1、Chapter 8 外围设备外围设备 外围设备可分为五类。外围设备可分为五类。每一种外设，都是在它自己的设每一种外设，都是在它自己的设备控制器控制下进行工作。设备控制器则通过适配器和备控制器控制下进行工作。设备控制器则通过适配器和主机连接，并受主机控制。主机连接，并受主机控制。硬盘光盘存储系统移动存储器一、硬盘1、硬盘的基本知识2、硬盘的分类3、硬盘的接口4、硬盘的性能指标1、硬盘的基本知识（1）硬盘的发展 1956年，IBM发明世界上第一台硬盘（IBM350），1973年，又发明了Winchester(温氏)硬盘（IMB3340）。其核心就是：磁盘片被密封、固定并且不停高速旋转，磁头悬浮于盘
2、片上方沿磁盘径向移动，并且不和盘片接触（与盘片之间的间隙只有0.10.3um）。后来的硬盘基本都沿用了这一结构。硬盘的基本知识硬盘的发展体积：5.25英寸/全高 3.5英寸/半高(用于台式PC)2.5英寸(用于笔记本PC)容量：1040MB(8086/286)100500MB(386/486)1800GB(目前)连续传输速率：100KB/s 60MB/s平均寻道时间：80ms 5ms转速：3600转/s 10000转/s“磁头移动+盘片旋转”的机械结构注定了硬盘是当今计算机系统性能的最大瓶径硬盘的基本知识 （2 2）硬盘的组成 硬盘内部包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘体及主轴驱动机构、前置读
3、写控制电路和接口电路等。封装在硬盘的净化腔体内。安装孔磁头传动机构磁头臂磁盘盘片底座读写磁头硬盘的基本知识 硬盘的组成硬盘电路部分有主控芯片、缓存芯片和马达控制芯片等，其中缓存（buffer)芯片用于协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异。盘片与缓冲区进行数据交换，缓冲区中的数据通过硬盘接口与外界进行数据交换。硬盘的基本知识（3）磁道、扇区和柱面l一个盘面上划分为许多个磁道，每个磁道分为多个扇区，每个扇区512字节。各盘面上相同半径的磁道组成一个柱面。l硬盘的读写顺序为柱面、同一柱面内的磁道、同一磁道内的扇区 硬盘的基本知识磁道、扇区和柱面簇的概念硬盘的基本知识标准记录：分区记录：位密度外低内高
4、;位密度相等;浪费存储能力；充分利用存储能力；数据传输速率相等。数据传输速率外高内低。扇区扇区（4）分区记录）分区记录 数据扇区标志扇区间隙内部记录格式内部记录格式每一扇区除存放每一扇区除存放512512字节的用户数据外，还存放着用于同字节的用户数据外，还存放着用于同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据一步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据一般只作用于硬盘内部。般只作用于硬盘内部。硬盘的基本知识硬盘的基本知识（5）分区和格式化硬盘使用前须低级格式化、分区和高级格式化三个步骤。低级格式化。目前硬盘一般在出厂之前都做过低级格式化，自己不要做低级格式化。低级格式化和操作系统无
5、关。低级格式化的主要功能是：测试硬盘介质，对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记；清空扇区内容并写入系统的一些辅助数据。分区。将硬盘分成多个分区，每个分区可支持不同的操作系统。DOS分区可分为一个主分区和一个扩展分区，扩展分区又可分成多个逻辑分区，每个逻辑分区对应一个逻辑磁盘。有专门的分区软件，目前多数操作系统安装时也有分区功能。高级格式化。将全部扇区分成引导区、文件分配表(FAT)、文件根目录表和数据区四个区域。操作系统中一般带有高级格式化功能。硬盘的基本知识（6）磁记录方式磁记录方式是一种编码方法，将数字信息转换成磁化单元磁记录方式是一种编码方法，将数字信息转换成磁化单元归零制（归零制（RZ）：
6、）：Return to Zerol正脉冲电流表示正脉冲电流表示“1”，负脉冲电流表示，负脉冲电流表示“0”；l不论记录不论记录“0”或或“1”，在记录下一信息前，记录电流恢复到零，在记录下一信息前，记录电流恢复到零电流电流不归零制（不归零制（NRZ）：）：NonReturn to Zero Changel磁头线圈始终有电流磁头线圈始终有电流l对连续记录的对连续记录的“1”和和“0”，写电流的方向是不改变的。，写电流的方向是不改变的。不归零制（不归零制（NRZ1）NonReturn to Zero Change On Onel磁头线圈始终有电流通过。磁头线圈始终有电流通过。l在记录在记录“1”时
