第7章 外围设备

1、第七章第七章 外围设备外围设备外围设备概述外围设备概述显示设备显示设备输入设备和打印设备（自学）输入设备和打印设备（自学）外存设备外存设备7.1 7.1 外围设备概述外围设备概述功能：功能： 。 7.2 显示设备显示设备7.3 输入设备和打印设备输入设备和打印设备游标图形板电缆滚筒打印纸色带打印针针管线圈铁心衔铁 粉仓打印纸磁辊感光鼓转印辊定影辊清洁刮充电激光 Dr=nDr=nN N ；n n为转速，为转速，N N为字节数为字节数/ /磁道磁道或或Dr=DDr=Dv v（字节（字节/ /秒）秒） ； D D为位密度，为位密度，v v为磁盘旋转的线速度为磁盘旋转的线速度解：解：1 1、2 2、3

2、 3、7.5磁盘存储设备的技术发展磁盘存储设备的技术发展 7.5.1磁盘磁盘Cache 7.5.2 磁盘阵列磁盘阵列RAID磁盘磁盘CacheCache的存取原理与的存取原理与CPUCPU中的中的CacheCache很相似。很相似。磁盘磁盘CacheCache的原理的原理磁盘磁盘CacheCache利用了数据的利用了数据的空间局部性空间局部性和和时间局部性时间局部性原理。原理。空间局部性空间局部性是指数据被存取时，该数据附近的数据很可能也将被是指数据被存取时，该数据附近的数据很可能也将被存取；存取；时间局部性时间局部性是指一些数据被存取后，不久这些数据又再次被存取。是指一些数据被存取后，不久这

3、些数据又再次被存取。因此，大多数磁盘驱动去中都使用了数据预取技术，根据因此，大多数磁盘驱动去中都使用了数据预取技术，根据局部性原理预取一些将可能被读的数据放入局部性原理预取一些将可能被读的数据放入CacheCache中。中。光盘光盘磁带机和磁盘的存储原理基本相同，它的载磁体是一种带状塑料，磁带机和磁盘的存储原理基本相同，它的载磁体是一种带状塑料，卷为一盘。磁带存储设备分为磁带机和磁带两部分卷为一盘。磁带存储设备分为磁带机和磁带两部分7.6.1 磁带机的分类和结构磁带机的分类和结构磁带的分类：磁带的分类：按带宽：按带宽：1/4英寸和英寸和1/2英寸英寸按带长：按带长：2400、1200、600英

4、尺英尺按外形：开盘式和盒式磁带按外形：开盘式和盒式磁带按记录密度：按记录密度：800、1600、6250位位/英寸英寸按带面并行记录的磁道数：按带面并行记录的磁道数：9、16道等道等计算机系统中标准的磁带：计算机系统中标准的磁带：1/2英寸开盘磁带和英寸开盘磁带和1/4英寸盒式磁带英寸盒式磁带磁带机的分类磁带机的分类按磁带机的规模：半英寸、盒式、海量磁带存储器按磁带机的规模：半英寸、盒式、海量磁带存储器按磁带机走带速度分：高速按磁带机走带速度分：高速4-5m/s、中速中速2-3m/s、低速低速2m/s按磁带的记录格式分：启停式和数据流式按磁带的记录格式分：启停式和数据流式磁带机的数据传输率磁带

5、机的数据传输率 C= D v 其中其中D为记录密度，为记录密度，v走带速度走带速度磁带机在寻找记录时，必须驱动磁带正走和反走，读写完毕又磁带机在寻找记录时，必须驱动磁带正走和反走，读写完毕又要使磁头停在两个记录区之间。为此需要在结构上和电路上采要使磁头停在两个记录区之间。为此需要在结构上和电路上采取措施，保证磁带以一定的速度平衡的运动和快速启停取措施，保证磁带以一定的速度平衡的运动和快速启停数据流磁带机：将数据连续地写在磁带上，每个数据块间插入数据流磁带机：将数据连续地写在磁带上，每个数据块间插入记录间隙，使磁带机在数据块间不启停，采用电子控制代替机记录间隙，使磁带机在数据块间不启停，采用电子

