外围设备培训教材
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第七章外围设备
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第七章外围设备
•外围设备
【例1】： 某CRT显示器可显示64种ASCII字符，每帧可显示64字×25 行；每个字符字形采用7×8点阵，即横向7点，纵向8点。另外， 字间间隔1点，行间间隔6点；帧频50Hz，采取逐行扫描方式 。
(1)缓存容量有多大? (2)字符发生器(ROM)容量有多大? (3)缓存中存放的是ASCII代码还是点阵信息? (4)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? 它们的分频关系如何? [参阅教材P240图7.2(c)]
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。
按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器、
CRT显示设备的分类：（1）以扫描方式分类，分成光栅扫
描和随机扫描两种显示器；（2）以分辨率来分，分成高分辨率
显示器和低分辨率显示器；（3）以显示的颜色分类，有单色
光栅扫描图形显示器的优点是通用性强，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、隐藏面消除、涂色等功能。它的出现使图形学的研究从简 单的线条图扩展到丰富多彩、形象逼真的各种立体及平面图形， 从而扩大了计算机图形学的应用领域，成为目前流行的显示器。
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第七章外围设备
在计算机中表示图形，只需存储绘图命令和坐标点，
没有必要存储每个像素点。而图像所处理的对象多半
来自客观世界，即由摄像机摄取下来存入计算机的数
字图像，这种图像称为客观图像。由于数字化以后逐
点存储，因此图像处理需要占用非常庞大的主存空间。
图像显示器采用光栅扫描方式，其分辨率在
256×256或512×512个像素，与图形显示兼容的图 像
第7章外围设备
2020年3月25日5时45分
17
液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)
使用了“液晶”(Liquid Crystal)作为材料的显示器， 液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时， 它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会结晶成混乱的 固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。
• CRT显示器两处重要部分，一部分是阴极射线 管，另一部分是控制线路。
• 显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是 显像管 (电子枪)。在彩色显示器中，通常是3个电 子枪，像索尼Trinitron之类的三个电子枪在一起， 也称为单枪。
2020年3月25日5时45分
12
显示管的屏幕上涂有一层荧 光粉，电子枪发射出的电子 击打在屏幕上，使被击打位 置的荧光粉发光，从而产生 了图像，每一个发光点又由 “红”“绿”
非电子பைடு நூலகம்管器件又称平板显示器件，采用液晶显示、 等离子体显示及激光显示等原理构成。
2020年3月25日5时45分
10
◎ 按照显示器的显示管分类 分为传统的显示器，也就采用电子枪产生图像
的CRT（cathode-ray-tube阴极显示管）显示器和 液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）以及等离子 显示器、发光二极管显示器。 ◎ 按显示色彩分类 分为单色显示器和彩色显示器； 单色显示器已经成为历史。 ◎ 按显示屏幕大小分类
“蓝”三个小的发光点组成， 这个发光点也就是一个象素。
由于电子束是分为三条的，它们分别射向屏幕上的这 三种不同的发光小点，再由电压调整发射在不同像素上 电子束的强弱，提供了不同的明暗效果，这样就在屏幕 上出现绚丽多彩的画面。
2020年3月25日5时45分
《可编程序控制器及外围设备安装与维修》课程标准
《可编程序控制器及外围设备安装与维修》课程标准一、课程性质《可编程序控制器及外围设备安装与维修》是电气自动化专业的职业技能课。
本课程是传授可编程序控制器及其应用知识的专业课，旨在使学生能使用可编程序控制器及外围设备完成一般控制系统的组装和调试，并设计简单逻辑功能。
主要内容包括：简单可编程控制器系统的设计、电动机继电控制线路的PLC改造、利用PLC软元件实现定时与计数控制等。
二、参考课时288课时三、课程目标（一）总目标以四川地区电气行业需求引领课程项目工作任务，将可编程控制器技术的软硬件知识、基本技能循序渐进融入各项目之间及项目之下各任务之中，并通过工作任务的分析与完成，先获取技能，再体验知识，按课程标准的要求合理地覆盖可编程控制器技术领域所涉及的理论知识与实践知识。
