计算机组成原理像素为768,【计算机组成原理】输入输出系统（一）

I/O分类：

I/O设备通过设备控制器与主板的系统总线相连。

I/O程序查询方式：

1、程序查询方式

程序查询方式、程序中断方式用于速度较低的外设。

DMA和通道方式用于速度较高的外设。

浮点数下溢当机器0处理，不需要中断处理，浮点数上溢，需要中断处理

只有具有DMA接口的设备才能产生DMA请求

程序查询方式中，COU与外设串行工作，传送与主程序串行工作

中断方式CPU与外设并行，数据准备好厚仍需中断主程序以执行数据传输，因此传送与主程序仍然是串行

DMA中，CPU与外设、传送与主程序都是并行的

外部设备

外部设备也叫外围设备，是除了主机以外的、能直接或间接与计算机交换信息的装置。

输入设备：用于向计算机系统输入命令和文本、数据等信息的部件。键盘和鼠标是最基本的输入设备

输出设备：用于将计算机系统中的信息输出到计算机外部进行显示、交换的部件。显示器和打印机是最基本的输出设备。

外存设备：除计算机内存及CPU缓存等意外的存储器，硬磁盘、光盘等最基本的外存设备

输出设备

一、显示器

1、显示设备的分类和有关概念

以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备，是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备。

按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(CRT)显示器，液晶显示器(LCD)、等离子显示器等。

按所显示信息内容分类，有字符显示器、图形显示器、图像显示器三大类。

2、分辨率和灰度级

分辨率是显示器所能显示的像素个数，屏幕上的每一个光点就是一个像素，以宽、搞的像素表示，例如800*600  等。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。

分辨率取决于显像管银光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力。

灰度级：灰度级是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色此案时期中测表现为颜色的不同，灰度级 越多，图像层次越清楚逼真，典型的有8位(256级)16位等

3、刷新和刷新存储器

刷新：光点只能保持机短的时间便会小时，为此必须在光点小时之前再重新扫描显示一遍，这个过程叫做刷新。

刷新存储器(VRAM)要有与显示器像素数相对应的存储空间，用来存储每个像素的信息。

VRAM容量=分辨率*灰度级位数

VRAM带宽=分辨率*灰度级位数*帧频

例如：分辨率1024*102  256级灰度 存储容量为1024*1024*8bit=1MB

例题：

答：1)3B就是24位，每秒刷新72次

刷新所需带宽=分辨率*每个像素颜色深度*频帧=1024*768*3B*72/s=162MB/S

刷存总带宽应为162MB/s*2=324MB/s

2)为了达到这样高的刷存带宽，可采用如下措施：

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带宽由32位提高到64位，甚至126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。

例题：

答：24位=3B  Mbps是以位为单位 所以是乘以24  如果是MBps则是乘以3

1600*1200*24*85*2=7384Mbps

4、阴极射线管显示器

按照不同的内容可以分为：

字符显示器：点阵为基础，m*n个点组成的阵列

图形显示器：电压直接控制电子束在屏幕上的移动

图像显示器

扫描方式分类：

光栅扫描显示器

随机扫描显示器

二、外存储器

计算机的外存储器又称为辅助存储器，目前主要使用磁表面存储器，也就是把某些磁性材料薄薄的涂在金属铝或者塑料表面上作为载磁体来存储信息。包括：磁盘存储器   磁带存储器   磁鼓存储器。(串行工作模式，既可以作为输入也可以作为输出)

1、磁盘存储器

1)磁盘设备的组成

存储区域

一块磁盘含有若干个记录面，每个及路面划分为若干磁道，而每条磁道又划分为若干个扇区，扇区是磁盘读写的最小单元，也就是说磁盘按块存取。

磁头数：记录面数，表示硬盘总共有多少个磁头，磁头用于读取/写入盘片上记录面的信息，一个记录面对应一个圆柱面

柱面数：表示硬盘每一面盘片上有多少条磁道。在一个盘组中，不同记录面的相同编号的磁道构成一个圆柱面

扇区数：每一条磁道上有多少个扇区

硬盘存储器

磁盘驱动器  磁盘控制器 盘片

2)磁盘的性能指标

3)磁盘地址

4)硬盘的工作过程

4、磁盘阵列

I/O接口

1、接口的功能(解决的问题)

实现主机和外设的通信联络控制

进行地址译码和设备选择

实现数据缓冲

信号格式的转换

传送控制命令和状态信息

2、设备的功能(具体操作)

设备选址

传送命令

传送数据

反映I/O设备的工作状态

3、I/O接口的基本结构

4、I/O端口及其编址

在统一编制的情况下，没有专门的I/O指令，就用访存指令来实现I/O才做，区分存储单元和I/O设备是通过地址码来区分的

在独立编制中需要专门的输入/输出指令来完成输入输出操作。

在统一编制的时候访存指令可以访问I/O设备，在独立编制中只能通过专门的指令来访问I/O设备

5、I/O接口的类型

传送方式：

串行接口

并行接口

控制方式：

程序查询接口

中断接口

DMA接口

灵活性：

可编程接口

不可编程接口

例题：

答：1)外直径33cm  内直径22cm 则有效存储区域16.5-11=5.5cm

因为道密度=40道/cm 所以40*5.5=220道。即22个圆柱面

2)内层磁道轴承为2πR=2*3.14*11=69.08cm

每道信息量=400位/cm*69.08cm=27632位=3454B

每面信息量：3454B*220=759880B

盘组总容量=759880B*10=759880B

3)磁盘数据传输率=Dr=rN,N为每条磁道容量，N=3454B r为磁盘转速

r=2400转/60秒=40转/秒

Dr=rN=40*3454B=13816B/s

4)柱面优先，因为不需要重新找道

5)磁盘旋转一圈的实际为t=60/2400*10的3次方=25ms

平均寻址时间Ta=10ms+25/2ms=22.5ms

真题

答：平均旋转时间60/(10000*2)=3ms

数据传输时间  4k/20M =0.2ms

0.2+6+3+0.2=9.4ms

tip

I/O设备不可能直接与主板总线相连接，总是通过设备控制器来相连的

通道程序存放在主存中，由通道从主存中取出来执行，通道程序由通道执行，且只能在具有通道的I/O系统中执行。