[工学]计算机组成原理第7章外部设备.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，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 以计算机主机为观察点，向主机输入信息的外部设备称为输入设备；接受计算机主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： 7.1 外部设备概述 7.1.2 外部设备的地位和作用 外部设备是人机对话的通道 无论是微型计算机系统，还是小、中、大型计算机系统，要把数据、程序送入计算机或要把计算机的计算结果及各种信息送出来，都要通过外部设备来实现。因此，外部设备成为人机对话的通道。 7.1 外部设备概述 7.1.2 外部设备的地位和作用 外部设备是完成 数据/媒体 变换的设备 人们习惯用字符、汉字、图形、图像等来表达信息的含义，而计算机内部却是以电信号表示的二进制代码。因此，在人机对话交换信息时，首先需要将各种信息变成计算机能识别的二进制代码形式，然后再输入计算机；同样，计算机处理的结果也必须变换成人们所熟悉的表示方式，这两种变换只能通过外部设备来实现。 7.1 外部设备概述 7.1.2 外部设备的地位和作用 外部设备是计算机系统软件和信息的驻在地 随着计算机技术的发展，系统软件、数据库和待处理的信息量越来越大，不可能全部存放在主存中，因此，以磁盘存储器或光盘存储器为代表的辅助存储器已成为系统软件、数据库及各种信息的驻在地。 7.1 外部设备概述 7.1.2 外部设备的地位和作用 外部设备是计算机在各领域应用的桥梁 随着计算机应用范围的扩大，已从早期的数值计算扩展到文字、表格、图形、图像和语音等非数值信息的处理。为了适应这些处理，各种新型的外部设备陆续被制造出来。由此可见，无论哪个领域、哪个部门，只有配置了相应的外部设备，才能使计算机在这些方面获得广泛的应用。 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。 载体是非磁性材料，如聚酯塑料、铝合金片。 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。 7.2 磁介质存储器的性能和原理 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”。参见P240图7-1。 3.读出过程