第八章輸入輸出設(shè)

第八章輸入輸出設(shè)備8.1鍵盤按與主機(jī)通信信息劃分:編碼鍵盤和非編碼鍵盤

編碼鍵盤就是當(dāng)某個鍵被按下后，能夠提供一個與之相對應(yīng)的編碼信息，功能全部由硬件完成。

非編碼鍵盤是用較為簡單的硬件和專用的程序來識別被按鍵的位置，提供一個與位置相對應(yīng)的中間代碼（掃描碼），然后又專用軟件將其轉(zhuǎn)換成規(guī)定的編碼。即功能由軟件完成。1、鍵盤掃描原理單片微型計算機(jī)D0D1D2D3D4D5D6D7列01240123主機(jī)鍵盤常用掃描方法：行掃描法行掃描法過程：1、全行掃描2、逐行掃描來獲得掃描位置碼+5V2、按鍵抖動掃描+5V+5VQK硬件軟件啟動掃描程序鍵盤全行掃描有閉合鍵？延時并重掃描有閉合鍵？鍵盤逐行掃描輸出按鍵掃描代碼掃描結(jié)束NNYY8.2CRT顯示器

陰極射線管(CathodeRayTube,CRT)顯示器1．CRT顯示器的組成與工作原理由燈絲、陰極、控制柵、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、屏幕等組成。2/6/2023視頻放大電路同步信號幀掃描電路行掃描電路高壓CRT主機(jī)信號CRT顯示器的顯示方式與常見顯示規(guī)格1.相關(guān)術(shù)語刷新-為了得到穩(wěn)定的圖像顯示，電子束必須不斷重復(fù)掃描整個屏幕；刷新/視頻存儲器-為了不斷提供刷新圖像的信號，必須把一幀圖像信息存儲在刷新存儲器中

隨機(jī)掃描電子束只在需要作圖的地方掃描，不必全屏掃描；光柵掃描-TV中，要求圖像充滿整個畫面，全屏掃描2.掃描方式電子束無固定掃描路徑。隨機(jī)掃描：光柵掃描：電子束掃描路徑固定（自上而下，從左向右全屏掃描）。3.光柵的形成水平正掃水平回掃垂直回掃水平偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流,形成水平掃描線（行掃描）垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流,使水平線垂直移動（場掃描）行掃描電流：場掃描電流：水平、垂直同步分別控制電子束X向與Y向偏轉(zhuǎn)I

R

G

B顏色

4.象點(diǎn)存在的因素視頻=0，點(diǎn)暗紅象點(diǎn)位置：亮度：顏色：視頻信號控制電子束通、斷視頻=1，點(diǎn)亮紅、綠、藍(lán)三基色控制紅點(diǎn)綠點(diǎn)藍(lán)點(diǎn)01001100淡紅0010綠1010淡綠0111白例.2513字符發(fā)生器，5.字符點(diǎn)陣的形成與屏幕組織可提供64種字符點(diǎn)陣字符點(diǎn)陣圖形：（1）字符發(fā)生器產(chǎn)生字符點(diǎn)陣代碼。（7×9）（5×8點(diǎn)陣）…….……..字符點(diǎn)陣代碼：11111110001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

ROM字符譯碼64×8單元行譯碼字符編碼（ROM高6位地址）掃描線序號（ROM低3位地址）輸出例.ABCDEF（2）屏幕組織每行字符逐線掃描。字符7×9，字符區(qū)9×141）掃描順序2）間隔橫向間隔2點(diǎn)（消隱）縱向間隔5線（消隱）橫向間隔-為使屏幕上顯示的字符不擠在一起，一排的各字符之間留出若干點(diǎn)的位置?？v向間隔：排與排之間留出若干條掃描線作為排間的縱向間隔。字符窗口是指每個字符在屏幕上所占的點(diǎn)數(shù)，它包括字符顯示點(diǎn)陣和字符間隔。在IBM／PC系統(tǒng)中，屏幕上共顯示80列*25行=2000個字符，故字符窗口數(shù)目為2000。在單色字符方式下，每個字符窗口為9*14點(diǎn)陣，字符為7*9點(diǎn)陣。

