第10章常见外部设备课件

第十章 常见外部设备外部设备分类按器件性质器件性质，可以分为机电设备、电子机械设备、光电设备、磁电设备等。按信息的传输方向信息的传输方向，可以分为输入设备、输出设备、输入输出设备（例如磁盘、通信设备等）。按服务对象服务对象，外部设备可以分为人机交互设备、机机通信设备（例如通信设备、数/模转换设备等）和计算机信息驻在设备等。按处理的内容处理的内容，可以有字符设备、图形/图像设备、声音设备、影视设备、虚拟现实等。人-机界面技术1.符号界面技术符号界面技术利用纸带、卡片穿孔机和光电输入机，实现“0”、“1”码的输入。汇编语言高级语言面向符号处理的人机交互设备：打印机、键盘、显示器人-机界面技术2.图形界面技术图形界面技术1950年，美国麻省理工学院用一个类似于示波器的阴极射线管（CRT）显示计算机处理的简单图形。基于电视技术的光栅扫描图形显示器光笔、图形输入板、操纵杆、鼠标器、绘图仪、扫描仪液晶显示器人-机界面技术3.多媒体界面技术多媒体界面技术 据统计，人类通过感觉器官收集到的全部信息中，视觉约占65%，听觉约占20%，触觉约占10%，味觉约占2%。“眼见为实眼见为实”将文本、声音、图形和图像综合处理，建立多种信息媒体的逻辑连接，使之具有人机交互性，称为多媒体计算机多媒体计算机技术技术（multimedia computing）。）。人-机界面技术视觉视觉听觉听觉触觉触觉其他（嗅觉、味觉）其他（嗅觉、味觉）静止静止动态动态其他其他图像图像图形图形文字文字图像图像图形图形符号符号语言文字语言文字动态影像视频动态影像视频真实感三维动画真实感三维动画二维动画二维动画三维动画三维动画声响声响(自然界）自然界）语音语音(人类语言人类语言)(人头录音技术）人头录音技术）音乐音乐压力压力运动运动传感传感/发生器发生器常见的计算机媒体及其分类常见的计算机媒体及其分类人-机界面技术多媒体技术的核心多媒体技术的核心具有视觉、听觉和说话能力的外部设备。高速、大容量的计算机系统。视频和音频数据压缩和解压缩技术。人工智能和交互式技术，“能听会说”，“能读会写”。人-机界面技术4.虚拟现实（虚拟现实（virtual reality）技术）技术 虚拟现实（VR）又称灵境（或幻境）技术，它是以某些直接感觉为引导，借助人脑的联想，激发其他非直接感觉神经活动，产生的一种幻觉。虚拟现实的目标是要人“信”，或者是“出神”、“着迷”、“上瘾”，产生一种“情不自禁”的沉浸感。通常作为引导（或导入）感觉的是视觉视觉（如“望梅止渴”）、听觉听觉（如听小说）和触觉触觉等。人-机界面技术4.虚拟现实（虚拟现实（virtual reality）技术）技术 虚拟现实技术的三个基本特征虚拟现实技术的三个基本特征Interaction交互性交互性：参与者可以通过专门设备，用人的自然技能对模拟环境进行考察与操作。Imagination幻觉性幻觉性：VR并非真实的存在，而是计算机技术形成的幻觉。Immersion沉浸感沉浸感：VR用一套全新的电子刺激代替真实世界的各种感觉，使人在计算机产生的仿真中，有一种“身临其境”的感觉。绿色计算机 节能节能低污染低污染，生产过程的绿色化，使用可再生的材料代替聚脂类材料，降低噪声，减少电磁辐射。易回收易回收，包括系统本身的材料、包装材料、雷射印表机的色匣、以及大量的纸张等。机器的结构设计合理，拆装容易。符合人体工程学符合人体工程学，主机、显示器、键盘等的造型将设计得更加舒适美观。显示设备一、显示设备的分类及有关的概念一、显示设备的分类及有关的概念按所用的显示器件分类按所用的显示器件分类：阴极射线管显示器(cathode raytube，简称 CRT)，液晶显示器(liquid crystal display，简称 LCD)，等离子显示器等。按所显示的信息内容分类按所显示的信息内容分类：字符显示器、图形显示器和图像显示器。按显示设备的功能分类按显示设备的功能分类：普通显示器和显示终端。显示器的功能简单，只能用于接收视频信号。终端的结构复杂，能完成显示控制与存储、键盘管理及通信控制等功能。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 1.图形和图像图形和图像图形图形(graphics)最初是指没有亮暗层次变化的线条图，如建筑机械所用的工程设计图、电路图等。早期的图形显示和处理只能用线条的有无来表示简单的图形。图像图像(image)最初就是指具有亮暗层次的图，如自然景物、新闻照片等。经计算机处理后显示的图像称作数字图像，就是将图片上连续的亮暗变化变换为离散的数字量，并以点阵列的形式显示输出。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 1.图形和图像图形和图像图形图形是用计算机表示和生成的图(如直线、矩形、椭圆、曲线、平面、曲面、立体及相应的阴影等)，称为主观图像，它是基于绘图命令和坐标点的存储与处理基于绘图命令和坐标点的存储与处理；图像图像多半来自客观世界，是基于象素点的存储与处理基于象素点的存储与处理，如由摄像机摄取下来存入计算机的数字图，这种图像称为客观图像。随着计算机技术的发展以及图形和图像技术的成熟，图形、图像的内涵日益接近并相互融合。