計(jì)算機(jī)組成原理(第七章-new)課件

計(jì)算機(jī)組成原理第七章外存與I/O設(shè)備課程教學(xué)要求本章內(nèi)容：

7.1外圍設(shè)備概述

7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備

7.3磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展

7.4磁帶存儲(chǔ)設(shè)備

7.5光盤存儲(chǔ)設(shè)備

7.6顯示設(shè)備

7.7輸入設(shè)備和打印設(shè)備7.1外圍設(shè)備概述

1外圍設(shè)備的一般功能

2外圍設(shè)備的分類外圍設(shè)備1外圍設(shè)備的一般功能

外圍設(shè)備的定義：

除了CPU和主存外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其它部件都視為外圍設(shè)備。

外圍設(shè)備的功能：

在計(jì)算機(jī)與其它機(jī)器之間、計(jì)算機(jī)與用戶之間建立起交互關(guān)系。

外圍設(shè)備的基本組成：

(1)物理介質(zhì)：外設(shè)組成介質(zhì)的物理特征。

(2)驅(qū)動(dòng)裝置：用于移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)外設(shè)的物理裝置。

(3)控制電路：用于對(duì)數(shù)據(jù)交換的控制電路。外圍設(shè)備外部設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)器掃描儀數(shù)碼相機(jī)語音文字輸入…輸入設(shè)備輸出設(shè)備顯示系統(tǒng)打印機(jī)硬盤存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)設(shè)備…網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多媒體設(shè)備外圍設(shè)備的基本類別：2外圍設(shè)備的分類

計(jì)算機(jī)的五大類外圍設(shè)備請(qǐng)參看教材P210.CAI演示。

中央部分為主機(jī)，主機(jī)通過總線與各設(shè)備的適配器(接口)相連，并通過接口中的控制器，與外圍設(shè)備建立起聯(lián)系。外圍設(shè)備包括：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和過程控制設(shè)備幾大類，各類外設(shè)的工作模式、信息類型、處理速度和控制方式等都各自不同。計(jì)算機(jī)中的主要I/O設(shè)備介紹，見教材P210，表7.1。外圍設(shè)備思考題（教材P211）：I/O設(shè)備為什么不能與主機(jī)直接連接？各種I/O設(shè)備的控制器結(jié)構(gòu)相同嗎？7.2磁盤存儲(chǔ)設(shè)備1磁記錄原理2硬磁盤機(jī)的基本組成和分類3硬磁盤驅(qū)動(dòng)器和控制器4磁盤上信息的分布5磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)外圍設(shè)備(教材P215~218

自閱）7.2.1磁記錄原理

所謂磁表面存儲(chǔ):用某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲(chǔ)信息。硬盤就是一個(gè)典型實(shí)例。

外圍設(shè)備（固定硬盤）硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)：磁表面存儲(chǔ)設(shè)備是計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器的主要形式之一。優(yōu)點(diǎn):(教材P211)

(1)存儲(chǔ)容量大，位價(jià)格低；(如：磁盤、磁帶)

(2)記錄介質(zhì)無損耗，可以長(zhǎng)期重復(fù)使用；

(3)記錄信息可以脫機(jī)存檔，并且可以長(zhǎng)期保存而不丟失；

(4)非破壞性讀出，讀出時(shí)無需刷新信息。

——

廣泛用于系統(tǒng)軟件、大型文件、數(shù)據(jù)庫(kù)等大量數(shù)據(jù)和文件的存儲(chǔ)或備份。磁表面存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)：

存取速度較慢，機(jī)械控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工作環(huán)境要求較高等。由于其存儲(chǔ)容量大，內(nèi)容非易失、位成本低等特點(diǎn)顯著，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中仍是構(gòu)成輔助大容量存儲(chǔ)器的主要部件之一。

存儲(chǔ)原理分析磁性材料的磁滯回線圖：

H-Br+Br1.磁性材料的物理特性外圍設(shè)備撤銷磁化電流0剩磁±Br≠0撤銷磁化電流

從磁滯回線可以看出，磁性材料被磁化以后，存在±Br兩個(gè)穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)。如果規(guī)定用+Br狀態(tài)表示代碼“1”，-Br狀態(tài)表示代碼“0”，則：磁性材料上呈現(xiàn)剩磁狀態(tài)可記錄一位二進(jìn)制代碼信息。2.記錄方式

（略）

形成不同寫入電流波形的方式，稱為記錄方式。記錄方式是一種編碼方式，它按某種規(guī)律將一串二進(jìn)制數(shù)字信息變換成磁層中相應(yīng)的磁化元狀態(tài)，用讀寫控制電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。在磁表面存儲(chǔ)器中，由于寫入電流的幅度、相位、頻率變化不同，從而形成了不同的記錄方式(見教材P252圖7-11）。

常用記錄方式可分為不歸零制(NRZ)，調(diào)相制(PM)，調(diào)頻制(FM)幾大類。這些記錄方式中代碼0或1的寫入電流波形見文字教材的圖7.11。外圍設(shè)備

不歸零制(NRZ0)：其特點(diǎn)是磁頭線圈中始終有電流，不是正向電流(代表1)就是反向電流(代表0)，因此不歸零制記錄方式的抗干擾性能較好。

見“1”就翻不歸零制(NRZ1)與NRZ0制的相同處：磁頭線圈中始終有電流通過。不同處：記錄“0”時(shí)電流方向不變，只有遇到1時(shí)才改變方向。

調(diào)相制(PM)：其特點(diǎn)是在一個(gè)位周期的中間位置，電流由負(fù)到正為1，由正到負(fù)為0，即利用電流相位的變化進(jìn)行寫“1”和“0”，所以通過磁頭中的電流方向一定要改變一次，這種記錄方式中“1”和“0”的讀出信號(hào)相位不同，抗干擾能力較強(qiáng)。另外讀出信號(hào)經(jīng)分離電路可提取自同步定時(shí)脈沖，所以具有自同步能力。磁帶存儲(chǔ)器中一般采用這種記錄方式。外圍設(shè)備

調(diào)頻制(FM)

其特點(diǎn)如下：(1)無論記錄的代碼是1或0，或者連續(xù)寫“1”或?qū)憽?/p>

0”，在相鄰兩個(gè)存儲(chǔ)元交界處電流都要改變方向；(2)記錄1時(shí)電流一定要在位周期中間改變方向，寫“1”電流的頻率是寫“0”電流頻率的2倍，故稱為倍頻法。這種記錄方式的優(yōu)點(diǎn)是記錄密度高，具有自同步能力。FM可用于單密度磁盤存儲(chǔ)器。

改進(jìn)調(diào)頻制(MFM)

與調(diào)頻制的區(qū)別在于只有連續(xù)記錄兩個(gè)或兩個(gè)以上“0”時(shí)，才在位周期的起始位置翻轉(zhuǎn)一次，而不是在每個(gè)位周期的起始處都翻轉(zhuǎn)，因而進(jìn)一步提高了記錄密度。MFM可用于雙密度磁盤存儲(chǔ)器。除了上述幾種記錄方式外，還有游程長(zhǎng)度受限碼RLLC、成組編碼GCR等記錄方式。外圍設(shè)備評(píng)價(jià)一種記錄方式優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)：編碼效率、自同步能力、檢讀分辨力、信息相關(guān)性、抗干擾能力、信道帶寬、編碼譯碼電路的復(fù)雜性等。