7、，电流改变方向，写时，电流改变方向，写“0”电流保持不变。电流保持不变。调相制（调相制（PM）：又称相位编码（）：又称相位编码（PE）Phase Mudulationl记录数据记录数据“0”时，规定磁化翻转的方向由负变为正，记录数据时，规定磁化翻转的方向由负变为正，记录数据“1”时从正变为负时从正变为负l“0”，“1”的读出信号相位不同，抗干扰能力强（磁带多用的读出信号相位不同，抗干扰能力强（磁带多用此）。此）。硬盘的基本知识调频制（调频制（FM）Frequency Modulationl记录记录“1”时，不仅在位周期的中心产生磁化翻转，而且在位与位时，不仅在位周期的中心产生磁化翻转，而且在位
8、与位之间的边界处要翻转一次。记录之间的边界处要翻转一次。记录“0”时，位周期中心不产生磁化时，位周期中心不产生磁化翻转，但位与位之间的边界处要翻转一次。翻转，但位与位之间的边界处要翻转一次。改进调频制（改进调频制（MFM）Modified Frequency Modulationl记录数据记录数据“1”时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据时在位周期中心磁化翻转一次，记录数据“0”时时不翻转。不翻转。l连续两个或两个以上连续两个或两个以上“0”时，在位周期的起始位置翻转一次，而时，在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位周期的起始处都翻转。不是在每个位周期的起始处都翻转。硬盘的基本知识磁记录方
9、式波形图磁记录方式波形图位周期位周期T11111000MFMFMPMNRZ1NRZRZ数字序列数字序列2、硬盘的分类（1）按接口类型分类：有IDE、SCSI、SATA、USB、IEEE 1394等lIDE硬盘：目前市场主流为ATA 100和ATA 133，其数据传输率(接口数据传输率)达100MB/s和133MB/slSCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站lSATA硬盘：采用串行方式，具备更强的数据纠错能力和更高的数据传输可靠性，且接口简单、支持热插拔lSTAT 1.0数据传输率达150MB/s，STAT 2.0数据传输率达300MB/s，STAT 3.0数据传输率达到600MB/s
10、l目前市场主流为STAT 1.0、STAT 2.0（2）按硬盘尺寸分类 主要有3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸和0.85寸盘l3.5英寸大多用于台式机l2.5英寸用于笔记本电脑，抗震性能好（1 1）硬盘的接口）硬盘的接口 最常见的数据传输接口有最常见的数据传输接口有PATAPATA（IDEIDE）、）、SATASATA、SCSISCSI三三种，前两种接口方式主要应用在个人种，前两种接口方式主要应用在个人PCPC上，而上，而SCSISCSI接口则接口则主要使用在服务器领域。主要使用在服务器领域。3、硬盘的连接（2 2）硬盘的连线）硬盘的连线S-ATA连线ATA（IDE)连线S-ATA电源转接线
11、IDE电源连线硬盘的连接主板上的IDE插座SATA插座4、硬盘的性能指标 （1）、容量 容量是硬盘重要的指标,其中单碟容量是硬盘相当重要的参数之一，一般单碟容量越大，磁头在相同的时间内可以读取到更多的信息，意味着读取速度更快。硬盘厂商在增加硬盘容量时，可以通过两种手段：一个是增加存储碟片的数量，但受到硬盘整体体积和生产成本的限制，碟片数量都受到限制，一般都在5片以内；而另一个办法就是增加单碟容量。位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数（bPI）。道密度：半径方向单位长度上的磁道个数（TPI）。面密度=位密度道密度（Mb/平方英寸或Gbit/平方英寸）硬盘的性能指标（2）数据传输率 分外部和内部
