第八章 输入输出设

2.扫描方式 随机扫描： 电子束无固定扫描路径。 光栅扫描： 电子束扫描路径固定 （自上而下，从左 向右全屏扫描）。 水平正扫 3.光栅的形成
水平偏转线圈加锯齿波电 流,形成水平扫描线 （行扫描） 垂直偏转线圈加锯齿波电 流,使水平线垂直移动 （场扫描）
水平回扫 垂直回扫
行扫描电流：
场扫描电流：
4.象点存在的因素 位置：水平、垂直同步分别控制电子束X向与Y向偏转 亮度：视频信号控制电子束通、断 视频=0，点暗 视频=1，点亮 颜色：红、绿、蓝三基色控制 红点 象点 I R G B 颜色 红 0 1 0 0 淡红 1 1 0 0 绿点 蓝点 绿 0 0 1 0 淡绿 1 0 1 0 0 1 1 1 白
延时并重扫描
有闭合键？
Y
N
+5V
键盘逐行扫描
输出按键扫描代码 扫描结束
8. 2 CRT显示器
阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)显示器
1．CRT显示器的组成与工作原理
由灯丝、阴极、控制栅、聚焦系统、加速电极、偏转系 统、屏幕等组成。
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主机信号 视频放大电路 CRT
• 旋转延迟
磁头移动到指定磁道上后，读写数据等 待磁盘旋转到指定的扇区所需的时间。
• 平均旋转延迟
磁盘旋转半周的时间。
•数据传输率
二、磁记录原理和记录方式 1. 磁记录原理 写
写线圈 I 铁芯 磁通 写线圈 I
磁层
N S 载磁体 S N
局部磁化单元
局部磁化单元
写入“0”
写入“1”
磁记录原理 读
读线圈 读线圈
主 机
磁 盘 控 制 器 磁 盘 驱 动 器 盘 片
(1) 磁盘驱动器
主轴
磁盘
定位驱动
主轴
数据控制
磁头
磁 盘 组
读写臂
音圈 电机
测
速
输 出 位置检测 放 模拟控制 定位驱动 大 闭环自动控制系统
传动机构
由磁盘控制 器送来的目 标磁道信号
例8.1 在一个平均寻道时间为4ms、转速为10000转/ 分钟的磁盘系统中，每个磁道有18个扇区，每个扇 区存储512B。请问读取一个完整扇区需要多少时间 ？
垂直消隐
字符时钟
OSC
点振荡器
1 9 点计数器
1 80+18 水平地址计数器 水平同步电路
1 9+5
1 25+1
光栅地址计数器 垂直地址计数器
水平同步信号
垂直同步信号
垂直同步电路
8. 3 硬盘
硬盘属于旋转的磁表面存储设备，由磁盘盘片
、磁头、磁盘驱动器和磁盘控制器组成。 第一块硬盘是1973年IBM研制的“温彻斯特 ”盘，俗称“温盘”。现代硬盘技术基本上来源 于温盘。
例8.2 设磁盘存储器转速为3000转/分。分8个扇区， 每个扇区存储1K字节。主存与磁盘存储器传送的 宽度为16位。假设一条指令最长执行时间为25μs , 是否可以采用一条指令执行结束时间响应DMA请 求的方案，为什么？若不行，应采取什么方案？ 解：3000/60=50转/秒 每秒最多传送信息=1KB×8×50=400KB 故需要每隔2B/400KB=5μs又一次DMA请求。 如果指令执行结束响应DMA请求，数据会丢失，应 该在存取周期结束响应DMA请求。
各道位密度不同，道容量相同
•磁盘存储器技术指标 非格式化容量=面数*（道数/面）*内圈 周长*最大位密度 格式化容量=面数*（道数/面）*（扇区/ 道）*（字节数/扇区）
• 寻道
对磁道进行数据读写时，磁盘控制器发 出命令使磁头臂移动到指定位置。
• 寻道时间 • 平均寻道时间
各种可能的寻道所需时间的平均值。
第八章 输入输出设备
8.1 键盘
按与主机通信信息划分: 编码键盘和非编码键盘
– 编码键盘就是当某个键被按下后，能够提供一个与之相对应 的编码信息，功能全部由硬件完成。 – 非编码键盘是用较为简单的硬件和专用的程序来识 别被按键的位置，提供一个与位置相对应的中间代 码（扫描码），然后又专用软件将其转换成规定的 编码。即功能由软件完成。
1111111 5.字符点阵的形成与屏幕组织 0001000 0001000 ……. 字符点阵图形： 字符点阵代码：0001000 0001000
……..
