第7章 外存与IO设备.ppt

第7章 外存与I/O设备 外围设备是计算机系统中不可缺少的重要组成部分。其功能是在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。 第7章 外存与I/O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 7.6 显示设备 7.7 输入设备和打印设备 7.1 外围设备概述 1. 外围设备的一般功能 外围设备的功能是在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。 2. 外围设备（磁盘）基本组成 (1) 存储介质：具有保存信息的物理特征。例如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。 (2) 驱动装置：用于移动存储介质。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：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。 7.1 外围设备概述 3. 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。这里给出了计算机的五大类外围设备，只是一个典型化了的计算机环境。 7.2 磁盘存储设备 1. 磁记录原理 计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表面存储，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。 磁表面存储器的优点 ①存储容量大，位价格低； ②记录介质可以重复使用； ③记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档； ④非破坏性读出，读出时不需要再生信息。 磁表面存储器缺点 主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。 辅助存储设备概述 主要技术指标 存储密度：单位长度或单位面积上存储的二进制信息数量。 存储容量：一台设备能存储的总信息量，一般以字节为单位。 寻址时间：直接存取方式访问（如磁盘） 顺序存取方式访问（如磁带） 数据传输率：单位时间内传送数据的数量，单位bps或者Bps。 误码率：出错信息位数与读出信息的总位数之比。 价格：总价格和存储单位信息的平均价格。 磁记录原理 磁表面记录设备，是在磁头和磁性材料的记录介质之间有相对运动时，通过一次电磁转换完成一次读写操作。 磁头：通常由软磁材料（外界磁场的作用消失后，该磁性材料的磁性容易消失）做成。 磁记录介质：在刚性或柔性载体上涂有薄磁材料的物体，记录以磁状态表示的信息。一般选用硬磁材料（外界磁场的作用消失后，该磁性材料的磁性尽量多的保留）。 磁记录原理 磁记录方式 磁记录方式： 是指一种编码方法，即如何将一串二进制信息，通过读写电路变换成磁层介质中的磁化翻转序列。 编码方法要求： 更高的编码效率 编码效率：指记录密度与最大磁化翻转密度之比，即为记录一位信息所用的最多磁化翻转次数的倒数； FM、PM编码效率50％，MFM、NRZ、NRZ1编码效率100％ 更高的自同步能力 自同步能力：指从读出的数据信息中提取出同步时钟信号的难易程度，用最小磁化翻转间隔与最大翻转间隔的比值来衡量； NRZ、NRZ1没有自同步能力，PM、FM、MFM有自同步能力 更高的读写可靠性 采用能检查错误，甚至自动纠正错误的措施。 磁盘设备组成与运行原理 磁盘设备的组成 磁盘驱动器：通常是一个完整独立的设备，包括作为磁记录介质使用的磁盘和驱动磁盘匀速旋转的动力与驱动部件，完成读写功能的磁头和驱动磁头沿磁盘径向方向运动和准确定位的部件，以及其它一些控制逻电路等部件。 磁记录介质：单独的、可以和磁盘驱动器分开保存的硬磁盘片、磁盘组、软磁盘片等。 磁盘接口电路：是插在主机总线插槽中的一块电路卡，用于把磁盘驱动器与计算机主机连接为一体系统，接收主机发给磁盘的操作命令，实现数据缓冲与格式变换，处理主机与磁盘之间的其它交互作用与时间上的同步等。 硬磁盘驱动器结构示意图 磁盘结构与参数 磁盘结构（典型数据与磁盘容量相关） 磁道：每个盘片每面500 至 2000 磁道 扇区：扇区是磁盘访问的最小单位，每个磁道32 至 128个扇区 某些硬盘上每个磁道上的扇区数相同，位密度不同，读写信号控制复杂一些 为增加容量，位密度恒定，外磁道比内磁道扇区数多一些，信息管理复杂一些 柱面：位于同一半径的磁道集合 读写磁盘数据的三个步骤所用时间 寻道时间：将磁头移动到正确的磁道上所用时间 旋转延迟：等待磁盘上扇区旋转到磁头下所用时间 传输时间：真正的数据读写时间（1个或多个扇区） 磁盘结构与参数 寻道时间： 一般为 8 至12 ms 旋转延迟： 旋转速