依据工作任务完成的需要、职业学校学生的学习特点和职业能力形成的规律，按照“学历证书与职业资格证书嵌入式”的设计要求确定课程的知识、技能等内容。
（二）知识目标通过工学一体化教学活动，使学生成为具备从事本职业的高素质劳动者，同时培养学生爱岗敬业思想、团结协作精神。
熟练掌握PLC及其外围设备的安装、熟练掌握FX2N系列PLC的基本逻辑指令、梯形图和助记符评语言及其程序设计方法，了解用SFC语言来描述步进顺控过程的设计思路，了解单流程结构、选择与并行分支结构以及循环结构的状态编程。
熟悉国家相关职业行业标准。
（三）技能目标学习本过程后应能够达到维修电工认证考试的基本要求。
对于项目中的模块，教师可以根据本校的实际进行取舍变动。
可将个别模块中要求较高的设计类任务改变为阅读分析类任务，以降低要求。
拓展性知识用于拓展学生视野，提高学习兴趣，可不作考核要求。
四、设计思路按照以能力递进为本位，以职业实践需求为主线，以工学一体化课程体系的总体设计要求，以工作任务模块为中心构建的项目课程体系。
彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围绕项目任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。
外围设备使用培训教材
字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，包括 字符本身所占点阵和字符之间的间隔所占的点阵。
一般的字符显示屏幕上可显示80列×25行=2000个 汉字，即2000个字符窗口。
在单色字符显示器中，常用的字符窗口为9×14点 阵，字符本身只占7×9点阵。
7.2.2 字符/图形显示器
1. 字符显示
对应于每个字符窗口，所需要显示字符的ASCII代 码被存放在VRAM中，以备刷新。字符发生器ROM 的高位地址来自VRAM的ASCII代码，低位地址来自 光栅地址计数器的输出RA3—RA0，指向这个字符点 阵中的某个字节。在显示过程中，按照VRAM中 ASCII码和光栅地址计数器访问ROM，依次取出字型 点阵，就可以完成一个字符输出。
终端：由显示器和键盘组成的一套独立 完整的输入/输出设备，它可以通过标准接口 接到远离主机的地方，终端比显示器复杂的 多，能完成显示控制与存储，键盘管理及通 信控制等，还可完成简单的编辑操作。
显示器：仅是一个字符、图形和图像的显 示设备。
终端＜＞显示器
7.2.1 显示设备的分类与有关概念
7. 分辨率和灰度级
字符发生器：
由于荧光屏上的字符是由光点组成，而显示RAM 中存放的是ASCII码，因此必须由一个部件能将每个 ASCII字符码转换为一组5×7或 7×9的光点矩阵信 息，具有这种功能变换的部件称为字符发生器。
7.2.2 字符/图形显示器
1. 字符显示 字符发生器de工作原理：
将字符点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在 CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读 出某个字符的点阵，按照点阵中0和1代码不同控制扫 描电子束的开关，从而在屏幕上显示出字符。
分辨率：显示器所能表示的像素个数。取决 于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电 子束的聚焦能力，同时刷新存储器要有与显示像
一般的字符显示屏幕上可显示80列×25行=2000个 汉字，即2000个字符窗口。
在单色字符显示器中，常用的字符窗口为9×14点 阵，字符本身只占7×9点阵。
7.2.2 字符/图形显示器
1. 字符显示
对应于每个字符窗口，所需要显示字符的ASCII代 码被存放在VRAM中，以备刷新。字符发生器ROM 的高位地址来自VRAM的ASCII代码，低位地址来自 光栅地址计数器的输出RA3—RA0，指向这个字符点 阵中的某个字节。在显示过程中，按照VRAM中 ASCII码和光栅地址计数器访问ROM，依次取出字型 点阵，就可以完成一个字符输出。
终端：由显示器和键盘组成的一套独立 完整的输入/输出设备，它可以通过标准接口 接到远离主机的地方，终端比显示器复杂的 多，能完成显示控制与存储，键盘管理及通 信控制等，还可完成简单的编辑操作。
显示器：仅是一个字符、图形和图像的显 示设备。
终端＜＞显示器
7.2.1 显示设备的分类与有关概念
7. 分辨率和灰度级
字符发生器：
由于荧光屏上的字符是由光点组成，而显示RAM 中存放的是ASCII码，因此必须由一个部件能将每个 ASCII字符码转换为一组5×7或 7×9的光点矩阵信 息，具有这种功能变换的部件称为字符发生器。
7.2.2 字符/图形显示器
1. 字符显示 字符发生器de工作原理：
将字符点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在 CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读 出某个字符的点阵，按照点阵中0和1代码不同控制扫 描电子束的开关，从而在屏幕上显示出字符。
分辨率：显示器所能表示的像素个数。取决 于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电 子束的聚焦能力，同时刷新存储器要有与显示像
