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。
第七章外围设备课件
或Dr=D·v(字节/秒),D位密度,v旋转线速度
平均找 道时间
平均等 待时间
数据传 送时间
【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/
(1)共有多少柱面?
– 对RAID 0,用户和系统数据分布在阵列中的 所有磁盘上。与单个大容量磁盘相比，其优 点是：如果两个I/O请求正在等待两个不同 的数据块，则被请求的块有可能在不同的盘 上。因此，两个请求能够并行发出，减少了 I/O排队的时间。
RAID 0级阵列的数据映射
7.4磁带存储设备
• 磁带机的记录原理与磁盘机基本相同， 只是它的载磁体是一种带状塑料，叫做 磁带。写入时可通过磁头把信息代码记 录在磁带上。当记录有代码的磁带在磁 头下移动时，就可在磁头线圈上感应出 电动势，即读出信息代码。磁带存储设 备由磁带机和磁带两部分组成，它通常 用作为海量存储设备的数据备份。
• 主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑见下图(b)。磁 盘上的信息经读磁头读出以后送读出放大器，然后进
最后送入数据缓冲器，经DMA(直接存储器传送)控制
7.2磁盘存储设备
四、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 通常有几百到几千个磁道，每个磁道又 分为若干个扇区。
第七章 外围设备
• 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 • 显示设备 • 输入设备和打印设备
7.1外围设备概述
外围设备的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。外围设备的地位越来越重要，主要 介绍以下内容：
计算机组成原理 外部设备
4.数据传送率
磁介质存储器在单位时间内向主机传 送数据的位数或字节数，称为数据传送率 Dr ，单位为位/秒或字节/秒。
5.误码率
误码率是衡量磁介质存储器出错概率 的参数，它等于读出的出错信息位数和读 出总的信息位数之比。
计算机组成原理
7.2.37.数2 字磁磁介记质录存方式储器的性能和原理
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。
计算机组成原理
⑴道7密.2度磁介质存储器的性能和原理
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）。
计算机组成原理
7.3.2 硬盘驱7动.3器磁介质存储设备
1.磁头
接触启停式浮动磁头是指读/写操作时 磁头浮空，不与盘面记录区相接触，以免划 伤记录区。但在启动前和停止后，磁头将仍 与盘面接触。具体的做法是：在盘面记录区 与轴心之间有一段空白区，被当作启停区或 着陆区。未启动前及停止后，磁头停在启停 区，与盘面接触。当盘片旋转并达到额定转 速时，气垫浮力使磁头浮起并达到所需的浮 动高度，然后将磁头向外移至0号磁道，准 备寻道。
计算机组成原理
7.2 磁介质存储器的性能和原理
(2)调频制（FM）
调频制是根据写电流的频率来区分记 录“1”或“0”的。记录“1”时，写电流在 位周期中间和边界各改变一次方向；记录 “0”时，写电流仅在位周期边界改变一次 方向。因此，记录“1”的磁化翻转频率为 记录“0”时的两倍，故又称倍频制。若以 T0表示位周期，则调频制的磁化翻转间距 为0.5T0和T0。
计算机组成外围设备课件
外围设备的作用
01
信息输入
外围设备可以将数据、图像、 声音等信息输入到计算机中，
供计算机处理和使用。
02
信息输出
外围设备可以将计算机处理后 的信息输出到屏幕、打印机、 音响等设备上，供用户查看和
使用。
03
数据存储
外围设备可以作为计算机的外 部存储器，用于存储大量的数
据、文件和程序等。
外围设备的性能指标
05
外存储器
硬盘驱动器
03
硬盘驱动器概述
工作原理
性能指标
硬盘驱动器是一种旋转式外存储器，通过 高速旋转的磁盘和读写头实现数据的存储 和读取。
硬盘驱动器由多个磁盘片组成，数据存储 在磁盘片表面的磁道上。读写头在磁盘表 面移动，实现对数据的读写操作。
硬盘驱动器的性能指标包括存储容量、数 据传输速率、平均无故障时间等。
03
输出设备
显示器
01
显示器是计算机最重要的输出 设备之一，用于显示文字、图
形和视频等信息。
02
显示器按照工作原理可以分为 阴极射线管显示器（CRT）、 液晶显示器（LCD）、等离子
体显示器（PDP）等。
03
CRT显示器利用电子束激发荧 光物质发光，具有色彩鲜艳、 亮度高、视角大等优点，但体