12、数据传输率 外部数据传输率：即缓存与主机间的数据传输速率，它的上限就是硬盘接口的速率 内部数据传输率：指磁头至硬盘缓存间的数据传输率，一般取决于硬盘的盘片转速和盘片线密度(指同一磁道上的数据容量)，所以有最大和最小之分。有时厂商还将磁道上的非用户数据（前面提到的辅助数据）计算在内。注意，在这项指标中常常使用Mb/s或Mbps为单位，这是兆位/秒的意思，如果需要转换成MB/s(兆字节/秒)，就必须将Mbps数据除以8(一字节8位数)。例如，某硬盘给出的最大内部数据传输率为683Mbps，如果按MB/s计算就只有85.37MB/s左右）硬盘的性能指标 （3）主轴转速 硬盘的主轴转速是决定硬盘内部数
13、据传输率的决定因素之一，它在很大程度上决定了硬盘的速度，同时也是区别硬盘档次的重要标志。目前硬盘的有速度有5400、5600、6400、7200、10000、甚至15000转/分钟。目前PC上使用主要为5400rpm和7200rpm。（4)寻道时间、等待时间、访问时间 平均寻道时间：是指从发出一个寻址命令，到磁头移动到地址对应的磁道时所需的平均时间，平均寻道时间越小越好，现在硬盘的平均寻道时间一般在10ms以下。平均等待时间：也称平均潜伏期，指磁头移动到数据所在的磁道后，所需扇区旋转到磁头下方所需的平均时间。一般取盘片旋转一周所需时间的二分之一。平均访问时间：近似等于平均寻道时间和平均等待时间
14、之和。硬盘的性能指标 (5)高速缓存 为了提高主机访问硬盘的速度和效率，在硬盘和主机之间设置了缓存(Buffer)。目前硬盘的高速缓存一般为2MB8MB，SCSI硬盘的更大。缓存越大，则硬盘的综合速度越快。购买时最好选用缓存为8M以上的硬盘）。【例】磁盘组有【例】磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径区域内径22cm，外径，外径33cm，道密度为，道密度为40道道/cm，内层位密度，内层位密度400位位/cm，转速，转速2400转转/分。问：分。问：(1)共有多少柱面共有多少柱面?(2)盘组总存储容量是多少盘组总存
15、储容量是多少?(3)数据传输率多少数据传输率多少?(4)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何寻址命令中如何表示磁盘地址表示磁盘地址?(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上还是记录在同一个柱面上?硬盘的性能指标(1)有效存储区域有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)因为道密度因为道密度=40道道/cm，所以，所以405.5=220道，即道，即220个圆柱面个圆柱面(2)内层磁道周长为内层磁道周长为2R=
16、23.1411=69.08(cm)每道信息量每道信息量=400位位/cm69.08cm=27632位位=3454B 每面信息量每面信息量=3454B220=759880B 盘组总容量盘组总容量=759880B10=7598800B(3)磁盘数据传输率磁盘数据传输率Dr=rN,N为每条磁道容量，为每条磁道容量，N=3454B,r为磁盘转速，为磁盘转速，r=2400转转/60秒秒=40转转/秒秒 Dr=rN=403454B=13816B/s(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个记录块(一个扇区一个扇区)，每个记，每个记录块记录固定字节数
17、目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：方式可用如下格式：此地址格式表示有此地址格式表示有4台磁盘（台磁盘（2位），每台有位），每台有16个记录面个记录面/盘面（盘面（4位），每面有位），每面有256个磁道（个磁道（8位），每道有位），每道有16个扇区（个扇区（4位）。位）。(5)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为不需如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个柱面上，因为不需要重新找道，数据读要重新找道，数据读/写速度快。写速度快。磁盘阵列RAID RAID称