00000001001001000101011010000111001110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符發(fā)生器(ROM)ASCII字符代碼84RA3-RA0(a)

“A”的點(diǎn)陣表示(b)字符發(fā)生器的結(jié)構(gòu)(來自VRAM)(來自光柵地址計數(shù)器輸出)RA3

-RA0D7D0D7D0ASCII代碼(41H)指向這個字形111182H字形的產(chǎn)生過程000000010010010001010110111101110011FEH10H10H10H10H10H10HFEH00H字符發(fā)生器(ROM)ASCII字符代碼84RA3-RA0(a)

“I

”的點(diǎn)陣表示(b)字符發(fā)生器的結(jié)構(gòu)(來自VRAM)(來自光柵地址計數(shù)器輸出)RA3

-RA0D7D0D7D0ASCII代碼(49H)指向這個字形移位寄存器SL字符發(fā)生器(ROM)加載控制水平消隱行間消隱垂直消隱水平同步電路垂直同步電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計數(shù)器水平地址計數(shù)器光柵地址計數(shù)器垂直地址計數(shù)器定時控制電路垂直同步信號水平同步信號字符時鐘ＡＳＣＩＩ代碼ＣＰＵ控制OSCVRAM19180+1819+5125+1視頻信號RA3

-RA0字符顯示的一般原理

8.3硬盤硬盤屬于旋轉(zhuǎn)的磁表面存儲設(shè)備，由磁盤盤片、磁頭、磁盤驅(qū)動器和磁盤控制器組成。2/6/2023

第一塊硬盤是1973年IBM研制的“溫徹斯特”盤，俗稱“溫盤”?，F(xiàn)代硬盤技術(shù)基本上來源于溫盤。2/6/2023溫盤的特點(diǎn)是：（1）包含若干繞固定主軸高速旋轉(zhuǎn)的表面平整光滑且涂有磁性材料的金屬盤片，盤片和可以沿半徑方向移動的磁頭共同密封在一個盒子里面，磁頭能從旋轉(zhuǎn)的盤片上讀出磁信號的變化。（2）不工作時，磁頭?？吭谖挥诒P片圓心處的著陸區(qū)，與磁盤是接觸的。著陸區(qū)不存放任何數(shù)據(jù)，磁頭在此區(qū)域啟停，不會損傷數(shù)據(jù)。工作時，盤片的高速旋轉(zhuǎn)帶動空氣，使磁頭處于“飛行狀態(tài)”，懸停于離盤面0.2~0.5微米的高度。這樣，磁頭既不會劃傷盤面，又能穩(wěn)定地讀取數(shù)據(jù)。（3）磁盤以恒定的角速度CAV旋轉(zhuǎn)。記錄信息分布在盤片的兩個記錄面上，每道分為若干磁道，每道分為若干扇區(qū)。相關(guān)術(shù)語磁道：讀/寫時，盤片旋轉(zhuǎn)而磁頭固定不動。盤片旋轉(zhuǎn)一周，磁頭的磁化區(qū)域形成一個磁道。道密度：沿徑向，單位距離的磁道數(shù)。扇區(qū)：一個磁道沿圓周劃分為若干扇區(qū)。位密度：沿磁道圓周，單位距離可記錄的位數(shù)。各道位密度不同，道容量相同磁盤存儲器技術(shù)指標(biāo)非格式化容量=面數(shù)*（道數(shù)/面）*內(nèi)圈周長*最大位密度格式化容量=面數(shù)*（道數(shù)/面）*（扇區(qū)/道）*（字節(jié)數(shù)/扇區(qū)）尋道對磁道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫時，磁盤控制器發(fā)出命令使磁頭臂移動到指定位置。尋道時間平均尋道時間各種可能的尋道所需時間的平均值。旋轉(zhuǎn)延遲磁頭移動到指定磁道上后，讀寫數(shù)據(jù)等待磁盤旋轉(zhuǎn)到指定的扇區(qū)所需的時間。平均旋轉(zhuǎn)延遲磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時間。數(shù)據(jù)傳輸率二、磁記錄原理和記錄方式1.磁記錄原理寫局部磁化單元載磁體寫線圈SNI局部磁化單元寫線圈SN鐵芯磁通磁層寫入“0”寫入“1”I磁記錄原理N讀線圈S讀線圈SN鐵芯磁通磁層運(yùn)動方向運(yùn)動方向ssttffee讀出“0”讀出“1”讀2.磁表面存儲器的記錄方式011100010數(shù)據(jù)序列RZNRZNRZ1PMFMMFMT位周期三、硬磁盤存儲器1.硬磁盤存儲器的類型(1)固定磁頭和移動磁頭(2)可換盤和固定盤2.硬磁盤存儲器結(jié)構(gòu)磁盤控制器磁盤驅(qū)動器盤片主機(jī)磁盤磁盤組主軸磁頭音圈電機(jī)位置檢測定位驅(qū)動模擬控制放大閉環(huán)自動控制系統(tǒng)由磁盤控制器送來的目標(biāo)磁道信號測速輸出讀寫臂傳動機(jī)構(gòu)主軸定位驅(qū)動數(shù)據(jù)控制(1)磁盤驅(qū)動器2/6/2023例8.1在一個平均尋道時間為4ms、轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)/分鐘的磁盤系統(tǒng)中，每個磁道有18個扇區(qū)，每個扇區(qū)存儲512B。請問讀取一個完整扇區(qū)需要多少時間？答：尋道時間TS=4ms，旋轉(zhuǎn)延遲TR=(60/10000)/2=3ms。旋轉(zhuǎn)速度R=10000/60=166.7轉(zhuǎn)/秒傳送一個扇區(qū)數(shù)據(jù)的時間

