计算机组成原理_第七章 外围设备 讲稿

第七章外围设备 第一节外国设备概述 1.外国设备的一般功能 外围设备的定义 这个术语涉及到相当广泛的计算机部件。除了 CPU和主存外,计算机系统的每一部分都可作 为一个外围设备来看待。 外围设备的功能: 在计算机和其他机器之间,以及计算机与用户 之间提供联系

第七章 外围设备 第一节 外围设备概述 1. 外围设备的一般功能 外围设备的定义： 这个术语涉及到相当广泛的计算机部件。除了 CPU和主存外，计算机系统的每一部分都可作 为一个外围设备来看待。 外围设备的功能： 在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户 之间提供联系

外国设备的基本组成 (1)存储介质,它具有保存信息的物理特征。 (2)驱动装置,它用于移动存储介质。 (3)控制电路,它向存储介质发送数据或从存储 介质接受数据

外围设备的基本组成： (1)存储介质，它具有保存信息的物理特征。 (2)驱动装置，它用于移动存储介质。 (3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储 介质接受数据

2.外国设备的分类 每一种外围设备,都 是在它自己的设备控 外围设备可分为: 制器控制下进行工作, 而设备控制器则通过 输入设备、 适配器和主机连接, 输出设备、 并受主机控制。 外存设备 数据通信设备 过程控制设备 中央部分是CPU和主存,通过总线与第二层的适配器 (接口)部件相连,第三层是各种外围设备控制器,最 外层则是外围设备

2. 外围设备的分类 外围设备可分为: 输入设备、 输出设备、 外存设备、 数据通信设备 过程控制设备 每一种外围设备，都 是在它自己的设备控 制器控制下进行工作， 而设备控制器则通过 适配器和主机连接， 并受主机控制。 中央部分是CPU和主存，通过总线与第二层的适配器 (接口)部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最 外层则是外围设备

第二节硬磁盘存储设备 1.磁记录原理与记录方式 计算机的外存储器又称磁表面存储设备 磁表面存储是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面 作载磁体来存储信息。 磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器

第二节 硬磁盘存储设备 1 . 磁记录原理与记录方式 磁表面存储 是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面 作载磁体来存储信息。 磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器

磁表面存储器的优点: (1)存储容量大,位价格低; (2)记录介质可以重复使用; (3)记录信息可以长期保存而不丢失,甚至可以脱机存档; (4)非破坏性读出,读出时不需要再生信息。 磁表面存储器的缺点: 存取速度较慢,机械结构复杂,对工作环境要求较高。 作用:磁表面存储器由于存储容量大,位成本低,在计算 机系统中作为辅助大容量存储器使用,用以存放系统软件 大型文件、数据库等大量程序与数据信息

磁表面存储器的优点： (1)存储容量大，位价格低； (2)记录介质可以重复使用； (3)记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档； (4)非破坏性读出，读出时不需要再生信息。 磁表面存储器的缺点： 存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。 作用: 磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算 机系统中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、 大型文件、数据库等大量程序与数据信息

2.磁性材料的物理特性 当磁性材料被磁化后,会形成两个稳定的剩磁状态, 就像触发器电路有两个稳定的状态一样。 如果规定用+Br状态表示代码“1”,-Br状态表示代码 0”, 那么要使磁性材料记忆“1”,就要加正向脉冲电流,使 磁性材料正向磁化;要使磁性材料记忆“0”,则要加负 向脉冲电流,使磁性材料反向磁化。 磁性材料上呈现剩磁状态的地方形成了一个磁化元或存储 元,它是记录一个二进制信息位的最小单位

2. 磁性材料的物理特性 当磁性材料被磁化后，会形成两个稳定的剩磁状态， 就像触发器电路有两个稳定的状态一样。 如果规定用+Br状态表示代码“1”，-Br状态表示代码 “0”， 那么要使磁性材料记忆“1”，就要加正向脉冲电流，使 磁性材料正向磁化；要使磁性材料记忆“0 ”，则要加负 向脉冲电流，使磁性材料反向磁化。 磁性材料上呈现剩磁状态的地方形成了一个磁化元或存储 元，它是记录一个二进制信息位的最小单位

3.磁表面存储器的读写原理 在磁表面存储器中,利用一种称为磁头的装置来形成 和判别磁层中的不同磁化状态。磁头实际上是由软磁材料 做铁芯绕有读写线圈的电磁铁 1)写操作当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时,铁芯内就产 生一定方向的磁通。由于铁芯是高导磁率材料,而铁芯空隙处 为非磁性材料,故在铁芯空隙处集中很强的磁场。在这个磁场 作用下,载磁体就被磁化成相应极性的磁化位或磁化元。若在 写线圈里通入相反方向的脉冲电流,就可得到相反极性的磁化 元。如果我们规定按图中所示电流方向为写“1”,那么写线圈 里通以相反方向的电流时即为写“0”。上述过程称为写入。 显然,一个磁化元就是一个存储元,一个磁化元中存储一位 二进制信息。当载磁体相对于磁头运动时,就可以连续写入 连串的二进制信息