积较大、重量较重。
数据线的种类
包括USB线、HDMI线、网线等， 根据不同的需求选择合适的数据线 。
数据线的维护
定期检查数据线是否完好，避免破 损或接触不良等情况，影响数据传 输。
外设接口卡
外设接口卡的作用
扩展计算机的接口，连接 更多外设设备。
外设接口卡的种类
包括PCI、PCI-E等接口卡 ，根据需要选择相应的接 口卡。
计算机导论-第7章 外围设备
中的脉冲电流，可把一位二进制代 码转换成载磁体存储元的不同剩磁 用磁头读出线圈，可将由存储元的 不同剩磁状态表示的二进制代码转 换成电信号输出。这就是磁表面存 ❖ 磁层上的存储元被磁化后，它可以 供多次读出而不被破坏。当不需要 这批信息时，可通过磁头把磁层上 所记录的信息全部抹去，称之为写 “0”。通常，写入和读出是合用一 个磁头，故称之为读写磁头。每个 读写磁头对应着一个信息记录磁道。
▪ 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间，称为找道时间； ▪ 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间，
称为等待时间，这两个时间都是随机变化的，因此往往使用平均 值来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均 值。平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间 的一半来表示。 ▪
面存储器也有缺点，主要是存取速度较慢，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、数据库等大量程序与数据信息。
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7.2磁盘存储设备
❖ 磁表面存储器的读写原理 见图
➢ 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。
❖ 主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑见下图(b)。磁盘上 的信息经读磁头读出以后送读出放大器，然后进行数据与
据缓冲器，经DMA(直接存储器传送)控制将数据传送到主
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7.2磁盘存储设备
四、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
外围设备要点课件
一体化
为了满足用户对外围设备简洁、美观的需求，一体化设计 已成为外围设备的重要发展趋势之一。一体化外围设备将 多个功能集成在一个设备中，实现了外观上的简洁和功能 上的整合。
一体化外围设备在外观上更加美观，可以与家居环境相融 合。同时，由于功能的整合，用户可以更加方便地使用和 管理外围设备，提高了工作效率和生活品质。
无线化
无线化已成为当今外围设备的重要发展趋势之一。随着无线通信技术的不断进步 ，外围设备可以通过无线网络与计算机或其他设备进行连接，实现数据的传输和 共享。这不仅简化了设备的连接方式，还为用户提供了更大的灵活性和便利性。
无线化外围设备在应用上更加广泛，例如无线鼠标、无线键盘、无线打印机等。 这些设备摆脱了线材的束缚，可以让用户在一定范围内自由移动，提高了工作和 生活的便捷性。
外围设备维护保养
定期清洁
定期对外围设备表面进行清洁，去除 灰尘和污垢，保持设备的良好外观和 散热性能。
防潮防尘
保持设备工作环境的干燥和清洁，避 免潮湿和灰尘对设备造成损害。
定期更新驱动程序
及时更新设备的驱动程序，以确保设 备的稳定性和兼容性。
定期检查连接线
检查设备的连接线是否完好，如有损 坏及时更换，以避免信号传输问题。
详细描述
输入设备是指将数据输入到计算机系统中的设备，如键盘、鼠标、扫描仪等；输 出设备是指将数据从计算机系统中输出的设备，如显示器、打印机等；存储设备 是指用于存储数据的设备，如硬盘、光盘等。
02 常见外围设备
输入设备
键盘
用于输入文字、数字和 符号，是最常见的输入
设备之一。
鼠标
用于选择、拖动、点击 等操作，是计算机操作 中必不可少的输入设备
外围设备常见故障及排除方法
计算机组成原理之外围设备
点距：相邻像素的距离（相同色彩点的距离）
灰度和色彩
• 灰度级：黑白显示器所显示的像素点 的亮暗差别,彩色显示器所能表现的颜 色数量(彩色深度)。 • 单色显示器：只有两级灰度的显示器。 • 黑白显示器：具有多种灰度级的黑白 显示器。 • 彩色显示器：红、绿、蓝三色发光点 组成。
