计算机组成原理课件第7章外围设备.ppt

第7章 外围设备 本章内容： 外围设备概述 硬磁盘存储设备 光盘存储设备 显示设备 输入设备和打印设备 外围设备的定义： 这个术语涉及到相当广泛的计算机部件。一般认为除了CPU和主存外，计算机系统的每一部分都可作为一个外围设备来看待。 外围设备的特点： (1)外围设备的种类繁多，有各自的不同接口。 (2)外围设备的速度较慢。 (3)外围设备处理的信息形式多样。 外围设备的基本组成： (1)存储介质：用来保存数据信息。 (2)驱动装置：用于移动存储介质，对数据定位。 (3)控制电路，将CPU发出的数据转化为存储介质可接受的数据或将存储介质的数据转化为CPU可接受的数据。 计算机的I/O系统结构图 7.2 硬磁盘存储设备 计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓磁表面存储就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，读出时无需再生信息 。 　　磁表面存储器的缺点：(1)存取速度较慢，(2)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、大型文件或者数据库等大量程序与数据信息。 磁记录原理与记录方式 －磁性材料的物理特性 从磁滞回线可以看出，磁性材料被磁化以后，工作点总是在磁滞回线上。只要外加的正向脉冲电流，那么在电流消失后磁感应强度B并不等于零而是处在+Br状态(正剩磁状态)。反之当外加负向脉冲电流时，磁感应强度B将处在-Br状态(负剩磁状态)。 这就是说，当磁性材料被磁化后会形成两个稳定的剩磁状态，如果规定用+Br状态表示代码“1”，-Br状态表示代码“0”，那么要使磁性材料记忆“1”，就要加正向脉冲电流使磁性材料正向磁化；要使磁性材料记忆“0 ”，则要加负向脉冲电流，使磁性材料反向磁化。 －记录方式 形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。记录方式是一种编码方式，它按某种规律将一串二进制数字信息变换成磁层中相应的磁化元状态，用读写控制电路实现这种转换。 1)不归零制(NRZ0) 线圈中始终有电流流过，正向电流代表数据1、反向电流代表数据0，不归零制记录方式的抗干扰性能较好， 2)见“1”就翻不归零制(NRZ1) 与 NRZ0制的相同处是磁头线圈中始终有电流通过。不同处是记录“0”时电流方向不变，只有遇到1时才改变方向。 －磁表面存储器的读写原理 磁头：是软磁材料做铁心绕有读写线圈的电磁铁。 磁表面存储器是利用磁头使盘片上的载磁体具有不同的磁化状态来完成信息的写入，利用磁头判断盘片上的载磁体的不同磁化状态完成读出。 硬磁盘机的基本组成和分类 －硬磁盘机的基本组成 硬磁盘机指记录介质为硬质圆形盘片的磁表面存储器。它主要由磁记录介质、磁盘控制器、磁盘驱动器三大部分组成。 写入时，将计算机送来的并行数据取至并－串变换寄存器中，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。 －硬磁盘机的分类 按盘片结构分 ：可换盘片式、固定盘片式 按磁头分：可移动磁头、固定磁头 温彻斯特磁盘简称温盘，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。 磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘片表面称为记录面。记录面上一系列同心圆称为磁道。每个盘片表面通常有几十到几百个磁道，每个磁道又分为若干个扇区。 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信息。 磁盘存储器的每个扇区记录定长的数据，每一个扇区记录一个着记录块。因此读/写操作是以扇区为单位进行的。 对活动头磁盘组来说，磁盘地址是由记录面号(也称磁头号)、磁道号和扇区号三部分组成。 对于每一个扇区内数据的格式如下