編碼效率

是指位密度與最大磁化翻轉(zhuǎn)密度之比，也就是指每次磁層狀態(tài)翻轉(zhuǎn)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息位的多少。

自同步能力是指從讀出數(shù)據(jù)(脈沖序列)中自動(dòng)提取同步信號(hào)(時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào))的能力。自同步能力的大小可以用最小磁化翻轉(zhuǎn)間隔與最大磁化翻轉(zhuǎn)間隔的比值R來衡量。R越大，自同步能力越高。

檢讀分辨力是指磁記錄系統(tǒng)對(duì)讀出信號(hào)的分辨能力。

信息相關(guān)性

是指漏讀或錯(cuò)讀一位是否會(huì)傳播誤碼，所以是衡量精度的指標(biāo)。外圍設(shè)備3.磁表面存儲(chǔ)器的讀寫原理

在磁表面存儲(chǔ)器中，利用一種“磁頭”的裝置來形成和檢測(cè)磁層中的不同磁化狀態(tài)。(1)寫操作

外圍設(shè)備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

當(dāng)在線圈里通入不同方向的脈沖磁化電流，就可在載磁體表面得到具有不同剩磁極性的磁化元。（信息的寫入）

顯然，一個(gè)磁化元就是一個(gè)存儲(chǔ)元，可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。當(dāng)載磁體相對(duì)于磁頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以連續(xù)寫入一連串的二進(jìn)制信息。(2)讀操作

外圍設(shè)備N讀線圈S讀線圈SN鐵芯磁通磁層運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向ssttffee讀出“0”讀出“1”不同的剩磁讀會(huì)產(chǎn)生出極性不同的e-ee相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)e，其值為：不同方向的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)讀出放大器放大鑒別，就可判知讀出的信息是“1”還是“0”。

（信息的讀出）∴

磁表面存儲(chǔ)器存取信息的原理：電-磁變換7.2.2磁盤的基本組成和分類

硬磁盤：記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲(chǔ)器。

它主要由磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動(dòng)器三大部分組成。

其邏輯結(jié)構(gòu)圖請(qǐng)參見教材P213。CAI演示外圍設(shè)備磁盤控制器磁盤驅(qū)動(dòng)器盤片主機(jī)磁盤控制器包括:控制邏輯與時(shí)序、數(shù)據(jù)并-串變換、串-并變換電路。磁盤驅(qū)動(dòng)器包括:寫入電路與讀出電路、讀寫轉(zhuǎn)換開關(guān)、讀寫磁頭與磁頭定位伺服系統(tǒng)等。磁盤系統(tǒng)基本組成：硬磁盤分類：

按盤片結(jié)構(gòu)分成可換盤片式與固定盤片式兩種；磁頭也分為可移動(dòng)磁頭和固定磁頭兩種。

(1)可移動(dòng)磁頭固定盤片的磁盤機(jī)

特點(diǎn)：一組盤片固定在主軸上，盤片不可更換。盤片每面有一個(gè)磁頭，存取數(shù)據(jù)時(shí)磁頭沿盤面徑向方向移動(dòng)。

(2)固定磁頭磁盤機(jī)

特點(diǎn)：磁盤的每一個(gè)磁道對(duì)應(yīng)一個(gè)磁頭，磁頭位置固定，盤片不可更換。優(yōu)點(diǎn)是存取速度快，省去磁頭找道時(shí)間，缺點(diǎn)是磁頭多、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。外圍設(shè)備

(3)可移動(dòng)磁頭可換盤片的磁盤機(jī)

盤片可以更換，磁頭可沿盤面徑向移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是盤片可以脫機(jī)保存，同種型號(hào)的盤片具有互換性。

(4)溫徹斯特磁盤機(jī)

溫徹斯特磁盤簡(jiǎn)稱溫盤，是一種采用先進(jìn)技術(shù)研制的可移動(dòng)磁頭固定多盤片的磁盤機(jī)。它是一種密封組合式的硬磁盤，即磁頭、盤片、電機(jī)等驅(qū)動(dòng)部件乃至讀寫電路等組裝成一個(gè)不可隨意拆卸的整體。優(yōu)點(diǎn)是防塵性能好，可靠性高，對(duì)使用環(huán)境要求不高。外圍設(shè)備7.2.3硬磁盤驅(qū)動(dòng)器和控制器1.磁盤驅(qū)動(dòng)器

各類磁盤驅(qū)動(dòng)器的具體結(jié)構(gòu)雖然有差別，但基本結(jié)構(gòu)相同，主要由定位驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成，是一種精密的電子和機(jī)械裝置。2.磁盤控制器

磁盤控制器是主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器之間的接口。磁盤與主機(jī)之間采用成批交換數(shù)據(jù)方式。磁盤控制器需要有兩個(gè)方面的接口：①與主機(jī)的接口（稱為系統(tǒng)級(jí)接口），控制外存與主機(jī)總線之間交換數(shù)據(jù)；②與設(shè)備的接口(稱為設(shè)備級(jí)接口)，根據(jù)主機(jī)命令控制設(shè)備的操作。（見后圖）主機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器交換數(shù)據(jù)的控制邏輯如圖所示：以數(shù)據(jù)讀出為例：磁盤上的信息經(jīng)讀磁頭讀出、信號(hào)放大；

→進(jìn)行串-并變換、格式變換；

→送入數(shù)據(jù)緩沖器；

→按成組數(shù)據(jù)傳送控制方式，將數(shù)據(jù)并行傳送

到主機(jī)。外圍設(shè)備磁盤主機(jī)

每塊盤片的上下兩面都能記錄信息，通常把盤片表面稱為記錄面。記錄面上一系列同心圓稱為磁道。每個(gè)盤片表面通常有幾十到幾百個(gè)磁道。每個(gè)磁道又分為若干個(gè)扇區(qū)，“扇區(qū)”是磁盤上的最小記錄單位。

各記錄面上的同號(hào)磁道構(gòu)成一個(gè)柱面。

當(dāng)某文件長(zhǎng)度超過一個(gè)磁道的容量，通常將它記錄在同一個(gè)柱面上。

(為什么？)

→可減少磁頭移動(dòng)、加速存取速度。7.2.4磁盤上信息的分布（教材P215）每塊盤片有2個(gè)記錄面

磁道的編址是從外向內(nèi)依次編號(hào)，最外一個(gè)同心圓叫0磁道，最里面的一個(gè)同心圓叫n磁道。因此，對(duì)活動(dòng)頭磁盤組（如圖）來說，磁盤地址格式為：

在磁道上，信息是按扇區(qū)存放的，每個(gè)扇區(qū)中存放一定數(shù)量的字或字節(jié)，并且，每個(gè)扇區(qū)存放的字或字節(jié)數(shù)是相同的。∴

