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第七章 外围设备,基本概念 存储设备 输入设备 输出设备,2020年9月15日4时16分,基本概念,外围设备：除了CPU 和主存外，计算机系统的每一个部分都可作为外围设备看待。 外围设备的基本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。,2020年9月15日4时16分,基本概念,外围设备的基本组成部分： 存储介质 驱动装置 控制电路,2020年9月15日4时16分,基本概念,外围设备的分类： 输入设备 输出设备 外存设备 数据通信设备 过程控制设备,2020年9月15日4时16分,外围设备的特点,外围设备的工作速度 工作速度都比主机慢的多 外围设备的信息类型和机构格式 各种外围设备的信息类型和结构格式均不相同。 外围设备的电气特性 信号类型、电平的极性、高低不一等等。,2020年9月15日4时16分,输入设备,图形输入设备 键盘输入 光笔输入 图形板和游动标输入 鼠标输入 图象输入设备 语音输入设备,2020年9月15日4时16分,键盘 无编码键盘 电子编码式键盘 鼠标器 机械式 光电式,2020年9月15日4时16分,输出设备,显示器 CRT显示器 CRT图形显示器 图像显示器 液晶显示器 液晶彩色显示器 打印机 点阵针式打印机 喷墨打印机 激光打印机,2020年9月15日4时16分,显示器 1、显示类型 2、阴极射线管和液晶显示器的工作原理 3、显示器的主要技术参数 4、常见显示器介绍,2020年9月15日4时16分,一）分类 显示输出设备采用显示技术，将电信号转换成能直接观察到的光信号。它涉及到显示器件、显示内容的处理（如格式、亮度、辉度、色彩等）及控制电路等技术。目前，显示器件主要有电子束管器件和非电子束管器件两大类： 电子束管器件采用磁偏转式显像管，如阴极射线管（Cathode Ray Tabe)，简称CRT。 采用CRT器件的显示器技术比较成熟，驱动方式简单，可靠性高，有较好的性能价格比。尽管它要求高工作电压，且比较笨重，但仍然在应用中占优势。 非电子束管器件又称平板显示器件，采用液晶显示、等离子体显示及激光显示等原理构成。,2020年9月15日4时16分, 按照显示器的显示管分类 分为传统的显示器，也就采用电子枪产生图像的CRT（cathode-ray-tube阴极显示管）显示器和液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）以及等离子显示器、发光二极管显示器。 按显示色彩分类 分为单色显示器和彩色显示器；单色显示器已经成为历史。 按显示屏幕大小分类以英寸单位(1英寸=2.54cm)，通常有14寸、15寸、17寸和20寸，或者更大。,2020年9月15日4时16分,二）CRT显示器组成及工作原理,CRT就是Cathode Ray Tube(阴极射线管)的意思，主要由电子枪(Electron gun)、偏转线圈(Deflection coils)、荫罩(Shadow mask)、荧光粉层(phosphor)和玻璃外壳五部分组成 CRT显示器两处重要部分，一部分是阴极射线管，另一部分是控制线路。 显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是显像管 (电子枪)。在彩色显示器中，通常是3个电子枪，像索尼Trinitron之类的三个电子枪在一起，也称为单枪。,2020年9月15日4时16分,显示管的屏幕上涂有一层荧光粉，电子枪发射出的电子击打在屏幕上，使被击打位置的荧光粉发光，从而产生了图像，每一个发光点又由“红”“绿” “蓝”三个小的发光点组成，这个发光点也就是一个象素。,由于电子束是分为三条的，它们分别射向屏幕上的这三种不同的发光小点，再由电压调整发射在不同像素上电子束的强弱，提供了不同的明暗效果，这样就在屏幕上出现绚丽多彩的画面。,2020年9月15日4时16分,1、阴极射线管 它的工作原理就是其末端的合金体受电 压刺激放出带电负离子（也叫阴离子）， 阴离子先经过电流开关，电流开关控制着阴离子行动，如果电 压在24V至40V之间，那么阴离子就可通过。如果不允许阴 离子通过，电流开关就会放出180V电压，使阴离子被吸到电极 上而失去流动性。当阴离子通过电流开关后，先到达一组聚焦 菱镜，同时另一个电流开关加速它的速度，并保持它的行进路 线。在阴离子到达屏幕之前，CRT周围的高压线圈会产生吸引 力，用来改变阴离子的运行路线，这样就能使阴离子正确的打 在CRT的发光点上。,2020年9月15日4时16分,为使电子束精确地打在发光点上，在屏幕前还有一个荫罩（金属隔板），上面有很多小孔，电子束穿过小孔后才能达到屏幕上，而电子束的不规则部分将被荫罩挡掉。 它的位置在荧光屏后面约10mm处，厚度约为0.15mm的薄金属障板，它上面有很多小孔或细槽，它们和同一组的荧光粉单元相对应。三支电子束经过小孔或细槽后只能击中同一像素中的对应荧光粉单元，因此能够保证彩色的纯正和正确的会聚。 一般金属隔板分为两类，一种为圆点式、另一种为栅栏式。圆点式是现在最为常见的，很多显示器都是使用它。而栅栏式是较新的技术，如SONY的特丽珑显像管就是使用这种技术。,2020年9月15日4时16分,2、控制线路 在CRT显示器里各种线路十分复杂，大致可分为电源控制线路、磁力控制线路、动态控制线路等。 电源控制线路主要是通过对电流的控制，使其产生CRT所需要的高压。并且按照需要为待机、节能、睡眠状态下的显示器提供合适的电力。 磁力控制线路主要是控制显示画面的位置。由于CRT所产生的阴离子射线会受地磁的影响，所以显示器所产生的画面会发生略微的倾斜，磁力控制线路就是根据倾斜角度，进行相应的调整。 动态控制线路主要功能就是保证显示的速度，保持画面的稳定性。显示器表现的是静态画面，并以连续的画面来组成动画。为了不让整个显示过程出现偏差，人们就在阴极射线管中用多组电极线路来控制阴离子的运行路线。,2020年9月15日4时16分,平板显示器 当前，台式计算机大多使用的CRT显示器。但CRT显示器特有的电子束发射、聚焦、偏转机构等使得它体积大、功耗高且很重，不便于携带。