6、控制代替机械控制以简化了磁带机的结构，降低成本、提高可靠性。数据械控制以简化了磁带机的结构，降低成本、提高可靠性。数据流磁带机的读写机构和启停式磁带机不同，数据流磁带机是串流磁带机的读写机构和启停式磁带机不同，数据流磁带机是串行读写方式，启停式是多位并行读写行读写方式，启停式是多位并行读写7.6.2 磁带的记录格式磁带的记录格式英寸英寸9道启停式磁带是一种国际通用标准，其记录格式特点：道启停式磁带是一种国际通用标准，其记录格式特点：（1）每盘带均设始端标记）每盘带均设始端标记BOT和末端标记和末端标记EOT。标记用一块标记用一块矩形金属反光薄膜制成矩形金属反光薄膜制成,光电检测元件可得到这种标

7、记光电检测元件可得到这种标记,标示磁带标示磁带的开始和结束的开始和结束（2）磁带上留有间隙）磁带上留有间隙G或或g；g为数据块间的间隙，取决于磁带机为数据块间的间隙，取决于磁带机的快启停性能。的快启停性能。（3）信息可采用两种形式存储：一种为文件式：一盘带可记录）信息可采用两种形式存储：一种为文件式：一盘带可记录若干文件，一个文件又分若干数据块，每个文件始末有文件头标若干文件，一个文件又分若干数据块，每个文件始末有文件头标和文件尾标。卷头标、索引、文件头标、文件尾标均为和文件尾标。卷头标、索引、文件头标、文件尾标均为80B，其其内容由操作系统规定。第二种为数据块形式：磁带可在数据块之内容由操作

8、系统规定。第二种为数据块形式：磁带可在数据块之间启停，进行数据传送间启停，进行数据传送英寸盒式数据流磁带也是一种通用的标准磁带；磁带的记录格英寸盒式数据流磁带也是一种通用的标准磁带；磁带的记录格式包括：前同步、数据块标志、用户数据、地址号、式包括：前同步、数据块标志、用户数据、地址号、CRC校验码校验码和后同步。数据流磁带是串行逐道进行读写，呈现蛇行串行记录和后同步。数据流磁带是串行逐道进行读写，呈现蛇行串行记录7.7.1 光盘的分类光盘的分类光盘是光盘存储器的简称，是当前重要的存储设备，特别是多媒光盘是光盘存储器的简称，是当前重要的存储设备，特别是多媒体计算机必不可少的。光盘采用聚焦激光束在

9、盘式介质式非接触体计算机必不可少的。光盘采用聚焦激光束在盘式介质式非接触地记录高密度信息，以介质材料的光学性质的变化来表示所存储地记录高密度信息，以介质材料的光学性质的变化来表示所存储信息的信息的“1”或或“0”。突出的特点是高密度存储，但是存取时间。突出的特点是高密度存储，但是存取时间长，数据传输率低。长，数据传输率低。按照读写性质可分：只读型、一次型和重写型按照读写性质可分：只读型、一次型和重写型（1）只读型光盘）只读型光盘采用母盘大批重压制出来具有永久性物理变化的光盘，只能读。采用母盘大批重压制出来具有永久性物理变化的光盘，只能读。典型的产品有：典型的产品有：LD、CD-DA、VCD、D

10、VD、CD-ROM（2）一次型光盘一次型光盘用户可以采用此光盘记录信息，但只能写一次，就发生永久变化，用户可以采用此光盘记录信息，但只能写一次，就发生永久变化，不能再改变。典型产品是不能再改变。典型产品是CD-R（3）重写型光盘）重写型光盘用户可以在这种光盘上反复进行读写，典型产品有两种：用户可以在这种光盘上反复进行读写，典型产品有两种：MO 磁光盘：利用磁光盘：利用热磁效应写入数据热磁效应写入数据，当激光束将磁光介质上的，当激光束将磁光介质上的记录点加热到居里点温度以上时，外加磁场作用改变记录点的磁记录点加热到居里点温度以上时，外加磁场作用改变记录点的磁化方向，两种磁化方向表示二进制信息。化

11、方向，两种磁化方向表示二进制信息。利用磁光克尔效应读出数据利用磁光克尔效应读出数据，当激光束照射到记录点时，记录点，当激光束照射到记录点时，记录点的磁化方向不同，会引起反射光的偏振面发生左旋或右旋，从而的磁化方向不同，会引起反射光的偏振面发生左旋或右旋，从而检测出所记录的二进制检测出所记录的二进制PC 相变盘：利用相变材料的晶态和非晶态来记录信息；写入时，相变盘：利用相变材料的晶态和非晶态来记录信息；写入时，强弱不同的激光束对记录点加热，在快速冷却后，记录点分别呈强弱不同的激光束对记录点加热，在快速冷却后，记录点分别呈现非晶态和晶态。读出时，用弱激光来扫描相变盘，晶态反射率现非晶态和晶态。读出