內(nèi)磁道的存儲(chǔ)密度比外磁道的存儲(chǔ)密度大.外圍設(shè)備盤面（磁頭）號(hào)柱面（磁道）號(hào)扇區(qū)號(hào)

磁盤存儲(chǔ)器的每個(gè)扇區(qū)記錄定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)塊)，是串行、逐位進(jìn)行讀/寫操作的。數(shù)據(jù)在磁盤上的記錄格式如下：（教材P216)

每個(gè)扇區(qū)開始時(shí)由磁盤控制器產(chǎn)生一個(gè)扇標(biāo)脈沖。扇標(biāo)脈沖的出現(xiàn)即標(biāo)志一個(gè)扇區(qū)的開始，以方便識(shí)別。外圍設(shè)備7.2.5磁盤存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)

（教材P216,自閱）

磁盤存儲(chǔ)器的主要指標(biāo)包括存儲(chǔ)密度、存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間及數(shù)據(jù)傳輸率。

1、存儲(chǔ)密度：

存儲(chǔ)密度分為道密度、位密度和面密度。道密度：是沿磁盤半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)，單位為道/

英寸。位密度：是磁道單位長(zhǎng)度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)，單位為位/英寸。面密度：位密度×道密度單位：位/平方英寸。

2、存儲(chǔ)容量：

一個(gè)磁盤存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)，稱為磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。格式化容量和非格式化容量：磁盤存儲(chǔ)器必須首先進(jìn)行格式化操作，然后才能供用戶記錄信息。格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。

格式化容量一般是非格式化容量的60%—70%。目前，3.5英寸的硬盤機(jī)容量已達(dá)幾百G。外圍設(shè)備

3、平均存取時(shí)間：(見教材P217-7.2式)

磁盤平均存取時(shí)間通常由三個(gè)數(shù)值所決定:（1）是將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時(shí)間，稱為定位時(shí)間或找道時(shí)間；（2）是找道完成后，磁道上需要訪問的信息到達(dá)磁頭下的時(shí)間，稱為等待時(shí)間。（3）數(shù)據(jù)傳送完成時(shí)間外圍設(shè)備

目前，平均找道時(shí)間為10~15ms。平均等待時(shí)間和磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半來表示。若磁盤轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)/分，則平均等待時(shí)間約為3ms左右。

4、數(shù)據(jù)傳輸率:

磁盤在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，稱為數(shù)據(jù)傳輸率。

假設(shè)：磁盤旋轉(zhuǎn)速度為每秒n轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個(gè)字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率:Dr=n×N(B/s)。或：Dr=D×v(B/s)

其中:D為位密度，v為磁盤旋轉(zhuǎn)的線速度。目前磁盤存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)幾十~幾百M(fèi)B/s。外圍設(shè)備

【例】磁盤組有6片磁盤，每片有兩個(gè)記錄面，最上最下兩個(gè)面不用。存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)（直）徑22cm，外（直）徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層位密度400位/cm，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分。問：（教材P217-218）（自閱)(1)共有多少柱面?(2)盤組總存儲(chǔ)容量是多少?(3)數(shù)據(jù)傳輸率多少?

(4)*采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么?尋址命令中如何表示磁盤地址?(5)*如果某文件長(zhǎng)度超過一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)存儲(chǔ)面上，還是記錄在同一個(gè)柱面上?【解】：(1)∵有效存儲(chǔ)區(qū)域徑長(zhǎng)：33/2-22/2=16.5-11=5.5(cm)

已知：道密度=40道/cm，

40×5.5=220道即：每個(gè)記錄面上有220條磁道。可知：磁盤組應(yīng)當(dāng)共有220個(gè)柱面。(2)已知：內(nèi)層磁道位密度：400位/cm， 內(nèi)層磁道周長(zhǎng)為：2πR=2×3.14×11=69.08(cm)∴每道信息量：N=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B每面信息量=3454B×220=759880B盤組總?cè)萘?759880B×10=7598800B（約為7.5GB)

(3)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr=n×N其中：N為每條磁道容量,n為磁盤轉(zhuǎn)速。已知：N=3454B，n=6000轉(zhuǎn)/60秒=100轉(zhuǎn)/秒

故：Dr=n×N=100×3454B=345400B/s≈345KB/s

(4)*采用定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊格式時(shí)，直接尋址的最小單位是一個(gè)記錄塊(一個(gè)扇區(qū))，每個(gè)記錄塊記錄固定字節(jié)數(shù)目的信息。若假設(shè)：共分為16個(gè)扇區(qū)，且已知有10個(gè)記錄面、220條磁道?！啾纠疟P組的編址應(yīng)當(dāng)為如下格式：

那么，本例磁盤組的最大磁盤空間多大？

16個(gè)記錄面，每面可含256個(gè)磁道，每道有16個(gè)扇區(qū)。151211430盤面（磁頭）號(hào)柱面（磁道）號(hào)扇區(qū)號(hào)（4位）（8位）（4位）

(5)如果某文件長(zhǎng)度超過一個(gè)磁道的容量，顯然，應(yīng)將它記錄在同一個(gè)柱面上，這樣就不需要重新找道，減少磁頭移動(dòng)，進(jìn)而可加快數(shù)據(jù)的讀/寫速度。該如何存放？磁頭的機(jī)械移動(dòng)速度慢！7.3磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展1、磁盤Cache

用Cache彌補(bǔ)磁盤與主存之間的速度差異。

核心思想：程序訪問的局部性原理。2、磁盤陣列RAID（廉價(jià)冗余磁盤陣列）

(多臺(tái)小容量磁盤組成的大容量外部存儲(chǔ)器)核心思想：數(shù)據(jù)分塊技術(shù)、并行或交叉存儲(chǔ)技術(shù)、冗余存儲(chǔ)技術(shù)等，使用RAID可以達(dá)到單個(gè)的磁盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)倍的速率，并具有數(shù)據(jù)自恢復(fù)能力。

——在大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中普遍使用。3、可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備:

軟盤已經(jīng)淘汰，各類較大容量的移動(dòng)硬盤、U盤等，應(yīng)用日趨普及。(自閱)（U盤、移動(dòng)硬盤）7.4磁帶存儲(chǔ)設(shè)備