近年来，随着便携计算机的迅速发展，对薄型、轻量显示器的需求增加，各种平板显示技术相继出现。如液晶显示器（LCD）、电致发光显示器（ELD）等离子显示器（PDP）、电致变色显示器（ECD）、发光二极管显示器（LEDD）等。特别是液晶显示器，在某些应用领域已经取代了CRT显示器。,2020年9月15日4时16分,液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD) 使用了“液晶”(Liquid Crystal)作为材料的显示器，液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。 液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状的Smectic液晶、类似细火柴棒的Nematic液晶、类似胆固醇状的Cholestic液晶。这三种液晶的物理特性都不尽相同，用于液晶显示器的是第二类的Nematic液晶，分子都是长棒状的，在自然状态下，这些长棒状的分子的长轴大致平行。,2020年9月15日4时16分,液晶的其他性质： 当向液晶通电时，液晶体分子排列得井然有序，可以使光线容易通过；而不通电时，液晶分子排列混乱，阻止光线通过。 通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。 这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成图像的前提条件，当然，还需要配合一定的结构才可以实现光线向图像转换。 原始的单色液晶显示器原理,2020年9月15日4时16分,单色液晶显示器的液晶面板包含了两片无钠玻璃，称为Substrates，中间夹着一层液晶，也就是液晶层，液晶并不是简单地灌入其中，而是灌入两个内部有沟槽的夹层，这两个有沟槽的夹层主要是让液晶分子可以整齐地排列好，因为如果排列不整齐的话，光线是不能顺利地通过液晶部分的。为了达到整齐排列的效果，这些槽制作得非常精细，液晶分子会顺着槽排列，槽非常平行，所以各分子也是完全平行的。这两个夹层我们通常称为上下夹层，在生产过程中，上下沟槽呈十字交错(垂直90度)，即上层的液晶分子的排列是横向的，下层的液晶分子排列是纵向的，这样就造成了位于上下夹层之间的液晶分子接近上层的就呈横向排列，接近下层的则呈纵向排列。,2020年9月15日4时16分,假设在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上滤光片导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下滤光片穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而一旦通过电极给这些液晶分子加电之后，由于受到外界电压的影响，液晶分子不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态，这样光线就无法通过，结果在显示屏上出现黑色。 这样会形成透光时(即不加电时)为白、不透光时(加电时)为黑，字符就可以显示在屏幕上了，这便是最简单的显示原理。,2020年9月15日4时16分,普通液晶显示器工作原理 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，同时在液晶显示屏背面有一块背光板和反光膜，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。由控制电路来控制像素中的点是亮还是不亮呢？这主要是，在无钠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体的是否通光状态，在这个时候，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀，控制光的通过与不通过。在液晶材料周边还有控制电路部分和驱动电路部分，这样就可以用信号来控制单色图像的生成了。,2020年9月15日4时16分,在现在的应用中，LCD可分为无源阵列彩显DSTNLCD（俗称伪彩显）和薄膜晶体管有源阵列彩显TFTLCD（俗称真彩显）。DSTN（DualLayer Super Twist Nematic）显示屏不能算是真正的彩色显示器，因为屏幕上的内每个像素的亮度和对比度不能独立的控制，它只能显示颜色的深度，与传统的CRT显示器的颜色相比相距甚远，因而也被叫做伪彩显。TFT（Thin Film Transistor）显示屏 TFT（Thin Film Transistor）显示屏的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来控制，使每个像素都能保持一定电压，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度的显示。TFT显示屏是目前最好的LCD彩色显示设备之一，是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。,2020年9月15日4时16分,LCD的色彩层次比较丰富，TFT显示器一般有16位64K种颜色和24位16M种颜色，彩色十分鲜艳。 LCD的分辨率与CRT显示器不同，一般不能任意调整，它是厂家所设置的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、每列有多少像素点。现在LCD的分辨率一般是800点600行的SVGA显示模式和1024点768行的XGA显示模式。LCD刷新频率是指每个像素在一秒内被刷新次数，这和CRT显示器是相同的。新频率过低，可能出现屏幕图像闪烁或抖动。防眩光、防反射，由于LCD屏幕结构特点，屏幕的前景会反光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛产生反射和眩光。特别是侧面观察屏幕时就表现的很明显，这方面TFT的LCD要表现的更好,2020年9月15日4时16分,TFT（Thin Film Transistor）工作原理 建立在普通液晶显示器原理的基础上的。