18、廉价冗余磁盘阵列，它是用多台磁盘存储器组成的大容量外存称廉价冗余磁盘阵列，它是用多台磁盘存储器组成的大容量外存系统。其构造基础是利用数据分块技术和并行处理技术，在多个磁盘上系统。其构造基础是利用数据分块技术和并行处理技术，在多个磁盘上交错存放数据，使之可以并行存取。在交错存放数据，使之可以并行存取。在RAID控制器的组织管理下，可控制器的组织管理下，可实现数据的并行存储、交叉存储、单独存储。由于阵列中的一部分磁盘实现数据的并行存储、交叉存储、单独存储。由于阵列中的一部分磁盘存有冗余信息，一旦系统中某一磁盘失效，可以利用冗余信息重建用户存有冗余信息，一旦系统中某一磁盘失效，可以利用冗余信息重建用
19、户信息。信息。RAID是是1988年由美国加州大学伯克利分校一个研究小组提出的，它的年由美国加州大学伯克利分校一个研究小组提出的，它的设计理念是用多个小容量磁盘代替一个大容量磁盘，并用分布数据的方设计理念是用多个小容量磁盘代替一个大容量磁盘，并用分布数据的方法能够同时从多个磁盘中存取数据，因而改善了法能够同时从多个磁盘中存取数据，因而改善了I/O性能，增加了存储性能，增加了存储容量，现已在超级或大型计算机中使用。容量，现已在超级或大型计算机中使用。工业上制定了一个称为工业上制定了一个称为RAID的标准，它分为的标准，它分为7级级(RAID 0RAID 6)。这些级别不是表示层次关系，而是指出了
20、不同存储容量、可靠性、数据这些级别不是表示层次关系，而是指出了不同存储容量、可靠性、数据传输能力、传输能力、I/O请求速率等方面的应用需求。请求速率等方面的应用需求。磁盘阵列RAID磁盘阵列RAID数据映射二、光驱与光盘光盘存储器具有容量大、存储密度高、成本低、非易失、易保存、可光盘存储器具有容量大、存储密度高、成本低、非易失、易保存、可靠性高、寿命长的特点。靠性高、寿命长的特点。光盘的容量从最初的光盘的容量从最初的700MB的的CD、4.7GB的的DVD、8.5GB的双层的双层DVD，已经发展到新一代的蓝光，已经发展到新一代的蓝光DVD技术技术(采用蓝色激光波段进行工作采用蓝色激光波段进行工
21、作)，存储容量已提高到数十存储容量已提高到数十GB。1、CD-ROM2、DVD3、光驱和光盘的种类4、光驱的主要性能指标5、几款光驱介绍1、CD-ROMCDCDROMROM（Compact Disk Read Only Compact Disk Read Only MemoryMemory），只读式紧凑光盘。出现于），只读式紧凑光盘。出现于19831983年，年，19881988年成为国际标准。年成为国际标准。CD-ROMCD-ROM盘片盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的最上层是是用塑料压制成的圆盘，盘片的最上层是涂了漆的保护层，该层上印有商标。第二涂了漆的保护层，该层上印有商标。第二层是铝反射
22、层，当驱动器读光盘时用来反层是铝反射层，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。第三层是用聚碳酸脂压制的射激光光束。第三层是用聚碳酸脂压制的透明衬底。信息是以沿着盘面由内向外螺透明衬底。信息是以沿着盘面由内向外螺旋形轨道旋形轨道(光道光道)的一系列凹坑和凸区（平的一系列凹坑和凸区（平坦表面）的形式存储的。光道上不论内圈坦表面）的形式存储的。光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的。光还是外圈，各处的存储密度是一样的。光道的间距为道的间距为1.6m1.6m，光道宽度为，光道宽度为0.6m0.6m，光道上凹坑深约为光道上凹坑深约为0.12m0.12m。CD-ROM读盘原理：盘上存储的各种类型的信息
23、（音乐（盘上存储的各种类型的信息（音乐（AudioAudio）、数据（）、数据（DataData）视频（视频（VideoVideo）等），都经过数字化处理变成）等），都经过数字化处理变成“0”0”与与“1”1”，其所对应，其所对应的就是光盘上的的就是光盘上的PitsPits（凹点）和（凹点）和LandsLands（平面）。当激光照射到盘片上（平面）。当激光照射到盘片上时，照在时，照在LandsLands和和PitsPits上的反射光的强弱是不相同的上的反射光的强弱是不相同的,根据反射光的强弱根据反射光的强弱,光盘驱动器就可以解读光盘驱动器就可以解读00或或11的数字编码了。的数字编码了。激光反
