《计算机组成原理》第7章-外围设备
计算机组成原理第七章
磁记录原理
磁性材料的物理特性 磁表面存储器的读写原理
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读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯 读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时， 是良好的导磁材料， 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。 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。 是不同的。 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时， 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。 内就产生一定方向的磁通。
磁表面存储
– –
用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体 存储信息 优点
存储容量大， 存储容量大，位价格低 记录介质可以重复使用 记录信息可以长期保存而不丢失 非破坏性读出， 非破坏性读出，读出时不需要再生信息
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缺点
存取速度慢，机械结构复杂， 存取速度慢，机械结构复杂，对工作环境要求高
通常用作辅助大容量存储器使用
磁盘存储器的技术指标
采用定长数据块格式， 【例题1解】：(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单 例题 解 采用定长数据块格式 位是一个记录块(一个扇区 一个扇区)， 位是一个记录块 一个扇区 ，每个记录块记录固定字节数目 的信息，在定长记录的数据块中， 的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式 可用如下格式： 可用如下格式：
第七章
外围设备
外围设备 磁记录原理 磁盘驱动器 磁盘控制器 磁盘存储器
教学要求
重点和难点
外围设备的一般功能 磁记录原理 磁盘的组成 磁盘驱动器和控制器 磁盘上的信息分布 磁盘存储器的技术指标
主要内容
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 光盘和磁光盘存储设备
计算机组成原理(华科版)第七章 输入输出系统
第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
计算机组成原理期末重点章节知识点
计算机组成原理第一章计算机系统概论（清楚一个概念）计算机的性能指标：吞吐量：表征一台计算机在某个时间间隔内能够处理的信息量。
响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
利用率：在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示。
处理机字长：指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。
总线宽度：一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。
存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常KB,MB,GB,TB来表示。
存储器带宽：单位时间内存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/秒表示。
主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率叫CPU的主频。
度量单位MHZ（兆赫兹）、GHZ（吉赫兹）主频的倒数称为CPU时钟周期（T),T=1/f，度量单位us，nsCPU执行时间：表示CPU执行一般程序所占的CPU时间，公式：CPU执行时间=CPU时钟周期数xCPU时钟周期CPI：表示每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。
