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第 7章 输入输出系统和外围设备 7. 1 n 7. 2 n 7. 3 n 7. 4 第 7章 输入输出系统和外围设备 7. 1 n 7. 2 n 7. 3 n 7. 4 n 7. 5 n 7. 6 n I/O系统概述 程序中断方式 DMA方式 通道控制方式 外部设备 外存储器

7. 1 I/O系统概述 输入输出系统的组成 输入输出系统是计算机主机与外界交换信 息的硬件和软件的总称,简称I/O系统。 一般说来,I/O系统的硬件部分由以下几 个部分组成。 (1)外部设备 (2)设备控制器与接口 (3)总线系统 n 7. 1 I/O系统概述 输入输出系统的组成 输入输出系统是计算机主机与外界交换信 息的硬件和软件的总称,简称I/O系统。 一般说来,I/O系统的硬件部分由以下几 个部分组成。 (1)外部设备 (2)设备控制器与接口 (3)总线系统 n

7. 1 I/O系统概述 I/O系统的基本功能 1. 为数据传输操作选择输入输出设备 2. 在选定的输入输出设备和CPU(或主存) 之间交换数据。 n 7. 1 I/O系统概述 I/O系统的基本功能 1. 为数据传输操作选择输入输出设备 2. 在选定的输入输出设备和CPU(或主存) 之间交换数据。 n

7. 1 I/O系统概述 输入输出设备寻址方式  1. 独立I/O寻址 I/O 设备的地址空间和存贮器地址空间是两个 独立的空间。CPU 使用专门的IN( 输入) 和 OUT(输出) 等I/O指令来实现数据传送。 7. 1 I/O系统概述 输入输出设备寻址方式  1. 独立I/O寻址 I/O 设备的地址空间和存贮器地址空间是两个 独立的空间。CPU 使用专门的IN( 输入) 和 OUT(输出) 等I/O指令来实现数据传送。 作 时,CPU 对指令进行译码(例如:给出M/IO 信号),区分是存储器读写操作还是I/O读写 操作。 优点: 不占用存储器地址空间; 缺点: 需专门的I/O指令。 n

7. 1 I/O系统概述  2.与内存统一寻址 又称存储器映像编址方式。这种方式把 每一外设端口视为一个存储单元,统一 编排地址,即外设和存储存储器使用的 是同一个地址空间。  优点:简化指 令系统,无需专门的I/O指令; 缺点:I/O端口地址占用了一部分存储器 地址空间;I/O指令码长,执行速度慢。 7. 1 I/O系统概述  2.与内存统一寻址 又称存储器映像编址方式。这种方式把 每一外设端口视为一个存储单元,统一 编排地址,即外设和存储存储器使用的 是同一个地址空间。  优点:简化指 令系统,无需专门的I/O指令; 缺点:I/O端口地址占用了一部分存储器 地址空间;I/O指令码长,执行速度慢。

7. 1 I/O系统概述 信息交换方式  1. 程序直接控制方式  2. 程序中断控制方式 n  3. 直接存储器存取方式  4. I/O通道控制方式  5. 7. 1 I/O系统概述 信息交换方式  1. 程序直接控制方式  2. 程序中断控制方式 n  3. 直接存储器存取方式  4. I/O通道控制方式  5. 外围处理机输入输出方式

程序直接控制方式 n n 程序直接控制方式,也称程序查询方式,是早 期计算机中使用的一种方式。程序直接控制方 式指在用户程序中直接使用I/O指令完成输入输 出操作,由CPU查询外设的运行状态,直接利用 I/O指令控制数据的传送过程。程序查询方式是 在程序控制下进行信息传送的,通过查询状态 信息,同步CPU和外设的操作。当前除单片机外, 很少使用程序直接控制方式。 特点: 接口电路简单;     程序直接控制方式 n n 程序直接控制方式,也称程序查询方式,是早 期计算机中使用的一种方式。程序直接控制方 式指在用户程序中直接使用I/O指令完成输入输 出操作,由CPU查询外设的运行状态,直接利用 I/O指令控制数据的传送过程。程序查询方式是 在程序控制下进行信息传送的,通过查询状态 信息,同步CPU和外设的操作。当前除单片机外, 很少使用程序直接控制方式。 特点: 接口电路简单;     主机与设备串行 作,效率低;     对突发事件不能响应。

