计算机组成原理(蒋本珊)_第7章.ppt

第7章 外部设备是计算机系统中不可缺少的重要组成部分，本章将介绍磁介质存储器的存储原理，常用磁介质存储设备和其他辅助存储设备以及常见的输入输出设备的工作原理。 7.1 外部设备概述 中央处理器（CPU）和主存储器（MM）构成计算机的主机。除主机以外，而又围绕着主机而设置的各种硬件装置叫做外部设备或外围设备，它们主要用来完成数据的输入、输出、成批存储以及对信息加工处理的任务。 7.1.1 外部设备的分类 外部设备的种类很多，从它们的功能及其在计算机系统中的作用来看，可以分为以下五类： 7.1 外部设备概述 1.输入/输出设备 从计算机的角度出发，向计算机输入信息的外部设备称为输入设备；接受计算机输出信息的外部设备称为输出设备。 2.辅助存储器 辅助存储器即外存储器，它是指主机以外的存储装置，又称为后援存储器。 7.1 外部设备概述 3.终端设备 终端设备由输入设备、输出设备和终端控制器组成，通常通过通信线路与主机相连。终端设备具有向计算机输入和接收计算机输出的能力，具有与通信线路连接的通信控制能力，有些还具有一定的数据处理能力。 4.过程控制设备 模/数、数/模转换设备均是过程控制设备，有关的检测设备也属于过程控制设备。 5.脱机设备 脱机设备是指在脱离主计算机的情况下，由设备本身完成数据制备的设备。 7.1 外部设备概述 7.1.2 外部设备的地位和作用 外部设备是计算机和外界联系的纽带、接口和界面。如果没有外部设备，计算机将无法工作。 外部设备在计算机系统中的作用可以分为四个方面： 外部设备是人机对话的通道 外部设备是完成数据媒体变换的设备 外部设备是计算机系统软件和信息的驻在地 外部设备是计算机在各领域应用的桥梁 7.2 磁介质存储器的性能和原理 7.2.1磁介质存储器的读写 1.磁记录介质和磁头 (1)磁记录介质 在磁介质存储器中，信息是记录在一薄层磁性材料的表面上，这个薄层称为磁层。磁层与所附着的载体被称为记录介质或记录媒体。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 (2)磁头 磁头是磁记录设备的关键部件之一，它是一种电磁转换元件。写磁头实现把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电－磁转换；读磁头实现把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁－电转换。 在读写过程中，记录介质与磁头之间相对运动，一般是记录介质运动而磁头不动。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 2.写入过程 在写磁头线圈中通以一定方向的写电流，于是在磁头下方的一个局部区域被磁化，形成一个磁化单元或称记录单元。当这部分介质移出磁头作用区后，仍将留下足够强的剩磁。在写磁头中通以正、负两个不同方向的写电流，就会产生两种不同的剩磁状态，正好对应二进制信息的“1”和“0”。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 3.读出过程 读出时，读出线圈不外加电流。当某一磁化单元运动到读磁头下方时，使得磁头中流过的磁通有很大的变化，于是在读出线圈两端产生感应电动势e。感应电动势e经放大、检波、限幅、整形和选通后，获得符合要求的信号。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 7.2.2 磁介质存储器的技术指标 1.记录密度 记录密度是指磁介质存储器单位长度或单位面积磁层表面所能存储的二进制信息量。通常以道密度和位密度表示，也可用两者的乘积面密度来表示。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 ⑴道密度 道密度又叫横向密度，是指垂直于磁道方向上单位长度中的磁道数目，道密度的单位是道/英寸（TPI）或道/毫米（TPM）。 磁道指的是磁头写入磁场在记录介质表面上形成的磁化轨迹。 ⑵位密度 位密度又叫纵向密度，是指沿磁道方向上单位长度中所能记录的二进制信息的位数，位密度的单位为位/英寸（bpi）或位/毫米（bpm）。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 2.存储容量 存储容量是指整个磁介质存储器所能存储的二进制信息的总量，一般用位或字节为单位表示，它与存储介质尺寸和记录密度直接相关。 磁介质存储器的存储容量有非格式化容量和格式化容量两种指标。非格式化容量是指磁记录表面上可全部利用的磁化单元数；格式化容量是指用户实际可以使用的存储容量。格式化容量一般约为非格式化容量的60～70％左右。 7.