只是结构上稍作修改，上夹层增加了FET晶体管，下夹层的电极改成共通电极。但两者的工作原理还是有一定的差别。 在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置类似日光灯的光管。光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶原理来传导光线，由于上下夹层的电极的更改。在上电极导通时，液晶分子的表现如普通液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。,2020年9月15日4时16分,但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式。 相对而言，TN就没有这个特性，液晶分子一旦没有施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示的最大不同之处，也是TFT液晶的优越之处。,2020年9月15日4时16分,彩色的液晶显示器的工作原理 通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成的，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片。光线经过过滤片的处理照射到每个像素中不同色彩的液晶单元格之上，利用三原色的原理组合出不同的色彩。,2020年9月15日4时16分,LCD具有如下特性： (1)可以用低电压驱动（1.52V）； (2)功耗极低，仅为uW级； (3)与大规模集成电路连接性能好，可在LCD周围生成驱动电路； (4)可制成薄型平板结构，重量轻； (5)具有防爆性能。,2020年9月15日4时16分,几个概念 1图形 早期的图形是指没有亮暗层次变化的线条图。如电路图、机械图、印制板图、建筑图等。它是一种二值化的线条图，要么是一条明亮的线，要么就不显示，看到的只是屏幕底色。目前，图形也可以有颜色、亮暗层次的变化，表现的内容更加丰富。 2图像 图像是一种具有亮暗层次变化的图。如人物、景物照片等。经计算机处理与显示的图像称为数字图像、它是将图片上连续的亮暗变化变换成离散的数字量，以点阵的形式显示出来。,2020年9月15日4时16分,灰度级 灰度级是像素点的亮度值，在彩色显示器中表示颜色的差别。字符显示器中只用“o”和“ 1”两级灰度来表示字符的有无，这种显示器称单色显示器，有黑底白字和黑底绿字两种。在图形显示器中，灰度级越多，图像的层次感越强，图像也就越逼真。灰度级取决于每个像素对应刷新存储器中存储单元的位数和CRT本身的性能。如位数为4，则有16级灰度或颜色。若位数为8，则有256级灰度或颜色。目前，高质量的彩色显示器具有65536种颜色。,2020年9月15日4时16分,点距： 屏幕上相邻两个同色点（比如两个红色点）的距离称为点距，常见点距以毫米(mm)为单位，规格有0.31mm、0.28mm、0.25mm、 0.21mm等。显示器点距越小，在高分辨率下越容易取得清晰的显示效果。 一部分显示管采用了孔状荫罩的技术，显示图像精细准确，适合CAD/CAM，另一些采用条状荫罩的技术，色彩明亮适合艺术创作。,2020年9月15日4时16分,传统荫罩式显示器的点距是两个同色点之间的绝对距离，而有些显示器所采用的“水平点距”是指三点之间所形成的等边三角形的高，一般情况下要比点距短，正如所宣传的“精细点距0.20mm”就是水平点距，实际上的点距应该是0.20/1.732*2，大概是0.23mm左右。,点距有着不同的测量方法，不同种类的荫罩结构的测量手段也不同。 传统荫罩结构显示器的点距测量方法是指两个相同颜色的磷光点距离，水平点距也是在这个基础上提出的，只不过测量的角度不同而已。,2020年9月15日4时16分,但是有些厂商所研发的荫栅，没有点距的概念，只有光带，此时的点距就是两条相同颜色的色带之间的距离，也称之为栅距。,2020年9月15日4时16分,分辨率：指屏幕上象素的数目， 象素是指组成图像的最小单位，也 即上面提到的发光“点”。比如，640480的分辨率是说在水平方向上有640个象素，在垂直方向上有480个象素。为了控制象素的亮度和彩色深度，每个象素需要很多个二进制位来表示，如果要显示256种颜色，则每个象素至少需要8位(一个字节)来表示，即2的8次方等于256；当显示真彩色时，每个象素要用3个字节的存储量。每种显示器均有多种供选择的分辨率模式，能达到较高分辨率的显示器的性能较好。目前15寸的显示器最高分辨率一般可以达到12801024。,2020年9月15日4时16分,显示器的最大分辨率是由点距所决定，点距越小，最大分辨率越大，电子枪激发磷光粉的精确能力（工厂称之为色收敛）越强，对于图像锐利度更为重要，色收敛不良的话，比如说瞄准蓝色磷光点或色带的电子束就会偏斜至其他颜色，就会产生文本效果的不良，色彩造成重影。,2020年9月15日4时16分,扫描频率 电子束采用光栅扫描方式，从屏幕左上角一点开始，向右逐点进行扫描，形成一条水平线；到达最右端后，又回到下一条水平线的左端，重复上面的过程；当电子束完成右下角一点的扫描后，形成一帧。此后，电子束又回到左上方起点，开始下一帧的扫描。这种方法也就是常说的逐行扫描显示。而隔行扫描指电子束在扫描时每隔一行扫一线，完成一屏后再返回来扫描剩下的线，这与电视机的原理一样。隔行扫描的显示器比逐行扫描闪烁得更厉害，也会让使用者的眼睛更疲劳。,2020年9月15日4时16分,垂直扫描频率:完成一帧所花时间的倒数叫垂直扫描频率，也叫刷新频率，比如60Hz、75Hz等等。 水平扫描频率：也成为行频，指电子束每秒在屏幕上水平扫描过的次数，单位是千赫兹。行频的范围越宽，可支持的分辨率就越高。如：3070kHz等等。,2020年9月15日4时16分,带宽 带宽是指每秒钟电子枪扫描过的图像点的个数，以MHz(兆赫兹)为单位，表明了显示器电路可以处理的频率范围。比如，在标准VGA方式下，如果刷新频率为60Hz，则需要的带宽为6404806018.4MHz；在1024768的分辨率下，若刷新频率为70Hz，则需要的带宽为55.1MHz。