《第七章-外围设备优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章-外围设备优秀课件.ppt（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第七章-外围设备第1页，本讲稿共38页第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论第二章第二章 运算方法和运算器运算方法和运算器第三章第三章 内部存储器内部存储器第四章第四章 指令系统指令系统 第五章第五章 中央处理器中央处理器 第六章第六章 总线系统总线系统 第七章第七章 外围设备外围设备 第八章第八章 输入输出系统输入输出系统第九章第九章 操作系统支持操作系统支持第十章第十章 安腾高性能处理机体系结构安腾高性能处理机体系结构目录第2页，本讲稿共38页第7章 外围设备接口接口7.1 外围设备概述第3页，本讲稿共38页 磁记录方式磁记录方式是一种编码方法，将数字信息转换成磁化单元磁记录方式是一种
2、编码方法，将数字信息转换成磁化单元归零制（归零制（RZ）：）：Return to Zero正脉冲电流表示正脉冲电流表示“1”，负脉冲电流表示，负脉冲电流表示“0”；不论记录不论记录“0”或或“1”，在记录下一信息前，记录电流恢复到，在记录下一信息前，记录电流恢复到零电流零电流简单易行，记录密度低，改写磁层上的记录比较困难，一般是简单易行，记录密度低，改写磁层上的记录比较困难，一般是先去磁后写入。先去磁后写入。具有自同步能力（能从磁头读出信号中分离获得同步具有自同步能力（能从磁头读出信号中分离获得同步/选通选通信号）信号）不归零制（不归零制（NRZ）：）：NonReturn to Zero Ch
3、ange磁头线圈始终有电流磁头线圈始终有电流对连续记录的对连续记录的“1”和和“0”，写电流的方向是不改变的。，写电流的方向是不改变的。无自同步能力。无自同步能力。第4页，本讲稿共38页 磁记录方式见见“1”就翻的不归零制（就翻的不归零制（NRZ1）NonReturn to Zero Change On One磁头线圈始终有电流通过。磁头线圈始终有电流通过。在记录在记录“1”时，电流改变方向，写时，电流改变方向，写“0”电流保持不变。电流保持不变。不具备自同步能力，需要引用外同步信号不具备自同步能力，需要引用外同步信号调相制（调相制（PM）：又称相位编码（）：又称相位编码（PE）Phase M
4、udulation记录数据记录数据“0”时，规定磁化翻转的方向由负变为正，记录数据时，规定磁化翻转的方向由负变为正，记录数据“1”时从正变为负时从正变为负“0”，“1”的读出信号相位不同，抗干扰能力强（磁带多用此）。的读出信号相位不同，抗干扰能力强（磁带多用此）。具有自同步能力具有自同步能力7.2 磁盘存储设备第5页，本讲稿共38页硬磁盘存储设备第6页，本讲稿共38页记录方式：代码记录方式：代码0 0或或1 1的写入电流波形的写入电流波形数据序列 1 0 0 0 1 1 1 0NRZ0NRZ1PMFMMFM第7页，本讲稿共38页磁盘存储器的主要技术指标（1/4）存储密度：单位长度或单位面积所存
5、储的二进制信息量。磁盘的存储密度：(a)道密度：指沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数(b)位密度：指沿磁道的单位长度上记录的二进制信息位数 (c)面密度：以上两个乘积。存储容量以字节为单位,指存储器所能存储的二进制信息总量。磁盘存储器有格式化容量和非格式化容量两个指标：格式化容量：指按照特定的记录格式存储信息的总量格式化容量：指按照特定的记录格式存储信息的总量非格式化容量：磁记录表面可以利用的磁化单元总数非格式化容量：磁记录表面可以利用的磁化单元总数第8页，本讲稿共38页磁盘存储器的主要技术指标（2/4）寻址时间：对磁盘存储器，寻址时间=寻道时间+等待时间等待时间与磁盘转速有关，可用磁盘旋转一周