《可编程序控制器及外围设备安装》说课PPT讲解
04
实践能力
多参与实际项目，通过实践提升技能水平 。
05
06
加强团队协作能力，培养沟通协调能力。
THANKS
感谢观看
可编程序控制器编程语言
要点一
总结词
可编程序控制器的编程语言
要点二
详细描述
PLC的编程语言有多种，常用的有指令表（IL）、梯形图 （LD）、顺序功能图（SFC）等。其中，指令表类似于汇编 语言，使用助记符表示指令；梯形图类似于继电器控制电路 图，直观易懂；顺序功能图是一种基于流程图的编程方法， 适用于顺序控制和步进控制等场合。不同的PLC厂商可能支 持不同的编程语言，但多数都支持以上几种编程语言。
安装固定
按照设备说明书的指引，正确安装外围设备， 确保牢固稳定。
安装位置选择
根据系统布局和操作需要，合理选择外围设 备的安装位置。
接线连接
根据电路图或设备说明书，正确连接外围设 备的电源线和信号线。
外围设备调试方法
单体调试
联动调试
对每个外围设备单独进行功能测试，确保 正常工作。
将多个外围设备与PLC连接，进行联动测试 ，检查信号传输和控制效果。
《可编程序控制器及外围 设备安装》说课ppt讲解
• 课程介绍 • 可编程序控制器基础知识 • 外围设备安装与调试 • 实际应用案例分析 • 课程总结与展望
01
课程介绍
课程目标
1
掌握可编程序控制器的基本原理和应用
2
熟悉可编程序控制器的外围设备及其安装方法
3
培养学生对自动化控制系统的理解和实践能力
可编程序控制器工作原理
总结词
可编程序控制器的工作原理
VS
详细描述
PLC的工作原理主要包括输入采样、程序 执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶 段，PLC读取输入信号的状态，并将其存 储在输入映像寄存器中；在程序执行阶段 ，PLC按照用户程序的顺序执行指令，并 根据输入映像寄存器中的状态计算输出值 ；在输出刷新阶段，PLC将输出映像寄存 器中的状态输出到输出模块，驱动外部负 载。
外围设备培训课件(PPT 102页)
第4章NiosII外围设备
1
主要内容
本章介绍了Nios II处理器常用外围设备(Peripherals) 内核的特点、配置以及软件编程，供大家在使用这些外设
定制Nios II系统时查阅。这些外设都是以IP核的形式提供 给用户的,用户可以根据实际需要把这些IP核集成到Nios II 系统中去。
主要介绍：
17
－
SDRAM 内 核 配 置 选 项
4.2 SDRAM控制器内核
可直接选择预定义的 SDRAM芯片型号，对话 框将自动改变下面两个选
Mem项卡or的y值P来ro匹f配ile指定：配置。
用于指定SDRAM的结构。
18
4.2 SDRAM控制器内核
数据宽度
允许值：8、16、32、64 默认值：32 描述：该值确定dq总线(数据) 和dqm总线(字节使能)的宽度。 具体数值请查阅SDRAM数据手册。
中文描述
双向(三态)端 口
仅为输入端口
仅为输出端口
输入和输出端 口
Basic Settings 选项卡 10
－
PIO 内 核 配 置 选 项
4.1 并行输入/输出内核
边沿捕获寄存器 中断寄存器
Input Options 选项卡
Rising Edge：上升沿 Falling Edge：下降沿 Either Edge： 上升或下降沿
4.2 SDRAM控制器内核
初始化刷新周期
允许值：1-8 默认值：2 描述：复位后，该值指定 SDRAM控制器将执行多少个刷新 周期作为初始化序列的一部分。
28
4.2 SDRAM控制器内核
每隔一段时间执行一个刷新命令
允许值：默认值：15.625us 描述：该值指定SDRAM控制器 多久刷新一次SDRAM。典型的 SDRAM每64ms需要4,096刷新 命令，通过每 64ms/4,096=15.625us执行一 个刷新命令来符合这个要求。
1
主要内容
本章介绍了Nios II处理器常用外围设备(Peripherals) 内核的特点、配置以及软件编程，供大家在使用这些外设
定制Nios II系统时查阅。这些外设都是以IP核的形式提供 给用户的,用户可以根据实际需要把这些IP核集成到Nios II 系统中去。
主要介绍：
17
－
SDRAM 内 核 配 置 选 项
4.2 SDRAM控制器内核
可直接选择预定义的 SDRAM芯片型号，对话 框将自动改变下面两个选
Mem项卡or的y值P来ro匹f配ile指定：配置。
用于指定SDRAM的结构。
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4.2 SDRAM控制器内核
数据宽度
允许值：8、16、32、64 默认值：32 描述：该值确定dq总线(数据) 和dqm总线(字节使能)的宽度。 具体数值请查阅SDRAM数据手册。
中文描述
双向(三态)端 口
仅为输入端口
仅为输出端口
输入和输出端 口
Basic Settings 选项卡 10
－
PIO 内 核 配 置 选 项
4.1 并行输入/输出内核
边沿捕获寄存器 中断寄存器
Input Options 选项卡
Rising Edge：上升沿 Falling Edge：下降沿 Either Edge： 上升或下降沿