程序中断控制方式 n n 当外设数据准备就绪时向CPU发出中断请求, CPU响应中断时完成数据的传送过程。外设提 交中断请求时,CPU才会响应中断,CPU的其 它时间可以处理正常的事务。 特点:   硬件结构较查询方式复杂些,服务开销时 间较大;   主程序与设备并行运行,CPU效率较高;   具有实时响应的能力。 程序中断控制方式 n n 当外设数据准备就绪时向CPU发出中断请求, CPU响应中断时完成数据的传送过程。外设提 交中断请求时,CPU才会响应中断,CPU的其 它时间可以处理正常的事务。 特点:   硬件结构较查询方式复杂些,服务开销时 间较大;   主程序与设备并行运行,CPU效率较高;   具有实时响应的能力。

直接存储器存取方式 n n DMA方式即直接内存访问方式。由DMA 控制器控制,能直接在外设与存储器之 间进行数据传送。在数据块传送的起始 和终止时需CPU进行干预外,其余时间 不受CPU控制。 特点: 适用于高速数据块传送; 完全由硬件控制传送,线路较复杂。 直接存储器存取方式 n n DMA方式即直接内存访问方式。由DMA 控制器控制,能直接在外设与存储器之 间进行数据传送。在数据块传送的起始 和终止时需CPU进行干预外,其余时间 不受CPU控制。 特点: 适用于高速数据块传送; 完全由硬件控制传送,线路较复杂。

I/O通道控制方式 n n CPU将部分权力下放给通道,由通道实 现对外设的统一管理,并负责外设与内 存间的数据传送。 特点: CPU效率更高;   硬件开销更大。 I/O通道控制方式 n n CPU将部分权力下放给通道,由通道实 现对外设的统一管理,并负责外设与内 存间的数据传送。 特点: CPU效率更高;   硬件开销更大。

外围处理机输入输出方式 n 外围处理机(PPU)方式是通道方式的 进一步发展。PPU独立于主机 作,结 构上接近于一般处理机。在一个系统中 可设置多台PPU,分别承担I/O控制、 通信、维护诊断等任务,形式上类似于 一个多机系统。 外围处理机输入输出方式 n 外围处理机(PPU)方式是通道方式的 进一步发展。PPU独立于主机 作,结 构上接近于一般处理机。在一个系统中 可设置多台PPU,分别承担I/O控制、 通信、维护诊断等任务,形式上类似于 一个多机系统。

7. 2 程序中断方式 7. 2. 1 中断的基本概念 n 7. 2. 2 中断处理过程 n 7. 2 程序中断方式 7. 2. 1 中断的基本概念 n 7. 2. 2 中断处理过程 n

7. 2. 1 中断的基本概念 n “中断”是由I/O设备或其它非预期的急需 处理的事件引起的,它使CPU暂时中断当 前正在执行的程序,而转至另一服务程 序去处理这些事件。处理完后再返回原 程序继续执行。 7. 2. 1 中断的基本概念 n “中断”是由I/O设备或其它非预期的急需 处理的事件引起的,它使CPU暂时中断当 前正在执行的程序,而转至另一服务程 序去处理这些事件。处理完后再返回原 程序继续执行。

7. 2. 1 中断的基本概念 中断的功能  CPU与I/O设备并行 作  硬件故障处理  实现人机联系  实现多道程序和分时操作  实现实时处理 n 7. 2. 1 中断的基本概念 中断的功能  CPU与I/O设备并行 作  硬件故障处理  实现人机联系  实现多道程序和分时操作  实现实时处理 n

