北京化工大学 裴颂伟-计算机组成原理-第7章 外存与IO设备ppt课件.ppt

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1、第七章外存与I/O设备计算机组成原理课程第七章外围设备外围设备概述磁盘存储设备磁盘存储设备的技术发展磁带存储设备显示设备输入设备和打印设备7.1外围设备概述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。没有外围设备的计算机就像缺乏五官四肢的人一样，既不能从外界接受信息，又不能对处理的结果做出表达和反应。7.1外围设备概述一、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。二、外围设备（磁盘）基本组成(1)存储介质，它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

2、用记录在盘上的磁化元表示信息。(2)驱动装置，它用于移动存储介质。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，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。7.1外围设备概述三、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。如下图所示出了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。PC机中的外存储器硬盘存储器软盘驱动器CD-ROM驱动器PC中的外存储器7.2磁

3、盘存储设备一、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。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。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。当然，磁表面存储器也有缺点，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

4、据信息。7.2磁盘存储设备磁性材料的物理特性7.2磁盘存储设备磁表面存储器的读写原理写操作：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。7.2磁盘存储设备读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯是良好的导磁材料，磁化元的磁力线很容易通过磁头而形成闭合磁通回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。磁盘存储器的信息存储原理磁头，用于写入和读出信息“0”“1”盘片旋转方向磁盘片线圈写1：线圈通以正向电流，使呈N-S状态写0：线圈通以反向电流，使呈S-N状态读时：磁头固定不动，载体运动。因为载体上小的磁化单元外部的

5、磁力线通过磁头铁芯形成闭合回路，在铁芯线圈两端得到感应电压。根据不同的极性，可确定读出为0或1。不同的磁化状态被记录在磁盘表面7.2磁盘存储设备记录方式的写读波形图通过电磁变换，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；反之，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。这就是磁表面存储器存取信息的原理。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”。通常，写入和读出是合用一

6、个磁头，故称之为读写磁头。每个读写磁头对应着一个信息记录磁道。7.2磁盘存储设备二、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。7.2磁盘存储设备硬磁盘按盘片结构，分成

7、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。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。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。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。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机。它是一种密封组合式的硬磁盘，即磁

8、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