以上的数据是理论值，实际所需的带宽要高一些。带宽的值越大，显示器性能越好。如：75MHz。,2020年9月15日4时16分,尺寸 显示面积指显像管的可见部分 的面积。显像管的大小通常以对角线的长度来衡量，以英寸单位(1英寸=2.54cm)，常见的有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸几种。显示面积都会小于显示管的大小。 显示面积用长与高的乘积来表示，通常人们也用屏幕可见部分的对角线长度来表示，比如15英寸显示器的显示面积一般是13.5英寸，这会因显示器的品牌不同略有差异，很显然，显示面积越大越好，但这意味着价格的大幅上升。,2020年9月15日4时16分,平面度： 按照其外观屏幕曲率可分为以下三种类型： 球面屏幕：好像屏幕是从一个球体上切下来的一块，图像在屏幕的边缘就会变形，现在已被淘汰。现显示器大部分采用平面直角， 柱面屏幕：屏幕的表面就象一个巨大圆柱体的一部分，看上去立体感比较强，可视面积也比较大。 平面屏幕：水平和垂直两个方向均为平面。,2020年9月15日4时16分,显示卡 显示卡(又称显示适配器)， CRT显示器是模拟设备，计算机是数字设备，把计算机所产生的数字图像在显示器上显示出来就要有一个数模转换的过程。显卡就充当了这角色。 在显示器里也有控制电路，但起主要作用的是显示卡。从总线类型分，显示卡有ISA、VESA、PCI、AGP四种。PCI显示卡使用非常普遍，广泛应用于486和586时代的电脑；比较高档一些的是AGP显示卡，Pentium II以上的电脑多数都使用AGP的显示卡。,2020年9月15日4时16分,1、显示卡的分类 2、显示卡的结构 3、显示卡的最新技术 4、显示系统的安装与使用,2020年9月15日4时16分,显示标准 与计算机系统中其它输入输出子系统一样，显示系统包括CRT显示器和显示器适配器（简称显示卡）。 显示器适配器是主机与显示器之间的接口部件。它的主要功能是控制光栅的产生及主机与显示器之间数据的暂存和传送等。如产生视频信号、水平及垂直扫描信号，并串转换，彩色编码，定时信号发生等。因此，除了CRT显示器本身的性能外，显示标准往往由显示卡的性能来决定。显示卡一般插在主机机箱内的扩展槽中，通过电缆与显示器相连。下面介绍几种常见的显示标准。,2020年9月15日4时16分,1MDA单色显示器适配器 MDA是1981年由IBM公司随IBM PC一起推出，是一种字符显示卡。它采用9X14点阵显示一个字符，满屏可显示80列X 25行字符，其分辨率为720X350个像素。字符显示的质量较高，但不能兼容图形方式。 2 CGA彩色图形适配器 CGA兼容图形和字符两种方式。在字符方式下，每个字符采用8 X 8点阵显示，显示的质量不如 MDA，但字符本身及其背景可以选择 16种颜色。在图形方式下，分辨率为 640X200，显示 2种颜色或 320 X 200， 4种颜色。,2020年9月15日4时16分,3MGA单色图形适配器一 MGA可显示单色图形或字符，分辨率为720X350个像素。它用于那些不需彩色图形的场合，以降低硬件开销。 4EGA增强型图形适配器 EGA兼有 MDA和CGA的优点，并增加了一些显示功能。字符方式下，采用 8 X14点阵显示一个字符，显示质量优于CGA。图形方式下，其分辨率为640X350，显示16种颜色。经改进后的 EGA，其分辨率达 640 X 480或 800 X 600。,2020年9月15日4时16分,5.VGA视频图形阵列 VGA是IBM公司1987年推出的。它的主要特点是在微型机的基本显示系统中采用模拟量输入，使显示的颜色更加丰富和逼真。 VGA在字符方式下以 9 XI6点阵显示字符，质量好于EGA，图形方式下，其分辨率为 640X480，显示16种颜色或320X200，256种颜色。 6SVGA超级VGA SVGA改进了VGA标准，增强了VGA功能。它的分辨率为800600、显示256种甚至更高的颜色。,2020年9月15日4时16分,结构：显示卡的构造不是很复杂，它有一个15针的VGA输出端口，卡上有图形处理芯片、显示内存及BIOS芯片。,2020年9月15日4时16分,资料 (data) 一旦离开 CPU，通过4个步骤，才会到达显示屏: 1、从总线 (bus) 进入显卡芯片 ，将 CPU 送来的资料送到显卡芯片里面进行处理。 (数位资料) 2、从 显示芯片（video chipset） 进入 video RAM，将芯片处理完的资料送到显存。 (数位资料) 3、从显存进入 Digital Analog Converter (= RAM DAC)，由显示显存读取出资料再送到 RAM DAC 进 行资料转换的工作(数位转类比)。 (数位资料) 4、从 DAC 进入显示器 (Monitor)，将转换完的类比资料送到显示屏 (类比资料)。,2020年9月15日4时16分,硬盘 1、硬盘的结构与硬盘的工作原理 2、硬盘的主要技术指标 3、硬盘发展的最新动态 硬盘按其接口类型，主要有IDE、RATA、SCSI等种类。IDE接口有40/80针，最初是为AT结构的电脑设计的，又称为ATA接口。 标准IDE接口只支持两个设备，每个硬盘的最大硬盘空间也只能到528M字节；现在普遍使用增强型IDE(EIDE)标准，它最多可支持4个设备，支持大容量的硬盘。 SCSI接口有许多先进的特性，比如传输速率更高、可管理的设备更多等等。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,对磁盘的直观认识,2020年9月15日4时16分,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定,2020年9月15日4时16分,硬盘内部的主要组成部分有：记录数据的刚性磁片；马达；磁头及定位系统；电子线路、磁道 (Tracks)、扇区(Sectors)、柱面 (Cylinders)和磁头(Heads)组成的。 。 拿一个盘片来讲，它和软盘类似，上面被分成若干个同心圆磁道，每个磁道被分成若干个扇区，每扇区通常是512字节。 硬盘的磁道数一般介于300-3000之间，每磁道的扇区数通常是63，而早期的硬盘只有17个。