7. 2. 2 中断处理过程   中断请求   中断响应   中断处理   中断返回 n 7. 2. 2 中断处理过程   中断请求   中断响应   中断处理   中断返回 n

1. 中断请求 中断源请求中断 中断源--- 引起中断事件的来源,包括I/O设 备、实时钟、故障等。 中断的类型: ① 内部中断(异常处理) ② 外部中断(可屏蔽,不可屏蔽)  ③ 软件中断:自陷(系统调用)等。 中断请求触发器---因为中断请求是随机发生的, 1. 中断请求 中断源请求中断 中断源--- 引起中断事件的来源,包括I/O设 备、实时钟、故障等。 中断的类型: ① 内部中断(异常处理) ② 外部中断(可屏蔽,不可屏蔽)  ③ 软件中断:自陷(系统调用)等。 中断请求触发器---因为中断请求是随机发生的, CPU不可能即刻响应,所以通常在接口中设置 一个中断请求触发器,记忆请求信号。 n

2. 中断响应 n CPU响应中断的条件:     ① 至少有一个中断源请求中断; ② CPU允许中断; ③ 当前指令执行完。 中断响应(中断周期)所做的 作---由 硬件自动完成。 ① 2. 中断响应 n CPU响应中断的条件:     ① 至少有一个中断源请求中断; ② CPU允许中断; ③ 当前指令执行完。 中断响应(中断周期)所做的 作---由 硬件自动完成。 ① 关中断; ② 保留断点; ③ 转到中断处理程序入口。

2. 中断响应 n 在中断响应的过程中,要解决三个问题: ① 中断源识别---找出请求中断的来源 ② 中 断判优---当多个中断源请求中断时,找出优 先级最高的中断源给予响应 ③ 中断处理程序入口地址的形成        2. 中断响应 n 在中断响应的过程中,要解决三个问题: ① 中断源识别---找出请求中断的来源 ② 中 断判优---当多个中断源请求中断时,找出优 先级最高的中断源给予响应 ③ 中断处理程序入口地址的形成       

3. 中断处理 n n 中断技术是一种软硬件相结合的技术,中断处 理过程则完全是由软件(中断处理程序)完成 的。 单级中断处理程序---所有的中断源都属于同一 个级别,不允许有中断嵌套。 嵌套中断处理程序---每一个中断源都有一个优 先级,优先级高的中断可以打断优先级低的 中 断的执行,即中断可以嵌套执行。 3. 中断处理 n n 中断技术是一种软硬件相结合的技术,中断处 理过程则完全是由软件(中断处理程序)完成 的。 单级中断处理程序---所有的中断源都属于同一 个级别,不允许有中断嵌套。 嵌套中断处理程序---每一个中断源都有一个优 先级,优先级高的中断可以打断优先级低的 中 断的执行,即中断可以嵌套执行。

关 中 断 保 存 现 场 , 保 存 断 点 判 中 关 中 断 保 存 现 场 , 保 存 断 点 判 中 断 源, 转 中 断 服 务 开 中 断   中断处理过程 执 行 中 断 服 务 程 序 关 中 断 恢 复 现 场 , 恢 复 断 点 开 中 断 返 回 被 中 断 程 序

4. 中断返回 n 执行中断返回指令,从堆栈弹出断点地 址送PC,回到程序断点处继续执行指令。 4. 中断返回 n 执行中断返回指令,从堆栈弹出断点地 址送PC,回到程序断点处继续执行指令。

7. 3 DMA方式 7. 3. 1 DMA方式的基本概念 n 7. 3. 2 DMA 作方式 n 7. 3 DMA方式 7. 3. 1 DMA方式的基本概念 n 7. 3. 2 DMA 作方式 n 7. 3. 3 基本的DMA控制器 n