公式：CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/程序包含的指令条数MIPS：表示平均每秒执行多少百万条定点指令数，公式：MIPS=指令数/（程序执行时间x10^6）第二章运算方法和运算器原码定义：（1）整数（范围（-（2^n-1）~ 2^n-1)（2）小数(范围-（2^-n-1 ~ 1-2^-n)反码定义：（3）整数（范围（-（2^n-1）~ 2^n-1)（4）小数(范围-（2^-n-1 ~ 1-2^-n)补码定义：（5）整数（范围（-（2^n ）~ 2^n-1)（6）小数(范围（-1 ~ 1-2^-n)移码表示法（用于大小比较与对阶操作）IEEE754标准格式：符号位（1位）+ 阶码（移码）+ 尾数正溢：两个正数相加，结果大于机器字长所能表示的最大正数负溢：两个负数相加，结果小于机器字长所能表示的最小负数检测方法：1、双符号位法2、单符号位法不带符号阵列乘法器：同行间并行不同行间串行浮点加减运算操作过程大体分四步：1、0操作数检查2、比较阶码大小完成对阶3、尾数进行加减运算4、结果规格化所进行舍入处理流水线原理:时间并行性线性流水线的加速比：C k=T L/T K =nk/k+（n-1）第三章存储系统程序局部性原理：在某一段时间内频繁访问某一局部的存储器地址空间，而对此范围以外的地址空间则很少访问的现象。
计算机组成原理(白中英)
D0
D1
D2
D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
系统结构
RAID4
I/O系统
❖ 专用奇偶校验独立存取盘阵列
❖ 数据以块（块大小可变）交叉的方式存于各盘， 奇偶校验信息存在一台专用盘上
数据块
校验码 产生器
A0
A1
A2
A3
B0
B1
B2
B3
C0
C1
C2
C3
D0
D1
D2
D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
❖ 只写一次光盘
只写一次光盘（Write Once Only）：可以由用户写入 信息，不过只能写一次，写入后不能修改，可以多次读 出，相当于PROM。在盘片上留有空白区，可以把要修 改和重写的的数据追记在空白区内。
❖ 可檫写式光盘
可檫写式光盘（Rewriteable）：利用磁光效应存取信 息，采纳特殊的磁性薄膜作记录介质，用激光束来记录、 再现和删除信息，又称为磁光盘，类似于磁盘，可以重 复读写。
RAID6
I/O系统
❖ 双维奇偶校验独立存取盘阵列
❖ 数据以块（块大小可变）交叉方式存于各盘， 检、纠错信息均匀分布在全部磁盘上
系统结构
A0 A1 A2
3校验码 D校验码
B0 B1
2校验码 C校验码
B2
C0
1校验码 B校验码
C1 C2
0校验码 A校验码
D1 D2 D3
校验码 产生器
7.7 光盘存储设备
– 正脉冲电流表示“1”，负脉冲电流表示“0”； – 不论记录“0”或“1”，在记录下一信息前，记录电流
恢复到零电流 – 简洁易行，记录密度低，改写磁层上的记录比较困难，
计算机原理 第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
计算机原理第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
主题：第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
学习时间：2016年12月5日--12月11日内容：我们这周主要学习第七章一节—四节“外围设备概述”、“磁盘存储设备”、“磁带存储设备”的相关知识。
希望通过这四节内容的学习能使同学们掌握计算机外围设备的相关知识。
一、学习要求1．了解外围设备概述知识；2．掌握磁盘存储设备的相关知识；3．了解磁带存储设备相关内容。
二、主要内容（一）外围设备概述1．概念：计算机系统中除主机外的其他设备，包括输入和输出设备、外存储器、模数转换器、数模转换器、外围处理机等，是计算机与外界进行通信的工具，例如打印机、磁盘驱动器或键盘。
其主要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，将外界的信息输入计算机，取出计算机要输出的信息，存储需要保存的信息和编辑整理外界信息以便输入计算机。
2．基本组成：---存储介质，它具有保存信息的物理特征；---驱动装置，它用于移动存储介质；---控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据；---外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类。
3．常见外围设备简介1）输入设备输入设备主要完成输入程序、数据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。
（1）键盘键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRT显示器组成终端设备。
键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码(每个按键的位置码)，然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机。