12、时，用弱激光来扫描相变盘，晶态反射率高，非晶态反射率低，根据反射光的强弱变化即可检测出二进制高，非晶态反射率低，根据反射光的强弱变化即可检测出二进制信息信息1、CD-ROM光盘存储原理光盘存储原理光盘是直径为光盘是直径为120mm厚度为厚度为1.2mm的单面记录盘片。的单面记录盘片。 ROM光盘采用坑点的分布表示信息，有坑为光盘采用坑点的分布表示信息，有坑为“1”，无坑，无坑为为“0”，一系列这样的区域形成信息记录道。制造是采用母盘，一系列这样的区域形成信息记录道。制造是采用母盘，母盘是一块平整的圆形玻璃衬底，厚度母盘是一块平整的圆形玻璃衬底，厚度0.5毫米、涂有毫米、涂有0.12微米厚微米厚

13、的光敏材料薄膜，用一束待录信息调制光强并聚焦的激光束照射的光敏材料薄膜，用一束待录信息调制光强并聚焦的激光束照射光敏层，暴光形成凸凹，用化学溶液处理光膜，暴光的光膜被溶光敏层，暴光形成凸凹，用化学溶液处理光膜，暴光的光膜被溶解，从而显示出凸凹结构。解，从而显示出凸凹结构。 读出时根据凸凹结构对激光照射的反射率高低而得到二进读出时根据凸凹结构对激光照射的反射率高低而得到二进制信息。激光束照到凹坑发生衍射，反射率低，照到凸面上大部制信息。激光束照到凹坑发生衍射，反射率低，照到凸面上大部分光将反射，根据反射光的光强变化并进行光电转换，即可读出分光将反射，根据反射光的光强变化并进行光电转换，即可读出记

14、录信息记录信息7.7.2 7.7.2 CD-ROMCD-ROM光盘光盘只能读，但有存储容量大、耐用、易保存等优点只能读，但有存储容量大、耐用、易保存等优点2 2、光盘的扇区数据结构、光盘的扇区数据结构信息记录的轨迹称为光道。光道上划分出一个个扇区，为最小信息记录的轨迹称为光道。光道上划分出一个个扇区，为最小寻址单位。扇区分为寻址单位。扇区分为4 4个区域：个区域： 00 FF（10） 00 MN SC FR MD 数据数据 校验校验 SYNC12 bytesID4 bytes数据区数据区2048B校验区校验区288B扇区（扇区（2352字节）字节）（1）2字节全字节全0和和10字节全字节全1组

15、成同步区，标志着扇区的开始组成同步区，标志着扇区的开始（2）4个字节的扇区标识个字节的扇区标识ID用于说明此扇区的地址和工作模式，用于说明此扇区的地址和工作模式，扇区以分扇区以分MN、秒秒SC、分数秒分数秒FR（1/75s）时间值作为地址。时间值作为地址。ID的的MD为工作模式控制，用于控制数据区和检验区的使用，共为工作模式控制，用于控制数据区和检验区的使用，共有三种模式：模式有三种模式：模式0规定数据区和校验区的全部规定数据区和校验区的全部2336个字节是个字节是0，该扇区不用于记录数据仅仅作为导入区和导出区；模式该扇区不用于记录数据仅仅作为导入区和导出区；模式1规定规定288字节的校验区为字节的校验区为4字节的检测码字节的检测码EDC、8B的保留区和的保留区和276B纠错码纠错码,因为具有纠错能力，适合于保存程序和数据；因为具有纠错能力，适合于保存程序和数据；模式模式2规定规定288B的校验区也用于存放数据，用于保存声音、图形的校验区也用于存放数据，用于保存声音、图形等对误码率要求不高的数据等对误码率要求不高的数据7.7.3 CD-ROM驱动器及其接口驱动器及其接口CD-ROM驱动器分为内置式和外置式：内置式可安装在驱动器分为内置式和外置式：内置式可安装在5.25软驱软