7. 3. 1 DMA方式的基本概念 n 直接内存访问(DMA)方式,是一种完 全由硬件执行I/O交换的 作方式。在这 种方式中,DMA控制器从CPU完全接管 对总线的控制,数据交换不经过CPU, 而直接在内存和I/O设备之间进行。 DMA 作时,由DMA控制器向内存发出 地址和控制信号;进行地址修改;对传 7. 3. 1 DMA方式的基本概念 n 直接内存访问(DMA)方式,是一种完 全由硬件执行I/O交换的 作方式。在这 种方式中,DMA控制器从CPU完全接管 对总线的控制,数据交换不经过CPU, 而直接在内存和I/O设备之间进行。 DMA 作时,由DMA控制器向内存发出 地址和控制信号;进行地址修改;对传 送字的个数计数;并且以中断方式向 CPU报告传送操作的结束。

7. 3. 1 DMA方式的基本概念 n DMA方式一般用于高速传送成组的数据。 目的: 减少大批量数据传输时CPU的开销 方法: 采用专用部件(DMA控制器)生成访 存地址并控制访存过程 优点: 操作均由硬件电路实现,传输速度快; CPU基本不干预,仅在初始化和结束时参与, 7. 3. 1 DMA方式的基本概念 n DMA方式一般用于高速传送成组的数据。 目的: 减少大批量数据传输时CPU的开销 方法: 采用专用部件(DMA控制器)生成访 存地址并控制访存过程 优点: 操作均由硬件电路实现,传输速度快; CPU基本不干预,仅在初始化和结束时参与, CPU与外设并行 作,效率高

7. 3. 2 DMA 作方式 n n CPU和DMA控制器并行 作,关键问题要 解决:访存冲突 解决方法: 1. CPU暂停方式  DMA 7. 3. 2 DMA 作方式 n n CPU和DMA控制器并行 作,关键问题要 解决:访存冲突 解决方法: 1. CPU暂停方式  DMA 作时,CPU空闲  优点:简单,可适应高速成

7. 3. 2 DMA 作方式 n 2.周期挪用 把CPU不访存的那些周期 7. 3. 2 DMA 作方式 n 2.周期挪用 把CPU不访存的那些周期"挪用"来进行 DMA操作 优点:较好地发挥了CPU和内存的效率 缺点:电路复杂

7. 3. 2 DMA 作方式 n 3.直接访问存储器 作方式      在CPU 作周期比内存存取周期长的情 况下,采用交替访问内存的方法,以发 挥最 高效率 7. 3. 2 DMA 作方式 n 3.直接访问存储器 作方式      在CPU 作周期比内存存取周期长的情 况下,采用交替访问内存的方法,以发 挥最 高效率 优点:由硬件完成总线控制权的转移, 速度快、效率高 缺点:电路复杂

7. 3. 3 基本的DMA控制器 1. DMA控制器的组成 设备地址寄存器  主存地址寄存器  交换字数计数器  数据缓冲寄存器  控制字、状态字寄存器  DMA控制逻辑  中断逻辑。 n 7. 3. 3 基本的DMA控制器 1. DMA控制器的组成 设备地址寄存器  主存地址寄存器  交换字数计数器  数据缓冲寄存器  控制字、状态字寄存器  DMA控制逻辑  中断逻辑。 n