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 2.分辨率及灰度级分辨率及灰度级显示器一般采用光栅扫描方式，即电子束从左向右、自上向下作水平扫描和垂直扫描，电子束撞击显示屏上的众多的荧光粉点而使其发光，每个发光点每个发光点就是一个像素像素。显示屏幕上相邻两个像素中心点之间的距离称为显示器的点距点距(dot pitch)。点距越小图像的清晰度越高。分辨率分辨率(resolution)指的是显示设备所能表示的像素个数显示设备所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率取决于荧光粉的粒度，屏的尺寸和电子束的聚焦能力。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 2.分辨率及灰度级分辨率及灰度级灰度级灰度级(gray level)指的是所显示像素点的暗亮差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。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。理论上对1024768的空间分辨率，用3位二进制码表示的颜色等级，需要的显示存储器为10247683=230.4 KB。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 3.刷新和帧存储器刷新和帧存储器 CRT器件的发光是由电子束射在荧光粉上引起的。电子束扫过之后，其发光亮度只能维持短暂一瞬(大约几十毫秒)便消失。为了使人眼能看到稳定的图像就必须在图像消失之前使电子束不断地重复扫描整个屏幕。这个过程叫做刷刷新新(refresh)。每秒刷新的次数称刷新频率刷新频率或扫描频率扫描频率。结合人的视觉生理，刷新频率应大于30次/秒，人眼才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视标准，每秒刷新50帧(frame)图像。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 3.刷新和帧存储器刷新和帧存储器 为了不断提供刷新图像的信号，必须把图像存储起来，存储图像的存储器叫“帧存储器帧存储器”或“视频存储器视频存储器”(VRAM)(电视不需要用帧存储器，因为它不断接收从天线来的信号)。帧存储器的容量由图像分辨率和灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，帧存储器的容量越大。如分辨率为1024 1024，256级灰度的图像，存储容量为10241024 8bit=1MB。帧存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。容量和存取周期是帧存储器的两个重要技术指标。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 4.随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描电子束在荧光屏上按某种轨迹运动称为扫描扫描(scan)，控制电子束扫描轨迹的电路叫扫描偏转电路扫描偏转电路。扫描方式有两种：随机扫描随机扫描是控制电子束在CRT屏幕上随机地运动，从而产生图形和字符。电子束只在需要作图的地方扫描，而不必扫描全屏幕，所以这种扫描方式画图速度快，图象清晰。光栅扫描光栅扫描是电视中采用的扫描方法。在电视中，要求图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。显示设备二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的有关术语 4.随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描光栅扫描光栅扫描是从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫描两种方式。逐行扫描逐行扫描就是从屏幕顶部开始一行接一行地扫描，一直到底反复进行。电视系统采用隔行扫描隔行扫描。它把一帧图像分为奇数场和偶数场，奇数行构成奇数场，偶数行构成偶数场。扫描顺序是先偶数场，再奇数场，交替传送，每秒显示50场。显示设备三、字符显示器三、字符显示器 显示字符的方法有显示字符的方法有3种：种：点阵法点阵法，由若干像素（，由若干像素（pixel）组成字符。）组成字符。向量法向量法，用若干依次产生的向量形成字符。，用若干依次产生的向量形成字符。特殊法。特殊法。显示设备四、图形和图像显示器四、图形和图像显示器程序段缓存程序段缓存中存储由计算机送来的显示文件和交互式图形图像操作命令，如图形的局部放大、平移、旋转、比例变换、图形的检索以及图像处理等。帧存储器帧存储器中存放一帧图形的信息，与屏幕的像素和灰度相对应，若屏幕的分辨率为10241024个像素，灰度为256级，帧存就要有1024 1024个单元，每个单元字长8位。光栅扫描显示器结构光栅扫描显示器结构 输入设备一、一、键盘键盘1.