設備管理_外圍設備培訓教材

第7章外圍設備 目錄 7 1外圍設備概述 了解7 2磁盤存儲設備 掌握7 5光盤和磁光盤存儲設備 了解7 6顯示設備 理解7 7輸入設備和打印設備 理解 7 1外圍設備概述 7 1 1外圍設備的一般功能7 1 2外圍設備的分類 2020年2月20日星期四 4 7 1 1外圍設備的一般功能 外圍設備的定義計算機系統(tǒng)中 除CPU和主存之外的部件都可看作外設 外圍設備的功能在計算機和其他機器 或與用戶之間提供聯(lián)系 外圍設備的基本組成存儲介質用于信息的保存 驅動裝置用于移動存儲介質 使之正常工作 控制電路用于使該外設與外界 如CPU 的信息傳遞 以硬盤為例 盤片組 定位驅動器 讀寫控制 2020年2月20日星期四 5 7 1 2外圍設備的分類 分類輸入 出設備 外存設備 數(shù)據(jù)通信設備 過程控制設備 外設都是通過適配器與主機連接的 適配器控制所連外設的具體工作 動畫演示 外設系統(tǒng)結構 swf 7 2磁盤存儲設備 7 2 1磁記錄原理7 2 2硬磁盤機的基本組成和分類7 2 3硬磁盤驅動器和控制器7 2 4磁盤上信息的分布7 2 5磁盤存儲器的技術指標 重點掌握 2020年2月20日星期四 7 7 2 1磁記錄原理 磁表面存儲器用磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息 磁表面存儲器的優(yōu)點存儲容量大 位價格低 記錄介質可以重復使用 記錄信息可以長期保存而不丟失 非破壞性讀出 讀出時不需要再生信息 磁表面存儲器的缺點存取速度較慢 機械結構復雜 對工作環(huán)境要求較高 如 磁帶 磁盤 接觸式讀寫 軟盤 磁帶 要求防塵 防震 非接觸式讀寫 硬盤 8 磁性材料的物理特性 矩形磁滯回線 Br 正剩磁狀態(tài) Br 負剩磁狀態(tài) CAI 2020年2月20日星期四 9 磁表面存儲器的讀寫原理 在磁表面存儲器中 信息的讀寫是利用磁頭來進行的 磁頭 由軟磁材料做鐵芯 繞有讀寫線圈的電磁鐵 寫操作原理 電 磁變換 利用磁頭寫線圈中的脈沖電流 在磁表面每個存儲元上形成不同的磁化狀態(tài) 讀操作原理 磁 電變換 利用磁頭讀線圈 將磁表面每個存儲元上的不同剩磁狀態(tài)轉換成電信號讀出 2020年2月20日星期四 10 記錄方式的寫讀波形圖 2020年2月20日星期四 11 7 2 2硬磁盤存儲器的組成和分類 硬盤的邏輯結構組成磁記錄介質磁盤控制器磁盤驅動器 動畫演示 硬磁盤存儲器的邏輯結構圖 swf 硬質圓形盤片 磁頭 小車 傳送帶 讀寫控制電路 2020年2月20日星期四 12 硬磁盤的分類 按盤片結構分可換盤片式 固定盤片式按磁頭分可移動磁頭 固定磁頭溫徹斯特磁盤機可移動磁頭固定盤片的磁盤機 密封組合式的硬磁盤 磁頭 盤片 電機等部件組裝成一個不可隨意拆卸的整體 工作時 高速旋轉在盤面上形成的氣墊將磁頭平穩(wěn)浮起 優(yōu)點 防塵性能好 可靠性高 對使用環(huán)境要求不高 組合 可移動磁頭固定盤片 固定磁頭固定盤片 可移動磁頭可換盤片 固定磁頭可換盤片 簡稱溫盤 2020年2月20日星期四 13 硬磁盤外觀 2020年2月20日星期四 14 硬磁盤內部構成 2020年2月20日星期四 15 7 2 3硬磁盤驅動器和控制器 磁盤驅動器定位驅動系統(tǒng)主軸系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉換系統(tǒng)磁盤控制器主機與磁盤驅動器之間的接口 2020年2月20日星期四 16 硬磁盤的驅動器 2020年2月20日星期四 17 現(xiàn)代硬盤結構示意圖 2020年2月20日星期四 18 7 2 4磁盤上信息的分布 記錄面一個盤片有上下兩個記錄面 磁盤組的最上下盤片只有一個記錄面 磁道記錄面上一系列同心圓 最外圈為0磁道 依次為1 2 N磁道 每個磁道的存儲容量均相同 不同盤片的相同磁道構成一個柱面 扇區(qū)同心圓上的一段磁道區(qū)域 