24、射光2、DVD1994年年9月日本的月日本的PIONEER(先锋先锋)公司公司宣布将推出一种尺寸与宣布将推出一种尺寸与CD-ROM相同，容量相同，容量却要大却要大8倍的新型光存储介质倍的新型光存储介质DVD。DVD光盘的构造与光盘的构造与CD光盘基本相同，直径都光盘基本相同，直径都是是12cm，存储密度则比后者大得多，单层单，存储密度则比后者大得多，单层单面的面的DVD光盘的容量即高达光盘的容量即高达4.7GB，是，是CD光光盘的盘的7倍多，双层双面的容量更是高达倍多，双层双面的容量更是高达17GB。这主要得益于这主要得益于DVD光盘上记录数据的凹坑尺光盘上记录数据的凹坑尺寸和轨道间距都比寸和
25、轨道间距都比CD光盘小，因此大大提高光盘小，因此大大提高了数据的存储密度。了数据的存储密度。DVD光道之间的间距由光道之间的间距由原来的原来的1.6 m缩小到缩小到0.74 m，而记录信息的，而记录信息的最小凹凸坑长度由原来的最小凹凸坑长度由原来的0.83 m缩小到缩小到0.4 m。3、光驱和光盘的种类光驱主要可分为CD-ROM、DVD-ROM、CD刻录光驱、DVD刻录光驱、康宝(COMBO)等。4、光驱的主要性能指标1、数据传输速率：、数据传输速率：实际为最大数据传输速率。CD-ROM以150KB/s为基准，如50X字样的光驱表示50倍速，其最大数据传输速率为50150=7500KB/s；D
26、VD-ROM约以1350KB/s为基准，如16倍速DVD光驱的最大传输速率约为21600KB/s。2、缓存：、缓存：作用是提供一个数据的缓冲区域，将读取的数据暂时保存，然后一次性进行传输和转换。缓存是越大越好，目前一般产品为几百KB到2MB。3、接口方式：、接口方式：光驱的接口方式有IDE接口、SCSI接口和USB接口等。IDE是目前微机普遍使用的光驱接口方式；SCSI光驱接口一般应用于网络服务器；USB接口一般用于外置光驱 5、几款光驱介绍DVD刻录机：松下刻录机：松下SW-9588具有具有2M缓存，读写速度为缓存，读写速度为5DVD-RAM，16DVDR，8DVDR(DL)，6DVD-RW
27、，8DVD+RW，40CD-R/-ROM，24CD-RW，16DVD-ROM，是一款全兼容产品，支持市面主流光盘。，是一款全兼容产品，支持市面主流光盘。光驱介绍DVD刻录机：刻录机：LG GH22 LP20具有具有2MB缓存，读取方面兼容市面上的主流缓存，读取方面兼容市面上的主流DVD以及以及CD光盘。支持光盘。支持22DVD+/-R刻录，还支持刻录，还支持16DVD+R DL和和12DVD-R DL。并且支。并且支持持12DVD-RAM和和8DVDRW和和48CD刻录。价格约刻录。价格约200元。元。8.2显示设备显示设备l按所用的显示器件分：阴极射线（按所用的显示器件分：阴极射线（CRTC
28、RT）显示器，液晶显）显示器，液晶显示器、等离子显示器等；示器、等离子显示器等；l按显示的信息内容分：字符按显示的信息内容分：字符/图形、图象显示器；图形、图象显示器；l在在CRTCRT显示设备中，以扫描方式不同分光栅扫描和随机扫显示设备中，以扫描方式不同分光栅扫描和随机扫描显示器；以分辨率不同，分高、低分辨率显示器；以描显示器；以分辨率不同，分高、低分辨率显示器；以显示颜色分单色、彩色显示器；显示颜色分单色、彩色显示器；以以CRT荧光屏对角线的荧光屏对角线的长度分类，有长度分类，有12英寸、英寸、14英寸、英寸、16英寸、英寸、19英寸等。英寸等。一、显示设备的有关概念一、显示设备的有关概念
29、（1 1）l分辨率分辨率：显示器所能表示的像素个数。：显示器所能表示的像素个数。像素越密，分辨像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率率越高，图像越清晰。分辨率取决取决于显象管荧光粉的粒于显象管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。刷新存储电子束的聚焦能力。刷新存储器要有与显示像素数相对应的存储空间，用来存储每个器要有与显示像素数相对应的存储空间，用来存储每个像素的信息。像素的信息。l灰度级灰度级：黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在：黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像灰度