键盘工作原理键盘工作原理键盘由一组按键一组按键和相应的键盘控制器键盘控制器组成。键盘主要由三种基本类型的键组成：1）字符数字键字符数字键：字母、数字以及，$，#等。2）扩展功能健扩展功能健：如Home、End、Backspace、Return、Delete、Insert、PgUp、PgDn以及功能键 F1F10等。3）与其他组合键使用的控制健与其他组合键使用的控制健：如：如Alt、Ctrl和和Shift等。等。输入设备一、一、键盘键盘1.键盘工作原理键盘工作原理键盘和主机通过5芯电缆相连，分别是电源线、地线、复位线以及键盘数据线和时钟线。按键开关按键开关：将操作员的按键动作转换成与该按键对应的字符或控制功能的电信号。触点式按键触点式按键借助机械簧片构成的触点开关的接通或断开，来产生电信号。非触点式开关非触点式开关借助霍尔效应开关(利用磁场变化)和电容开关(利用电流或电压变化)产生输入信号。输入设备一、一、键盘键盘1.键盘工作原理键盘工作原理键盘控制器键盘控制器：其功能是进行扫描，判断按键的位置，然后将键盘上的位置码转换成相应的ASCII码，送入计算机。全编码键盘全编码键盘：通过识别键是否按下，以及所按下键的位置，由全编码电路产生唯一对应的编码信息（如ASCII码）送入主机。键盘响应速度快，但是硬件结构复杂。非编码键盘非编码键盘：位置码转换成ASCII码的过程由软件来完成，即主机执行键盘驱动程序，进行查表，将位置码转换成相应的ASCII码。速度较低，结构简单，某些键的功能可以通过软件来重定义，使用灵活。输入设备一、一、键盘键盘2.BIOS键盘中断调用及编程键盘中断调用及编程类型16的中断提供了基本的键盘操作，它的中断处理程序包括3个不同的功能，分别根据AH寄存器的内容来选择：利用INT 16H调用键盘I/O ROM例行程序时，先在AH中存放功能编号0、1或2。输入设备二、光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔光笔(light pen)的头部装有一个透镜系统，能把进入的光汇聚为一个光点。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，在屏幕上画出图形或修改图形，这个过程与人用钢笔画图的过程类似。经操作员确认后，即可存入计算机。输入设备二、光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔、图形板和画笔（或游动标）输入画笔画笔(stylus)不是光笔，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时，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。将图纸贴在图形板上，画笔沿着图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。图形板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。坐标量测的方法有电阻式、电容式、电磁感应式和超声波式几种。输入设备三、鼠标器、跟踪球和操作杆输入三、鼠标器、跟踪球和操作杆输入 鼠标器鼠标器(mouse)是一种手持式的坐标定位部件，由于它拖着一根长线与接口相连，样子像老鼠，由此得名。跟踪球跟踪球(trackboll)是用手指或掌心推动的金属球体。操作杆操作杆(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。输入设备四、触摸屏四、触摸屏触摸屏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。输入设备五、图像输入设备（摄像机和数码相机）五、图像输入设备（摄像机和数码相机）摄像机摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像。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。当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读出图像。如果想把纸上的图像输入计算机，一种方法是用摄像机对着纸上的图像摄像输入，另一种方法是利用装有CCD（电荷耦合器件）的图文扫描仪(scanner)或图文传真机。输入设备六、六、条形码及其技术条形码及其技术条码条码：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。这组数据可以是数字、字母或某些符号。条码的作用条码的作用：条码是表示数据的符号，它可由机器自动识别，并送入计算机中。条码技术条码技术主要包括：条码编码规则及标准、条码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技术、计算机技术等。输入设备七、七、光学字符识别光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统技术和语音文字输入系统OCR系统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。