6、所需要时间的一半来表示平均等待时间。例：磁盘的转速为3600r/min，则平均等待时间=0.560/3600=8.3ms。读写周期：读出/写入一个字的时间称为读写时间，两次读出/写入操作之间的时间间隔称为读写周期或存取周期第9页，本讲稿共38页磁盘存储器的主要技术指标（3/4）数据传输率：单位时间内向主机传送数据的位数或字节数。对磁盘存储器，单磁头串行读/写半径R0已知，数据传输率计算如下：每道信息量=位密度2R0，（R0为内半径）数据传输率(bps)=每道信息量转速r，（r是每秒转速）=位密度2R0转速 例某盘组共9块盘片，有16个盘面来记录数据，每面分256个磁道，每道有16个扇区，每个扇
7、区存储512个字节，假设磁盘旋转速度为每分钟3600转，求数据传输率。解：每秒钟的的转速=3600/60=60转；数据传输率=每一磁道容量每秒钟转速 =1651260 =480KB/S第10页，本讲稿共38页磁盘存储器的主要技术指标（4/4）误码率：是衡量出错概率的参数，等于出错位数与读写总信息位数之比。价格：通常用位价格来比较各种外存储器。位价格是用设备价格除以存储器二进制位总容量。一个常识：每面信息量=每道信息量柱面数 =每道信息量道密度（外半径-内半径）总容量=每面信息量面数第11页，本讲稿共38页磁盘上信息的分布磁盘上信息的分布盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘盘片的上下两面都能记
8、录信息，通常把磁盘片表面称为片表面称为记录面（磁面）记录面（磁面）记录面上一系列同心圆称为记录面上一系列同心圆称为磁道磁道，每个盘片，每个盘片表面通常有几十到几百个磁道表面通常有几十到几百个磁道柱面柱面指的就是多个盘片上具有相同编号的磁指的就是多个盘片上具有相同编号的磁道，它的数目和磁道是相同的道，它的数目和磁道是相同的每个磁道又分为若干个每个磁道又分为若干个扇区扇区，它是磁盘上的，它是磁盘上的最小记录单位最小记录单位PCPC机中每个扇区的标准容量是机中每个扇区的标准容量是512512个字节个字节第12页，本讲稿共38页0 0磁道磁道n n磁道磁道柱面柱面扇区扇区磁道磁道第13页，本讲稿共38
9、页软磁盘存储设备软盘片规格软盘片规格面面数数磁道磁道/面面扇区扇区/道道字节字节/扇扇容量容量5.25英寸双面双密英寸双面双密2409512360KB5.25英寸双面高密英寸双面高密280155121.2MB3.5英寸双面低密英寸双面低密2809512720KB3.5英寸双面高密英寸双面高密280185121.44MB3.5英寸双面超高密英寸双面超高密280365122.88MB磁带存储设备光盘存储设备CD-ROM，DVD-ROM；CD-R，CD-RW第14页，本讲稿共38页7.3 磁盘存储设备的技术发展磁盘CACHE磁盘阵列RAID可移动存储设备第15页，本讲稿共38页廉价磁盘冗余阵列RAI
10、Dv1988年，年，Patterson教授首先提出教授首先提出v廉价磁盘冗余阵列廉价磁盘冗余阵列RAID Redundant Array of Inexpensive Disksv独立磁盘冗余阵列独立磁盘冗余阵列RAID Redundant Array of Independent Disksv简称磁盘阵列技术简称磁盘阵列技术v磁磁盘盘阵阵列列将将数数据据分分布布存存放放在在多多个个磁磁盘盘驱驱动动器器、代代替替一一个个大大容容量量磁磁盘盘，提提高高性性能能；添添加加冗冗余余磁磁盘盘存存放校验信息，提高可靠性放校验信息，提高可靠性v优点：容量大、速度快、可靠性高、造价低廉优点：容量大、速度快、
11、可靠性高、造价低廉第16页，本讲稿共38页RAID的主要类型v主主要要有有7个个RAID级级别别RAID0RAID6，有有些些研研究人员也定义了其他级别究人员也定义了其他级别vRAID各级别具有不同结构，但有如下共性：各级别具有不同结构，但有如下共性：RAID由由一一组组物物理理磁磁盘盘驱驱动动器器组组成成，操操作作系系统统视视之为一个逻辑驱动器之为一个逻辑驱动器数据分布在一组物理磁盘上数据分布在一组物理磁盘上冗冗余余信信息息被被存存储储在在冗冗余余磁磁盘盘空空间间中中，保保证证磁磁盘盘在万一损坏时可以恢复数据在万一损坏时可以恢复数据v其其中中第第2、3个个特特性性在在不不同同的的RAID级级