7. 3. 3 基本的DMA控制器 2. DMA传送数据的过程  预处理---由CPU执行I/O指令对DMAC进行 初始化与启动。 数据传送---由DMAC控制总线进行数传。 DMAC从CPU接管总线的控制权,完成: 对内存寻址,决定数据传送的内存单元 地址; 对数据传送字进行计数; 执行数据传送的操作。 7. 3. 3 基本的DMA控制器 2. DMA传送数据的过程  预处理---由CPU执行I/O指令对DMAC进行 初始化与启动。 数据传送---由DMAC控制总线进行数传。 DMAC从CPU接管总线的控制权,完成: 对内存寻址,决定数据传送的内存单元 地址; 对数据传送字进行计数; 执行数据传送的操作。 n

n 后处理---传送结束,DMAC向CPU发中 断请求,报告DMA操作的结束。CPU响 应,转入中断服务程序,完成DMA结束 处理 作,包括: ① 校验数据 ② 决定是否结束传送等。 n 后处理---传送结束,DMAC向CPU发中 断请求,报告DMA操作的结束。CPU响 应,转入中断服务程序,完成DMA结束 处理 作,包括: ① 校验数据 ② 决定是否结束传送等。

启动设备,传送数据 由CPU完成 DMA请求、响应 送主存地址 修改主存地址数据个数 计数 传送数据 否 传送结束? 是 结束处理 由CPU完成 中断申请  DMA传送过程 启动设备,传送数据 由CPU完成 DMA请求、响应 送主存地址 修改主存地址数据个数 计数 传送数据 否 传送结束? 是 结束处理 由CPU完成 中断申请  DMA传送过程

7. 4 通道控制方式 7. 4. 1 通道控制概述 n 7. 4. 2 通道的类型 n 7. 4 通道控制方式 7. 4. 1 通道控制概述 n 7. 4. 2 通道的类型 n

7. 4. 1 通道控制概述 n n 通道是一个特殊功能的处理器,通道控制器有 自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传 输控制。 引入目的: 为了进一步减少数据输入输出对整个系统运行 效率的影响 优点:增加了CPU与通道操作的并行能力;    增加了通道之间以及同一通道内各设备 7. 4. 1 通道控制概述 n n 通道是一个特殊功能的处理器,通道控制器有 自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传 输控制。 引入目的: 为了进一步减少数据输入输出对整个系统运行 效率的影响 优点:增加了CPU与通道操作的并行能力;    增加了通道之间以及同一通道内各设备 间的并行操作能力;    为用户提供了灵活增加外设的可能性。

主   存 通道 CPU 标准接口 设 备 控制器 通道方式连接框图   外部 设备 主   存 通道 CPU 标准接口 设 备 控制器 通道方式连接框图   外部 设备

7. 4. 1 通道控制概述 n n n 1. 通道的功能 (1)接收中央处理机的输入输出指令,按指 令要求与指定的外部设备通信 (2)从内存选取属于该通道的通道指令,译 码后向设备控制器和I/O设备发送命令 (3)控制外部设备和内存之间的信息传送, 7. 4. 1 通道控制概述 n n n 1. 通道的功能 (1)接收中央处理机的输入输出指令,按指 令要求与指定的外部设备通信 (2)从内存选取属于该通道的通道指令,译 码后向设备控制器和I/O设备发送命令 (3)控制外部设备和内存之间的信息传送, 根据需要给数据提供缓冲寄存器,并指出数据 存放在主存或I/O设备中的地址,同时给出传 送数据的字数 (4)将外部设备和通道本身的中断请求进行 排队,按优先次序及时通知主机。

7. 4. 2 通道的类型 n n n 字节多路通道 选择通道 数组多路通道。 7. 4. 2 通道的类型 n n n 字节多路通道 选择通道 数组多路通道。

7. 5 外部设备 n 7. 5. 1 外部设备的分类 n 7. 5. 2 输入设备 n 7. 5 外部设备 n 7. 5. 1 外部设备的分类 n 7. 5. 2 输入设备 n 7. 5. 3 输出设备

7. 5. 1 外部设备的分类 n 外部设备的分类 1. 输入设备 2. 输出设备 3. 外存设备 4. 数字通信与控制设备 7. 5. 1 外部设备的分类 n 外部设备的分类 1. 输入设备 2. 输出设备 3. 外存设备 4. 数字通信与控制设备