语音与文字输入语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声波和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算机可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图形的“识别”。从学科上说这属于模式识别(pattern recognition)范畴。输入设备七、七、光学字符识别光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统技术和语音文字输入系统OCR系统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。语音与文字输入语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声波和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算机可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图形的“识别”。从学科上说这属于模式识别(pattern recognition)范畴。输入设备七、七、光学字符识别光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统技术和语音文字输入系统语音与文字识别系统的系统构成语音与文字识别系统的系统构成预处理预处理：从传感器采集到的信号，往往有畸变或噪音，预处理阶段的一个主要任务是消除或削弱噪音。预处理阶段还包含对输入信息进行划分的内容。特征提取特征提取：语音或文字输入到计算机后，通过与机内已存入的标准语音或文字相比较，找出其最相似者而实现识别。分类器学习分类器学习：将作为标准的文字或语音送入机器。分类决策分类决策：对输入信号进行识别，并赋予识别结果。打印设备 一、打印设备分类一、打印设备分类按印字原理印字原理分为击打式击打式和非击打式非击打式两大类。击打式打印机是利用机械作用使印字机构与色带和纸相撞击而打印字符，目前使用的是点阵针式打印机。非击打式是采用电、磁光、喷墨等物理、化学方法印刷字符。如激光印字机、静电印字机、喷墨印字机等。击打式设备成本低，缺点是噪音大，速度慢。按工作方式工作方式可分为串行打印机和行式打印机两种。串行打印机串行打印机：逐字打印。行式打印机行式打印机：一次输出一行。打印设备 二、二、打印控制器与打印机的连接打印控制器与打印机的连接CPU打印控制器数据锁存器 命令译码 控制锁存器 总线缓冲 数据地址INT数据初始化、选通、自动输纸忙、出错、缺纸打印机数据锁存器：暂存CPU送来的打印数据。总线缓冲：保存打印机送来的状态信息。磁表面存储器原理1.磁表面存储元磁表面存储元磁表面存储器中的信息存储在涂覆在载体表面、厚度为0.0255m左右的磁层磁层中。磁层是采用r-Fe2O3粉末制成的磁胶磁胶。当具有很窄缝隙的磁头的写线圈中通过电流时，其垂直下方的一个小区间会形成一个局部小磁环小磁环，称为存储元存储元。磁表面存储器原理1.磁表面存储元磁表面存储元写信息写信息：让载磁体向一个方向运动，且磁头的写线圈中通过与某0，1信息一致的脉冲电流信息一致的脉冲电流，在磁表面磁头下的条线(称磁道磁道)上的连续的存储元中记录下相应的信息。读信息读信息：写线圈中不通脉冲电流不通脉冲电流，载磁体在磁头下运动时，存储元中的剩磁便会在读出线圈中感应出脉冲电动势，经过读出放大器放大鉴别，就可把所存的磁信息转换成脉冲电流读出。磁表面存储器是无源存储器无源存储器，停电后所存的信息仍可保存。磁表面存储器原理2.数字磁记录格式数字磁记录格式规定了一连串的二进制数字信息与磁层存储元的相应磁化翻转形式(即对应的写入电流波形)互相转换的规则互相转换的规则。(1)自同步能力自同步能力。只有读出脉冲序列呈周期性时，才可能从规定的时间间隔时钟窗口中提取时钟脉冲，提供自同步能力。(2)记录密度记录密度。磁记录密度主要由记录一位二进制信息的磁化翻转次数决定，翻转次数多的磁记录密度就低翻转次数多的磁记录密度就低。(3)记录信息的可靠性记录信息的可靠性。可靠性与实现机构的复杂程度有关，如看其是否能提供同步脉冲，信号频率是否过宽等。磁表面存储器原理2.数字磁记录格式数字磁记录格式(1)归零制（归零制（RZ，return to zero）用写电流的正脉冲正脉冲表示“1”，负脉冲负脉冲表示“0”，使磁层在记录“1”时从无磁性状态无磁性状态转变为向某个方向磁化状态某个方向磁化状态，记录“0”时从无磁性状态无磁性状态转变为另一方向的磁化状态另一方向的磁化状态。在两信息之间，磁头线圈的写电流要回到零零，这是归零制的特点。磁表面存储器原理2.数字磁记录格式数字磁记录格式(1)归零制（归零制（RZ，return to zero）优点：简单易行简单易行，每一位记录信息本身包含有时钟脉冲信息，用来作为读出时的同步控制时钟，提供自同步能力。缺点：记录密度低，抗干扰能力差记录密度低，抗干扰能力差。