12、别别中中的的表表现不同，现不同，RAID0不支持第不支持第3个特性个特性第17页，本讲稿共38页RAID0v数据分块，即把数据分布在多个盘上数据分块，即把数据分布在多个盘上v非冗余阵列、无冗余信息非冗余阵列、无冗余信息v严格地说，它不属于严格地说，它不属于RAID系列系列MNOetc.IJKLEFGHABCD第18页，本讲稿共38页RAID1v亦称镜像盘，使用双备份磁盘亦称镜像盘，使用双备份磁盘v每每当当数数据据写写入入一一个个磁磁盘盘时时，将将该该数数据据也也写写到到另另一一个冗余盘，形成信息的两份复制品个冗余盘，形成信息的两份复制品GGHHEEFFCCDDAABB=第19页，本讲稿共38页
13、RAID2v位交叉式海明编码阵列位交叉式海明编码阵列v各各个个数数据据盘盘上上的的相相应应位位计计算算海海明明校校验验码码，编编码码位位被存放在多个校验（被存放在多个校验（Ecc）磁盘的对应位上）磁盘的对应位上D0D1D2D3C0C1C2C3B0B1B2B3A0A1A2A3Ecc/AxEcc/BxEcc/CxEcc/DxEcc/AyEcc/ByEcc/CyEcc/DyEcc/AzEcc/BzEcc/CzEcc/Dz第20页，本讲稿共38页RAID3v位交叉奇偶校验盘阵列位交叉奇偶校验盘阵列v单单盘盘容容错错并并行行传传输输：数数据据以以位位或或字字节节交交叉叉存存储储，奇偶校验信息存储在一台专
14、用盘上奇偶校验信息存储在一台专用盘上D0D1D2D3C0C1C2C3B0B1B2B3A0A1A2A3A校验码B校验码C校验码D校验码校验码产生器位或字节第21页，本讲稿共38页RAID4v专用奇偶校验独立存取盘阵列专用奇偶校验独立存取盘阵列v数数据据以以块块（块块大大小小可可变变）交交叉叉的的方方式式存存于于各各盘盘，奇偶校验信息存在一台专用盘上奇偶校验信息存在一台专用盘上D0D1D2D3C0C1C2C3B0B1B2B3A0A1A2A3A校验码B校验码C校验码D校验码校验码产生器数据块第22页，本讲稿共38页RAID5v块交叉分布式奇偶校验盘阵列块交叉分布式奇偶校验盘阵列v数数据据以以块块交交
15、叉叉的的方方式式存存于于各各盘盘，无无专专用用冗冗余余盘盘，奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上C4D44校验码E4A3C3D3A2B2D2A1B1C1A0B0C0D00校验码1校验码2校验码3校验码校验码产生器E1E2E3B4第23页，本讲稿共38页RAID6v双维奇偶校验独立存取盘阵列双维奇偶校验独立存取盘阵列v数数据据以以块块（块块大大小小可可变变）交交叉叉方方式式存存于于各各盘盘，检检、纠错信息均匀分布在所有磁盘上纠错信息均匀分布在所有磁盘上C2D3D校验码C1D2A2D1A1B1A0B0C00校验码1校验码B校验码3校验码校验码产生器B22校验码C校验码A
16、校验码第24页，本讲稿共38页7.4 磁带存储设备第25页，本讲稿共38页7.5 光盘存储设备v光盘（光盘（Optical Disk）是利用光学原理读写信息的存储器。）是利用光学原理读写信息的存储器。v特点特点容量大容量大速度快速度快密度高密度高介质寿命长介质寿命长不易受干扰不易受干扰能够进行非接触读写和高速随机存取能够进行非接触读写和高速随机存取第26页，本讲稿共38页7.65光盘存储设备v只读式光盘只读式光盘只读式光盘（只读式光盘（Read Only）：盘片由厂家预先写入数据或程序，）：盘片由厂家预先写入数据或程序，出厂后用户只能读取，不能写入和修改。出厂后用户只能读取，不能写入和修改。v