（略）外圍設(shè)備7.5光盤存儲(chǔ)設(shè)備（略）

7.4.1磁帶機(jī)的分類和結(jié)構(gòu)磁帶的分類：按帶寬分有1/4英寸和1/2英寸；按帶長(zhǎng)分有2400英尺、1200英尺和600英尺；按外形分有開盤式磁帶和盒式磁帶；按記錄密度分有800位/英寸、1600位/英寸、6250位/英寸；按帶面并行記錄的磁道數(shù)分有9道、16道等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中多采用1/2英寸開盤磁帶和1/4英寸盒式磁帶，它們是標(biāo)準(zhǔn)磁帶。外圍設(shè)備磁帶機(jī)的分類：按磁帶機(jī)規(guī)模分，有標(biāo)準(zhǔn)半英1/2磁帶機(jī)、盒式磁帶機(jī)、海量寬磁帶存儲(chǔ)器。按磁帶機(jī)走帶速度分，有高速磁帶機(jī)(4—5m/s)、中速磁帶機(jī)(2—3m/s）、低速磁帶機(jī)(2m/s以下)。磁帶機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸率為C=D·v，其中D為記錄密度，v為走帶速度。帶速快則傳輸率高。按磁帶的記錄格式分類，有啟停式和數(shù)據(jù)流式。磁帶機(jī)為了尋找記錄區(qū)，必須驅(qū)動(dòng)磁帶正走或反走，讀寫完畢后又要使磁頭停在兩個(gè)記錄區(qū)之間。因此要求磁帶機(jī)在結(jié)構(gòu)和電路上采取相應(yīng)措施，以保證磁帶以一定的速度平衡地運(yùn)動(dòng)和快速啟停。外圍設(shè)備數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)：數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)是將數(shù)據(jù)連續(xù)地寫在磁帶上，每個(gè)數(shù)據(jù)塊間插入記錄間隙，使磁帶機(jī)在數(shù)據(jù)塊間不啟停。它用電子控制代替機(jī)械控制從而簡(jiǎn)化了磁帶機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了可靠性。數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)有1/2英寸開盤式和1/4英寸盒式兩種。盒式磁帶的結(jié)構(gòu)類似于錄音帶和錄像帶，盒帶內(nèi)部裝有供帶盤和收帶盤，磁帶的長(zhǎng)度主要有450英尺、600英尺兩種，容量分別為45MB，60MB。數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)的讀寫機(jī)構(gòu)和啟停式磁帶機(jī)不同，后者是多位并行讀寫，而前者是類似于磁盤的串行讀寫方式，因而決定了兩者的記錄格式不同。外圍設(shè)備7.4.2磁帶的記錄格式

1/2英寸9道啟停式磁帶是一種國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)磁帶。其記錄格式如下：每盤帶均設(shè)有始端標(biāo)記BOT和末端標(biāo)記EOT。標(biāo)記用一塊矩形金屬反光薄膜制成，光電檢測(cè)元件可得到這兩個(gè)標(biāo)記，表示記錄的開始和結(jié)束，磁帶上留有間隙G(3.75英寸)或g(0.6英寸)，后者為數(shù)據(jù)塊間的間隙，它們?nèi)Q于磁帶機(jī)的快啟停性能。外圍設(shè)備

信息可用兩種形式存儲(chǔ)。一種是文件形式，一盤帶可記錄若干個(gè)文件，一個(gè)文件又分若干數(shù)據(jù)塊Bi。每個(gè)文件始末有文件頭標(biāo)和文件尾標(biāo)。卷頭標(biāo)、索引、文件頭標(biāo)、文件尾標(biāo)均為80B，其內(nèi)容視操作系統(tǒng)而定。第二種是數(shù)據(jù)塊形式，磁帶可在數(shù)據(jù)塊之間啟停，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在9道帶中，8位是數(shù)據(jù)磁道，存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)，另一位是這一字節(jié)的奇偶校驗(yàn)位，叫做橫向奇偶校驗(yàn)碼。在每一數(shù)據(jù)塊Bi內(nèi)部，沿走帶方向每條磁道還有CRC校驗(yàn)碼。外圍設(shè)備

1/4英寸盒式數(shù)據(jù)流磁帶也是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)磁帶。其中9道磁帶記錄格式括前同步、數(shù)據(jù)塊標(biāo)志(1B)、用戶數(shù)據(jù)(512B)、地址號(hào)(4B)、CRC校驗(yàn)碼(2B)和后同步。如下圖所示：注意數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)是串行逐道記錄，其讀寫順序類似于磁盤。記錄信息時(shí)，從0號(hào)磁道開始，偶數(shù)磁道從磁帶首端BOT到磁帶末端EOT，而奇數(shù)磁道則從EOT到BOT，且要依次首尾相接。這種方式稱做蛇形串行記錄。外圍設(shè)備【例5】現(xiàn)有半英寸(1英寸=254mm)9道磁帶機(jī)，記錄密度為每英寸6250B，帶速3m/s，啟停時(shí)間5ms，帶長(zhǎng)900m，按塊記錄文件；每條記錄長(zhǎng)128B，塊化系數(shù)為16，塊間間隔為10mm。求：

(1)磁帶記錄密度每毫米多少字節(jié)；

(2)數(shù)據(jù)傳輸率；

(3)每個(gè)塊占磁帶長(zhǎng)度；

(4)整盤帶可容納的記錄條數(shù)；

(5)讀出160000條記錄所需的時(shí)間。外圍設(shè)備【解】：

(1)因?yàn)橐阎涗浢芏萪=6250B/英寸，所以磁帶記錄密度d=6250B/25.4mm=246B/mm(2)根據(jù)公式c=d·v，已知v=3m/s,d=246B/mm，則數(shù)據(jù)傳輸率c=246B/mm×3×1000mm/s=738千字節(jié)/s(3)每塊所占磁帶長(zhǎng)度包括兩部分：一是記錄一塊數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，二是塊間間隔。一塊數(shù)據(jù)所占字節(jié)數(shù)=(字節(jié)數(shù)/每個(gè)記錄)×塊化系數(shù)

=128×16=2048字節(jié)

2048字節(jié)占有的帶長(zhǎng)=2048/記錄密度=2048/246=8mm

每塊占磁帶長(zhǎng)度=8mm+10mm=18mm外圍設(shè)備(4)一盤帶能存儲(chǔ)的記錄塊數(shù)=總帶長(zhǎng)/一個(gè)塊長(zhǎng)

=900×1000mm/18mm=50×103塊所以，整盤帶可容納的記錄條數(shù)=塊化系數(shù)×塊數(shù)

=16×50×103=800,000條記錄

(5)160000條記錄需要的記錄塊數(shù)=160,000/塊化系數(shù)

=160,000/16=10×103塊讀出160,000條記錄所需時(shí)間:t=啟停時(shí)間(t1)+有效時(shí)間(t2)+間隔時(shí)間(t3)

外圍設(shè)備啟停時(shí)間t1：讀出160000條記錄需啟停一次磁帶機(jī)的時(shí)間，已知t1=5ms;