写入信息前必须先让磁层去磁，存储一位信息要使磁层的状态变化两次，相邻两个磁化小区间有未被磁化的空白区。磁表面存储器原理2.数字磁记录格式数字磁记录格式（2）不归零制（不归零制（NRZ）在记录信息时，磁头线圈中总是有电流磁头线圈中总是有电流，不需磁化电流回到无电流的状态，所以称不归零制。磁层不是被正向磁化，就是被反向磁化，特点是“变才反变才反转转”，即信息有变化，电流才改变方向，因此也称为异码翻转不归零制(NRZC)。抗干扰能力较好，但它没有自同步能力没有自同步能力。磁表面存储器原理2.数字磁记录格式数字磁记录格式（3）调相制）调相制（PE,Phase Encoding）利用电流的跳变的方向记录“1”或“0”。写写“1”：写电流由正向负正向负跳变一次；写写“0”：写电流由负向正负向正跳变一次。写“1”与“0”的存储元磁化翻转方向分别为0和180，所以称调相制。具有自同步能力，抗干扰能力强，但频带较窄频带较窄。磁表面存储器原理2.数字磁记录格式数字磁记录格式（4）调频制调频制(FM，Frequency Modulation)在两个信息的交界处写电流都要改变方向，利用中间有无跳变记录“1”或“0”。写写“1”：电流电流在信息位周期中央改变一次方向改变一次方向；写写“0”：电流方向保持不变。具有自同步能力。实际上，相邻两位信息之间嵌入了一位总是为“1”的同步信息，因而记录每位信息磁层至少翻转一次。磁表面存储器原理记录方式的评价标准评价标准：主要是编码效率编码效率和自同步能力自同步能力等。编码效率编码效率：位密度与磁化翻转密度的比值，它直接影响磁记录的密度，可用记录1位信息的最大磁化翻转次数来表示。如FM，PE的编码效率为50%，NRZ的编码效率为100%。自同步能力自同步能力：用最小磁化翻转间隔和最大磁化翻转间隔的比值R来衡量，例如FM磁化翻转的最大间隔是T，最小间隔是T/2，所以RFM=0.5。NRZ没有自同步能力。磁表面存储器原理3.硬磁盘存储器的存储结构硬磁盘存储器的存储结构磁表面存储器原理3.硬磁盘存储器的存储结构硬磁盘存储器的存储结构磁表面存储器原理3.硬磁盘存储器的存储结构硬磁盘存储器的存储结构磁表面存储器原理4.硬盘存储器的主要性能指标硬盘存储器的主要性能指标（1）记录密度与硬盘容量）记录密度与硬盘容量道密度道密度Dt：径向单位长度的磁道数径向单位长度的磁道数，在数值上等于磁道距P的倒数，单位是TPI(tracks/inch)或TPM(tracks/mm)。道密度Dt在数值上等于磁道距P的倒数。位密度位密度Db：也称为线密度，是单位长度磁道所能记录的二单位长度磁道所能记录的二进制信息的位数进制信息的位数，单位是bpi(位/inch)或bpm(位/mm)。注意注意：磁盘的位密度是以最小的同心圆最小的同心圆进行计算的结果。同一磁盘存储器中的各扇区的容量相同各扇区的容量相同，所以其外的位密度显然要低。磁表面存储器原理4.硬盘存储器的主要性能指标硬盘存储器的主要性能指标（1）记录密度与硬盘容量）记录密度与硬盘容量磁盘容量磁盘容量：指其所能存储的字节的总量。存储容量分格式化容量格式化容量和非格式化容量非格式化容量。非格式化容量就是整个磁盘存储器的容量。格式化实际上就是在磁盘上划分记录区，为此要写入一些标志和地址信息。格式化容量是用户实际可以使用的存储容量，它比非格式化容量要小，一般占非格式化容量的80左右。磁表面存储器原理4.硬盘存储器的主要性能指标硬盘存储器的主要性能指标（1）记录密度与硬盘容量）记录密度与硬盘容量例，设有一个硬盘组，共有4个记录面，盘面有效记录区域直径（宽度）为30cm，内直径为10cm，记录密度为250位/mm，磁道密度为8道/mm，每磁道分16个扇区，每扇区512字节。问磁盘的非格式化容量和格式化容量各是多少？磁表面存储器原理4.硬盘存储器的主要性能指标硬盘存储器的主要性能指标（2）主轴转速）主轴转速主轴转速快，磁头到达目的扇区的速度就快。例，若主轴转速为每分钟3600转，计算该磁盘的平均寻区时间Twa。磁表面存储器原理4.硬盘存储器的主要性能指标硬盘存储器的主要性能指标（3）寻道时间）寻道时间磁头找到目的磁道需要的时间。（4）平均存取时间）平均存取时间近似等于平均寻区时间与寻道时间之和。（5）缓冲存储区大小）缓冲存储区大小为了解决硬盘内部读写硬盘内部读写与接口接口之间的数据传输速度不匹配，在它们之间可以设置一个缓冲存储区设置一个缓冲存储区，以从整体上提高硬盘的数据读写速度。磁表面存储器原理4.硬盘存储器的主要性能指标硬盘存储器的主要性能指标（6）数据传输率）数据传输率内部数据传输率内部数据传输率主要由主轴的旋转速度决定。外部数据传输率外部数据传输率是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，与接口类型和缓存大小有关。（7）误码率）误码率误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数，它等于从辅从辅存读出时，出错信息位数和读出的总信息位数之比。存读出时，出错信息位数和读出的总信息位数之比。为了减少出错率，要采用校验码。硬盘的接口标准硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，用于硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度。