3.磁表面存储器的读写原理 (1)写操作:当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯内就产 生一定方向的磁通。由于铁芯是高导磁率材料，而铁芯空隙处 为非磁性材料，故在铁芯空隙处集中很强的磁场。 在这个磁场 作用下，载磁体就被磁化成相应极性的磁化位或磁化元。若在 写线圈里通入相反方向的脉冲电流，就可得到相反极性的磁化 元。如果我们规定按图中所示电流方向为写“1 ”，那么写线圈 里通以相反方向的电流时即为写“0”。上述过程称为写入。 显然，一个磁化元就是一个存储元，一个磁化元中存储一位 二进制信息。当载磁体相对于磁头运动时 ，就可以连续写入 在磁表面存储器中，利用一种称为磁头的装置来形成 和判别磁层中的不同磁化状态。磁头实际上是由软磁材料 做铁芯绕有读写线圈的电磁铁

(2)读操作 当磁头经过载磁体的磁化元时,由于磁头铁芯是良好的 导磁材料,磁化元的磁力线很容易通过磁头而形成闭合磁通 回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。当磁头 对载磁体作相对运动时,由于磁头铁芯中磁通的变化,使读 出线圈中感应出相应的电动势e,其值为 负号表示 感应电势的方向与磁通的变化方向相反。不同的磁化状态, 所产生的感应电势方向不同。这样,不同方向的感应电势经 读出放大器放大鉴别,就可判知读出的信息是“1还是“0”。 磁表面存储器存取信息的原理: 通过电磁变换,利用磁头写线圈中的脉冲电流,可 把一位二进制代码转换成载磁体存储元的不同剩磁状态; 反之,通过磁电变换,利用磁头读出线圈,可将由存储 元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出

磁表面存储器存取信息的原理： 通过电-磁变换，利用磁头写线圈中的脉冲电流，可 把一位二进制代码转换成载磁体存储元的不同剩磁状态； 反之，通过磁-电变换，利用磁头读出线圈，可将由存储 元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出 (2)读操作 当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯是良好的 导磁材料，磁化元的磁力线很容易通过磁头而形成闭合磁通 回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。当磁头 对载磁体作相对运动时，由于磁头铁芯中磁通的变化，使读 出线圈中感应出相应的电动势e，其值为 负号表示 感应电势的方向与磁通的变化方向相反。不同的磁化状态， 所产生的感应电势方向 不同。这样，不同方向的感应电势经 读出放大器放大鉴别，就可判知读出的信息是“1”还 是“0

4.记录方式 形成不同写入电流波形的方式,称为记录方式。 记录方式是一种编码方式,它按某种规律将一串二进制数 字信息变换成磁层中相应的磁化元状态,用读写控制电路 实现这种转换。 在磁表面存储器中,由于写入电流的幅度、相位、频 率变化不同,从而形成了不同的记录方式。 常用记录方式可分为不归零制(NRZ),调相制(PM),调频制 (FM)几大类。 这些记录方式中代码0或1的写入电流波形见文字教材的图 4.52(p119)

4 . 记录方式 形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式。 记录方式是一种编码方式，它按某种规律将一串二进制数 字信息变换成磁层中相应的磁化元状态，用读写控制电路 实现这种转换。 在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、相位、频 率变化不同，从而形成了不同的记录方式。 常用记录方式可分为不归零制(NRZ)，调相制(PM)，调频制 (FM)几大类。 这些记录方式中代码0或1的写入电流波形见文字教材的图 4.52 (p119)

不归零制(NRZ)其特点是磁头线圈中始终有电流,不是正 向电流代表1)就是反向电流(代表0),因此不归零制记录方 式的抗干扰性能较好 见“1”就翻不归零制(NRZ1)与NRZ制的 相同处:磁头线圈中始终有电流通过。 不同处:记录“0时电流方向不变,只有遇到1时才改变方 向 调相制(PM其特点是在一个位周期的中间位置,电流由 负到正为1,由正到负为0,即利用电流相位的变化进行 写“1”和“0”,所以通过磁头中的电流方向一定要改变 一次,这种记录方式中“1”和“0”的读出信号相位不同, 抗干扰能力较强。另外读出信号经分离电路可提取自同 步定时脉冲,所以具有自同步能力。磁带存储器中一般 采用这种记录方式

不归零制(NRZ0 ) 其特点是磁头线圈中始终有电流， 不是正 向电流(代表1)就是反向电流(代表0)，因此不归零制记录方 式的抗干扰性能较好。 见“1”就翻不归零制(NRZ1 )与 NRZ0制的 相同处：磁头线圈中始终有电流通过。 不同处：记录“0”时电流方向不变，只有遇到1时才改变方 向。 调相制(PM)其特点是在一个位周期的中间位置，电流由 负到正为1，由正到负为0，即利用电流相位的变化进行 写“1”和“0”，所以通过磁头中的电流方向一定要改变 一次，这种记录方式中“1”和“0”的读出信号相位不同， 抗干扰能力较强。另外读出信号经分离电路可提取自同 步定时脉冲，所以具有自同步能力。磁带存储器中一般