7. 5. 2 输入设备 n 键盘 是一种最常用的输入设备。这是一个由 若干按键组成的开关矩阵,人们通过按下不 同的按键,输入字符和数据,通过键盘可实 现简单的人机通讯。 键盘接口则将按键这一的机械动作转化 为可被计算机识别的电信号,供CPU读取。 7. 5. 2 输入设备 n 键盘 是一种最常用的输入设备。这是一个由 若干按键组成的开关矩阵,人们通过按下不 同的按键,输入字符和数据,通过键盘可实 现简单的人机通讯。 键盘接口则将按键这一的机械动作转化 为可被计算机识别的电信号,供CPU读取。

7. 5. 2 输入设备 n 鼠标 是一种手持的定位部件,也是计算机 最常用的输入设备。鼠标输入的是一个 相对坐标,所以应和CRT显示器配合使用。   与键盘输入器相比,鼠标移动位置 更快,更方便。 7. 5. 2 输入设备 n 鼠标 是一种手持的定位部件,也是计算机 最常用的输入设备。鼠标输入的是一个 相对坐标,所以应和CRT显示器配合使用。   与键盘输入器相比,鼠标移动位置 更快,更方便。

7. 5. 2 输入设备 n 语音输入设备 利用人的自然语音实现人-机对话是 新一代多媒体计算机的重要标志。   语音输入设备具有语音的识别功能, 可将人的语言声音转换成计算机能够识 别的信息,存入计算机。       7. 5. 2 输入设备 n 语音输入设备 利用人的自然语音实现人-机对话是 新一代多媒体计算机的重要标志。   语音输入设备具有语音的识别功能, 可将人的语言声音转换成计算机能够识 别的信息,存入计算机。      

7. 5. 2 输入设备 n 图象输入设备 摄像机 摄取自然景物和物体 ,经数字量化成数 字图象后存入磁带或磁盘 扫描仪 用于将各种图形、照片、图纸、文稿输 入到计算机中,这样计算机即可对这些 图形图象信息进行存储、处理和传送。 7. 5. 2 输入设备 n 图象输入设备 摄像机 摄取自然景物和物体 ,经数字量化成数 字图象后存入磁带或磁盘 扫描仪 用于将各种图形、照片、图纸、文稿输 入到计算机中,这样计算机即可对这些 图形图象信息进行存储、处理和传送。

7. 5. 3 输出设备 n n 7. 5. 3. 1 显示设备 分类   · 阴极射线管(CRT)显示器 7. 5. 3 输出设备 n n 7. 5. 3. 1 显示设备 分类   · 阴极射线管(CRT)显示器   · 液晶(LCD)显示器   · 等离子体显示器

7. 5. 3. 1 显示设备  字符显示器 n 待显示的字符以ASCII编码形式存放在 VRAM中。 n 字符点阵码存放在字符发生器ROM中 n 从VRAM读出待显示字符的ASCII码, 寻址字符发生器ROM 7. 5. 3. 1 显示设备  字符显示器 n 待显示的字符以ASCII编码形式存放在 VRAM中。 n 字符点阵码存放在字符发生器ROM中 n 从VRAM读出待显示字符的ASCII码, 寻址字符发生器ROM ,逐行读出相应的 字符点阵码 ,送移位寄存器, 逐位移出 点阵信号,显示。

7. 5. 3. 1 显示设备 液晶显示器 作原理  LCD由两块玻璃板构成,厚约 1 mm,其间由包 含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为 液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都 设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏背面有 一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板 7. 5. 3. 1 显示设备 液晶显示器 作原理  LCD由两块玻璃板构成,厚约 1 mm,其间由包 含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为 液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都 设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏背面有 一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板 是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主 要是提供均匀的背景光源。 n

