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  • 计算机组成原理--外围设备计算机组成原理Principle of Computer Organization第七章外围设备Peripheral Equipments北京邮电大学 戴志涛计算机学院计算机学院 2013.6.6 1本章内容概述显示设备辅助存储器...

    计算机组成原理--外围设备

    计算机组成原理

    Principle of Computer Organization

    第七章外围设备

    Peripheral Equipments

    北京邮电大学 戴志涛

    计算机学院

    计算机学院 2013.6.6 1

    本章内容

    概述

    显示设备

    辅助存储器

    硬盘

    计算机学院 2013.6.6 2

    外部设备概述

    主机:CPU+内存

    外部设备(外围设备,外设):主机以外的大部分

    硬设备

    外围设备的功能:

    在计算机和其他机器之间,以及计算机与用户之间建立

    联系

    外围设备的作用:

    利用各种手段(如光、电、磁、机械等方式)将外部信

    息转换成二进制代码表示形式的电信号,或将二进制代

    码表示形式的电信号转换成外界可以接受的信息形式

    计算机学院 2013.6.6 3

    外围设备的分类

    按照设备功

    能分类:

    输入设备

    输出设备

    辅助存储

    设备

    过程控制

    设备

    数据通信

    设备

    计算机学院 2013.6.6 4

    显示设备

    计算机学院 2013.6.6 11

    显示设备的分类

    按显示设备所用显示器件分类:

    LED显示器

    数码管显示器

    阴极射线管(CRT)显示器

    液晶显示器(LCD)

    等离子显示器

    计算机学院 2013.6.6 13

    显示设备的分类

    按显示信息的方式分类:

    字符显示器

    图形显示器:显示字符和用计算机生成的图(主

    观图像)

    图形:无亮暗层次变换的线条图,一般由计

    算机生成

    图像显示器:显示由摄像机等外设生成的数字图

    像(客观图像)

    图像:最初就具有亮暗层次的图,多来自客

    观世界

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  • (3)外围设备的基本组成: 1)存储介质:用于信息的保存 2)驱动装置:用于移动存储介质,使之正常工作 3)控制电路:用于使该外设与外界的信息传递 2.磁盘存储设备 (1)磁表面存储器:用磁性材料薄薄地...

    1.外围设备

    (1)外围设备定义:计算机系统中,除CPU和主存之外的部件都可看做外设

    (2)外围设备的功能:在计算机和其他机器或与用户之间提供联系

    (3)外围设备的基本组成:

             1)存储介质:用于信息的保存

             2)驱动装置:用于移动存储介质,使之正常工作

             3)控制电路:用于使该外设与外界的信息传递

     

    2.磁盘存储设备

    (1)磁表面存储器: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

              1)磁表面存储器地优缺点:

    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

    缺点

    (1)存取速度较慢,机械结构复杂

    (2)非接触式读写,对工作环境要求较高

    (2)磁表面读写原理:

               1)在磁表面存储器中,信息的读写时利用磁头进行的

               2)写操作:电-磁转换,利用磁头写线圈中的脉冲电路,在磁表面每个存储元上形成不同的磁化状态

               3)读操作:磁-电转换,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为电信号读出

     

    (3)磁盘分类和组成

              1)磁盘逻辑组成:磁记录介质、磁盘控制器、磁盘驱动器

              2)磁盘的分类:

    盘片结构分可换盘片式、固定盘片式
    按磁头分可移动磁头、固定磁头

     

    (4)磁盘上信息分布:

            1)记录面:磁盘片表面,一个盘片有上下两个记录面

            2)磁道:记录面上一系列同心圆,每个磁道的存储容量均相同

            3)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

     

    (5)磁盘存储器的技术指标

           1)存储密度:有道密度、位密度、面密度三个不同指标

           2)存储容量:一个磁盘存储器所能存储的字节总数

           3)平均存取时间:从发出读写命令后,磁头从某一起始位置移动至新的记录位置,到开始从盘片表面读出或写入信息所需要的时间。

           4)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

     

    3.光盘和磁光盘存储设备

    (1)光盘存储器:

           1)采用聚焦激光束在盘式介质上非接触的记录高密度信息

           2)以介质材料光学性质的变化来表示所存储信息的“1”或“0”

           3)光盘存储器是以光道来记录信息的,光道是一条始于盘片中心的螺旋线

           4)光盘的优缺点:存储容量大,存取时间长,数据传输率低

    (2)光盘的分类:

    只读型

    (1)厂商以高成本制作出母盘后大批压制出来的光盘

    (2)这种模压式记录的光盘只能读,不能修改

    写一次型(1)用户可以在这种光盘上记录信息,但只能写一次
    重写型(1)用户可对这类光盘进行随机写入、擦除或重写信息
    DVD-ROM光盘

    (1)最初的全称是数字化视频光盘

    (2)CD-ROM是单面使用,DVD-ROM是两面都可以写数据

           (3)硬盘、磁带、光盘性能比较

     速度可换性读写方式价格容量适用场合
    硬盘不可以非接触式较高较大作为主存后援,存放软件数据
    磁带可以接触式较低较小海量后备
    光盘较高可以非接触式存软件、图文资料

    4.显示设备:

     (1)显示设备分类:

    显示器件分类

    (1)阴极射线管显示器(CRT)

    (2)液晶显示器

    (3)等离子显示器

    按显示内容分类

    (1)字符显示器

    (2)图形显示器

    (3)图像显示器

    CRT显示设备

    (1)以扫描方式不同,分成光栅扫描和随机扫描两种

    (2)以分辨率不同,分成高分辨率显示器和低分辨率显示器

    (3)以显示的颜色分类,有单色和彩色显示器

    (4)以荧光屏对角线长度分类:14、16、19英寸

     

    (2)随机扫描和光栅扫描的比较:

     内容特点
    随机扫描(1)电子束只在需要做图的地方扫描,而不必扫描全屏幕

    (1)随机扫描画图速度快,图像清晰

    (2)驱动系统较复杂,价格较贵。

    光栅扫描

    (1)电子束从上到下顺序扫描整个屏幕

    (2)分为逐行和隔行扫描

    (1)冗余时间多,分辨率不如随机扫描方式

     

            (3)分辨率和灰度级

                     1)分辨率:是指显示器所能表示的像素个数,像素越密,分辨率越高,图像显示越清晰

                     2)灰度级:在黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别在彩色显示器中则表示为颜色的不同;

                                         灰度级越多,图像层次越清楚逼真;

                                         灰度级取决于每个像素对应刷新存储器单元的位数和CRT本身的性能。

     

    (4)刷新和刷新存储器

            1)刷新:CRT显示器的电子束不断重复扫描整个屏幕以稳定图像

            2)刷新频率:显示器每秒能够对整个屏幕刷新次数

            3)刷新存储器:存放图像信息用于刷新的存储器,也叫显示存储器;

                                       其存储容量由图像分辨率和灰度级决定;

                                       刷新存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。

                                       刷新存储器带宽=分辨率×颜色深度×刷新频率

     

     

    (5)显示适配器

           1)显示适配卡,也叫显卡,显示器与主机之间的接口电路;负责将主机发送的待显示信号送给显示器。

           2)显卡的主要构成:

                                           图形处理器【GPU】:处理显示信息

                                           显存:暂存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据

                                           显卡BIOS:存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序

                                           印刷电路板

                                               

     

     

     

     

     

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  • 本章主要介绍磁盘存储设备、显示设备

    第七章 外围设备

    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。事实上,除了CPU和主存外,计算机系统的每一部分都可作为一个外围设备来看待。

    7.1.1 外围设备的一般功能

    • 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。
      • 指标上:不断采用新技术,向低成本、小体积、高速、大容量、低能耗等方面发展;
      • 结构上:由初级的串行操作输入/输出方式,发展到有通道连接的多种外设并行操作方式。
      • 种类上:由简单的输入/输出装置,发展到多种输入/输出装置,随机存取大容量外存、多种终端设备等。
      • 性能上:信息交换速度大大提高,输入输出形态不仅有数字形式,还有直观的图像和声音等形式。

    外围设备(磁盘)基本组成 (重点)

    • (1) 存储介质,它具有保存信息的物理特征。例如磁盘就是一个存储介质的例子,它是用记录在盘上的磁化元表示信息
    • (2) 驱动装置,它用于移动存储介质。例如,磁盘设备中,驱动装置用于转动磁盘并进行定位。
    • (3) 控制电路,它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。例如,磁盘读出时,控制电路把盘上用磁化元形式表示的信息转换成计算机所需要的电信号,并把这些信号用电缆送给计算机主机。

    7.1.2 外围设备的分类

    • 一个计算机系统配备什么样的外围设备,是根据实际需要来决定的。
    • 外围设备可以分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类。
    • 每一种外围设备,都是在它自己的设备控制器控制下进行工作,而设备控制器则通过I/O接口和主机连接,并受主机控制。

    7.2 磁盘存储设备 (重点)