有效時(shí)間t2：不包括塊間間隔，160000條記錄的讀出時(shí)間，已求出傳輸率為738千字節(jié)/s，故：

t2=(160000×128)/738=27s；間隔時(shí)間t3：計(jì)算出總的塊間隔長(zhǎng)度，然后除以帶速。因160000條記錄共分10000塊，塊間隔共長(zhǎng)100m，故：t3=33s因此總時(shí)間：t=5ms+27s+33s=60.005s外圍設(shè)備7.5光盤存儲(chǔ)設(shè)備7.5.1光盤的分類7.5.2磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備外圍設(shè)備7.5.1光盤的分類光存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱光盤，是近年來頗受重視的一種外存設(shè)備，更是多媒體計(jì)算機(jī)不可缺少的設(shè)備。光盤采用聚焦激光束在盤式介質(zhì)上非接觸地記錄高密度信息，以介質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)(如反射率、偏振方向)的變化來表示所存儲(chǔ)信息的“1”或“0”。光盤的優(yōu)點(diǎn)：激光可聚焦到1μm以下，從而記錄的面密度可達(dá)到645Mb/平方英寸，高于一般的磁記錄水平。一張CD-ROM盤片的存儲(chǔ)容重可達(dá)600MB，相當(dāng)于400多張1.44MB的3.5英寸軟盤片。光盤的缺點(diǎn)：存取時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸率低。按讀寫性質(zhì)來分，光盤分為只讀型、一次型、重寫型三類。外圍設(shè)備★只讀型光盤只讀型光盤是廠商以高成本制作出母盤后大批重壓制出來的光盤。這種模壓式記錄使光盤發(fā)生永久性物理變化，記錄的信息只能讀出，不能被修改。典型的產(chǎn)品有：

LD俗稱影碟，記錄模擬視頻和音頻信息，可放演60分鐘全帶寬的PAL制電視。

CD-DA數(shù)字唱盤，記錄數(shù)字化音頻信息，可存儲(chǔ)74分鐘數(shù)字立體聲信息。

VCD俗稱小影碟，記錄數(shù)字化視頻和音頻信息?？纱鎯?chǔ)74分鐘按MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的動(dòng)態(tài)圖像信息。

DVD數(shù)字視盤。單記錄層容量為4.7GB，可存儲(chǔ)135分鐘按MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的相當(dāng)于高清晰度電視的視頻圖像信息和音頻信息。

CD-ROM主要用作計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器，記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，也可同時(shí)記錄數(shù)字化視頻和音頻信息。外圍設(shè)備★一次型光盤用戶可以在這種光盤上記錄信息，但記錄信息會(huì)使介質(zhì)的物理特性發(fā)生永久性變化，因此只能寫一次。寫后的信息不能再改變，只能讀。典型產(chǎn)品是CD-R光盤。用戶可在專用的CD-R刻錄機(jī)上向空白的CD-R盤寫入數(shù)據(jù)，制作好的CD-R光盤可放在CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中讀出。外圍設(shè)備★重寫型光盤用戶可對(duì)這類光盤進(jìn)行隨機(jī)寫入、擦除或重寫信息。典型的產(chǎn)品有兩種：

MO磁光盤。利用熱磁效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)：當(dāng)激光束將磁光介質(zhì)上的記錄點(diǎn)加熱到居里點(diǎn)溫度以上時(shí)，外加磁場(chǎng)作用改變記錄點(diǎn)的磁化方向，而不同的磁化方向可表示數(shù)字“0”和“1”。利用磁光克爾效應(yīng)讀出數(shù)據(jù)：當(dāng)激光來照射到記錄點(diǎn)時(shí)，記錄點(diǎn)的磁化方向不同，會(huì)引起反射光的偏振面發(fā)生左旋或右旋，從而檢測(cè)出所記錄的數(shù)據(jù)“1”或“0”。

PC相變盤。利用相變材料的晶態(tài)和非晶態(tài)來記錄信息。寫入時(shí)，強(qiáng)弱不同的激光束對(duì)記錄點(diǎn)加熱再快速冷卻后，記錄點(diǎn)分別呈現(xiàn)為非晶態(tài)和晶態(tài)。讀出時(shí)，用弱激光來掃描相變盤，晶態(tài)反射率高，非晶態(tài)反射率低，根據(jù)反射光強(qiáng)弱的變化即可檢測(cè)出“1”或“0”。無論是磁光盤還是相變盤，介質(zhì)材料發(fā)生的物理特性改變都是可逆變化，因此是可重寫的。外圍設(shè)備7.5.2磁光盤存儲(chǔ)設(shè)備1.CD-ROM光盤存儲(chǔ)機(jī)理光盤是直徑為120mm厚度為1.2mm的單面記錄盤片。只讀型光盤系統(tǒng)的原理：即光盤上的信息以坑點(diǎn)形式分布，有坑點(diǎn)表示為“1”，無坑點(diǎn)表示為“0”，一系列的坑點(diǎn)(存儲(chǔ)元)形成信息記錄道。對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用的CD-ROM光盤來講，這種坑點(diǎn)分布作為數(shù)字“1”、“0”代碼的寫入或讀出標(biāo)志。由于只讀型光盤是生產(chǎn)廠家制造，為了大量復(fù)制，需要制作母盤，為此將存儲(chǔ)信息以表面坑點(diǎn)形式記錄在母盤上。光盤的記錄信息以凹坑方式永久性存儲(chǔ)。讀出時(shí)，當(dāng)激光束聚焦點(diǎn)照射在凹坑上時(shí)將發(fā)生衍射，反射率低；而聚焦點(diǎn)照射在凸面上時(shí)大部分光將返回。根據(jù)反射光的光強(qiáng)變化并進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換，即可讀出記錄信息。外圍設(shè)備2.光盤的扇區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息記錄的軌跡稱為光道。光道上劃分出一個(gè)個(gè)扇區(qū)，它是光盤的最小可尋址單位。扇區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖：光盤扇區(qū)分為4個(gè)區(qū)域。2個(gè)全0字節(jié)和10個(gè)全1字節(jié)組成同步(SYNC)區(qū)，標(biāo)志著扇區(qū)的開始。4字節(jié)的扇區(qū)標(biāo)識(shí)(ID)區(qū)用于說明此扇區(qū)的地址和工作模式。光盤的扇區(qū)地址編碼不同于磁盤，它是以分(MN)，秒(SC)和分?jǐn)?shù)秒(FR，1/75s)時(shí)間值作為地址。由于光盤的恒定線速度是每秒鐘讀出75個(gè)扇區(qū)，故FR的值實(shí)際上就是秒內(nèi)的扇區(qū)號(hào)(0—74)。外圍設(shè)備

ID區(qū)的MD為模式控制，用于控制數(shù)據(jù)區(qū)和校驗(yàn)區(qū)的使用。共有三種模式：模式0規(guī)定數(shù)據(jù)區(qū)和校驗(yàn)區(qū)的全部2336個(gè)字節(jié)都是0，這種扇區(qū)不用于記錄數(shù)據(jù)，而是用于光盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)和導(dǎo)出區(qū)；模式1規(guī)定288字節(jié)的校驗(yàn)區(qū)為4字節(jié)的檢測(cè)碼(EDC)、8字節(jié)的保留域(未定義)和276字節(jié)的糾錯(cuò)碼(ECC)，這種扇區(qū)模式有2048字節(jié)的數(shù)據(jù)并有很強(qiáng)的檢測(cè)和糾錯(cuò)能力，適合于保存計(jì)算機(jī)的程序和數(shù)據(jù)；模式2規(guī)定288字節(jié)的檢驗(yàn)區(qū)也用于存放數(shù)據(jù)，用于保存聲音、圖像等對(duì)誤碼率要求不高的數(shù)據(jù)。外圍設(shè)備【例6】CD-ROM光盤的外緣有5mm寬的范圍因記錄數(shù)據(jù)困難，一般不使用，故標(biāo)準(zhǔn)的播放時(shí)間為60分鐘。計(jì)算模式1和模式2情況下光盤存儲(chǔ)容量是多少?【解】：扇區(qū)總數(shù)=60×60×75=270000(扇區(qū))