TA=B/(R×N)=512/(166.7×18×512)=0.33ms讀取一個完整扇區(qū)花費(fèi)時間T=TS+TR+TA=7.33ms。。例8.2設(shè)磁盤存儲器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。分8個扇區(qū)，每個扇區(qū)存儲1K字節(jié)。主存與磁盤存儲器傳送的寬度為16位。假設(shè)一條指令最長執(zhí)行時間為25μs,是否可以采用一條指令執(zhí)行結(jié)束時間響應(yīng)DMA請求的方案，為什么？若不行，應(yīng)采取什么方案？解：3000/60=50轉(zhuǎn)/秒每秒最多傳送信息=1KB×8×50=400KB故需要每隔2B/400KB=5μs又一次DMA請求。如果指令執(zhí)行結(jié)束響應(yīng)DMA請求，數(shù)據(jù)會丟失，應(yīng)該在存取周期結(jié)束響應(yīng)DMA請求。例8.3假設(shè)磁盤存儲器存儲器共有六個盤片，每片有兩個記錄面，最外兩側(cè)盤面不能記錄，每面有204條磁道，每個磁道有12個扇區(qū)，每個扇區(qū)512B。磁盤以7200rpm速度旋轉(zhuǎn)，平均定位時間為8ms。計算(1)該磁盤存儲器的容量；（2）平均尋址時間。解：(1)容量=512B×12×204×10=12533760B（2）平均尋址時間=平均尋道時間（平均定位時間）+平均旋轉(zhuǎn)延遲（平均等待時間）=8+（60/7200+0)/2=12.165ms例8.4磁盤組有六片磁盤，每片有兩個記錄面，存儲區(qū)域內(nèi)徑22厘米，外徑33厘米，道密度為40道/厘米，內(nèi)層密度為400位/厘米，轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分，問：

（1）共有多少存儲面可用？

（2）共有多少柱面？

（3）盤組總存儲容量是多少？

（4）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？解：（1）若去掉兩個保護(hù)面，則共有：

6X2-2=10個存儲面可用；

（2）有效存儲區(qū)域

=（33-22）/2=5.5cm

柱面數(shù)=40道/cmX5.5=220道

（3）內(nèi)層道周長=22=69.08cm

道容量=400位/cmX69.08cm

=3454B

面容量=34