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第4章 外围设备 本章主要介绍计算机中外围设备的相关知识，要求学生了解常用的输入/输出设备的逻辑组成与工作原理，尤其是掌握外存设备的工作原理。 重点提示： 外围设备概述 显示设备 硬磁盘存储设备 光盘存储设备 4-1 重点难点指导 4-1-1概述 外围设备不能与系统总线直接相连，而是通过I/O接口与总线相连。外设与接口的通信包括：控制信息、状态信息和数据信息。 外围设备的工作需要由设备控制器进行控制，而I/O设备与主机之间一般需要一个接口部件。外围设备与主机系统的一般连接方式为：系统总线→接口→设备控制器→外围设备。 外围设备种类繁多，从广义上看我们把外设分成三类： 人可读的：适用于与计算机用户通信； 机器可读的：适用于与设备通信； 通信：适用于与远程设备通信。 如果不是从设备研制本身，而是从计算机系统组成的角度，按设备在系统中的作用来分类，可将它们划分为5类。同一种设备可能具有其中几种功能。 从计算机系统组成的角度分： 输入设备 输出设备 外存储器 终端设备 其他广义外围设备 对I/O设备的调用过程与设备的工作，大致可分为下述四个层次： 调用I/O设备的用户界面：直接被用户使用。 设备驱动程序：供编程使用。 设备控制器及控制程序：提供设备驱动程序使用的基本功能。 I/O设备的具体操作：由设备控制器控制执行。 4-1-2显示设备 显示设备是计算机系统重要的输出设备之一。 显示器屏幕上的字符、图形不能永久记录下来；一旦关机，屏幕上的信息也就消失了，所以显示器又称为“软拷贝”装置。 显示设备子系统的硬件组成一般包括显示器件（或称显示器Monitor）、控制器和接口，在微机系统中，通常接口和控制器合为一个整体，被称为显示适配器。其软件组成有包含在操作系统中的驱动程序，可由操作系统命令调用；提供专门图形功能的各种图形软件包等。 显示器的显示方式可分为如下两大类。 字符/数字方式：以字符为显示的基本单位； 图形方式：以象素点为基本单位。 显示设备的性能指标主要有： 显像管尺寸显像管尺寸与电视机的尺寸标注方法是一样的，都是指显像管的对角线长度。 显示器可显示的点数越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标。 刷新率指的是屏幕每秒钟刷新的次数，也叫场频或垂直扫描频率。行频行频也是一个很重要的指标，它是指显示器电子枪每秒钟所扫描的水平行数，也叫水平扫描频率，单位是KHz，行频与分辨率、刷新率之间的关系是： 行频 =行数×场频又称为“垂直扫描频率”，也就是屏幕的刷新频率。指每秒钟屏幕刷新的次数，通常以赫兹（Hz）单位，它可以理解为每秒钟刷新屏幕的次数 带宽带宽的全称叫视频放大器频带宽度，代表的就是显示器的电子枪每秒钟内能够扫描的像素个数。带宽的计算公式为： 带宽 = 水平分辨率×行频不过这只是理论值，实际上由于过扫描系数的存在，显示器的实际带宽往往要比理论值高一些。 点距主要是针对使用孔状荫罩的CRT显示器来说的，指荧光屏上两个同样颜色荧光点之间的距离。分类：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。道密度：沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数。位密度：沿磁道圆周方向单位长度上所能记录的二进制位数。 存储容量：指一个磁盘装置所能存储二进制信息的总量。计算一个存储面的容量可采用下面两组公式非格式化容量＝位密度×内圈磁道周长×磁道总数格式化容量＝扇区容量×每道扇区数×磁道总数 平均存取时间寻道时间：磁头定位到要求的磁道所花费的时间。旋转延迟：磁道上待访问的信息旋转到磁头下方所需要的时间。 数据传输率＝磁盘转速×每条磁道的容量（字节/秒） 传送时间＝要传送的字节数÷数据传输率 除了平均存取时间和传送时间外，磁盘的速度还同排队时间有关，因此可以通过任务调度来提高磁盘的效率，如操作系统中的电梯调度。 4-1-4其他外部存储器 RAID（磁盘冗余阵列）策略是用多个小容量磁盘代替一个大容量的磁盘。这种分布数据的方法能够同时从多个磁盘中存取数据，因而改善了I/O性能，增加了容量。 RAID方案的独特贡献是有效找到了对冗余的需求。尽管允许多个磁头和机械臂移动机构同时操作，以达到较高的I/O和传输速度，但多个设备的使用增加了出错概率。为了对这种可靠性的降低进行补偿，RAID使用存储的奇偶校验信息来恢复由于磁盘损坏而丢失的数据。 RAID方案分为7级（0~6级）。但这些级别不是简单地表示层次关系，而是表示具有下列3个共同特性的不同设计结构。 （1）RAID是一组物理磁盘驱动器，在操作系统下被视为一个单一的逻辑驱动器。 （2）数据分布在一组物理磁盘上。 （3）冗余磁盘容量用于存储奇偶校验信息，保证磁盘万一损坏时能恢复数据。 第（2）、（3）个特性的详细内容在不同的RAID级中是不