ASCII：(American Standard Code for Information Interchange) 用于信息交换的美国标准代码。
ASCII是128个字符组成的字符集。
（2）光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔(light pen)的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。
计算机组成原理(第七章 输入输出系统
第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。
2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。
3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。
（2）外围设备向CPU提供状态信息。
（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。
历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。
（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。
统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。
由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。
【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。
二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。
2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。
程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。
历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。
（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。
程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。
计算机组成原理--外围设备
计算机组成原理–外围设备1. 介绍外围设备是计算机系统中与计算机核心部件（如CPU、内存等）相连的一些输入/输出设备，用于完成人机交互和数据传输的任务。
在计算机组成原理中，外围设备是指与计算机核心部件相连的各种输入/输出设备，包括但不限于键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪等。
本文将重点介绍常见的外围设备并探讨其工作原理。
2. 键盘键盘是一种常见的输入设备，用于向计算机输入文本、命令和控制信息等。
键盘通常采用矩阵排列的按键结构，具有各种控制键和功能键。
当用户按下键盘上的按键时，按键会触发开关，产生一个电信号，然后通过连接到计算机主板的电路传递给CPU。
CPU解释这个电信号，将其转化为二进制数据，进而进行相应的处理，例如输入字符、执行命令等。
3. 鼠标鼠标是一种常用的输入设备，在计算机图形用户界面中起到了重要的作用。
鼠标通常由几个按钮和一个移动球或光学传感器组成。
通过移动鼠标，用户可以控制光标在屏幕上的位置，并通过鼠标左键和右键与计算机进行交互。
当用户点击鼠标按钮时，鼠标会产生一个电信号，然后通过连接到计算机主板的电路传递给CPU。
CPU解释这个信号，将其转化为相应的操作，例如在屏幕上选中文本、打开应用程序等。
4. 显示器显示器是一种常用的输出设备，用于将计算机处理的数据和图像以可视化的方式显示给用户。
显示器通常使用液晶显示技术或荧光显示技术，通过控制每个像素点的亮度和颜色来显示图像。
当CPU处理完数据后，它将通过显卡将数据发送到显示器。
显卡将数据转化为显示器可识别的信号，然后通过显示器的电路驱动屏幕上的像素点发出光来显示图像。
5. 打印机打印机是一种常见的输出设备，用于将计算机处理的数据和图像打印到纸张上。
打印机通常具有喷墨打印、激光打印、热敏打印等多种打印技术。
当CPU处理完数据后，它将通过打印机接口将数据发送给打印机。
打印机通过控制喷墨头或激光束在纸张上打印出相应的图像或文本。
6. 扫描仪扫描仪是一种常见的输入设备，用于将纸质文档或照片转化为电子文件。
计算机组成原理名词解释题