,2020年9月15日4时16分,磁片被固定在马达的转轴上，由马达带动它们一起转动。每个磁片的上下两面各有一个磁头，它们与磁片并不接触。 如果磁头碰到了高速旋转的磁片，会破坏表面的涂层和存在那里的数据，磁头也会损坏，所以在硬盘通电的情况下，千万不要移动主机。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘由一组绕轴旋转的盘片组成，盘片的数量为120片。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘系统的转速一般在每分钟3600转到12000转之间，即3600rpm 12000rpm。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁道（每一个盘片有5002500条磁道）。 扇区，所有磁道具有相同数目的扇区。,2020年9月15日4时16分,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,硬磁盘存储器的分类： 固定磁头固定盘片的磁盘存储器 固定磁头可换盘片的磁盘存储器 可移动磁盘固定盘片的磁盘存储器 可移动磁头可换盘片的磁盘存储器 温彻斯特磁盘存储器温彻斯特磁盘简称温盘，是一种采用先进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机。它是一种密封组合式的硬磁盘，即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写电路等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。优点是防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。,2020年9月15日4时16分,记录方式,2020年9月15日4时16分,不归零制：磁头线圈中始终有电流，不是正向电流（1），就是反向电流（0）。 见1就翻不归零制：记录0时电流方向不变，只有遇到1时才改变方向。 调相制：在一个位周期的中间位置，电流由负到正为1，由正到负为0，即利用电流相位的变化写1和0。 调频制：无论记录0还是1，在相邻两个存储元交界处电流都要改变方向。记录1时电流一定要在位周期中间改变方向，写1电流的频率时写0频率的2倍。 改进调频制：只有连续记录两个或两个以上“0”时，才在为周期的起始位置翻转一次。,2020年9月15日4时16分,硬盘的主要技术指标： 容量 硬盘高速缓存 外部数据传输率 内部数据传输率 平均寻道时间 硬盘主轴转速 单碟容量 接口 磁头数、柱面数和每道扇区数,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,存储密度 存储容量 寻址时间 数据传输率 误码率 价格 存储密度：单位长度或单位面积的磁层表面所能存储的二进制信息量。可用道密度和位密度来表示。 磁道的单位长度所能记录二进制信息的位数为位密度或线密度。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,存储容量：磁盘的存储容量是指所能存储的二进制信息总量。一般用字节表示。 磁盘存储器含有格式化和非格式化容量两个指标。格式化容量按某种特定的记录格式所能存储信息的总量。非格式化量指磁记录表面全部可利用的磁化单元总数。一般格式化容量相当于非格式化容量的70%。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,寻址时间：包括两部分：一是找道时间；二是等待时间。 找道时间：磁头寻找目标磁道所需要的时间。 等待时间：磁头从目的道等待需要访问的扇区恰好旋转到它的正下方所经历的时间。,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘访问时间=？,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘访问时间=寻道时间+？,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,所需扇区转到磁头之下所需要的时间称为旋转时间。平均延迟是磁盘转半圈的时间，所以对大部分磁盘的平均旋转时间TAR为：,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘访问时间=寻道时间+旋转时间+？,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘访问时间=寻道时间+旋转时间+传输时间+ ？,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,磁盘访问时间=寻道时间+旋转时间+传输时间+ +控制器时间,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,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，称为数据传输率。,2020年9月15日4时16分,例题：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2400转/分。问： 共有多少个柱面？ 盘组总存储容量是多少？ 数据传输率是多少？ 采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？寻址命令中如何表示磁盘地址？ 如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上？,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,解： 有效存储区域=16.5-11=5.5(cm) 道密度=40道/cm 40*5.5=220道 即220个柱面. 