每個扇區(qū)的存儲容量也相同 2020年2月20日星期四 19 磁盤上的信息記錄方式 一個硬盤由多個盤片構成的磁盤組來記錄信息 每個盤片包括兩個記錄面 除最上面和最下面 每個記錄面表面通常有幾十到幾百個磁道來記錄信息 每個磁道又分為若干個扇區(qū) 磁盤組的信息記錄順序是按照柱面來組織的 第0面第0道 第1面第0道 第N面第0道 第0面第1道 第1面第1道 第N面第1道 硬盤上信息地址由記錄面號 磁道號 扇區(qū)號三個部分組成 索引 磁道的起始位置 為便于進行讀 寫操作 2020年2月20日星期四 20 7 2 5磁盤存儲器的技術指標 存儲密度有道密度 位密度 面密度三個不同的指標 相關概念道距 相鄰兩磁道中心線之間的距離 道寬 磁化軌跡的寬度 存儲容量一個磁盤存儲器所能存儲的字節(jié)總數(shù) 平均尋址時間從發(fā)出讀寫命令后 磁頭從某一起始位置移動至新的記錄位置 到開始從盤片表面讀出或寫入信息所需要的時間 數(shù)據(jù)傳輸率磁盤存儲器在單位時間內向主機傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 2020年2月20日星期四 21 存儲密度 道密度沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數(shù) 單位 道 英寸 位密度磁道單位長度上能記錄的二進制代碼位數(shù) 單位 位 英寸 注意 每個磁道的位密度均不相同 有最高 最低位密度 0磁道的位密度為最低位密度 面密度位密度和道密度的乘積 單位 位 平方英寸 此概念沒有意義 2020年2月20日星期四 22 存儲容量 存儲容量 記錄面數(shù) 每面磁道數(shù) 磁道容量非格式化容量磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù) 格式化容量按照某種特定的記錄格式所能存儲信息的總量 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 這里指的是低級格式化 對于磁盤上的磁道劃分等 而非操作系統(tǒng)的格式化 2020年2月20日星期四 23 平均尋址時間 平均尋址時間等于平均尋道時間與平均等待時間之和 定位時間 尋道時間 將磁頭定位至所要求的磁道上所需的時間 等待時間尋道完成后 盤片將所要訪問信息轉到磁頭下方的時間 平均尋道時間最大與最小尋道時間的平均值 約為10 20ms 該時間的長短由硬磁盤的機械特性決定 平均等待時間與磁盤轉速有關 是磁盤旋轉一周時間的一半 硬盤轉速為7200轉 分 故平均等待時間約為4ms 2020年2月20日星期四 24 數(shù)據(jù)傳輸率 外部傳輸率從硬盤內部的緩沖區(qū)中所讀取數(shù)據(jù)的最高速率 即微機系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率 也叫突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率 接口傳輸率 該指標與硬盤接口類型 硬盤緩沖區(qū)大小有關 內部傳輸率從盤片上將數(shù)據(jù)讀取到硬盤內部緩沖區(qū)的速度 衡量硬盤讀寫性能的決定性因素 設磁盤旋轉速度為每秒r轉 磁道容量為N個字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸率Dr r N 字節(jié) 秒 2020年2月20日星期四 25 課本P217 例1 磁盤組有6片磁盤 每片有兩個記錄面 最上最下兩個面不用 存儲區(qū)域內徑22cm 外徑33cm 道密度為40道 cm 內層位密度400位 cm 轉速6000轉 分 問 共有多少柱面 柱面數(shù) 每面的磁道數(shù)盤面上的有效存儲區(qū)域 33 2 22 2 16 5 11 5 5 cm 道密度 40道 cm 磁道數(shù) 40 5 5 220道 即220個柱面 