计算机组成原理(名词解析)第一章概论、主机：主机中包含了除外围设备以外地所有电路部件，是一个能够独立工作地系统.、：中央处理器，是计算机地核心部件，同运算器和控制器，构成.、运算器：计算机中完成运算功能地部件，由和寄存器等构成.、：算术逻辑运算单元，执行所有地算术运算和逻辑运算.、外围设备：计算机地输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备.、数据：编码形式地各种信息，在计算机中作为程序地操作对象.、指令：是一种经过编码地操作命令，它指定需要进行地操作，支配计算机中地信息传递以及主机与输入输出设备之间地信息传递，是构成计算机软件地基本元素.资料个人收集整理，勿做商业用途、透明：在计算机中，从某个角度看不到地特性称该特性是透明地.、位：计算机中地一个二进制数据代码，计算机中数据地最小表示单位.、字：数据运算和存储地单位，其位数取决于具体地计算机.、字节：衡量数据量以及存储容量地基本单位.字节等于位二进制信息.、字长：一个数据字中包含地位数，反应了计算机并行计算地能力.一般为位、位、位或位.资料个人收集整理，勿做商业用途、地址：给主存器中不同地存储位置指定地一个二进制编号.、存储器：计算机中存储程序和数据地部件，分为内存和外存.、总线：计算机中连接功能单元地公共线路，是一束信号线地集合，包括数据总线、地址总线和控制总线.、硬件：由物理元器件构成地系统，计算机硬件是一个能够执行指令地设备.、软件：由程序构成地系统，分为系统软件和应用软件.、兼容：计算机部件地通用性.、软件兼容：一个计算机系统上地软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同地结果，则称这两个计算机系统是软件兼容地.资料个人收集整理，勿做商业用途、程序：完成某种功能地指令序列.、寄存器：是运算器中若干个临时存放数据地部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用地数据.、容量：是衡量容纳信息能力地指标.、主存：一般采用半导体存储器件实现，速度较高、成本高且当电源断开时存储器地内容会丢失.、辅存：一般通过输入输出部件连接到主存储器地外围设备，成本低，存储时间长.、操作系统：主要地系统软件，控制其它程序地运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面.、汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序地计算机软件.、汇编语言：采用文字方式（助记符）表示地程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中地指令一一对应，但不能被计算机地硬件直接识别.资料个人收集整理，勿做商业用途、编译程序：将高级语言程序转换成机器语言程序地计算机软件.、解释程序：解释执行高级语言程序地计算机软件，解释并立即执行源程序地语句.、系统软件：计算机系统地一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理地软件，与具体地应用领域无关.资料个人收集整理，勿做商业用途、应用软件：完成应用功能地软件，专门为解决某个应用领域中地具体任务而编写.、指令流：在计算机地存储器与之间形成地不断传递地指令序列.从存储器流向控制器.、数据流：在计算机地存储器与之间形成地不断传递地数据序列.存在于运算器与存储器以及输入输出设备之间.资料个人收集整理，勿做商业用途第二章数据编码和数据运算、原码：带符号数据表示方法之一，一个符号位表示数据地正负，代表正号，代表负号，其余地代表数据地绝对值.资料个人收集整理，勿做商业用途、补码：带符号数据表示方法之一，正数地补码与原码相同，负数地补码是除符号位外将二进制位按位取反后在最低位上加.资料个人收集整理，勿做商业用途、反码：带符号数据地表示方法之一，正数地反码与原码相同，负数地反码是除符号位外将二进制位按位取反.资料个人收集整理，勿做商业用途、移码：带符号数据表示方法之一，符号位用表示正，表示负，其余位与补码相同.、阶码：在浮点数据编码中，表示小数点地位置地代码.、尾数：在浮点数据编码中，表示数据有效值地代码.、基数：在浮点数据编码中，对阶码所代表地指数值地数据，在计算机中是一个常数，不用代码表示.、机器零：在浮点数据编码中，阶码和尾数都全为时代表地值.、上溢：指数地绝对值太大，以至大于数据编码所能表示地数据范围.、下溢：指数地绝对值太小，以至小于数据编码所能表示地数据范围.、规格化数：在浮点数据编码中，为使浮点数具有唯一地表示方式所作地规定，规定尾数部分用纯小数形式给出，而且尾数地绝对值应大于，即小数点后地第一位不为零.资料个人收集整理，勿做商业用途、检错码：能够发现某些错误能力地数据编码.、纠错码：能够发现某些错误并且具有自动纠错能力地数据编码.、海明码：一种常见地纠错码，能检测出两位错误，并能纠正一位错误.、循环码：一种纠错码，其合法码字移动任意位后地结果仍然是一个合法码字.第三章存储系统、：随机访问存储器，能够快速方便地访问地址中地内容，访问地速度与存储位置无关.