（7 ×9 ）
（1）字符发生器 产生字符点阵代码。
ROM 3
0001000 0001000 0001000 0001000
例.2513字符发生器， 可提供64种字符点阵 （5×8点阵） （ 扫 行 ROM 描 译 低 输出 线 64×8单元 码 位序 地号 字符译码 址 ）
00H
(b)字符发生器的结构
字形的产生过程
ASCII代码(49H)
指向这个字形 RA3 -RA0 D7
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1111
D0
FEH 10H 10H 10H 10H 10H 10H FEH 00H
8 ASCII 字符代码 (来自VRAM)
字符
D0
发生器
RA3 - RA0 4 (来自光栅地址 计数器输出) (ROM) D7
(a) “ I ”的点阵表示
(b)字符发生器的结构
字符显示的一般原理
视频 信号
移位 寄存器 S L
ＣＰＵ控制 定时控制 电路
字符 发生器 ( ROM)
ＡＳＣＩＩ 代码 RA3 - RA0
VRAM
加载控制
水平消隐
行间消隐
答：寻道时间TS=4ms，旋转延迟TR=(60/10000)/2=3ms。 旋转速度R=10000/60=166.7转/秒 传送一个扇区数据的时间 TA=B/(R×N)=512/(166.7×18×512)=0.33ms 读取一个完整扇区花费时间T=TS+TR+TA=7.33ms。 。
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0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1111
D0
10H 28H 44H 82H 82H FEH 82H 82H 82H
ASCII 字符代码 (来自VRAM)
8
D0
字符 发生器
RA3 - RA0 4
(来自光栅地址 计数器输出) (ROM) D7
(a) “ A ”的点阵表示
铁芯 磁通 磁层
N S S N
f
e
运动方向
f
e
运动方向
s t
s t 读出 “1”
读出 “0”
2. 磁表面存储器的记录方式
位周期 数据序列
T 0
1
1
1
0
0
0
1
0
RZ NRZ
NRZ1
PM FM MFM
三、硬磁盘存储器
1. 硬磁盘存储器的类型
(1) 固定磁头和移动磁头
(2) 可换盘和固定盘
2. 硬磁盘存储器结构
（4）转速 = 2400转 / 60秒 = 40转/秒 数据传输率 = 3454B X 40转/秒 = 138，160 B/S
1、键盘扫描原理
键盘常用扫描方法：行扫描法
+5V
行扫描法过程：1、全行扫描
2、逐行扫描 来获得扫描位 置码 单 片 微 型 计 算 机
主机
D0 D1 D2 D3
列 0 1 2 4 D4 D5 D6 D7
0 1 2
3
2、按键抖动扫描启动扫描程序
软件 硬件 有闭合键？ +5V K 键盘全行扫描
N
Q
Y
例8.4 磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储 区域内径22厘米，外径33厘米，道密度为40道/厘米， 内层密度为400位/厘米，转速转/分，问： （1）共有多少存储面可用？ （2）共有多少柱面？ （3）盘组总存储容量是多少？ （4）数据传输率是多少？
解：（1）若去掉两个保护面，则共有： 6 X 2 - 2 = 10个存储面可用； （2）有效存储区域 =（33-22）/ 2 = 5.5cm 柱面数 = 40道/cm X 5.5= 220道 （3）内层道周长=22= 69.08cm 道容量=400位/cmX69.08cm = 3454B 面容量=3454B X 220道 = 759，880B 盘组总容量 = 759，880B X 10面 = 7，598，800B
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温盘的特点是：
（1）包含若干绕固定主轴高速旋转的表面平整光滑且涂有
磁性材料的金属盘片，盘片和可以沿半径方向移动的磁头 共同密封在一个盒子里面，磁头能从旋转的盘片上读出磁
信号的变化。
（2）不工作时，磁头停靠在位于盘片圆心处的着陆区，与 磁盘是接触的。着陆区不存放任何数据，磁头在此区域启 停，不会损伤数据。工作时，盘片的高速旋转带动空气， 使磁头处于“飞行状态”，悬停于离盘面0.2~0.5微米的高 度。这样，磁头既不会划伤盘面，又能稳定地读取数据。 （3）磁盘以恒定的角速度 CAV旋转。
例8.3 假设磁盘存储器存储器共有六个盘片，每片有 两个记录面，最外两侧盘面不能记录，每面有204 条磁道，每个磁道有12个扇区，每个扇区512B。 磁盘以7200rpm速度旋转，平均定位时间为8ms。 计算(1)该磁盘存储器的容量； （2）平均寻址时间。 解： (1)容量=512B×12×204×10=12533760B （2）平均寻址时间=平均寻道时间（平均定位时间） +平均旋转延迟（平均等待时间）=8+ （60/7200+0)/2=12.165ms
字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括字符显示 点阵和字符间隔。在IBM／PC系统中，屏幕上共显示80列*25 行=2000个字符，故字符窗口数目为 2000。在单色字符方式下， 每个字符窗口为 9*14点阵，字符为 7*9点阵。