2020年2月20日星期四 26 課本P217 例1 磁盤組有6片磁盤 每片有兩個記錄面 最上最下兩個面不用 存儲區(qū)域內徑22cm 外徑33cm 道密度為40道 cm 內層位密度400位 cm 轉速6000轉 分 問 盤組總存儲容量是多少 存儲容量 記錄面數(shù) 每面磁道數(shù) 磁道容量內層磁道周長為2 R 2 3 14 11 69 08 cm 道容量 400位 cm 69 08cm 27632位 3454B盤組總容量 10 220 3454B 7598800B 6 2 2 220 位密度 磁道周長 2020年2月20日星期四 27 課本P217 例1 磁盤組有6片磁盤 每片有兩個記錄面 最上最下兩個面不用 存儲區(qū)域內徑22cm 外徑33cm 道密度為40道 cm 內層位密度400位 cm 轉速6000轉 分 問 數(shù)據(jù)傳輸率多少 每磁道容量N 3454B磁盤轉速r 6000轉 60秒 100轉 秒磁盤數(shù)據(jù)傳輸率Dr r N 100 3454B 345400B s 2020年2月20日星期四 28 課本P217 例1 磁盤組有6片磁盤 每片有兩個記錄面 最上最下兩個面不用 存儲區(qū)域內徑22cm 外徑33cm 道密度為40道 cm 內層位密度400位 cm 轉速6000轉 分 問 如果某文件長度超過一個磁道的容量 應將它記錄在同一個存儲面上 還是記錄在同一個柱面上 磁盤組的記錄順序是按照柱面來組織的 因為不需要重新尋道 數(shù)據(jù)讀 寫速度快 如果某文件長度超過一個磁道的容量 應將它記錄在同一個柱面上 2020年2月20日星期四 29 例1 某磁盤存儲器轉速為3000轉 分 共有4個記錄盤面 每毫米5道 每道記錄信息12288字節(jié) 最內層磁道直徑為230mm 共275道 求 磁盤的存儲容量為多大 存儲容量 記錄面數(shù) 每面磁道數(shù) 磁道容量 4面 275道 12288字節(jié) 13516800字節(jié)最高位密度和最低位密度分別是多少 位密度 道容量 磁道周長 2 R 最內層磁道半徑Rmin 230mm 2 115mm最外層磁道半徑Rmax Rmin 275 5 115 55 170mm最高位密度 12288字節(jié) 2 Rmin 17字節(jié) mm最低位密度 12288字節(jié) 2 Rmax 11 5字節(jié) mm 2020年2月20日星期四 30 例1 某磁盤存儲器轉速為3000轉 分 共有4個記錄盤面 每毫米5道 每道記錄信息12288字節(jié) 最內層磁道直徑為230mm 共275道 求 磁盤數(shù)據(jù)傳輸率為多少 磁盤數(shù)據(jù)傳輸率 每道容量 轉速 12288 50轉 秒 614400字節(jié) 秒平均等待時間是多少 平均等待時間 1 2 1 轉速 1 2 1 50轉 秒 1 100秒 10ms 2020年2月20日星期四 31 例2 設某磁盤有兩個記錄面 存儲區(qū)內徑為2 36英寸 外徑為5英寸 道密度為1250TPI 道 英寸 內徑處的位密度為52400BPI 字節(jié) 英寸 轉速為7200轉 分 問 每面有多少磁道 磁道數(shù) 記錄面的有效區(qū)域 道密度 外徑 內徑 2 道密度 5 2 36 2 1250TPI 1650道每磁道能存儲多少字節(jié) 道容量 內圈周長 位密度 2 36 3 14 52400 8 48562字節(jié) 2020年2月20日星期四 32 例2 設某磁盤有兩個記錄面 存儲區(qū)內徑為2 36英寸 外徑為5英寸 道密度為1250TPI 道 英寸 內徑處的位密度為52400BPI 字節(jié) 英寸 轉速為7200轉 分 問 數(shù)據(jù)傳輸速率為多少 數(shù)據(jù)傳輸率 每道字節(jié)數(shù) 轉速 48562 7200 60 5 82 106字節(jié) 秒設尋道時間在10ms到40ms之間 在一個磁道上寫上8000字節(jié)數(shù)據(jù) 