30、级越多，图像层次越清楚逼真。灰度级层次越清楚逼真。灰度级取决取决于每个像素对应刷新存储于每个像素对应刷新存储器单元的位数和器单元的位数和CRT本身的性能。图像显示器的灰度级本身的性能。图像显示器的灰度级一般在一般在256级以上级以上 一、显示设备的有关概念一、显示设备的有关概念（2 2）l刷新刷新：电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程。按人的电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程。按人的视觉生理，刷新频率大于视觉生理，刷新频率大于30次次/秒秒时才不会感到闪烁。显时才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视中的标准，示设备中通常选用电视中的标准，每秒刷新每秒刷新50帧帧图像。图像。l刷新存储器刷新存储器
31、：为刷新而存放一帧图像信息的存储器，也：为刷新而存放一帧图像信息的存储器，也叫叫视频存储器（视频存储器（VRAM）或显存）或显存。其容量取决于图像分。其容量取决于图像分辨率和灰度级。如辨率和灰度级。如1024*768，32位真彩色，需要位真彩色，需要1024*768*32/8B=3MB，其存取周期必须满足刷新，其存取周期必须满足刷新频率的要求。设上例中要求刷新频率为频率的要求。设上例中要求刷新频率为75Hz，则刷新存，则刷新存储器的总带宽为储器的总带宽为75*3MBPS=225BPS 二、字符图形显示器二、字符图形显示器 1字符显示原理 显示字符的方法以显示字符的方法以点阵为基础。点阵点阵为基
32、础。点阵 mn个点组成的阵个点组成的阵列，并以此来构造列，并以此来构造字符。字符。在单色字符显示器在单色字符显示器中，以字符中，以字符“A”为为例，它在窗口中的例，它在窗口中的位置如下图所示。位置如下图所示。7 6 5 4 3 2 1 0 0000 10H 0001 28H 0010 44H 0011 82H 0100 82H 0101 82H 0110 FEH 0111 82H 1000 82H 1001 00H 1010 00H 1011 00H 1100 00H 1101 00H 字符图形显示器字符图形显示器 2字符显示器的构成 三、图形显示器三、图形显示器 随机图形显示器随机图形显示器
33、 n工作原理：将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组工作原理：将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组成显示文件存放在缓冲存储器，缓存中的显示文件送成显示文件存放在缓冲存储器，缓存中的显示文件送矢量矢量(线段线段)产生器，产生相应的模拟电压，直接控制产生器，产生相应的模拟电压，直接控制电子束在屏幕上的移动。电子束在屏幕上的移动。n优点：分辨率高优点：分辨率高(可达可达40964096个像素个像素)，显示的，显示的曲线平滑。曲线平滑。n缺点：当显示复杂图形时，会有闪烁感。缺点：当显示复杂图形时，会有闪烁感。二、字符图形显示器二、字符图形显示器 光栅图形显示器光栅图形显示器 l工作原理工作原理:相邻像素
34、串接法相邻像素串接法 n刷新存储器与分辨率及灰度的关系 nVRAM中存放一帧图形的形状信息，它的地址和屏幕中存放一帧图形的形状信息，它的地址和屏幕上的地址一一对应。上的地址一一对应。nVRAM分辨率分辨率灰度级灰度级 l如：10241024，24位色，VRAM的容量1024102424/83M lDDA(Digital Differential Analysis)数据插补，将显数据插补，将显示文件变成象素信息示文件变成象素信息 l优点：通用性强，灰度层次多，色调丰富，显示复杂图优点：通用性强，灰度层次多，色调丰富，显示复杂图形时无闪烁现象；所产生的图形有阴影效应、隐藏面消形时无闪烁现象；所产生
35、的图形有阴影效应、隐藏面消除、涂色等功能。目前流行的显示器。除、涂色等功能。目前流行的显示器。例例 IBM PC机汉字显示原理机汉字显示原理 通过键盘输入的汉字编码，首先要经代码转换程序转换成汉通过键盘输入的汉字编码，首先要经代码转换程序转换成汉字机内代码，转换时要用输入码到码表中检索机内码，得字机内代码，转换时要用输入码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码，字形检索程序用机内码检索字模库，到两个字节的机内码，字形检索程序用机内码检索字模库，查出表示一个字形的查出表示一个字形的32个字节字形点阵送显示输出。个字节字形点阵送显示输出。刷新存储器带宽的计算刷新存储器带宽的计算【例【例】某某CR
