第七章计算机输入输出系统与接口技术

磁记录原理
磁性材料的物理特性 磁表面存储器的读写原理
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读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯 读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时， 是良好的导磁材料， 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。 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。 是不同的。 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时， 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。 内就产生一定方向的磁通。
磁表面存储
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用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体 存储信息 优点
存储容量大， 存储容量大，位价格低 记录介质可以重复使用 记录信息可以长期保存而不丢失 非破坏性读出， 非破坏性读出，读出时不需要再生信息
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缺点
存取速度慢，机械结构复杂， 存取速度慢，机械结构复杂，对工作环境要求高
通常用作辅助大容量存储器使用
磁盘存储器的技术指标
采用定长数据块格式， 【例题1解】：(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单 例题 解 采用定长数据块格式 位是一个记录块(一个扇区 一个扇区)， 位是一个记录块 一个扇区 ，每个记录块记录固定字节数目 的信息，在定长记录的数据块中， 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： 可用如下格式：
第七章
外围设备
外围设备 磁记录原理 磁盘驱动器 磁盘控制器 磁盘存储器
教学要求
重点和难点
外围设备的一般功能 磁记录原理 磁盘的组成 磁盘驱动器和控制器 磁盘上的信息分布 磁盘存储器的技术指标
主要内容
外围设备概述 磁盘存储设备 磁盘存储设备的技术发展 磁带存储设备 光盘和磁光盘存储设备

第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统

计算机控制系统的接口技术接口有通用和专用之分，外部信息的不同，所采纳的接口方式也不同，一般可分为如下几种：人机通道及接口技术一般包括：键盘接口技术、显示接口技术、打印接口技术、软磁盘接口技术等。

检测通道及接口技术一般包括：A/D转换接口技术，V/F转换接口技术等。

掌握通道及接口技术一般包括：F/V转换接口技术，D/A转换接口技术，光电隔离接口技术，开关接口技术等。

系统间通道及接口技术一般包括：公用RAM区接口技术，串行口技术等。

一、并行输入/输出接口并行接口传输的是数字量和开关量。

输入/输出(I/O) 接口有二种寻址方式：存储器寻址方式和输入输出口寻址方式。

1．无条件传送2．查询式传送3．中断式传送4．8255A可编程并行接口芯片(1) 8255A内部结构1) 数据总线驱动器图1 8255A内部结构图2) 并行I/O端口3) 读/写掌握规律4) A组和B组掌握（2）8255A工作方式8255A有3种工作方式，端口A可以工作在方式0、方式1和方式2，端口B只能工作在方式0和方式1。

1）方式0：基本输入/输出方式。

2）方式1：选通输入/输出方式。

3）方式2：双向选通输入/输出方式。

（3）8255A编程8255A的编程是通过对掌握端输入掌握字的方式实现的。

二、数/模(D/A) 转换接口D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路，它由权电阻网络、参考电压、电子开关等组成。

图2 DAC0832原理图三、模/数(A/D)转换接口A/D转换器是将模拟电压转换成数字量的器件，它的实现方法有多种，常用的有逐次靠近法、双积分法。

图3 ADC0809结构框图应用案例：基于51单片机的车用数字仪表设计与实现此案例是一种以MCS 51单片机为主控器，以ADC0809为核心，以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为主要外围元件的车用数字仪表（VDI）的设计框图。

应用此方案，能使汽车仪表系统具有显示直观、精确，使用便利牢靠等优点，代表了车用仪表的最新进展趋势。

第一章思考题与习题：1．什么叫微处理器、微机？微机系统包含哪些部分？2 ．为什么计算机使用二进制计数制？3．CPU 在内部结构上由哪几部分组成？4 ．十六进制的基数或底数是。

5．将下列十进制数分别转换成十六进制、二进制、八进制数：563 6571 234 1286 ．将下列十进制小数转换成十六进制数（精确到小数点后4 位数）：0.359 0.30584 0.9563 0.1257．将1983.31510转换成十六进制数和二进制数。

8．将下列二进制数转换成十进制数、十六进制数和八进制数：（1）101011101.11011 （2 ）11100011001.011 （3 ）1011010101.00010100111 9．将下列十六进制数转换成十进制数和二进制数：AB7.E2 5C8.11FF DB32.64E10．判断下列带符号数的正负，并求出其绝对值（负数为补码）：10101100；01110001；11111111；10000001。

11．写出下列十进制数的原码、反码和补码（设字长为8 位）：+64 -64 +127 -128 3/5 -23/12712．已知下列补码，求真值X ：（1）[X]补=1000 0000（2 ）[X]补=1111 1111（3 ）[-X]补=1011011113．将下列各数转换成BCD 码：30D，127D，23D，010011101B，7FH14．用8421 BCD 码进行下列运算：43+99 45+19 15+3615．已知X =+25，Y =+33，X = -25，Y = -33，试求下列各式的值，并用其对应的真值进行验证：1 12 2（1）[X +Y ]补1 1（2 ）[X -Y ]补1 2（3 ）[X -Y ]补1 1（4 ）[X -Y ]补2 2（5 ）[X +Y ]补1 2（6 ）[X +Y ]补2 216．当两个正数相加时，补码溢出意味着什么？两个负数相加能产生溢出吗？试举例说明。