模式1存放計(jì)算機(jī)程序和數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為：

270000×2048/1024/1024=527MB

模式2存放聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)容量為：

270000×2336/1024/1024=601MB外圍設(shè)備7.5.3CD-ROM驅(qū)動(dòng)器及其接口

CD-ROM驅(qū)動(dòng)器有內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式可安裝在PC機(jī)箱內(nèi)5.25英寸軟驅(qū)位置上，工作電源由機(jī)箱內(nèi)電源提供。外置式CD-ROM驅(qū)動(dòng)器需用數(shù)據(jù)線與主機(jī)相連，電源也是獨(dú)立的。由于CD-ROM光盤的存儲(chǔ)容量都是一致的，因此衡量驅(qū)動(dòng)器的性能指標(biāo)主要有如下三項(xiàng)：★數(shù)據(jù)傳輸率早期的CD-ROM數(shù)據(jù)傳輸率只有150KB/s(即單倍速)。之后陸續(xù)推出雙速(2×)，4速(4×)，…，16速(16×)，甚至24速(24×)的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。高數(shù)據(jù)傳輸率的驅(qū)動(dòng)器運(yùn)速度快，但要求很高的容錯(cuò)性和糾錯(cuò)性能。從性能價(jià)格比考慮，16速的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器較為適宜，其數(shù)據(jù)傳輸率為2400KB/s，已是軟驅(qū)的4—8倍。外圍設(shè)備★數(shù)據(jù)緩沖器容量

CD-ROM驅(qū)動(dòng)器內(nèi)有64KB—256KB的數(shù)據(jù)緩沖器，用于暫存讀出的數(shù)據(jù)，減少讀取盤片的次數(shù)。一般選擇256KB的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器?！锝涌陬愋?/p>

CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中包含有控制器，其接口類型有IDE，EIDE，SCSI，SCSI-2等。目前普遍選用IDE或EIDE接口。其原因在于大多數(shù)PC機(jī)具有IDE或EIDE接口插座。只要使用40芯纜將CD-ROM驅(qū)動(dòng)器背面的40芯插座與主板或多功能適配器卡上的IDE或EIDE接口的插座相連即可。此外，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器背面還有音頻輸出插座，將左、右聲道信號(hào)線和地線的音頻輸出線與聲卡的音頻輸入插座相連。外圍設(shè)備7.6顯示設(shè)備（教材P224）

1顯示設(shè)備的分類與一般概念

（教材P224，自閱）

2字符/圖形顯示器

3圖象顯示設(shè)備

4VESA顯示標(biāo)準(zhǔn)外圍設(shè)備7.6.1顯示設(shè)備的分類與有關(guān)概念顯示設(shè)備：

以可見光的形式顯示和處理信息的設(shè)備。其是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的人機(jī)界面設(shè)備。

顯示器件類別：陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器等。

顯示內(nèi)容類別：有字符顯示器、圖形顯示器、圖像顯示器三大類。

CRT顯示器LCD顯示器以CRT顯示設(shè)備為例，可分類如下：（1）以掃描方式分類，分成光柵掃描和隨機(jī)掃描兩種顯示器；（2）以分辨率來分，分成高分辨率顯示器和低分辨率顯示器；（3）以顯示的顏色分類，有單色(黑白)顯示器和彩色顯示器。（4）以CRT熒光屏對(duì)角線的長(zhǎng)度分類，有12英寸、14英寸、16英寸、19英寸等多種。外圍設(shè)備目前，液晶顯示器(LCD)是主流顯示設(shè)備。LCD與CRT的主要區(qū)別：分辨率：

由于LCD和CRT顯示器的成像原理不同，二者的屏幕分辨率是兩個(gè)不同的概念。無論在高檔還是低檔LCD中，由于受到價(jià)格、工藝的影響，分辨率都存在一點(diǎn)不足。

LCD面板是由很多發(fā)光點(diǎn)組成，只能支持它自己的真實(shí)分辨率，超過像素區(qū)域則不會(huì)顯示。

刷新頻率：

對(duì)于CRT來講，由于顯像管內(nèi)熒光粉受到電子束擊打后發(fā)光的時(shí)間很短，所以電子束必須不斷擊打熒光粉使其持續(xù)發(fā)光，這樣容易出現(xiàn)散焦現(xiàn)象。而且電子槍的逐行掃描，會(huì)不可避免地會(huì)產(chǎn)生閃爍感。所以CRT顯示器屏幕的刷新率要達(dá)到一定的速度，人眼才不易感覺出屏幕的閃爍。LCD則是背光源，由液晶分子控制光線的偏轉(zhuǎn)或通過而發(fā)光，并且，液晶分子只有兩種狀態(tài)→關(guān)或開，因此對(duì)LCD來說不存在刷新率的問題，當(dāng)顯示器打開的時(shí)候，LCD面板中每個(gè)像素都在持續(xù)不斷地發(fā)光。所以，LCD沒有高頻閃爍現(xiàn)象。

當(dāng)然，LCD顯示器同樣也有刷新率的概念，但是對(duì)性能影響沒有CRT明顯。

分辨率：

顯示器一幀平面所包含的像素個(gè)數(shù)，常以每英寸多少個(gè)像素(PPI)的形式來表示。分辨率越高，圖像越清晰。

刷新存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)一幀圖像每個(gè)像素的信息，所以，刷存要具有與顯示像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間。

灰度級(jí)：顯示器中所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別。在彩色顯示器中則表現(xiàn)為顏色的不同?；叶燃?jí)越多，圖像層次越清楚逼真。灰度級(jí)取決于每個(gè)像素對(duì)應(yīng)刷新存儲(chǔ)器單元的位數(shù)和顯示器本身的性能。只有兩級(jí)灰度的顯示器稱為單色顯示器。具有多種灰度級(jí)的顯示器為多灰度級(jí)顯示器。圖像顯示器的灰度級(jí)一般在256級(jí)以上。1.分辨率和灰度級(jí)外圍設(shè)備

為了使人眼能看到穩(wěn)定的圖像顯示，必須使電子束周期性地重復(fù)掃描整個(gè)顯示器屏幕，這個(gè)過程叫做刷新。

為了不斷提供刷新圖像的信號(hào)，必須把一幀圖像信息存儲(chǔ)在刷新存儲(chǔ)器（也叫視頻存儲(chǔ)器）中。其存儲(chǔ)容量M由圖像分辨率r和灰度級(jí)C決定，即：M=r×C。