内层磁道周长= =2*3.14*11=69.08(cm) 每道信息量=400位/cm*69.08=27632=3454位 每面信息量=3454B*220=759880B 盘组总容量=759880*10=7598800B 磁盘数据传输率Dr=rN=2400/60*3454=13816B/s,台号 柱面(磁道)号 盘面(磁头)号 扇区号,16 15 14 8 7 4 3 0,2020年9月15日4时16分,存储设备磁盘存储器,冗余磁盘阵列： 如果一种元件只有一点进步，那么，并行使用多个元件会获得意外的性能。 这种思想导致开发了独立操作和并行处理的磁盘阵列。 随着多盘的使用，出现了各种多盘组织数据和增加数据冗余来提高其可靠性能的方法。工业上通过了一个称为RAID的标准方案。,2020年9月15日4时16分,盘阵列（RAID）,盘阵列(RAID，即Redundant Array of Inexpensive Disks)，即廉价磁盘冗余阵列，简称盘阵列技术。,2020年9月15日4时16分,盘阵列（RAID）,盘阵列容量大、速度快、可靠性高、造价低廉。它是目前解决计算机I/O瓶颈的有效方法之一，有着广阔的发展前景。,2020年9月15日4时16分,盘阵列（RAID）,2020年9月15日4时16分,磁带存贮器 磁带存贮器由磁带机和磁带组成，简称磁带机。 磁带有多种，按磁带宽度分，有1/4英寸、1/2英寸、1英寸和3英寸几种。按磁带种类分，有开盘式磁带和盒式磁带两种。按记录密度分，有800BPI、1600BPI、6250BPI等几种。按磁带表面并行记录信息的道数来分，有7道、9道、16道等几种。在现代计算机中，普遍采用1/2英寸开盘式磁带和1/4英寸盒式磁带着两种标准磁带。 磁带机也有多种类型。按磁带规模来分，有标准半英寸磁带机，海量宽带存贮器和盒式磁带机三种。按磁带机的走带速度分，有高速磁带机，中速磁带机和低速磁带机。,2020年9月15日4时16分,磁带机的主要技术指标有： 1. 带速 :磁带相对于磁头的运动速度，单位是英寸/秒。 2. 记录密度 :指单位长度的磁带上记录的字节数，单位是字节/英寸，记为BPI。 3. 记录间隙 :指相邻两记录块间的间隔距离，单位是英寸或毫米。4. 反绕时间 :只一定长度的满盘磁带的反绕时间，以秒为单位。5. 带宽及磁道数: 只磁带横向宽度和该宽度上的磁道数。6. 记录方式 :指不归零-1制（NRZ1）、调相制（PE）、成组编码记录方式（GCR编码）。7. 读/写访问时间: 指从控制器发出命令到读出（或写入）一个字节数所需的时间，单位为毫秒。8. 数据传输率: 每秒传递的字节数，单位是KB/s或MB/s，（千字节/秒或兆字节/秒）。,2020年9月15日4时16分,7、7 光驱 CD-RAM 1、光驱的工作原理 2、光驱的分类 3、光驱的常用技术参数 4、DVD驱动器,2020年9月15日4时16分,光驱的工作原理的工作原理 光盘驱动器(光驱)是一个结合光学、机械及电子技术的产品。在光学和电子结合方面，激光光源来自于一个激光二极管，它可以产生波长约0.54-0.68微米的光束，经过处理后光束更集中且能精确控制，光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，经过光检测器捕获信号。 光盘上有两种状态，即凹点和空白，它们的反射信号相反，很容易经过光检测器识别。检测器所得到的信息只是光盘上凹凸点的排列方式，驱动器中有专门的部件把它转换并进行校验，然后我们才能得到实际数据。光盘在光驱中高速的转动，激光头在司服电机的控制下前后移动读取数据。,2020年9月15日4时16分,光盘 CD-ROM是只能读出而不能写入的光盘，由于声音、视频和图形文件的使用，CD-ROM的应用极为广泛。它的制作成本低、信息存储量大、保存时间长。 CD-ROM只有一面有数据，在它的表面有一层保护膜，但它还是很容易被划伤，所以一定要注意。CDROM的印刷面不含数据，数据刻录在光滑的一面。在CDROM上，数据的读取靠激光来实现，表面的灰尘和划痕都会影响到读盘质量。 CD-ROM的容量不是固定的，一般它有一个最大容量。CD-ROM有两种尺寸，即12厘米和8厘米，最常见的是12厘米的一种。同样是12厘米的光盘，CD-R74可存储650M字节的数据或74分钟的音乐，CD-R63可存储550M字节的数据或63分钟的音乐。 一张CD-R74有333,000个扇区，每个扇区有2048个字节，则它可录制333,0002,048=681,984,000字节，即650M。,2020年9月15日4时16分,光盘的制作 CD-ROM的制作象用模子压制塑料制品一样。从原始主光盘上压制出来的光盘是主光盘的一个镜像，它的凹凸正好与主光盘的相反，为了做出与主光盘一样的光盘，必须把拷贝做两次，这样凹凸的位置就相同了。主光盘的第一个拷贝叫母盘，母盘一般是一个金属盘，以母盘为模，在上面注上聚碳酸酯塑料，然后压制成型，此时塑料盘片的表面就和原来的主光盘一样了，然后在塑料盘片表面涂上一层一微米厚的纯铝，然后在铝层外面涂上一层薄薄的聚碳酸酯以防止氧化和污染，这样，光盘就被制好了。 光盘上的数据存储和硬盘是不同的，它没有簇的概念，而是按轨道的方式存储的。硬盘轨道是一组同心圆，而光盘轨道则是一条从中心开始的渐开线，如果把这条线展开的话，它是一根完整的线，这条线就被称做轨。,2020年9月15日4时16分,光驱的常用技术参数,1、平均数据传输率 2、数据缓冲区 3、平均存取时间 4、速度：恒定线速度CLV，恒定角速度CAV，区域恒定角速度PCAV。,2020年9月15日4时16分,光驱的数据传输速度 平常说的32速、24速等就是指光驱的读取速度。 CD-RAM是从CD唱盘机基础上发展的。因此，早期的CD-RAM的数据传输率只有150KB/s，国际电子工业联合会就把150K字节/秒的传输率定为标准。后来驱动器的传输速率越来越快，就出现了倍速、四倍速直至现在的50倍速、或者更高。 32倍速驱动器理论上的传输率应该是：15032= 4,800K字节/秒，当然在实际的情况是达不到这么高的。,2020年9月15日4时16分,除了传输率外，平均查找时间是衡量光驱的另一指标，是指从检测光头定位到开始读盘这个过程所需要的时间。倍速光驱的平均查找时间约为400毫秒，快的光驱平均查找时间约为80毫秒甚至更少。 从光盘上读出的数据先存在缓冲区或高速缓存里，然后再以很高的速度传输到计算机上。