在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行的快慢和系统性能的好坏。硬盘的接口标准1.IDE（integrated drive electronics，电子集成，电子集成驱动器）驱动器）把硬盘控制器与盘体集成在一起把硬盘控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。（1）减少硬盘接口的电缆数目与长度，使数据传输的可靠性得以增强；（2）使硬盘制造更容易，硬盘生产厂家不需要担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容；（3）硬盘安装方便。硬盘的接口标准2.SCSI（small computer system interface，小，小型计算机系统接口）型计算机系统接口）广泛应用于小型机上的高速数据传输,并非专门为硬盘设计。优点优点：应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等。缺点缺点：价格较高，主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。硬盘的接口标准3.光纤通道（光纤通道（fibre channel）专门为网络系统设计的接口，随着存储系统对速度需求的提高，才逐渐应用到硬盘系统中。优点优点：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。缺点缺点：价格昂贵，只用在高端服务器上。硬盘的接口标准4.SATA（Serial ATA）采用串行连接方式，总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力；与以往相比其最大的区别在于能对传输指令能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查进行检查，如果发现错误会自动矫正。使用SATA口的硬盘又叫串口硬盘，结构简单，支持热插拔，是未来PC机硬盘的趋势。硬磁盘的格式化硬盘须经过如下硬盘须经过如下3步才能使用：步才能使用：低级格式化低级格式化，也称物理格式化。硬盘的分区（硬盘的分区（partitioning）。DOS分区的分区的FORMAT格式化格式化，也称逻辑格式化。，也称逻辑格式化。格式化会使其所存的数据全部丢失。格式化会使其所存的数据全部丢失。硬磁盘的格式化1.低级格式化低级格式化对盘片上的扇区进行定义对盘片上的扇区进行定义，即给扇区加上标记，以便驱动器能识别指定的扇区，并且还要规定扇区的交错因子。扇区交错扇区交错的目的是为了让读写头读写了某一山区之后，在读写下一山区之前，给主机一段时间处理数据，而无需驱动器停转或多转一圈。硬磁盘的格式化2.硬盘的分区硬盘的分区将硬盘分为几个不同的存储区域。将硬盘分为几个不同的存储区域。分区的必要性：分区的必要性：为了能在同一台机器中使用不同的操作系统使用不同的操作系统，有必要为各操作系统建立一个分区。早期的DOS管理外存空间的能力有限，如DOS 3.3可以使用的硬盘最大容量为33 MB，超过33 MB的硬盘必须通过分区将其分为多个逻辑盘，使每个逻辑盘均不超过33 MB才能使用。硬磁盘的格式化2.硬盘的分区硬盘的分区DOS系统在硬盘上最多可建立两个分区，一个称基本基本DOS分区分区，一个称扩展分区扩展分区。DOS的系统文件必须建在基本DOS分区之上。扩展分区可建成多个逻辑盘。分区后的硬盘空间由两部分组成：主引导扇区主引导扇区和供不同的操作系统使用的区域。硬磁盘的格式化2.硬盘的分区硬盘的分区DOS分区由如下分区由如下4部分组成：部分组成：引导扇区引导扇区：引导扇区用来存放本分区参数和引导程序。FAT（文件分配表）：说明各文件的具体位置和整个分区使用的情况。FAT放在引导扇区之后的若干个紧挨的扇区中。FDT（文件目录表）：存放根目录下的所有文件名和子目录名，以及文件的扩展名、文件属性、文件长度、文件存放起始位置、文件建立或更新日期和时间等，又称根目录（ROOT）区。数据区数据区：存放用户数据和文件，又称用户区。硬磁盘的格式化3.DOS分区的分区的FORMAT格式化格式化作用：作用：对硬盘进行初始化，使其记录格式能为DOS所接受。检出硬盘有缺陷的磁道和扇区。建立目录、文件分配表。装入DOS系统文件（对基本分区）。磁带存储器 磁带存储器是最早应用的磁表面存储器，其特点是存储容量大、价格便宜。磁带的宽度规格有1/4 英寸、1/2英寸、3英寸等几种，长度有2400英尺、1200英尺、600英尺等几种；记录密度有 800 bpi，1600 bpi，6250 bpi等。目前广泛应用的是宽1/2英寸，长732 m的磁带，约可存180 MB。磁带磁带存储器的主要缺点缺点是只能顺序存取只能顺序存取，不能像磁盘存储器那样随机存取，并且访问速度慢，主要用于脱机存储。磁带存储器磁带上的信息保存在并行排列的磁道上，每个磁道记录一个字中的一位信息。下图9道磁带的格式。其中8条磁道用于记录一个字节信息，一条用于纵向奇偶校验。