4.2 SDRAM控制器内核
初始化刷新周期
允许值：1-8 默认值：2 描述：复位后，该值指定 SDRAM控制器将执行多少个刷新 周期作为初始化序列的一部分。
28
4.2 SDRAM控制器内核
每隔一段时间执行一个刷新命令
允许值：默认值：15.625us 描述：该值指定SDRAM控制器 多久刷新一次SDRAM。典型的 SDRAM每64ms需要4,096刷新 命令，通过每 64ms/4,096=15.625us执行一 个刷新命令来符合这个要求。
第9章外围设备-PPT精选
9.2 输入设备
9.2.1 键盘 9.2.2 图形输入设备 9.2.3 其它输入设备
9.2.1 键盘
键盘(Keyboard)是最常用的输入设备，它是 现代计算机系统，特别是微型计算机系统中不 可缺少的人机对话工具，用来输入主要由字符 和数字组成的数据和程序。每个按键都对应它 唯一的代码，当把某个键按下去时，键盘驱动 电路发出一串代码，由键盘的控制电路接收并 向CPU发出请求，CPU响应请求后就把此数据读 入。所以，从本质上讲，键盘是通过按键把机 械信号转换为电信号的机电转换设备。
第9章 外围设备
外围设备是计算机系统不可缺少的组成部 分，用户在使用计算机系统时，接触最多的是 外围设备。外围设备是计算机和外部世界联系 的桥梁。随着计算机技术的飞速发展和应用的 扩大，计算机系统要求外围设备的种类越来越 多，并要求外围设备向低成本、小体积、大容 量、低功耗和高速等方面发展。本章介绍常用 外围设备的工作原理和使用。
外围设备（peripheral device）俗称外部设备 （external device），在计算机硬件系统中， 外围设备是相对于计算机主机来说的，凡在计算 机主机处理数据前后，把数据输入计算机主机、 对数据进入加工处理及输出处理结果的设备都称 为外围设备，而不管它们是否受中央处理器的直 接控制。一般说来，外围设备是为计算机和它的 外部环境提供通信手段的设备。因此，除了计算 机主机以外的设备原则上都叫外围设备。外围设 备一般由媒体、设备和设备控制器组成。
以存储器为中心的计算机硬件结构，实现的数据传送方 式是直接存储器传送（DMA）方式。实行外围设备与内存 储器直接进行数据交换，简化了中央处理机对I/O的控制。 为了进一步减轻中央处理机对I/O系统的负担，将管理和 控制I/O操作和数据交换的功能从中央处理机独立出来， 即组成I/O处理机。
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平均等待时间
与磁盘转速有关，是磁盘旋转一周时间的一半。
硬盘转速为7200转/分，故平均等待时间约为4ms。
可移动磁头固定盘片的磁盘机；
密封组合式的硬磁盘；
磁头、盘片、电机等部件组装成一个不可随意拆卸的整体。
工作时，高速旋转在盘面上形成的气垫将磁头平稳浮起。
优点：防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。
2021年2月25日星期四
12
硬磁盘外观
2021年2月25日星期四
13
硬磁盘内部构成
2021年2月25日星期四
磁盘组的最上下盘片只有一个记录面；
磁道
记录面上一系列同心圆；
最外圈为0磁道 ，依次为1、2、……、N磁道；
每个磁道的存储容量均相同；
不同盘片的相同磁道构成一个柱面；
扇区
同心圆上的一段磁道区域；
每个扇区的存储容量也相同。
2021年2月25日星期四
18
磁盘上的信息记录方式
一个硬盘由多个盘片构成的磁盘组来记录信息；
第7章 外围设备
目录
7.1 外围设备概述 7.2 磁盘存储设备 7.5 光盘和磁光盘存储设备 7.6 显示设备 7.7 输入设备和打印设备
——了解 ——掌握 ——了解 ——理解 ——理解
7.1 外围设备概述
7.1.1 外围设备的一般功能 7.1.2 外围设备的分类
7.1.1 外围设备的一般功能
读写控制电路
动画演示： 硬磁盘存储器的逻 辑结构图.swf
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硬质圆形盘片
磁头、 小车、 传送带
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硬磁盘的分类
按盘片结构分
可换盘片式、固定盘片式
按磁头分
组合
可移动磁头、固定磁头
温彻斯特磁盘机 简称温盘
固定磁头固定盘片 固定磁头可换盘片 可移动磁头固定盘片 可移动磁头可换盘片
软盘、磁带：接触式读写
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要求防尘、防震
硬盘： 非接触式读写 7
磁性材料的物理特性
矩形磁滞回线 +Br：正剩磁状态 -Br：负剩磁状态
CAI
8
磁表面存储器的读写原理
在磁表面存储器中，信息的读写是利用磁头来进行的；
磁头：由软磁材料做铁芯，绕有读写线圈的电磁铁。
写操作
原理：电-磁变换；
索引 ：磁道的起始位置。
为便于进行读/写操作；
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7.2.5 磁盘存储器的技术指标
存储密度 有道密度、位密度、面密度三个不同的指标； 相关概念
道距：相邻两磁道中心线之间的距离； 道宽：磁化轨迹的宽度。