同時(shí)，刷新存儲(chǔ)器的存取周期必須滿足刷新頻率的要求，即：刷存帶寬必須符合要求。

容量和存取周期（或帶寬）是刷新存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)。2.刷新和刷新存儲(chǔ)器外圍設(shè)備例：耶魯大學(xué)關(guān)于刷新頻率研究成果，出現(xiàn)神奇的視覺效果：下面的三張圖片：你若先看最左邊的人體、再看中間的，會(huì)發(fā)現(xiàn)人體正在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；若先看完最右邊的人體后，再看中間的人體，發(fā)現(xiàn)變成了逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了！

【例4】（教材P230）刷存的重要性能指標(biāo)是它的帶寬。實(shí)際工作時(shí)顯示適配器的幾個(gè)功能部分還要爭(zhēng)用刷存的帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于刷存內(nèi)容修改等其他的非刷新功能。

(1)若顯示器的分辨率為1024×768，像素點(diǎn)顏色深度為3B，幀頻(刷新頻率)為72Hz，試計(jì)算該刷存總帶寬應(yīng)為多少?(2)為達(dá)到這樣高的刷存帶寬，應(yīng)采取何種技術(shù)措施?【解】：

(1)∵刷新所需帶寬

=分辨率×像素點(diǎn)顏色深度×刷新速率∴1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s

故：刷存總帶寬應(yīng)為162MB/s×100/50=324MB/s(2)為達(dá)到這樣高的刷存帶寬，可采用如下技術(shù)措施： ①使用高速的DRAM芯片組成刷存； ②刷存采用多體交叉結(jié)構(gòu)； ③刷存至顯示控制器的內(nèi)部總線寬度由32位拓寬到

64位，甚至128位； ④刷存采用雙端口存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，將刷新輸出端口與更新端口分開，等等?？梢姡簩?duì)刷新存儲(chǔ)器的帶寬有著較高的要求。7.6.2字符/圖形顯示器

1.字符顯示

顯示字符的方法以點(diǎn)陣為基礎(chǔ)。點(diǎn)陣是由m×n個(gè)像素點(diǎn)組成的陣列，并以此來構(gòu)造字符。

外圍設(shè)備例如：字符A的字形碼（16×8點(diǎn)陣）（16字節(jié)）字符發(fā)生器ROM：將點(diǎn)陣存入由ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器中，在顯示器進(jìn)行掃描的過程中，從字符發(fā)生器中依次讀出某個(gè)字符的點(diǎn)陣，按照點(diǎn)陣中0和1代碼不同控制掃描電子束的開或關(guān)，從而在屏幕上顯示出字符。點(diǎn)陣的多少取決于顯示字符的質(zhì)量和字符窗口的大小。

可見：字符發(fā)生器ROM中存儲(chǔ)的是機(jī)器所有可顯示字符的字形點(diǎn)陣信息（又稱：字模碼)。（點(diǎn)陣液晶顯示）字模碼又例如：漢字字模碼（16×16點(diǎn)陣）（32個(gè)字節(jié)）顯然：漢字比英文字符的點(diǎn)陣量要大得多。

字符窗口：是指每個(gè)字符在屏幕上所占的像素點(diǎn)數(shù)（行、列點(diǎn)數(shù)總和），它包括字符顯示點(diǎn)陣和字符間隔點(diǎn)陣[見右圖]。每個(gè)字符窗口可顯示一個(gè)字符。

視頻緩存器VRAM：通常，待顯示字符的ASCII代碼被存放在視頻緩存器VRAM中，以備刷新。若一幀屏幕共有2000個(gè)字符窗口（即：可顯示2000個(gè)字符），則VRAM應(yīng)有2000個(gè)單元，存放每個(gè)字符窗口要顯示字符的ASCII碼。所以：視頻緩存器VRAM中通常存儲(chǔ)一幀屏幕待顯示字符的ASCII碼。字符點(diǎn)陣碼（字模碼）的讀出方法：字符發(fā)生器ROM的高位地址來自VRAM的ASCII代碼，光柵地址計(jì)數(shù)器則依次給出這個(gè)字形點(diǎn)陣中的行地址。在顯示過程中，按照VRAM中的SACII碼和光柵地址計(jì)數(shù)器訪問字模ROM，依次取出字形點(diǎn)陣，就可以完成各字符的輸出。2.圖形顯示（略）

圖形顯示:

是指用計(jì)算機(jī)手段表示現(xiàn)實(shí)世界的各種事物，并形象逼真地加以顯示。根據(jù)產(chǎn)生圖形的方法，分為隨機(jī)掃描圖形顯示器和光柵掃描圖形顯示器。

(1)隨機(jī)掃描圖形顯示器工作原理是將所顯示圖形的一組坐標(biāo)點(diǎn)和繪圖命令組成顯示文件，存放在緩沖存儲(chǔ)器，緩存中的顯示文件送矢量(線段)產(chǎn)生器，產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓，直接控制電子束在屏幕上的移動(dòng)。為了在屏幕上保留持久穩(wěn)定的圖像，需要按一定的頻率對(duì)屏幕反復(fù)刷新。這種顯示器的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高(可達(dá)4096×4096個(gè)像素)，顯示的曲線平滑。目前高質(zhì)量圖形顯示器采用這種隨機(jī)掃描方式。缺點(diǎn)是當(dāng)顯示復(fù)雜圖形時(shí)，會(huì)有閃爍感。外圍設(shè)備(2)光柵掃描圖形顯示器產(chǎn)生圖形的方法稱為相鄰像素串接法，即曲線是由相鄰像素串接而成。因此，光柵掃描圖形顯示器的原理是：把對(duì)應(yīng)于屏幕上每個(gè)像素的信息都用存儲(chǔ)器存起來，然后按地址順序逐個(gè)地刷新顯示在屏幕上。其組成結(jié)構(gòu)如圖7.3：

程序段緩沖存儲(chǔ)器：存放由計(jì)算機(jī)送來的顯示文件和交互式的圖形操作命令。

刷新存儲(chǔ)器：用以存放一幀圖形的形狀信息，它的地址和屏幕上的地址一一對(duì)應(yīng)。外圍設(shè)備程序段緩存和刷存之間有一個(gè)DDA部件，它是一種進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)的硬件，其作用是把顯示文件變換為像素信息，即根據(jù)顯示文件給出的曲線類型和坐標(biāo)值，生成直線、圓、拋物線乃至更復(fù)雜的曲線。插補(bǔ)后的數(shù)據(jù)(像素信息)存入刷存用于刷新顯示。光柵掃描圖形顯示器的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，灰度層次多，色調(diào)豐富，顯示復(fù)雜圖形時(shí)無閃爍現(xiàn)象；所產(chǎn)生的圖形有陰影效應(yīng)、隱藏面消除、涂色等功能。它的出現(xiàn)使圖形學(xué)的研究從簡(jiǎn)單的線條圖擴(kuò)展到豐富多彩、形象逼真的各種立體及平面圖形，從而擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，成為目前流行的顯示器。外圍設(shè)備7.6.3圖像顯示設(shè)備

圖形是用計(jì)算機(jī)表示和生成的圖，稱作主觀圖像。在計(jì)算機(jī)中表示圖形，只需存儲(chǔ)繪圖命令和坐標(biāo)點(diǎn)，沒有必要存儲(chǔ)每個(gè)像素點(diǎn)信息。

