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磁盘存储设备(外存设备)

磁盘机的组成：

• 磁盘驱动器：写入电路与读出电路、读写转换开关、读写刺头与磁头定位伺服系统
  
• 磁盘控制器：控制逻辑与时序等，是主机与磁盘驱动器之间的接口。它具有两个接口：
  • 与主机的接口：控制和主机间的数据交换
    
  • 与设备的接口：根据主机的命令控制设备的操作

信息的分布

磁盘地址：面-磁道-扇区
扇区是磁盘读写的最小单位。
- 磁头数：表示磁盘有多少个磁头，一个记录面对应一个磁头
- 柱面数：表示磁盘每面盘片上有多少条磁道。
- 扇区数：表示每条磁道上有多少个扇区

磁盘的性能指标

• 记录密度：记录需度是指盘片单位而积上记录的二进制数据量,通常以道密度、位密度和面密度表示。道密度是沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数，位密度是磁道单位长度上能记录的二进制代码位数，面密度是位密度和道密度的乘积。
  

• 存储容量：

  • 格式化容量：按照按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量。格式化容量=记录面数×柱面数×每道扇区数×每个扇区的容量。格式化后的容量比非格式化容量要小。
    
  • 非格式化容量：非格式化客量是指磁记录表面可利用的磁化单元总数，非格式化容量=记录面数×柱面数×每条磁道的磁化单元数。
    

• 存取时间：存取时间由寻道时间(磁头移动到目的磁道的时间)、旋转延迟时间(磁头定位到要读写扇区的时间)和传输时间(传输数据所花费的时间)三部分构成。 这部分必须会计算

• 数据传输速率：磁盘存储器在单位时间内间主机传送数据的字节数，称为数据传输连率。假设磁盘转数为r转/秒，每条磁道容量为N字节,则数据传输速率为

RAID技术

RAlD(独立冗余磁盘阵列)是指将多个独立的物理磁盘组成一个独立的逻辑盘，数据在多个物理盘上分割交叉存储、并行访问，具有更好的存储性能、可靠性和安全性。

总之,RAID通过同时使用多个磁盘,提高了传输建率;通过在多个磁盘上并行存取来大幅提高存储系统的数据吞吐量;通过镜像功能,提高安全可靠性;通过数据校验,提供容错能力。

光盘和磁光盘

显示设备

CRT显示器

基本概念 (Key Concepts)

• 分辨率 (Resolution)

  • 定义：显示器所能显示的总像素个数，如 1920x1080。分辨率越高，像素越密，图像越清晰。
    
  • 决定因素：显像管荧光粉的颗粒度、荧光屏的尺寸以及电子束的聚焦能力。
    

• 灰度级 (Grayscale/Color Depth)

  • 定义：像素点明暗变化的级别（黑白）或颜色数量的不同（彩色）。灰度级越多，图像层次越清楚、越逼真。
    
  • 决定因素：每个像素对应的刷新存储器的位数以及CRT本身的性能。
    

• 刷新 (Refresh)

  • 原因：电子束打在荧光粉上引起的发光只能维持几十毫秒，因此必须让电子束反复不断地扫描整个屏幕以维持图像，防止闪烁。
    
  • 刷新频率：每秒钟刷新屏幕的次数，为了避免人眼察觉到闪烁，频率通常要求 ≥ 50Hz。
    

• ==刷新存储器 (Refresh Memory / VRAM) ==

  • 定义：也称视频存储器或显存，是为刷新提供信号的存储器，其内容对应着屏幕上显示的图像。
    
  • 容量：取决于分辨率和灰度级（颜色深度）。
    • 容量 = 分辨率X × 分辨率Y × 每像素位数
      
    • 示例：1024x768 分辨率、32位真彩色，需要 1024 × 768 × (32/8)B = 3MB 显存。
      
  • 带宽：显存的存取速度必须满足刷新频率的要求。
    • 带宽 = 刷新频率 × 每帧图像大小
      
    • 示例：对于75Hz刷新率和3MB图像，所需带宽的精确计算为： 75 Hz × (3 × 1024 × 1024 Bytes) ÷ 1,000,000 ≈ 235.93 MB/s

扫描方式 (Scanning Methods)

• 随机扫描 (Random Scan)

  • 原理：电子束只在需要显示字符和图形的地方进行扫描。
    
  • 特点：速度快，图像清晰（尤其对于线条图形），但驱动系统复杂，价格昂贵。
    

• 光栅扫描 (Raster Scan)

  • 原理：电子束以固定的模式扫描整个屏幕（从上到下，从左到右）。这是最主流的方式。
    
  • 子分类：
    • 逐行扫描 (Progressive Scan): 按顺序扫描每一行（1, 2, 3, …）。
      
    • 隔行扫描 (Interlaced Scan): 先扫描所有奇数行（1, 3, 5, …），再扫描所有偶数行（2, 4, 6, …）。主要用于早期电视系统以节省带宽。

字符显示原理

在字符显示模式下，屏幕被划分为一个个字符窗口（如80列×25行），显示器通过查表的方式生成字形。

• 核心部件：字符发生器 (Character Generator)
  • 通常是一块ROM，内部存储了所有可显示字符的点阵信息。
    
• 显示过程:
  1. CPU将要显示字符的ASCII码存入VRAM中对应的屏幕位置。
     
  2. 显示电路在扫描到该位置时，从VRAM中读出ASCII码。
     
  3. 将该ASCII码作为地址的一部分，送入字符发生器ROM。
     
  4. 同时，一个行计数器（记录当前是第几条扫描线）的输出作为地址的另一部分，也送入ROM。
     
  5. 字符发生器根据完整的地址，输出该字符在该扫描行对应的点阵数据（一串0和1）。
     
  6. 这串点阵数据控制电子束的开关，从而在屏幕上画出该字符的一行。
     
  7. 随着光栅扫描的进行，逐行画出整个字符。