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7.4 硬磁盘存储设备
7.4.1 磁记录原理与记录方式 磁表面存储器的缺点：存取速度较慢， 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、数据 库等大量程序与数据信息。
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7.1 外围设备概述
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7.2 显示设备
阴极射线管显示器CRT 阴极射线管显示器CRT Cathode Ray Tube
液晶显示器LCD 液晶显示器LCD Liquid Crystal Display
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磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字 信息转换成磁化单元
调相制（PM）：又称相位编码（PE） ）：又称相位编码 •调相制（PM）：又称相位编码（PE）Phase Modulation 记录数据“0”时，规定磁化翻转的方向由负 变为正，记录数据“1”时从正变为负。 “0”，“1”的读出信号相位不同，抗干扰能力 强（磁带多用此）。 具有自同步能力。
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磁盘存储器的主要技术指标 （1/4）
(2)存储容量 以字节为单位,指存储器所能存储的二进制信息 总量。 磁盘存储器有格式化容量和非格式化容量两个 指标： 格式化容量：指按照特定的记录格式存储信息 的总量 非格式化容量：磁记录表面可以利用的磁化单 元总数
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。
计算机组成外围设备课件
02
音响设备的类型包括扬声器、耳 机、音箱等。
201 4
04
音响设备的连接方式包括音频线 、蓝牙、Wi-Fi等，选择合适的连
接方式可以保证音质效果。
04
网络设备
网卡
网卡
网卡是计算机与网络连接的重 要设备，负责将计算机与网络 连接起来，实现数据的传输和
共享。
网卡的作用
网卡的主要作用是实现计算机 与网络之间的数据传输、信号 转换和通信协议的转换。
鼠标
01
鼠标是用于在屏幕上选 择、移动、点击等操作 的输入设备。
02
鼠标按工作原理可分为 机械式、光感应式和激 光式三种。
03
鼠标按接口类型可分为 PS/2、USB和无线三种 。
04
鼠标按功能可分为普通 鼠标和多功能鼠标（如 轨迹球、手写板等）。
扫描仪
01
02
03
04
扫描仪用于将纸质文档转化为 数字格式，便于保存和传输。
打印机
打印机是计算机的主要输 出设备之一，用于将计算 机中的数据打印成纸质文 档。
打印机的打印质量、打印 速度和打印成本是评价打 印机性能的重要指标。
ABCD
打印机的类型包括喷墨打 印机、激光打印机、针式 打印机等。
打印机的兼容性和连接方 式也是选择打印机时需要 考虑的因素。
投影仪
01
投影仪是用于将计算机中的数据 投影到大屏幕上的设备。
扫描仪按工作原理可分为平板 式和滚筒式两种。
扫描仪按接口类型可分为USB 和SCSI两种。
扫描仪的分辨率是衡量其性能 的重要指标，分辨率越高，扫
描效果越好。
触摸屏
触摸屏是一种集输入和显示功能于一体的显示设备。
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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。
在光笔头部附有开关，当按下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取显示器屏幕上的坐标。
光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动。
画笔(stylus)为笔状，但不是光笔。
它不是用于显示器屏幕，而是用于图形板(tablet)。
当画笔接触到图形板上的某一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传送到计算机中去，随着笔在板上的运动可以画出图形。
图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图等。
游动标是一个手持的方形坐标读出器，游动标上有一块透明玻璃，玻璃上刻有十字标记。
十字标记的中心就是游动标的中心。
使用时将十字中心对准图形的坐标点上，它比画笔读取的坐标更精确。