多媒体计算机要求光驱至少有64K的高速缓存。,2020年9月15日4时16分,恒定线速度CLV（Constant Linear Velocity） 恒定角速度CAV（Constant Angular Velocity） 局部恒定角速度PCAV(Partial Constant Angular Velocity),2020年9月15日4时16分,DVD驱动器 DVD是“数字多功能光盘”(Digital Versatile Disc)的简称，或数字激光视盘(Digital Video Disc)，它具有高密度、高画质、高音质等特点。 满足人们对大存储容量、高性能存储媒体的需求，主要用于存储多媒体软件和影视节目。,2020年9月15日4时16分,DVD光盘： DVD大小和普通的CD-ROM完全一样，为了增大光盘容量，在DVD盘的生产采用了一种新的技术：即采用波长为635mm650mm的红激光刻盘，使轨道的间距减少，大大增加光盘的存储容量。 DVD定义了四种格式：单面单层，单面双层，双面单层，双面双层四种规格。容量分别是：4.7G、8.5G、9.4G和17G字节。普通的CD-ROM容量仅为650M。 DVD和CD-ROM、VCD一样，既可以存储数据，也可以存储电影数据。,2020年9月15日4时16分,DVD-5的架构是采用单层单面，所以标准的资料记录量为4.7GB。目前市场中以这种规格的DVD光盘居多，因为这个规格的生产成熟度最高。（见下图） DVD-l0的架构是采用双层单面，也就是DVD片的正反面都可以存储资料，一般标准的资料记录量为9.4GB，为DVD-5的两倍。 （见上图）,2020年9月15日4时16分,DVD-9的规格，单层双面，也就是将资料层增加到两层，但是中间夹入一个半透明反射层，如此一来读取第二层资料的时候，不需要将DVD盘片翻面，直接切换激光读取头的聚焦位置就可以了。就理论上来说，资料记录量可以提升到94GB ，但是由于双层的构造会干扰信号的稳定度，所以实际上的最高资料记录量只能够到达8.5GB而已。 由于DVD-l8直接就是DVD-9的双面架构，所以就容量上来说可以高达l7GB。,2020年9月15日4时16分,盘片的容量： 由于DVD光盘有单面单/双层与单/双面的规格，所以依照规格的不同，会有不同的容量，因此根据容量的不同可将DVD分成四种规格，分别是DVD-5、DVD-9、DVD-10与DVD-l8。目前市面上比较常见的是 DVD-5 和 DVD-9 碟片，DVD-10 和 DVD-18 则要过一段时间才会大量上市。因为后者(双层DVD)涉及到碟片换面的工作，而且容量也太大，毕竟目前还很少有这么大的容量需求。 碟片规格表：盘片类型 直径 面数/层数 容量 播放时间cd-rom 12厘米 单面 650mb 最多74分钟音频dvd-5 12厘米 单面单层 4.7gb 超过2小时视频dvd-9 12厘米 单面双层 8.5gb 大约4小时视频dvd-10 12厘米 双面单层 9.4gb 大约4.5小时视频dvd-18 12厘米 双面双层 17gb 超过8小时视频,2020年9月15日4时16分,DVD驱动器： DVD驱动器是用来读取DVD盘上数据的设备，从外形上看和和CD-ROM驱动器一样。DVD驱动器的读盘速度也比原来CD-ROM驱动器提高了近4倍以上。目前DVD驱动器采用的是波长为635mm650mm的红激光。 DVD的技术核心是MPEG2标准，此图像格式共有11种组合，DVD采用的是其中“主要等级”的图像格式，使其图像质量达到广播级水平。 DVD驱动器也完全兼容现在流行的VCD，CD-ROM，CD-R。但是普通的光驱却不能读DVD光盘。 因为DVD光盘采用了MPEG2标准进行录制的，所以的播放DVD光盘上的视频数据使用支持MPEG2解码技术的解码器。,2020年9月15日4时16分,光盘刻录机 1、CD-R光盘的结构 2、光盘刻录机的结构与工作原理 3、光盘刻录机的使用 CD-R驱动器，也叫光盘刻录机，外观上和CD-ROM驱动器一样，只是它里面的激光器，比标准CD-ROM驱动器的激光器功率要大。,2020年9月15日4时16分,CD-R刻录机（CD-Recorder或CD-Recordable的缩写） 一张光盘只可以让用户写一次的光盘驱动器，其数据格式与CD-ROM相同;CD-R规格书由菲利浦公司（Philips）和索尼公司（Sony）共同制定并于1990年颁布，雅马哈公司（Yamaha）在同年推出了第一部2倍速CD-R驱动器。 目前市场上CD-R刻录机根据写入速度的不同，其售价约在300余元至1000元之间，CD-R刻录机的读取速度一般为24速、48速或更高，而写入速度通常为8速或16速。,2020年9月15日4时16分,CD-R驱动器是一次写入多次读出的驱动器。 CD-R和CD-ROM类似，非常适合于存储大量的数据文件。记录的介质是有机染料或者是金属。 CD-R有两种记录方式，一种是用激光在金属记录层烧熔出凹坑，另一种是利用激光加热使染料型记录层发生变色，变色部分的反射率比附近区域低得多。读出数据时，就是根据反射激光的强弱变化来实现的。 光驱在读取这些平面和凹坑的时候就能够将其转换为0和1。由于这种变化是一次性的，不能恢复到原来的状态，所以CD-R盘片只能写入一次，不能重复写入。,2020年9月15日4时16分,CD-RW刻录机（CD-ReWritable的缩写） 允许用户在同一张可擦写光盘上反复进行数据擦写操作的光盘驱动器,由RICOH公司首先推出。CD-RW采用相变技术来存储信息。 相变技术是指在盘片的记录层上，某些区域是处于低反射特性的非晶体状态；数据是通过一系列的由非晶体到晶体的变迁来表示。 CD-RW驱动器在进行记录时，通过改变激光强度来对记录层进行加热，从而导致从非晶体状态到晶体状态的变迁。,2020年9月15日4时16分,与CD-R驱动器相比，CD-RW具有明显的优势: CD-R驱动器所记录的资料是永久性的，刻成就无法改变。若刻录中途出错，则既浪费时间又浪费CD-R光盘;而CD-RW驱动器一旦遭遇刻录失败或须重写，可立即通过软件下达清除数据的指令，令CD-RW光盘重获“新生”，又可重新写入数据。