磁带存储器磁带与主机间进行信息传送的最小单位是数据块，或称为记录块(block)。记录块的长度可以是固定的，也可以是变化的，由操作系统决定。记录块之间应留有空白间隙(intrblock gap,IBG)，作为磁头停靠的地方，并保证磁带停止和启动时有足够的惯性缓冲。记录块尾部有几行特殊的标记，表示数据块的结束，随后是该记录的水平校验(即各个字节的同一位的总体校验)。磁带存储器BOT和EOT分别称为带始标记和带尾标志，由两块反光金属箔做成，可以通过光源和光敏元件识别。装带时，BOT表示装带成功，倒带时则使磁带停止。EOT的功能类似。磁盘阵列RAID RAID（redundant arrays of inexpensive disk）是并）是并行处理技术在磁盘系统中的应用。行处理技术在磁盘系统中的应用。它把多台小型的磁盘存储器（或光盘存储器）按一定的条件组织成同步化的阵列，利用类似于存储器中的多体交叉技术，将数据展开存储在多台盘上，提高了数据传输的带宽，并用冗余技术提高了系统的可靠性。优点：容量大、功耗低、体积小、成本低、快速响应和便于维护等。磁盘阵列RAIDRAID技术的核心是采用分条技术的核心是采用分条(stripping)、分块、分块(declustering)和交叉存取和交叉存取(interleaving)等方式对存储在多个盘中的数据和校验数据进行组合处理，来满足存储系统的性能要求。几种典型的几种典型的RAID结构：结构：RAID0、RAID1RAID4、RAID5、RAID6、RAID7 光盘存储器 1.光盘存储技术的特点光盘存储技术的特点记录密度高，存储容量大。采用非接触方式读/写，没有磨损，可靠性高。可长期（60100年）保存信息。成本低廉，易于大量复制。存储密度高，体积小，能自由更换盘片。光盘存储器 1.光盘存储技术的特点：光盘存储技术的特点：存取时间存取时间，即把信息写入光盘或从光盘上读出所需的时间，一般为100500 ms。误码率误码率，即从光盘上读出信息时，出现的差错位数与总位数之比，在10-1010-17以下。光盘的数据存取速率比磁盘低，基本速率(单倍速)为150 MB/s。光盘存储器2.只读型和只写一次型光盘只读型和只写一次型光盘写信息写信息：先把主机送来的数据在光盘控制器内调制成MFM（Magnetic field modulation，磁场调制）方式的写数据，然后把其中的“1”变成20mW左右的并聚焦为1m左右的脉冲激光点，对存储介质微小的区域加热，打出m级的凹坑以代表凹坑以代表“1”，无凹坑处代表无凹坑处代表“0”。读信息读信息：功率较低(为写入光束功率的1/10)的激光连续照射在光盘上，有凹坑处的反射光弱，无凹坑处的反射光强，由光检测器就可以把反射光的强弱变为电信号。光盘存储器3.可擦写型光盘读写原理可擦写型光盘读写原理（1）磁光盘读写原理）磁光盘读写原理磁光盘的存储介质存储介质是由光磁材料光磁材料做成的易于垂直磁化的磁性薄膜。写信息写信息：先要使磁膜向(垂直于盘面的)某一个方向磁化。要写“1”时，光头产生激光束，使磁膜局部受热，上升到居里点(150左右)，使磁顽力降至零，用极弱磁场便可以将磁极反转；写入末端，激光束消失，以永磁保持刚才写入的信息。读信息读信息：利用激光与磁化介质相互作用时偏振状态的变化来区别存储的信息是“0”还是“1”。光盘存储器3.可擦写型光盘读写原理可擦写型光盘读写原理（2）相变光盘读写原理相变光盘读写原理相变型光盘的存储介质存储介质通常由硫族(S，Se，Te)化合物化合物制成，写入前全部是结晶状态结晶状态。写写“1”：利用短激光脉冲使结晶态的存储介质局部熔化，骤冷后变成非结晶态。擦去时，则用光波较长的、强度较弱的光脉冲使它复原为结晶态。读信息读信息：根据结晶态和非结晶态对激光束反射率的不同，区别存储的是“0”还是“1”。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(1)CD-DA（compact disc-digital audio，精密光盘数字，精密光盘数字音频）规范及格式音频）规范及格式 CD-DA中，以帧中，以帧(frame)作为存储声音数据的基本单位作为存储声音数据的基本单位。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(1)CD-DA（compact disc-digital audio，精密光盘数字，精密光盘数字音频）规范及格式音频）规范及格式 光盘的光道与磁盘的磁道不同：磁道呈同心圆状，各物理磁道是不连续的；而光道呈螺旋状，物理光道是连续的光道呈螺旋状，物理光道是连续的。一般说来，一首乐曲或歌曲就是一条光道。显然，一张磁盘上各磁道所含扇区数固定相同，而一张光盘上各光道所含扇区数不固定。一张标准CD-DA上最多可以有99条光道。一条光道可包含若干扇区。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(2)CD-ROM规范及格式规范及格式在计算机中使用的CD-ROM，是以音响的CD技术为基础开发出来的存储媒体。CD-ROM共有3种类型的光道：CD-DA光道，存储声音数据；CD-ROM Model 1，存储计算机数据；CD-ROM Model 2，存储经压缩的声音、静态图像和电视图像数据。