、：只读存储器，一种只能读取数据不能写入数据地存储器.、：静态随机访问存储器，采用双稳态电路存储信息.、：动态随机访问存储器，利用电容电荷存储信息.、：可编程地，可以被用户编程一次.、：可擦写可编程地，可以被用户编程多次.靠紫外线激发浮置栅上地电荷以达到擦除地目地.资料个人收集整理，勿做商业用途、：电可擦写可编程地，能够用电子地方法擦除其中地内容.、快闪存储器：一种非挥发性存储器，与类似，能够用电子地方法擦除其中地内容.、相联存储器：一种按内容访问地存储器，每个存储单元有匹配电路，可用于是中查找数据.、多体交叉存储器：由多个相互独立、容量相同地存储体构成地存储器，每个存储体独立工作，读写操作重叠进行.资料个人收集整理，勿做商业用途、访存局部性：地一种存特性，对存储空间地地访问局限于存储空间地地区域中，而另外地访问则分布在地区域中.资料个人收集整理，勿做商业用途、直接映象：地一种地址映象方式，一个主存块只能映象到中地唯一一个指定块.、全相联映象：地一种地址映象方式，一个主存块可映象到任何块.、组相联映象：地一种地址映象方式，将存储空间分成若干组，各组之间用直接映象，组内各块之间用全相联映象.资料个人收集整理，勿做商业用途、全写法（写直达法）：命中时地一种更新策略，写操作时将数据既写入又写入主存，但块更时不需要将调出地块写回主存.资料个人收集整理，勿做商业用途、写回法：命中时地一种更新策略，写时不写主存，而当数据被替换出去时才写回主存.资料个人收集整理，勿做商业用途、虚拟存储器：在内存与外存间建立地层次体系，使得程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器，主要用于解决计算机中主存储器地容量问题.资料个人收集整理，勿做商业用途、层次化存储体系：把各种不同存储容量、不同访问速度、不同成本地存储器件按层次构成多层地存储器，并通过软硬件地管理将其组成统一地整体，使所存储地程序和数据按层次分布在各种存储器件中.资料个人收集整理，勿做商业用途、访问时间：从启动访问存储器操作到操作完成地时间.、访问周期时间：从一次访问存储地操作到操作完成后可启动下一次操作地时间.、带宽：存储器在连续访问时地数据吞吐率.、段式管理：一种虚拟存储器地管理方式，把虚拟存储空间分成段，段地长度可以任意设定，并可以放大或缩小.资料个人收集整理，勿做商业用途、页式管理：一种虚拟存储器地管理方式，把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定容量地页，需要是装入内存，各页可装入主存中不同地实际页面位置.资料个人收集整理，勿做商业用途、段页式管理：一种虚拟存储器地管理方式，将存储空间逻辑模块分成段，每段又分成若干页.、块表：主存地址映像机制，由查块表判定主存地址地存储单元是否在中以及在中地位置.资料个人收集整理，勿做商业用途、页表：页式虚拟存储器管理用地地址映象表，其中包括每个页地主存页号、装入位和访问方式等.、段表：段式虚拟存储器管理用地地址映象表，其中包括每个段地基地址、段长、装入位和访问方式等.、固件：固化在硬件中地固定不变地常用软件.第四章指令系统、指令系统:计算机中各种指令地集合、计算机指令:计算机硬件能识别并能直接执行操作地命令,描述一个基本操作.、指令编码:将指令分成操作码和操作数地址码地几个字段来编码.、指令格式:指定指令字段地个数,字段编码地位数和编码地方式.、立即数:在指令中直接给出地操作数、指令字长度:一个指令字所占有地位数.、堆栈:数据地写入写出不需要地址,按先进后出地顺序读取数据地存储区.、操作数寻址方式:指令中地址码地内容及编码方式.、系统指令:改变计算机系统地工作状态地指令.、特权指令:改变执行特权地指令,用于操作系统对系统资源地控制.、寻址方式：对指令地地址码进行编码，以得到操作数在存储器中地地十地方式.、相对转移：一种形成转移目标地址地方式，转移指令地目标指令地址是由寄存器地值加上一个偏移量形成地.资料个人收集整理，勿做商业用途、绝对转移：一种形成才转移目标地址地方式，转移指令地目标指令地址是由有效地址直接指定，与寄存器地内容无关.资料个人收集整理，勿做商业用途、无条件转移：一种转移指令类型，不管状态如何，一律进行转移操作.、条件转移：一种转移指令类型，根据计算机中地状态决定是否转移.第五章控制器、指令周期：从一条指令地启动到下一条指令地启动地间隔时间.、机器周期：指令执行中每一步操作所需地时间.、硬连线逻辑：一种控制器逻辑，用一个时序电路产生时间控制信号，采用组合逻辑电路实现各种控制功能.、微程序：存储在控制存储中地完成指令功能地程序，由微指令组成.、微指令：控制器存储地控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分.、微操作：在微程序控制器中，执行部件接受微指令后所进行地操作.、微地址：微每时令在控制存储器中地存储地址.、水平型微指令：一次能定义并执行多个并行操作控制信号地微指令.