36、T显示器可显示显示器可显示64种种ASCII字符，每帧可显示字符，每帧可显示64字字25排；每个字符字形采用排；每个字符字形采用78点阵，即横向点阵，即横向7点，字点，字间间隔间间隔1点，纵向点，纵向8点，排间间隔点，排间间隔6点；帧频点；帧频50Hz，采取逐，采取逐行扫描方式行扫描方式。水平消隐期共占。水平消隐期共占12个字符时钟的时间，垂直个字符时钟的时间，垂直回扫需要回扫需要10排的显示时间。问：排的显示时间。问：(1)缓存容量有多大缓存容量有多大?(2)字符发生器字符发生器(ROM)容量有多大容量有多大?(3)缓存中存放的是缓存中存放的是ASCII代码还是点阵信息代码还是点阵信息?(4
37、)缓存地址与屏幕显示位置如何对应缓存地址与屏幕显示位置如何对应?(5)设置哪些计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步设置哪些计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步?它它们的分频关系如何们的分频关系如何?三、图像显示设备三、图像显示设备 n图像显示器 n简单图像显示器简单图像显示器:仅仅显示计算机送来的数字图像仅仅显示计算机送来的数字图像.显显示器不作处理示器不作处理 图形处理子系统:专用计算机,图形工作站.lIBM PC系列的显示系统系列的显示系统 n显示标准 nMDA,CGA,EGA,VGA,VESA,SVGA,TVGAVESA显示标准显示标准 lVESA显示模式显示模式 n显示适配器(
38、显示卡)n刷新存储器刷新存储器 nROM BIOS(用在用在DOS)n显示控制器显示控制器 n给显示器提供给显示器提供GRB三色信号及同步信号三色信号及同步信号 nCPU将主存已经修改好的内容在扫描回程的消隐期送到刷将主存已经修改好的内容在扫描回程的消隐期送到刷新存储器新存储器.n图形加速能力图形加速能力:位和块传送位和块传送;画线画线;颜色填充颜色填充.VESA显示标准显示标准 lVESA显示标准显示标准 VESA显示标准显示标准【例】刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功【例】刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的
39、能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。带宽用于其他非刷新功能。(1)若显示工作方式采用分辨率为若显示工作方式采用分辨率为1024768，颜色深度为，颜色深度为3B，帧频，帧频(刷新速率刷新速率)为为72Hz，计算刷存总，计算刷存总带宽应为多少带宽应为多少?(2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?【解】(1)刷新所需带宽=分辨率每个像素点颜色深度刷新速率 10247683B72/s=165888KB/s=162MB/s 刷存总带宽应为162MB/s100/50=324MB/s
40、 (2)为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施：使用高速的DRAM芯片组成刷存；刷存采用多体交叉结构；刷存至显示控制器的内部总线宽度由32位提高到64位，甚至128位；刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开。8.3 输入与打印设备 常用的计算机输入设备分为图形输入、图像输入、声音输常用的计算机输入设备分为图形输入、图像输入、声音输入等几类。入等几类。图形输入设备图形输入设备：键盘：键盘、光笔、图形板和游动标、光笔、图形板和游动标、鼠标、鼠标 图像输入图像输入设备：最理想的图像输入设备是数字摄像机设备：最理想的图像输入设备是数字摄像机 声音输入声音输入设备：语音识别器设备：语音识别器 按印字原理分：击打式和非击打式两大类；按印字原理分：击打式和非击打式两大类；按工作方式分：串行打印机与行式打印机两种按工作方式分：串行打印机与行式打印机两种；能够输出图形能够输出图形/图像的打印机，具有彩色效果的彩色打印机。图像的打印机，具有彩色效果的彩色打印机。