7. 5. 3. 1 显示设备 n 背光板发出的光线在穿过第一层偏振过 滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的 液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含 在细小的单元格结构中,一个或多个单 元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板 与液晶材料之间是透明的电极,电极分 为行和列,在行与列的交叉点上,通过 改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶 7. 5. 3. 1 显示设备 n 背光板发出的光线在穿过第一层偏振过 滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的 液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含 在细小的单元格结构中,一个或多个单 元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板 与液晶材料之间是透明的电极,电极分 为行和列,在行与列的交叉点上,通过 改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶 材料的作用类似于一个个小的光阀。

7. 5. 3. 1 显示设备 n n 在液晶材料周边是控制电路部分和驱动 电路部分。当LCD中的电极产生电场时, 液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其 中的光线进行有规则的折射,然后经过 第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀 度、可视角度和反应时间上与CRT显示 7. 5. 3. 1 显示设备 n n 在液晶材料周边是控制电路部分和驱动 电路部分。当LCD中的电极产生电场时, 液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其 中的光线进行有规则的折射,然后经过 第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀 度、可视角度和反应时间上与CRT显示 器有比较明显的差距。

7. 5. 3. 2 打印设备  打印设备又称硬拷贝设备。 n 种类 · 击打式: 点阵针式打印机 · 非击打式:喷墨打印机、激光打印机 7. 5. 3. 2 打印设备  打印设备又称硬拷贝设备。 n 种类 · 击打式: 点阵针式打印机 · 非击打式:喷墨打印机、激光打印机

7. 5. 3. 2 打印设备 点阵针式打印机  由打印针选择n×m个点阵组成的字符图形,采用 击打方式打印,价格最便宜,打印质量较 差; n 喷墨打印机(Ink Jet Printer) 采用非接触打印方式,以相对较低的价格获得高 7. 5. 3. 2 打印设备 点阵针式打印机  由打印针选择n×m个点阵组成的字符图形,采用 击打方式打印,价格最便宜,打印质量较 差; n 喷墨打印机(Ink Jet Printer) 采用非接触打印方式,以相对较低的价格获得高 质量的打印文件; n 激光打印机(Laser Printer) 是一种利用激光光束在纸上形成图象的高速打印 机,能打印出高质量的文件。 n

针式打印机组成原理 针式打印机组成原理

喷墨打印机 作原理 喷墨打印机 作原理

   激光打印机 作原理    激光打印机 作原理

7. 6 外存储器 n n 7. 6. 1 7. 6. 2 7. 6. 3 7. 6 外存储器 n n 7. 6. 1 7. 6. 2 7. 6. 3 7. 6. 4 磁记录原理与记录方式 磁盘存储器 光盘存储器 USB闪存盘

7. 6. 1 磁记录原理与记录方式 磁记录原理  利用磁性材料的磁滞回线记录二进制信息。 n 磁记录方式  归零制(RZ)  不归零制(NRZ 0、NRZ 1)  调相制(PM)  调频制(FM) 7. 6. 1 磁记录原理与记录方式 磁记录原理  利用磁性材料的磁滞回线记录二进制信息。 n 磁记录方式  归零制(RZ)  不归零制(NRZ 0、NRZ 1)  调相制(PM)  调频制(FM)  改进调频制(MFM) n

 常用编码方式及写入电流波形  常用编码方式及写入电流波形

磁记录方式 n 评价标准   编码效率:指位密度与最大磁化翻 转密度之比;   自同步能力:最小磁化翻转间隔与 最大磁化翻转间隔的比值(R),R越大, 自同步能力越高;   可靠性问题:好的编码方案应对提 高外存储设备的可靠性有所体现。    磁记录方式 n 评价标准   编码效率:指位密度与最大磁化翻 转密度之比;   自同步能力:最小磁化翻转间隔与 最大磁化翻转间隔的比值(R),R越大, 自同步能力越高;   可靠性问题:好的编码方案应对提 高外存储设备的可靠性有所体现。   

