计算机组成原理--外存与IO设备ppt课件.ppt

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1、计算机组成原理武汉科技大学计算机科学与技术学院第七章外存与I/O设备本章内容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7.1.1外围设备的一般功能什么是外围设备——除CPU和内存外的部件2.外设的发展方向低成本(价格)；小体积；高速度；大容量；低功耗3.外围设备的功能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4.外围设备的基本组成——存储介质、驱动装置、控制电路5.外围设备的共同特点工作速度、信息类型和格式、电气特性等7.1外围设备概述目录7.1.

2、2外围设备的分类可分为五大类:输入设备输出设备外存设备数据通信设备过程控制设备I/O接口7.2磁盘存储设备7.2.1磁记录原理磁表面存储设备——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，如磁盘存储器、磁带存储器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常作为辅助大容量存储器使用目录磁性材料的磁滞回线电流I→磁场H→磁感应强度B磁感应强度B不随电流

3、的消失而回零，在磁滞回线上形成两个稳态：+Br(正剩磁状态)和-Br(负剩磁状态)——用来记录“1”和“0”磁化元(存储元)1.磁性材料的物理特性2.磁表面存储器的读写原理磁头——是由软磁材料做铁芯绕有读写线圈的电磁铁，用于形成和判别磁层中的不同磁化状态(1)写操作——通过电-磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流，把一位二进制代码转换成磁载体存储元的不同剩磁状态一个磁化元就是一个存储元，存储一位二进制信息；当载磁体相对于磁头运动时，就可连续写入一连串的二进制信息(2)读操作——利用磁-电变换，利用磁头读出线圈，可将存储元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号

4、输出磁头对载磁体作相对运动时，读出线圈中的感应的电动势为：不同的磁化状态，产生的感应电势方向不同记录方式的写读过程波形图磁头在磁表面存储信息原理10111011通过磁头线圈的写电流信息记录后的磁层磁化状态磁载体磁化单元读出信号波形选通脉冲硬磁盘的记录介质为硬质圆形盘片7.2.2磁盘的组成和分类主要由三部分组成磁记录介质磁盘控制器磁盘驱动器硬磁盘逻辑结构图写入和读出操作写入时，将计算机并行送来的数据变为串行数据，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

5、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，再送至计算机(1)可移动磁头固定盘片的磁盘机：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(2)可移动磁头可换盘片的磁盘机：盘片可更换，磁头可沿盘面径向移动；盘片可脱机保存，同种型号的盘片可互换(3)固定磁头磁盘机：磁头位置固定，每一个磁道对应一个磁头，盘片不可更换；存取速度快，但结构复杂温彻斯特磁盘机：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

6、机，是一种密封组合式的硬磁盘，工作时，高速旋转在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起；防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高常见温盘的直径：5.25、3.5、2.5、1.75英寸等硬磁盘机的分类硬磁盘按盘片结构可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1.磁盘驱动器各磁盘驱动器的基本结构相同，主要由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统组成2.磁盘控制器磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口；由于磁盘存储器是高速外存设备，故与主机之间采用成批交换数据方式磁盘控制器有两个方面的接口：系统级接口——与主机的接口，控制外存与主机总线交换数据设备级接

7、口——与设备的接口，根据主机命令控制设备的操作主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑图7.2.3磁盘驱动器和控制器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——磁盘控制器的功能全部转移到设备中，主机与设备之间采用标准的通用接口，如SCSI接口，从而使设备相对独立记录面——磁盘片表面磁道——记录面上一系列同心圆；每个磁道又分若干个扇区磁道的编址是从外向内依次编号，最外一个同心圆叫0磁道，最里面的一个同心圆叫n磁道，n磁道里面的圆面积并不用来记录

8、信息；扇区可以连续编号，也可间隔编号磁