存储容量ห้องสมุดไป่ตู้
一个磁盘存储器所能存储的字节总数； 平均寻址时间
从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位 置，到开始从盘片表面读出或写入信息所需要的时间。 数据传输率
每个盘片包括两个记录面（除最上面和最下面）；
每个记录面表面通常有几十到几百个磁道来记录信息；
每个磁道又分为若干个扇区。
磁盘组的信息记录顺序是按照柱面来组织的：
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 ……
硬盘上信息地址由记录面号、磁道号、扇区号三个部分组成。
利用磁头写线圈中的脉冲电流，在磁表面每个存储元上形 成不同的磁化状态；
读操作
原理：磁-电变换；
利用磁头读线圈， 将磁表面每个存储 元上的不同剩磁状 态转换成电信号读出；
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记录方式的写读波形图
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7.2.2 硬磁盘存储器的组成和分类
硬盘的逻辑结构组成 磁记录介质 磁盘控制器 磁盘驱动器
而非操作系统的格式化；
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平均寻址时间
平均寻址时间等于平均寻道时间与平均等待时间之和；
定位时间（寻道时间）
将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间；
等待时间
寻道完成后，盘片将所要访问信息转到磁头下方的时间；
平均寻道时间
最大与最小寻道时间的平均值，约为10~20ms；
该时间的长短由硬磁盘的机械特性决定；
位密度和道密度的乘积；
单位：位/平方英寸。
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存储容量
存储容量=记录面数×每面磁道数×磁道容量
非格式化容量
磁记录表面可以利用的磁化单元总数。
格式化容量
按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是用户 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%。
这里指的是低级格式化（对于磁盘上的磁道划分等），
7.2.1 磁记录原理
磁表面存储器 如：磁带、磁盘
用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；
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。
外围设备的定义
计算机系统中，除CPU和主存之外的部件都可看作外设；
外围设备的功能
在计算机和其他机器，或与用户之间提供联系。
外围设备的基本组成 存储介质 盘片组
以硬盘为例
用于信息的保存；
驱动装置 定位驱动器
用于移动存储介质，使之正常工作；
控制电路 读写控制
用于使该外设与外界（如CPU）的信息传递。
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磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数；
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存储密度
道密度
沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数；
单位：道/英寸。
位密度
磁道单位长度上能记录的二进制代码位数；
单位：位/英寸。
注意：每个磁道的位密度均不相同，有最高、最低位密度。
0磁道的位密度为最低位密度；
面密度 此概念没有意义
4
7.1.2 外围设备的分类 动画演示： 外设系统结构.swf
分类 输入/出设备； 外存设备； 数据通信设备； 过程控制设备； ……
外设都是通过适配器与 主机连接的； 适配器控制所连外设 的具体工作；
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7.2 磁盘存储设备
7.2.1 磁记录原理 7.2.2 硬磁盘机的基本组成和分类 7.2.3 硬磁盘驱动器和控制器 7.2.4 磁盘上信息的分布 7.2.5 磁盘存储器的技术指标 重点掌握
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7.2.3 硬磁盘驱动器和控制器
磁盘驱动器 定位驱动系统 主轴系统 数据转换系统
磁盘控制器 主机与磁盘驱动 器之间的接口。
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硬磁盘的驱动器
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现代硬盘结构示意图
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7.2.4 磁盘上信息的分布
记录面
一个盘片有上下两个记录面；