    • 1、磁盘的组成:
      • 写入时,将计算机并行送来的数据取至并串变换寄存器,变为串行数据,然后一位一位地由写电流驱动器作功率放大并加到写磁头线圈上产生电流,从而在盘片磁层上形成按位的磁化存储元。
      • 读出时,当记录介质相对磁头运动时,位磁化存储元形成的空间磁场在读磁头线圈中产生感应电势,此读出信息经放大检测就可还原成原来存入的数据。由于数据是一位一位串行读出的,故要送至串并变换寄存器变换为并行数据,再并行送至计算机。
    • 2、磁盘存储器的技术指标
      • 存储密度:存储密度分道密度、位密度和面密度
        • 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
        • 面密度:位密度和道密度的乘积,单位为位/平方英寸
        • 存储容量:一个磁盘存储器所能存储的字节总数,称为磁盘存储器的存储容量。
        • 存取时间:存取时间是指从发出读写命令后,磁头从某一起始位置移动至新的记录位置,到开始从盘片表面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。
        • 取决于以下三个因素:
          • 第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。
          • 第三个是数据传送时间
        • 磁盘总的平均存取时间:
          • Ta = Ts + 1 / (2r) + b / (rN)
          • Ts:平均找道时间
          • 1 /(2r):平均等待时间
          • b / (rN):数据传送时间
          • r:磁盘旋转速率,单位是转/秒
          • b:传送的字节数
          • N:每磁道字节数
      • 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,叫数据传输率
        • 传输率与存储设备和主机接口逻辑有关。从主机接口逻辑考虑,应有足够快的传送速度向设备接收/发送信息。从存储设备考虑,假设磁盘旋转速度为n转/秒,每条磁道容量为N个字节,则数据传输率:
        • Dr = nN(字节/秒) 或 Dr=D·v(字节/秒) ,其中,D为位密度,v为磁盘旋转的线速度

    【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?
    (2)盘组总存储容量是多少?
    (3)数据传输率多少?

    解:(1) 有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)
    因为道密度=40道/cm,所以40×55=220道,即220个圆柱面。
    (2) 内层磁道周长为2πR=2×3.14×11=69.08(cm)
    每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B每面信息量=3454B×220=759880B
    盘组总容量=759880B×10=7598800B
    (3) 磁盘数据传输率Dr=rN
    N为每条磁道容量,N=3454B
    r为磁盘转速,r=6000转/60秒=100转/秒
    Dr=rN=100×3454B=345400B/s

    7.3 显示设备

    有关概念(重点)

    • 分辨率:显示器所能显示的像素个数像素越密,分辨率越高,图像越清晰。
      • 它取决于显像管荧光粉的粒度,荧光屏的尺寸以及CRT电子束的聚焦能力。
    • 灰度级:在黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别,在彩色显示器中则表现为颜色的不同**。灰度级越多,图象层次越清楚越逼真**。
      • 它取决于每个像素对应的刷新存储器的位数以及CRT本身的性能。
    • 刷新:电子束打在荧光粉上引起的发光只能维持几十毫秒的时间。为了使人眼能看到稳定的图像显示,必须使电子束不断地重复扫描整个屏幕,该过程称为刷新。
      • 刷新频率越高,显示越没有闪烁。 根据人的视觉生理,刷新频率大于30次/秒时才不会感到闪烁
      • 刷新存储器(视频存储器、显存):为刷新提供信号的存储器。容量取决于分辨率和灰度级
        • 容量M=rC r:分辨率 C:颜色深度
        • 如分辨率为1024×1024,256级颜色深度的图像,存储容量1024×1024×8bit=1MB,其存取周期必须满足刷新频率的要求。
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    大家好,我是时间财富网智能客服时间君,上述问题将由我为大家进行解答。

    一个完整的计算机硬件系统一般包括外部设备和主机。计算机的硬件是指组成计算机的各种物理设备,也就是看得见、摸得着的实际物理设备。

    笔记本电脑(Laptop),简称笔记本,又被称为“便携式电脑,手提电脑、掌上电脑或膝上型电脑”,其最大的特点就是机身小巧,相比PC携带方便,是一种小型、可便于携带的个人电脑,通常重1-3公斤。当前的发展趋势是体积越来越小,重量越来越轻,而功能却越发强大。为了缩小体积,笔记型电脑当今采用液晶显示器(也称液晶LCD屏)。除了键盘以外有些还装有触控板(Touchpad)或触控点(Pointing stick)作为定位设备(Pointing device)。

    笔记本跟PC的主要区别在于其携带方便,对主板,CPU要求,内存,显卡,硬盘容量都有不同等等。虽然笔记本的机身十分轻便,但完全不用怀疑其应用性,在日常操作和基本商务、娱乐 、运算操作中,笔记本电脑完全可以胜任。当今的笔记本电脑正在根据用途分化出不同的趋势,上网本趋于日常办公以及电影;商务本趋于稳定低功耗获得更长久的续航时间;家用本拥有不错的性能和很高的性价比,游戏本则是专门为了迎合少数人群外出游戏使用的;发烧级配置,娱乐体验效果好,当然价格不低,电池续航时间也不理想。

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