传动部件、运载部件（磁头小车组成）。2、主轴系统安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。3、数据转换系统控制数据的写入和读出，包括磁头、磁头选择电路、读写电路以及索引、区标电路等。一、 磁盘驱动器巨紫猴容宴皆竖弥曙京曾屹贡睹旋鹅忿码您纸澜刊账篱悠乎摘渡吓哗矢佯第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改如下图是磁盘驱动器外形和结构示意图。（课本 P214页）怯劲免层鹰粟陪赎纹们秃舀茫艾黍砂略破城撼皆棒勒莹滔胶紊淳始磐所雹第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口，通常被制作成一块电路板插在主机总线插槽中。电路板实物见下图 (a)
13、所示。二、 磁盘控制器它的作用是接收由主机发来的命令，将它转换成磁盘驱动器的控制命令，实现主机和驱动器之间的数据格式转换和数据传送，并控制驱动器的读 /写。姥谍岛搪椿脖裹树调辣琶溃凉碗异那摹悯丽帐宵段绝册哨介篷氓传企碰镁第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑见下图 (b)。磁盘上的信息经读磁头读出以后送读出放大器，然后进行数据与时钟的分离，再进行串 并变换、格式变换，最后送入数据缓冲器，经 DMA(直接存储器传送 )控制将数据传送到主机总线。主机与设备之间采用 SCSI接口幸目甜哀唇凌唬衬江营反胁光菩水刨彤诵眷滞俩官挣王塞龚赁少叹尝谎军第七章外围设备新修改第
14、七章外围设备新修改7.2.4 磁盘上信息的分布盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘片表面称为记录面。记录面上一系列同心圆称为磁道。每个盘片表面通常有几百到几千个磁道，每个磁道又分为若干个扇区从图中看出，外面扇区比里面扇区面积要大。磁盘上的这种磁道和扇区的排列称为格式。限史蔫牡做空各氏伐豆骆愚派辖晶泽蔑啼侯敷喘现明殉楼讼蔚窑稀台执姻第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改v 盘片的 上下面 都可记录信息； 温盘最上 (下 )盘片只使用一个记录面。v 每个记录面上有几十至几百个 环形磁道 ； 从外向内对磁道编号， 0、 1、 2、 、 n。 n磁道的内侧面积 不用 。v 柱面 ：多个盘片上具有相
15、同编号的磁道0磁道n磁道PC机中每个扇区的标准容量是 512B而每一个 磁道 又按 512个 字节 为单位划分为等分，叫做扇区， 物爱劫耙度诗状豪洲渝蕴订抹膝铁辐坦血迂疲肘寓紫任茬曹奢步锁晒悬械第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改对活动头磁盘组来说，磁盘地址由记录面号（磁头号）、柱面号（磁道号）、扇区号三部分组成。数据在磁盘上的记录格式思考：是不是扇区数 每扇区字节数 就是每条磁道容量？磁头数就是面数？磁道数等于柱面数？郁踊喇仰酮品隶叶砾檀沽看链苟矿般材布鼓名籍唇魔瞄篮姚近艘冕掖在酿第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改7.2.5 磁盘存储器的技术指标磁盘存储器的主要技术指标1、存储密度
16、：道密度、位密度和面密度。2、存储容量3、存取时间4、数据传输率残材根姑一犊站汾秦丫壳祷粥蘸传怎惑狞彝孜芽商灿惩血妹驹呸筷烙苞圭第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改道密度：沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数，单位为道 /英寸。位密度：磁道单位长度上能记录的二进制代码位数，单位为位 /英寸。面密度：位密度和道密度的乘积，单位为位 /平方英寸。0磁道n磁道瑰垮刊旅瞅系飘楚陆做釉绩赣历纸更逾喂吊傣烩盆茵陀衍邢嘴结辆娘托漓第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改2、存储容量：一个磁盘存储器所能存储的字节总数，称为磁盘存储器的存储容量。3、存取时间：存取时间是指从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动
17、至新的记录位置，到开始从盘片表面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。取决于三个因素决定。伸今绢艺乏什坝嘎萧纯缅驻鲸秧亢冯诲处聂盯胃圾懂术窗憋卡荐谢没抓拂第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改第一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间，称为找道时间。第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间，称为等待时间。这两个时间都是随机变化的因此使用平均值来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均值。平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间的一半来表示。第三个是数据传送时间。Ta=Ts+1/2r+b/rN磁盘总的平均存取时间：平均找道时间 平均等待时间 数据传送
18、时间亢抱写瞳壤忙线干翘立扔佩抉迁彩抿丑畴芒售灸危餐忆汽衷牡碉途帖揉卑第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数，叫数据传输率从存储设备考虑，假设磁盘旋转速度为 n转 /秒每条磁道容量为 N个字节，则数据传输率：Dr=nN(字节 /秒 ) 或 Dr=Dv(字节 /秒 )D为位密度， v为磁盘旋转的线速度4、数据传输率掩嘱粕罩享史闲鼠罪莫鸣抉透舶笺搬截匪名诞芭吴契捕曙皱儿唆韩毒娟憨第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改【例 1】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
19、位密度 400位 /cm，转速 6000转 /分。问：(1)共有多少柱面 ?(2)盘组总存储容量是多少 ?(3)数据传输率多少 ?(4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么 ?寻址命令中如何表示磁盘地址 ?(5)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 ?P217页旋圆嫉浚兔唱愤拣凤奶突呐越放项畏崔幼罪允蛮诅易素锌涤红狙乱孩剥辊第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改台号 柱号（磁道）号 扇区号盘面号 /磁头号解： (1)有效存储区域 =16.5-11=5.5(cm)因为道密度 =40道 /cm，所以 405 5=220道，即 220个圆
20、柱面。(2)内层磁道周长为 2R=23.1411=69.08(cm)每道信息量 =400位 /cm69.08cm=27632位 =3454B每面信息量 =3454B220=759880B盘组总容量 =759880B10=7598800B(3)磁盘数据传输率 Dr=rNN 为每条磁道容量， N=3454B r为磁盘转速， r=6000转 /60秒 =100转 /秒Dr=rN=1003454B=345400B/s(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块 (一个扇区 )每个记录块记录固定字节数目的信息在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：此地址格式表示有 4台磁盘（ 2位），每台有 16个记录面 /盘面（ 4位），每面有 256个磁道（ 8位），每道有 16个扇区（ 4位）。(5)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，因为不需要重新找道，数据读 /写速度快。吮慢遥陆她邪捐哀古脾汹缘阔奉笨瘪饺增稻劈北晤青湾簿钙蚁鲸焊歧衍郝第七章外围设备新修改第七章外围设备新修改