平均需要多少時間 所需時間 平均尋道時間 平均等待時間 數(shù)據(jù)寫入時間 10 40 2 60 7200 2 8000 5 82 106 25ms 4 2ms 1 4ms 30 6ms 2020年2月20日星期四 33 7 5光盤和磁光盤存儲設備 光盤存儲器采用聚焦激光束在盤式介質上非接觸地記錄高密度信息 以介質材料光學性質的變化來表示所存儲信息的 1 或 0 光盤存儲器是以光道來記錄信息的 光道是一條始于盤片中心的螺旋線 光盤的優(yōu)點存儲容量大 光盤的缺點存取時間長 數(shù)據(jù)傳輸率低 一張CD ROM盤片的存儲容量可達600MB以上 2020年2月20日星期四 34 光盤存儲器的分類 只讀型廠商以高成本制作出母盤后大批壓制出來的光盤 這種模壓式記錄的光盤只能讀 不能修改 寫一次型用戶可以在這種光盤上記錄信息 但只能寫一次 重寫型用戶可對這類光盤進行隨機寫入 擦除或重寫信息 DVD ROM光盤最初的全稱是數(shù)字化視頻光盤 CD ROM是單面使用 DVD ROM是兩面都可以寫數(shù)據(jù) CD RW CD ROM WORM CD R DVD ROM 2020年2月20日星期四 35 硬盤 磁帶 光盤的性能比較 2020年2月20日星期四 36 7 6顯示設備 顯示設備的分類按顯示器件分類陰極射線管 CRT 液晶 LCD 等離子 PDP 等 按顯示的內容分類字符顯示器 圖形顯示器 圖像顯示器 CRT顯示設備以掃描方式不同 分成光柵掃描和隨機掃描兩種顯示器 以分辨率不同 分成高分辨率顯示器和低分辨率顯示器 以顯示的顏色分類 有單色 黑白 顯示器和彩色顯示器 以熒光屏對角線長度分類 有14英寸 16英寸 19英寸等多種 2020年2月20日星期四 37 隨機掃描和光柵掃描 隨機掃描電子束只在需要做圖的地方掃描 而不必掃描全屏幕 這種掃描方式畫圖速度快 圖像清晰 高質量的圖形顯示器 如分辨率為4096 4096 采用 其偏轉系統(tǒng)與電視標準不一致 驅動系統(tǒng)較復雜 價格較貴 光柵掃描電子束從上至下順序掃描整個屏幕 又可分為逐行掃描和隔行掃描兩種方式 電視中采用的掃描方法 缺點是冗余時間多 分辨率不如隨機掃描方式 2020年2月20日星期四 38 分辨率 分辨率是指顯示器所能表示的像素個數(shù) 像素是指組成圖像的最小單位 像素越密 分辨率越高 圖像顯示越清晰 CRT顯示器的分辨率取決于顯象管熒光粉的粒度 熒光屏的尺寸和CRT電子束的聚焦能力 液晶顯示器采用最佳分辨率顯示 顯示小于最佳分辨率的畫面時 液顯采用兩種方式 一種是居中顯示 一種是放大顯示 13 15寸液晶顯示器的最佳分辨率為1024 768 17英寸 19英寸的分辨率為1280 1024 2020年2月20日星期四 39 灰度級 灰度級在黑白顯示器中所顯示的像素點的亮暗差別 在彩色顯示器中則表示為顏色的不同 灰度級越多 圖像層次越清楚逼真 灰度級取決于每個像素對應刷新存儲器單元的位數(shù)和CRT本身的性能 只有兩級灰度的顯示器稱為單色顯示器 圖像顯示器的灰度級一般在256級以上 2020年2月20日星期四 40 刷新和刷新存儲器 刷新CRT顯示器的電子束不斷地重復掃描整個屏幕以穩(wěn)定圖像 刷新頻率顯示器每秒能夠對整個屏幕的刷新次數(shù) 一般設置刷新頻率為70Hz以上 電視中的標準是每秒刷新50Hz 刷新存儲器存放圖像信息用于刷新的存儲器 也叫顯示存儲器 其存儲容量由圖像分辨率和灰度級決定 刷新存儲器的存取周期必須滿足刷新頻率的要求 刷新存儲器帶寬 分辨率 顏色深度 刷新頻率 2020年2月20日星期四 41 2010年考研題 22 假定一臺計算機的顯示存儲器用DRAM芯片實現(xiàn) 若要求顯示分辨率為1600 1200 顏色深度為24位 幀頻為85Hz 顯示總帶寬的50 用來刷新屏幕 則需要的顯存總帶寬至少約為 A 245MbpsB 979MbpsC 1958MbpsD 7834Mbps 顯存總帶寬 1600 1200 24b