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(2)CD-ROM规范及格式规范及格式光盘存储器4.光盘规格光盘规格(3)CD-I(compact disc-interactive)规范及格式规范及格式定义了一个完整的硬件和软件系统，包括CPU、操作系统、内存、显示控制器、音频输出以及一系列特殊视听数据压缩方法，是一种“交互式光盘系统交互式光盘系统”。媒体是直径为12 cm的光盘，将高质量的声音以及文字、计算机程序、图形、动画、静止图像等，都以数字的形式存放在光盘上，用户可通过电视、计算机鼠标、操纵杆等和该系统连接，实现人和光盘的交互操作。CD-I的最大特点是有一个中央处理器，以形成一个可以同时处理各种不同类型信息的计算机系统。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(4)可录可录CD-R（compact disc recordable）规范及格式）规范及格式 允许用户把自己创作的影视节目或者多媒体文件写到盘上。CD-R是一种一次写入一次写入、永久读永久读的标准。刻录得到的光盘可以在CD-DA或CD-ROM驱动器上读取。CD-R与CD-ROM的工作原理相同，都是通过激光照射到盘片上的“凹陷”和“平地”其反射光的变化来读取的；不同之处在于CD-ROM的“凹陷”是印制的，而CD-R刻录机烧制而成。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(5)VCD(video compac disc)规范及格式规范及格式VCD是针对影视市场而发展的。采用MPEG压缩技术压缩技术。VCD可用专门的播放机播放，也可用CD-I播放机播放，CD-ROM驱动器在配置一块MPEG解压缩卡后也可播放。VCD的标准定义的光道格式由长均为2324字节的两种信息包组成：MPEG-Video包，用于存储图像信号；MPEG-Audio包，用于存储声音信号。这两种信息包也称两种扇区。它们交替地排列在光道上。光盘存储器4.光盘规格光盘规格(6)DVD光盘光盘DVD的全称，在诞生之初是Digital Video Disc（数字视频光盘），目前则称为“Digital Versatile Disc”，即“数字通用光盘”，是CD/LD/VCD的后继产品。DVD具有高密度、高像质、高音质、高兼容性、高可靠性和低成本的特点。采用MPEG-2压缩编码方案 光盘存储器4.光盘规格光盘规格(7)蓝光光盘蓝光光盘(Blue-ray disc)、HD-DVD和和HVD蓝光蓝光光盘采用蓝色激光束进行数据的刻录，使存储容量可从4.7GB提高到27GB，最高传输速率是36Mbps。HD-DVD使用405纳米波长的蓝光。HD-DVD与标准DVD共享部分构造设计。HVD（Holographic Versatile Disc，全息通用光盘）采用绿色绿色激光技术，偏振共线全息技术，盘片结构和目前产品接近，特别在数据层和反射层之间加入分色镜面层来提高信号质量。在一张12cm光盘上，可将存储容量提升到1TB（1024GB）。数据传输率达1GB/s。9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。7月-247月-24Monday,July 8,202410、人的志向通常和他们的能力成正比例。13:06:5813:06:5813:067/8/2024 1:06:58 PM11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。7月-2413:06:5813:06Jul-2408-Jul-2412、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13:06:5813:06:5913:06Monday,July 8,202413、志不立，天下无可成之事。7月-247月-2413:06:5913:06:59July 8,202414、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London.It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights.If Id gone alone,I couldnt have seen nearly as much,because I wouldnt have known my way about.。08七月20241:06:59下午13:06:597月-2415、会当凌绝顶，一览众山小。七月241:06下午7月-2413:06July 8,202416、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2024/7/813:06:5913:06:5908 July 202417、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。1:06:59下午1:06下午13:06:597月-24谢谢观看THE END