计算机原理与操作系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章外部设备简介,第一节 外围设备概述,一、什么是外围设备,在计算机主机处理数据前后，各种对数据进行输入、加工、输出的设备，统称为外围设备。除了CPU和内存外，计算机系统的其余部分都可作为外围设备来看待。,二、外围设备的分类,输入设备：键盘、鼠标、扫描仪,输出设备：打印机、音箱,外存设备：光盘、磁盘、移动硬盘,数据通信设备：网线，连接线,过程控制设备：A/D、D/A转换器,三、外围设备的功能,外围设备,用于在计算机与其它机器之间、以及计算机与用户之间提供联系。,四、发展方向,向低成本、小体积、高速、大容量、低功耗等方面发展。,五、外围设备的接口,接口(Interface),泛指不同设备之间实现相互连接和通信而设计的对接部分。,接口一般应包含硬件和软件两部分,。硬件通常由适配器、总线插槽和IO端门组成，软件即常说的设备驱动程序。,1、适配器,适配器(Adaptor)是对PC机系统中为驱动外部设备而设计的功能模块电路的统称,适配器具有独立的功能，它能完成系统分配的某种任务，并与系统并行运行。,对PC机来说适配器是必不可少的。如果没有适配器，系统的功能和运行速度都将受到极大的限制。,适配器亦称为“卡”(Card)，如显示器的适配器常称为显示卡。,适配器的集成化:,有的适配器己变成主机的一部分(如某些机把显示适配器直接做在主机板上)，有的则变成厂家外部设备的一部分(如打印机适配器现已变成了打印机的一部分)。,2、总线插槽和IO端口,接口一端通过总线插槽连接主机，另一端通过IO端口连接外设。,(1),总线插槽,：这是由PC机主机提供的连接口，位于主机板上，又称为扩展槽。,(2),串行端口,(SIO)：串行口传送信息的方式是一位一位地依次传送.设备名为,COM1、COM2,等。,(3),并行端口,(PIO)：并行口传送信息的方式是将一个字节的8位同时传送，设备名为,LPT1,。,3、设备驱动程序,实现接口功能的控制软件，还有软件与软件之间的接口。,第二节、输入设备,一、键盘,键盘是最常用也是主要的输入设备，用户通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号、汉字及其它图形、文字输入到计算机的存储器中，从而向计算机发出命今或输人数据。,键盘的输入过程：,查出按下哪个键；译成编码；编码送给主机,常规的键盘有,机械式按键,和,电容式按键,两种。,总体分类按照应用可以分为台式机键盘、笔记本电脑键盘、双控键盘、超薄键盘五大类。,键盘分三个区：字符键区、功能键区、数字编辑键区。,早在1714年，发明了各种形式的打字机，打字机的键盘是按照字母顺序排列的，而打字机是全机械结构的打字工具，因此如果打字速度过快，某些键的组合很容易出现卡键问题，于是打字机之父美国人肖尔斯发明了QWERTY键盘布局，他将最常用的几个字母安置在相反方向，最大限度放慢敲键速度以避免卡键并于1868年申请专利。左手却负担了57%的工作。两小指及左无名指是最没力气的指头，却频频要使用它们。排在中列的字母，其使用率仅占整个打字工作的30%左右。一个熟练的打字员8小时内手指移动的距离长达257公里。这是一个非常典型的“劣势产品战胜优势产品”的例子。,二、鼠标,1970年获得专利时，这个小装置的名称是“显示系统XY位置指示器”。,如果按工作原理划分，鼠标器又可分为机械的和光学的两种形式。,(1)机械鼠标器,机械鼠标器又可分为机电式和光电式两种。,(2)光学鼠标器,光学鼠标器使用发光二极管和光电晶体管扫描一个特殊垫上的栅格，二极管和光电晶体 管需要依靠这个垫来识别鼠标器的移动。,第三节 输出设备,1、显示器,以可见光的形式传递和处理信息的设备叫,显示设备,。它是目前应用最广泛的人机通信设备。,（1）显示器分类,显示设备种类繁多。按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管,(CRT)显示器,、,液晶显示器(LCD),、,等离子显示器,等。,按所显示的信息内容分类,，有字符显示器、图形显示器和图像显示器三大类。,（2）有关术语,A分辨率,（demo）,分辨率(Resolution)指的是显示设备所能表示的像素个数(1024,X,768)。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。,B灰度级,灰度级(Gray Level)指的是所显示像素点的亮暗程度，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清晰逼真。灰度级取决于每个像素对应的刷新存储单元的位数和显示器本身的性能。如每个象素的颜色用16位二进制数表示，我们就叫它16位图，它可以表达2的16次方即65536种颜色。如每一个象素采用24位二进制数表示，我们就叫它24位图，它可以表达2的24次方即16777216种颜色。,C刷新和刷新存储器,每秒刷新的次数称作刷新频率。CRT电子束打到显示屏的荧光粉上，持续时间有几十MS。,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刷新存储器,也叫“帧存储器”或“视频存储器”。,刷新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，刷新存储器的容量要求就越大。如分辨率为512 x 512，256级灰度的图像存储容量为512 x 512 x 8=256 KB。刷新存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。因此，,容量和存取周期,是刷新存储器的两项重要的技术指标。,D、图形：没有亮暗层次变化的线条图,图像：有亮暗层次的图,（3）、显示标准,VGA：支持最大分辨率为640480，16种颜色。,XGA：市面上将近有80%的笔记本采用了这种产品。它支持最大1024768分辨率，。WXGA：WXGA采用16:10的横宽比例来扩大屏幕的尺寸。其最大显示分辨率为1280800。