圖像則是來自客觀世界，即由攝像機(jī)拍攝下來并存入計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖像，這種圖像稱為客觀圖像。其采用數(shù)字化以后逐點(diǎn)存儲(chǔ)，因此一般需要占用非常龐大的主存空間。圖像顯示器的常用分辨率為1024×768，灰度級(jí)在64—256級(jí)。外圍設(shè)備圖像顯示器有兩種類型：（略）1.簡(jiǎn)單圖像顯示器

（教材P227）

圖像處理操作在計(jì)算機(jī)中完成，顯示器不做任何處理。它僅僅顯示由計(jì)算機(jī)送來的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。I/O接口、圖象存儲(chǔ)器(刷新存儲(chǔ)器)、A/D與D/A變換等組成單獨(dú)的一個(gè)部分，稱為圖像輸入控制板或視頻數(shù)字化儀。外圍設(shè)備

圖像輸入器的功能是實(shí)現(xiàn)連續(xù)的視頻信號(hào)與離散的數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。圖像輸入控制板接收攝像機(jī)模擬視頻輸入信號(hào)，經(jīng)A/D變換為數(shù)字量存入刷新存儲(chǔ)器用于顯示，并可在計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理操作。處理后的結(jié)果送回刷存，經(jīng)D/A變換成模擬視頻輸出，由顯示器進(jìn)行顯示輸出。隨著各類數(shù)字式影像設(shè)備的出現(xiàn)，可以直接獲得圖像的數(shù)碼信號(hào)，更容易組成一個(gè)圖像處理系統(tǒng)。2.圖形處理子系統(tǒng)

其硬件結(jié)構(gòu)較前一種復(fù)雜得多。它本身就是一個(gè)具有并行處理功能的專用計(jì)算機(jī)，不僅能完成顯示操作，同時(shí)由于子系統(tǒng)內(nèi)部有容量很大的存儲(chǔ)器和高速處理器，可以快速執(zhí)行許多圖像處理算法，減輕主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算量。目前流行的圖形工作站就屬于這類“圖形處理子系統(tǒng)”。外圍設(shè)備7.6.4VESA顯示標(biāo)準(zhǔn)

（略）

1.顯示標(biāo)準(zhǔn)隨著IBMPC系列機(jī)的升級(jí)發(fā)展，PC機(jī)采用的顯示標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了如下變化：MDA→CGA→EGA→VGA→SuperVGA

MDA是PC機(jī)最早使用的顯示標(biāo)準(zhǔn)。MDA是單色字符顯示適配器，采用9×14點(diǎn)陣的字符窗口，滿屏顯示80列×25行字符，對(duì)應(yīng)分辨率為720×350個(gè)像素。

CGA是彩色圖形/字符顯示適配器，可以兼容字符和圖形兩種顯示方式。在圖形方式下，可以顯示320×200像素四種顏色的彩色圖形。

EGA顯示標(biāo)準(zhǔn)兼容CGA和MDA各種顯示方式，在圖形方式下分辨率為640×350，16種顏色。

VGA顯示標(biāo)準(zhǔn)下，字符窗口為9×16點(diǎn)陣，圖形方式下分辨率為640×480，16種顏色，或320×200，256種顏色。掃描頻率(水平同步)是31.5kHz，刷新頻率(垂直同步)是60Hz。VGA顯示適配器還增添了一個(gè)新接口VFC，允許來自其他設(shè)備的圖形，圖像信號(hào)與適配器生成的圖形信號(hào)合成。自IBM公司推出VGA后，VESA(美國(guó)視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))定義了一個(gè)VGA擴(kuò)展集，將顯示方式標(biāo)準(zhǔn)化，從而成為著名的SuperVGA模式。該模式除兼容MDA，CGA，EGA，VGA的顯示方式外，還支持1280×1024像素光柵，每像素點(diǎn)24位顏色深度，刷新頻率可達(dá)75MHz。外圍設(shè)備2.VESA顯示模式

VESA擴(kuò)充的標(biāo)準(zhǔn)顯示模式見文字教材的表7.1。早期的MDA，CGA，EGA的顯示方式是由BIOS的一組功能調(diào)用(INT10h)來設(shè)置和管理的，使用7位的方式碼。VESA保留了這種方式，將VGA類顯示器及適配器所能支持的新的顯示方式進(jìn)行定義，并為新的顯示方式指定了15位的方式碼。方式碼的b8位為VESA標(biāo)志位，b14—b9為保留位(目前全為0)，故VESA的顯示方式號(hào)為1××h。外圍設(shè)備3.顯示適配器顯示適配器由刷新存儲(chǔ)器、顯示控制器、ROMBIOS三部分組成，請(qǐng)參看CAI演示。

刷新存儲(chǔ)器存放顯示圖案的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。其存儲(chǔ)容量取決于設(shè)定的顯示工作方式。

ROMBIOS

含有少量的固化軟件，用于支持顯示控制器建立所要求的顯示環(huán)境。此BIOS軟件主要用于DOS操作系統(tǒng)。在Windows環(huán)境下，它的大部分功能不被使用，而由后者的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序建立操作系統(tǒng)與適配器硬件的銜接。外圍設(shè)備顯示控制器是適配器的心臟。它依據(jù)設(shè)定的顯示工作方式，自主地、反復(fù)不斷地讀取顯存中的圖像點(diǎn)陣(包括圖形、字符文本)數(shù)據(jù)，將它們轉(zhuǎn)換成R，G，B三色信號(hào)，并配以同步信號(hào)送至顯示器刷新屏幕。顯示控制器還要提供一個(gè)由系統(tǒng)總線至刷存總線的通路，以支持CPU將主存中已修改好的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)寫入到刷存，以更新屏幕。這些修改數(shù)據(jù)一般利用掃描回程的消隱時(shí)間寫入到刷存中，因此顯示屏幕不會(huì)出現(xiàn)凌亂。先進(jìn)的顯示控制器具有圖形加速能力，這樣的控制器芯片稱為AVGA芯片。典型的圖形加速功能有：(1)位和塊傳送，用于生成和移動(dòng)一個(gè)矩形塊(如窗口)數(shù)據(jù)；(2)畫線，由硬件在屏上任意兩點(diǎn)間畫一向量；(3)填域，以預(yù)先指定的顏色或花樣填滿一個(gè)任意多邊形；(4)顏色擴(kuò)充，將一個(gè)單色的圖像放到屏上某一位置后，給它加上指定的前景顏色和背景顏色。外圍設(shè)備7.7輸入設(shè)備和打印設(shè)備

7.7.1輸入設(shè)備7.7.2打印設(shè)備外圍設(shè)備7.7.1輸入設(shè)備

常用包括：圖形輸入、圖像輸入、聲音輸入等輸入設(shè)備。

1.圖形輸入設(shè)備

圖形輸入方法較多，特別是交互式圖形系統(tǒng)要求具有人/機(jī)對(duì)話功能：計(jì)算機(jī)將結(jié)果顯示給人，人根據(jù)看到的