17、只写一次光盘只写一次光盘只写一次光盘（只写一次光盘（Write Once Only）：可以由用户写入信息，）：可以由用户写入信息，不过只能写一次，写入后不能修改，可以多次读出，相当于不过只能写一次，写入后不能修改，可以多次读出，相当于PROM。在盘片上留有空白区，可以把要修改和重写的的。在盘片上留有空白区，可以把要修改和重写的的数据追记在空白区内。数据追记在空白区内。v可檫写式光盘可檫写式光盘可檫写式光盘（可檫写式光盘（Rewriteable）：利用磁光效应存取信息，采用）：利用磁光效应存取信息，采用特殊的磁性薄膜作记录介质，用激光束来记录、再现和删除信特殊的磁性薄膜作记录介质，用激光束来记录
18、、再现和删除信息，又称为磁光盘，类似于磁盘，可以重复读写。息，又称为磁光盘，类似于磁盘，可以重复读写。第27页，本讲稿共38页7.5 光盘存储设备v光盘存储器的性能的改进：光盘存储器的性能的改进：（1）增大存储容量，研制短波长激光器，研制）增大存储容量，研制短波长激光器，研制高密度磁光记录新材料，改进信息记录方式和高密度磁光记录新材料，改进信息记录方式和数据处理技术。数据处理技术。（2）缩短存取时间，提高传输效率。）缩短存取时间，提高传输效率。（3）研制快速存取光学头。）研制快速存取光学头。（4）提高盘片转速。）提高盘片转速。第28页，本讲稿共38页7.6 显示设备液晶显示器LCDLiquid
19、 Crystal Display阴极射线管显示器CRTCathode Ray Tube第29页，本讲稿共38页像素像素：组成图像的最小单位，显示器上的发光点组成图像的最小单位，显示器上的发光点点距点距：相邻像素的距离（相同色彩点的距离）相邻像素的距离（相同色彩点的距离）0.31mm0.31mm、0.28mm0.28mm、0.25mm 0.25mm 分辨率分辨率：显示器所能表示的像素个数显示器所能表示的像素个数分辨率水平点数分辨率水平点数垂直点数垂直点数6404806404808006008006001024768102476812801024 12801024 像素和分辨率点距越小，显示的图像
20、越细腻分辨率越高，所能表达的图像信息越多第30页，本讲稿共38页v灰度级：黑白显示器所显示的像素点的亮暗差别,彩色显示器所能表现的颜色数量(彩色深度)v单色显示器：只有两级灰度的显示器v黑白显示器：具有多种灰度级的黑白显示器v彩色显示器：红、绿、蓝三色发光点组成v灰度和彩色深度与显示存储器有关。如果使用8个二进制位表达一个像素的灰度，则可以有256种不同的亮度。如果红、绿、蓝三色都用8个二进制位表达，则彩色图像就具有224（16M）种颜色，被成为真彩色v灰度级越多，图像层次感越强；色彩数越多，图像越清楚逼真灰度和色彩第31页，本讲稿共38页刷新刷新：使电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程使电子束
21、不断地重复扫描整个屏幕的过程不感到闪烁的刷新频率：不感到闪烁的刷新频率：30次次/秒秒模拟电视标准：每秒刷新模拟电视标准：每秒刷新50帧图像帧图像刷新和扫描刷新和扫描光栅扫描：光栅扫描是从上至下顺序扫描整个屏幕逐行扫描隔行扫描扫描频率：完成一帧所花时间的倒数，也叫刷新频率(每个像素在一秒内被刷新次数)刷新频率越高、图像越稳定，感觉越舒服第32页，本讲稿共38页7.7 输入设备和打印设备输入设备输入设备图形输入：键盘、鼠标器、手写笔图形输入：键盘、鼠标器、手写笔图像输入：扫描仪、摄像头图像输入：扫描仪、摄像头声音输入：麦克风声音输入：麦克风打印设备打印设备针式打印机针式打印机喷墨打印机喷墨打印机激光打印机激光打印机第33页，本讲稿共38页第7章教学要求l掌掌握握像像素素、点点距距、分分辨辨率率、灰灰度度级级（彩彩色色深深度度）、刷刷新、扫描的概念，以及对显示效果的影响新、扫描的概念，以及对显示效果的影响l理解理解NRZNRZ、PMPM、FMFM、MFMMFM各记录方式的特点各记录方式的特点l了了解解磁磁面面、磁磁道道、磁磁柱柱、扇扇区区的的概概念念，以以及及磁磁盘盘信信息息的分布特点的分布特点第34页，本讲稿共38页习题与思考第35页，本讲稿共38页习题与思考第36页，本讲稿共38页习题与思考第37页，本讲稿共38页习题与思考第38页，本讲稿共38页