WXGA+：这是一种WXGA的的扩展，其最大显示分辨率为1280854。由于其横宽比例为15:10而非标准宽屏的16:10。WSXGA+：其显示分辨率为16801050，除了大多数15英寸以上的宽屏笔记本以外，目前较为流行的大尺寸LCD-TV也都采用了这种类型的产品。,一、硬盘的物理结构,1磁头,磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。用来读写数据。,2磁道,为了便于存取信息，盘面被划分为若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，简称为一道。磁道的编址是由外向内编号，最外一个同心圆叫0道，依次向内为l、2n道。通常一面有成千上万个磁道。,3,扇区,每个磁通被划分为若干个区域，每个区域称为扇区或扇段，同时给每个扇区以编号，0号扇区、1号扇区m号扇区等。每个扇区可以存放512个字节的信息。,4柱面,对盘组来讲，每个磁盘表面都有磁道和扇区，因此在各层记录面上相同道号的同心圆的集合构成一个圆柱，称为柱面。,第四节、外存设备,二、硬盘存储器的主要技术指标,1、容量,作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位。,2、转速(Rotational speed 或Spindle speed),硬盘的转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm。目前市场上主流IDE硬盘的转速一般为7200rpm。至于SCSI接口的硬盘，一般都已达到了7200rpm的转速，而更高的则达到了10000rpm。,3、平均访问时间(Average Access Time),硬盘的平均访问时间是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。硬盘的平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好。硬盘的等待时间，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半。,4、传输速率(Data Transfer Rate),硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。硬盘数据传输率又包括了,内部数据传输率和外部数据传输率,。内部传输率(Internal Transfer Rate)也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。外部传输率（External Transfer Rate）也称为突发数据传输率（Burst Data Transfer Rate）或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。,5、缓存（Cache）,与主板上的高速缓存（RAM Cache）一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。,*光盘,光盘分类,CD-ROM：（Compact-Disc-Read-Only-Memory）只读光盘机,。,CD-R：（Compact-Disc-Recordable）,1990年，Philips发表多段式一次性写入光盘数据格式。,CD-RW：,在光盘上加一层可改写的染色层，通过激光可在光盘上反复多次写入数据。,1.基板,它是各功能性结构的载体，更是整体个光盘的物理外壳。,2.记录层(染料层),这是烧录时刻录信号的地方,其主要的工作原理是在基板上涂抹上专用的有机染料，以供激光记录信息。进行烧录，直接烧录成一个接一个的坑，这样有坑和没有坑的状态就形成了0和1的信号，这一个接一个的坑是不能回复的，也就是当烧成坑之后，将永久性地保持现状，这也就意味着此光盘不能重复擦写。这一连串的0、1信息，就组成了二进制代码，从而表示特定的数据。,对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的就不是有机染料，而是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个的坑，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极性，来形成特定的0、1代码序列。这种碳性物质的极性是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。,3.反射层,这是光盘的第三层，它是反射光驱激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。其材料为纯度为99.99%的纯银金属。,这个比较容易理解，它就如同我们经常用到的镜子一样，此层就代表镜子的银反射层，光线到达此层，就会反射回去。一般来说，我们的光盘可以当作镜子用，就是因为有这一层的缘故。,4.保护层,它是用来保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。另外现在市场使用的DVD+/-R系列还需在以上的工艺上加入胶合部分。,5.印刷层,印刷盘片的客户标识、容量等相关资讯的地方，这就是光盘的背面。其实，它不仅可以标明信息，还可以起到一定的保护光盘的作用。,CD-ROM、CD-R、CD-RW的不同之处,虽然CD-ROM、CD-R、CD-RW都是光盘，但它们的实质大不相同。CD-ROM是最常见的，表面是白色的，也叫银盘。它由光盘加工线大批量生产出来，一生产出来就已经有内容了，刻录机是无法做出CD-ROM的。,CD-R的表面涂有反射层(绿、蓝或金色)，刚生产出来时是无内容的，你可以发现在刻录之后，盘片的颜色会改变，此时资料已经存储进去了。现在的CD-R/CD-RW无需格式化就可使用，就像软盘买回来就可以用一样，非常方便哦！,CD-RW(Compact Disc-Rewritable，可重复刻录光盘)也有反射层(紫色)，并可以多次使用，极限为1千次左右，虽然不能当硬盘，但用于备份也是不错的,