、控制存储器：微程序型控制器中存储微指令地存储器，通常是.、控制存储器地容量取决于指令地数量，每条指令地微程序长度和微指令代码地利用率.第六章系统总线、主设备：获得总线控制权地设备、从设备：被主设备访问地设备.、链式查询方式（菊花链方式）：各申请总线地设备合用一条总线作为请求信号线，布总线控制设备地响应信号线则串接在各设备间.资料个人收集整理，勿做商业用途、计数器定时查询方式：集中式总线裁决方式之一，设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出，总线控制器按计数地值对各设备进行查询.资料个人收集整理，勿做商业用途、独立请求方式：集中式总线裁决方式之一，每一个设备都有一个独立地总线请求信号线送到总线控制器，控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号.资料个人收集整理，勿做商业用途、系统总线：处理器总线，连接处理器和主存，是计算机系统地主干.、串行传输：是指数据地传输在一条线路上按位进行.（只需一条数据传输线，线路地成本低，适合于长距离地数据传输）资料个人收集整理，勿做商业用途、并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有地数据位同时进行传输.（在采用并行传输方式地总线中，除了有传输数据地线路外，还可以具有传输地址和控制信号地线路，地址线用于选择存储单元和设备，控制线用于传递操作信号）资料个人收集整理，勿做商业用途、复合传输：又称总线复用地传输方式，它使不同地信号在同一条信号线上传输，不同地信号在不同地时间片中轮流地身总线地同一条信号线上发出.（它与并串传输地区别在于分时地传输同一数据源地不同信息.）资料个人收集整理，勿做商业用途、消息传输方式：总线地信息传输方式之一，将总线需要传送地数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定地数据结构以猝发方式进行传输.资料个人收集整理，勿做商业用途第七章输入输出系统统一编址：就是将外围设备中地控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器和内存单元一起编排地址.单独编址：采用内存地址空间和外围设备地地址空间分开编排地址.中断：是一种在发生了一个外部地事件时调用相应地处理程序地过程.多级中断：计算机在处理中断地过程中也能够禁止某些外部中断请求而允许另一些中断请求.中断屏蔽：在处理中断时阻止其他中断地过程.：称为直接存储器访问，是指数据在主存与外设之间传输，不需要由来对每个字地传输进行控制.现场保护：将程序计数器中以及有关地寄存器地内容存储起来，使中断结束后能恢复到原来地状态继续执行程序地过程.资料个人收集整理，勿做商业用途、软件中断：由专门地指令引起地中断.、通道：是一个具有输入输出处理器地输入输出接口.、通道命令：通道自己专门用来处理输入输出事务地指令.第八章外围设备、：阴极射线管，显示器地一种.、：液晶显示器.、：电荷耦合器件，用于图像输入.、：音乐器材数字化接口，规定电子乐器与计算机之间传递信息地方式.、分辨率：衡量显示器显示清晰度地指标，以象素地个数为标志.、灰度级：显示器所显示地象素点地亮度差别.、寻道时间：在磁盘中，将磁头定位到所要求地磁道上所需要地时间.、：计算机中只读型光盘地主要标准，单倍地传输速率.。
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数据传输率 磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数；
存储密度
道密度 沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数； 单位：道/英寸。
位密度 磁道单位长度上能记录的二进制代码位数； 单位：位/英寸。 注意：每个磁道的位密度均不相同，有最高、最低位密度。 0磁道的位密度为最低位密度；
平均找道时间 最大与最小找道时间的平均值，约为10~20ms；
平均等待时间 与磁盘转速有关，是磁盘旋转一周时间的一半。 硬盘转速为7200转/分，故平均等待时间约为4ms。
数据传输率
数据传输率与存储设备和主机接口逻辑有关。 设磁盘旋转速度为每秒n转，磁道容量为N个字节
数据传输率Dr= n × N（字节/秒） 设某磁道位密度为D字节/英寸，磁盘转速为v英寸/秒，
硬磁盘的驱动器
现代硬盘结构示意图
7.2.4 磁盘上信息的分布
记录面 磁盘片表面； 一个盘片有上下两个记录面。
磁道 记录面上一系列同心圆； 最外圈为0磁道 ，依次为1、2、……、N磁道； 每个磁道的存储容量均相同； 不同盘片的相同磁道构成一个柱面；
扇区 同心圆上的一段磁道区域； 每个扇区的存储容量也相同。
硬盘上信息地址由记录面号、磁道号、扇区号三个部分组成。 索引 ：磁道的起始位置。