7. 6. 2 磁盘存储器 n 种类 ① 可移动磁头固定盘片的磁盘机; ② 固定磁头磁盘机; ③ 可移动磁头可换盘片的磁盘机; ④ 温彻斯特磁盘机(简称温盘) 7. 6. 2 磁盘存储器 n 种类 ① 可移动磁头固定盘片的磁盘机; ② 固定磁头磁盘机; ③ 可移动磁头可换盘片的磁盘机; ④ 温彻斯特磁盘机(简称温盘) 为可移动磁头固定盘片的磁盘机,采用 密封组合的方式,将磁头、盘片、电机 等驱动部件,乃至读写电路都组装成一 个整体,是最具代表性的硬磁盘存储器。

7. 6. 2 磁盘存储器 硬磁盘驱动器的组成  主轴及其驱动系统  磁头及其定位系统  数据读写控制逻辑部分  磁记录介质--磁盘片(组) n 7. 6. 2 磁盘存储器 硬磁盘驱动器的组成  主轴及其驱动系统  磁头及其定位系统  数据读写控制逻辑部分  磁记录介质--磁盘片(组) n

  硬磁盘驱动器的组成结构   硬磁盘驱动器的组成结构

7. 6. 2 磁盘存储器 技术指标 ① 存储密度:  道密度:沿磁盘半径方向单位长度上的 磁道数,单位为 道/英寸;  位密度:磁道单位长度上能记录的二进 制代码位数 ,单位为 位/英寸; 7. 6. 2 磁盘存储器 技术指标 ① 存储密度:  道密度:沿磁盘半径方向单位长度上的 磁道数,单位为 道/英寸;  位密度:磁道单位长度上能记录的二进 制代码位数 ,单位为 位/英寸; ② 存储容量=盘面数 每面磁道数 每道扇 区数 每扇区存储容量 n

7. 6. 2 磁盘存储器 ③ 平均存取时间:  存取时间包括寻道时间、等待时间和读 写时间。寻道时间和等待时间都是随机 的,所以取平均时间; 平均存取时间 = 控制延迟 + 寻道时间 7. 6. 2 磁盘存储器 ③ 平均存取时间:  存取时间包括寻道时间、等待时间和读 写时间。寻道时间和等待时间都是随机 的,所以取平均时间; 平均存取时间 = 控制延迟 + 寻道时间 + 旋转延迟 + 传输延迟 n      

7. 6. 2 磁盘存储器 ④ 数据传输率: 指磁盘存储器在单位 时间内向主机传送数据的字节数。       Dr=r. N=Dv(字节/秒)  其中:r为磁盘转速;     N为每个磁道的容量; 7. 6. 2 磁盘存储器 ④ 数据传输率: 指磁盘存储器在单位 时间内向主机传送数据的字节数。       Dr=r. N=Dv(字节/秒)  其中:r为磁盘转速;     N为每个磁道的容量;     D为位密度;     V为磁盘旋转的线速度。 n

7. 6. 3 光盘存储器 光盘采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记 录高密度信息,以介质材料的光学性质的变化 来表示所存储信息的“ 1”和“ 0”。 n 优点:存储容量大、耐用、易保存等。 n 类型   只读型光盘 7. 6. 3 光盘存储器 光盘采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记 录高密度信息,以介质材料的光学性质的变化 来表示所存储信息的“ 1”和“ 0”。 n 优点:存储容量大、耐用、易保存等。 n 类型   只读型光盘   写一次型光盘WORM光盘 n   可擦写型光盘

光盘设备的组成与 作原理 光盘设备的组成与 作原理

7. 6. 4 USB闪存盘 n USB闪存盘又可称为USB移动存储盘, 或简称U盘 组成:  USB端口 n  主控芯片  FLASH(也称闪存)  PCB底板。 7. 6. 4 USB闪存盘 n USB闪存盘又可称为USB移动存储盘, 或简称U盘 组成:  USB端口 n  主控芯片  FLASH(也称闪存)  PCB底板。