图形板是一种二维的A／D变换器，因
此图形板也称作数字化板。
（3）鼠标器、跟踪球和操作杆输入
鼠标器、跟踪球必须和显示器的光标配合。
计算机先要给定光标的初始位置，然后用读取的相对位移移动光标。
鼠标器、跟踪球和操作杆操作容易、制作简单而且造价低，但定位精度都比较差。
鼠标器(mouse)是一种手持式的坐标定位部件，分为机械式和光电式。
跟踪球(trackboll)是用手指或掌心推动的金属球体。
操作杆(joystick 也叫游戏棒)是能用于前后左右移动的金属杆，它们读取坐标的方式与鼠标器类似，都是得到相对位移量，用相对坐标定位。
（4）触摸屏
触摸屏是一种定位设备，用户通过与触摸屏的直接接触，向计算机输入的是接触点的坐标位置，以后的工作就由程序去执行了。
触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置。
触摸屏控制卡上有微处理器和固化的监控程序，其主要作用是将触摸检测装置送来的触摸信息转换成触点坐标，再送给计算机；同时它能接收计算机送来的命令，并予以执行。
触摸屏的控制卡及其电源可以安装在显示器内，称为内置式；也可放在显示器外面，称为外挂式。
触摸屏根据其所采用的技术可分成5类：电阻式、电容式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。
（5）图像输入设备（摄像机和数字照相机）
①摄像机
摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像存入磁盘或磁带，如果被摄对象在微观世界，可以将摄像机装在显微镜上，组成显微图像输入系统。
②数字照相机
数字照相机内置有1M~几M字节存储器，并带用LCD预映屏幕。
（6）条形码及其技术
条形码：由一组宽度和反射率不同的平行相邻的“条”和“空”，按照预先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。
条码元素：用以组成条码符号的条和空，统称条码元素。
条：在条码符号中，反射率较低的元素称为条，即图中的黑条。
空：又称间隔。
在条码符号中，反射率较高的元素称为空，即图中的白条。
条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成一个字符。
条码的作用：条码是表示数据的符号，在市场上即表示某种商品的代号，这个符号可由机器自动识别，并送入计算机中。
要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置。
在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距离称为工作距离，而允许的最大工作距离和最小工作距离之差称为扫描景深。
扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码器，译码器按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，并通过数据通信接口送入计算机。
通常条码译码器采用微处理器及相应硬件来完成译码工作。
（7）光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统
①光学字符识别技术
OCR系统是多项技术结合的产物，识别技术是其核心内容，还包括图形文本的扫描输入，光电信号变换，电信号的数字化处理，版面分析与理解，字的切分处理以及输入信息载体(页)的自动传送技术等。
②语音与文字输入系统
a语音与文字输入
b汉字识别
汉字识别主要分为脱机手写汉字识别、联机手写汉字识别和印刷体汉字识别三类，其难易程度也按上述次序从难到易排列。
③语言识别
语言信息处理技术，包括自动语言识别、语言合成、语言理解、自动电话查询和翻译等，是当今世界上研究的一个重要方面。
语言识别系统，有孤立单词识别系统和连续语言识别系统两种。
三、习题
（一）选择题
1.最基本的输入设备是（）。
A.键盘
B.鼠标
C.光笔
D.触摸屏
答案：A
2．下列选项不是输入设备的是（）。
A. 键盘
B. 麦克风
C. 鼠标
D. 显示器
答案： D
（二）判断题
1．PS/2接口是现在键盘和鼠标广泛采用的接口。
答案：错误
2．OCR是光学字符识别的缩写。
答案：正确
（三）简答题
1．简述常见的输入设备。
答：
（1）键盘
（2）光笔、图形板和画笔（或游动标）输入
（3）鼠标器、跟踪球和操作杆
（4）触摸屏
（5）图像输入设备（摄像机和数字照相机）
（6）条形码及其技术
（7）光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统2．简述鼠标的分类。
答：
机械式和光电式。