,2020年9月15日4时16分,输入设备,键盘 1、键盘的工作原理 2、键盘的分类 键盘: 大家对键盘都不陌生，我们只简单作一些介绍。键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等,2020年9月15日4时16分,一.键盘-字符数字输入设备 目前，使用最普遍的输入设备是键盘。键盘输入信息的手段是按键。每按下一个键后，信息就以电信号形式进入编码器。编码器按照键所在的位置，将其转换为相应的二进制代码，送到主机。 键盘结构的关键是如何将键盘上的按键动作转换成相应的ASCll码。由于按键开关本身只能产生一个开关信号，因此，需要有一套编码电路或程序，将某个按键的开关信号转换成相应的ASCll编码。按键盘编码的功能和实现方法进行分类，键盘有全编码键盘和非编码键盘两种。,2020年9月15日4时16分,键盘是一组安装在一起的按键开关（也称选择开关）。按键开关的种类很多，其原理也不尽 相同，但是基本上可归为两类： 触点式按键，它采用有触点的开关，借助机械簧片。直接使两个导体接通或断开，从而产生电信号； 无触点式按键，它利用电磁场或电压、电流的变化而产生输出信号。IBM键盘就采用此类按键开关。,2020年9月15日4时16分,鼠标 1、鼠标的工作原理 2、鼠标的分类 鼠标首先应用 于苹果电脑。随着 Windows操作系统的流行，鼠标变成了必需品，更有些软件必须要安装鼠标才能运行。,2020年9月15日4时16分,鼠标 它是一种手持式坐标定位部件。 鼠标是1968年发明的，到现在已经有30多年的历史了。1968年12月9日，鼠标诞生于美国加州斯坦福大学，它的发明者是Douglas Englebart博士。Englebart博士设计鼠标的初衷就是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。 现在市面上鼠标种类很多，按其结构分可分为机械式、半光电式、光电式、轨迹球式、网鼠等，平时我们用得最多的是机械式和半光电式两种。,2020年9月15日4时16分,机械式鼠标 价格便宜，维修方便，所以用这种鼠标的人最多。 把这种鼠标拆开，可以见到其中有一个橡胶球，紧贴着橡胶球的有两个互相垂直的传动轴，轴上有一个光栅轮，光栅轮的两边对应着有发光二极管和光敏三极管。 当鼠标移动时，橡胶球带动两个传动轴旋转，而这时光栅轮也在旋转，光敏三极管在接收发光二极管发出的光时被光栅轮间断地阻挡，从而产生脉冲信号，通过鼠标内部的芯片处理之后被CPU接受。信号的数量和频率对应着屏幕上的距离和速度。,2020年9月15日4时16分,鼠标的按键数目也不相同，一般可分为两键和三键。 两键鼠标是微软的标准，一般称为MS MOUSE； 三键鼠标是IBM的标准，称为PC MOUSE。现在的鼠标一般都支持这两种标准，在鼠标的背面有一个开关，可以调节选择两键或是三键。 还有一种分类方法是按照鼠标的接口分，可以分为三种： 串口、PS/2口还有USB口。 串口鼠标就是常说的“大口”，它接在计算机的串口上；还有一种是PS/2口的，接在主板上专门给鼠标留的PS/2口上；USB口鼠标是价格较贵。,2020年9月15日4时16分,从系统内部来讲，鼠标有两种类型：PS/2型鼠标和串行鼠标. 串行鼠标利用串行口，在电脑上为COM1或COM2。PS/2鼠标使用一个6芯的圆形接口，它需要主板提供一个PS/2的端口。,2020年9月15日4时16分,从鼠标的构造来讲，有机械式和光电式。 打开鼠标后，可以看到机械鼠标的结构：鼠标内有一个圆的实心的橡皮球，在它的上下方向和左右方向各有一个转轮和它相接触，这两个转轮各连接着一个光栅轮，光栅轮的两侧各有一个发光二级管和光敏三极管。 当鼠标移动时，橡皮球滚动，并带动两个飞轮转动，光敏三级管便感受到光线的变化，并把信号传输到鼠标内的控制芯片，再由芯片将鼠标的变化数据传给电脑。此时屏幕上的鼠标箭头就开始移动了。,2020年9月15日4时16分,鼠标的工作原理： 鼠标共焊有三个轻触式按键。除了左键、右键之外，中键被赋给了翻页滚轮。 高级的鼠标通常带有X、Y两个翻页滚轮，而大多数光电鼠标还是像这个方正光电鼠标一样，仅带了一个翻页滚轮。 翻页滚轮上、下滚动时，会使正在观看的“文档”或“网页”上下滚动。而当滚轮按下时，则会使“中键”产生作用。 “中键”产生的动作，可由用户根据自己的需要进行定义。,2020年9月15日4时16分,当卸下翻页滚轮之后，可以看到滚轮位置上，“藏”有一对光电“发射/接收”装置（如图）。 “滚轮”上带有栅格，由于栅格能够间隔的“阻断”这对光电“发射/接收”装置的光路，这样便能产生翻页脉冲信号，此脉冲信号经过控制芯片传送给操作系统，便可以产生翻页动作了。,2020年9月15日4时16分,鼠标维护:也许已经发现，鼠标如果给强光（如太阳光）照射时，会影响鼠标的移动，这是因为外界的光线影响了鼠标内部的光线变化。 鼠标用久了，灰尘容易附到橡皮球和转轮上，而且转轴上好很容易积垢，使鼠标灵活性降低。所以最好经常清理鼠标，可以将鼠标后部的螺丝打开，取下上面的塑料壳，这样就可以很容易的清理灰尘了，清理完毕后再组装好就可以接着用了。,2020年9月15日4时16分,跟踪球(轨迹球) 实际上是一个倒过来的机械鼠标，工作原理也是类似的。其球座固定不动，直接用手拨动轨迹球来向电脑发号施令，控制鼠标的箭头在屏幕上移动。有的跟踪球干脆就和键盘合成在一起。 有时在笔记本电脑上可以看到这种鼠标，它夹在笔记本的一侧。,2020年9月15日4时16分,无线遥控式鼠标可以分为两种：红外无线型鼠标和电波无线型鼠标。 红外无线型鼠标一定要对准红外线发射器后才可以活动自如，否则就没有反应；相反，电波无线型鼠标可以随时随地传信息。,2020年9月15日4时16分,光电鼠标： 相对于传统的机械式鼠标，光电鼠标具有定位准确、移动流畅且不易脏污等优点。,2020年9月15日4时16分,工作原理 在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。 然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。 最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上