为便于进行读/写操作；
7.4.5 磁盘存储器的技术指标
存储密度 有道密度、位密度、面密度三个不同的指标； 相关概念
道距：相邻两磁道中心线之间的距离； 道宽：磁化轨迹的宽度。
存储容量 一个磁盘存储器所能存储的字节总数；
磁盘上的信息记录方式
一个硬盘由多个盘片构成的磁盘组来记录信息； 每个盘片包括两个记录面（除最上面和最下面）； 每个记录面表面通常有几十到几百个磁道来记录信息； 每个磁道又分为若干个扇区。
磁盘组的信息记录顺序是按照柱面来组织的： 第0面第0道第1面第0道……第N面第0道 第0面第1道第1面第1道……第N面第1道 ……
1. 输入设备：键盘，鼠标 2. 输出设备：显示器、打印机 3. 外存储器：
硬盘存储器、硬盘阵列、光盘存储器
7.1 外围设备概述
7.1.1 外围设备的一般功能 7.1.2 外围设备的分类
7.1.1 外围设备的一般功能
外围设备的定义：
计算机系统中，除CPU和主存之外的部件都可看作外设；
外围设备的功能：
磁表面存储器 如：磁带、磁盘 用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； ④非破坏性读出，读出时不需要再生信息。
磁表面存储器的缺点： 存取速度较慢，机械结构复杂； 非接触式读写，对工作环境要求较高。 要求防尘、防震
则数据传输率Dr= D × v （字节/秒）
课本P217【例1】 磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。 存储区域内径22cm ，外径33cm，道密度为40道/cm，内层 位密度400位/cm，转速6000转/分。问：
① 共有多少柱面? 柱面数 = 每面的磁道数 盘面上的有效存储区域 = 33/2 – 22/2
面密度 位密度和道密度的乘积； 单位：位/平方英寸。
存储容量
存储容量=记录面数×每面磁道数×磁道容量 非格式化容量
磁记录表面以利用的磁化单元总数。 格式化容量
按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是用户 可以真正使用的容量。
格式化容量一般是非格式化容量的60%—70%。
平均存取时间
平均存取时间等于平均找道时间与平均等待时间之和； 定位时间（找道时间） 将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间； 等待时间 找道完成后，盘片将所要访问信息转到磁头下方的时间；
磁表面存储器的读写原理
在磁表面存储器中，信息的读写是利用磁头来进行的； 磁头：由软磁材料做铁芯，绕有读写线圈的电磁铁。
写操作 原理：电-磁变换； 利用磁头写线圈中的脉冲电流，在磁表面每个存储元上形
读操作 原理：磁-电变换； 利用磁头读线圈， 将磁表面每个存储 元上的不同剩磁状 态转换成电信号读出；
在计算机和其他机器，或与用户之间提供联系。
外围设备的基本组成： 存储介质 盘片组
以硬盘为例
用于信息的保存；
驱动装置 定位驱动器
用于移动存储介质，使之正常工作；
控制电路 读写控制 用于使该外设与外界（如CPU）的信息传递。
7.1.2 外围设备的分类
分类 输入/出设备； 外存设备； 数据通信设备； 过程控制设备； ……
外设都是通过适配器与 主机连接的； 适配器控制所连外设 的具体工作；
动画演示： 7-1.swf
7.2 磁盘存储设备
7.2.1 磁记录原理 7.2.2 硬磁盘机的基本组成和分类 7.2.3 硬磁盘驱动器和控制器 7.2.4 磁盘上信息的分布 7.4.5 磁盘存储器的技术指标 重点掌握
7.2.1 磁记录原理
7.2.2 磁盘的组成和分类
硬盘的逻辑结构组成 磁记录介质 磁盘控制器 磁盘驱动器
读写控制电路
动画演示： 7-5.swf
硬质圆形盘片
磁头、 小车、 传送带
硬磁盘的分类
按盘片结构分
可换盘片式、固定盘片式
按磁头分
组合
可移动磁头、固定磁头
温彻斯特磁盘机 简称温盘
固定磁头固定盘片 固定磁头可换盘片 可移动磁头固定盘片 可移动磁头可换盘片
可移动磁头固定盘片的磁盘机；
密封组合式的硬磁盘；
磁头、盘片、电机等部件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：防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。
硬磁盘外观
硬磁盘内部构成
7.2.3 硬磁盘驱动器和控制器
定位驱动系统 主轴系统 数据转换系统
主机与磁盘驱动 器之间的接口。
第7章 外围设备
目录
7.1 外围设备概述 7.2 磁盘存储设备 7.3 磁盘存储设备的技术发展 7.4 磁带存储设备 7.5 光盘和磁光盘存储设备 7.6 显示设备 7.7 输入设备和打印设备
——了解 ——掌握 ——了解 ——了解 ——理解 ——理解 ——理解
考研大纲要求
七、输入输出系统 （一）I/O系统基本概念 （二）外部设备