"本章主要介绍了计算机系统的输入和输出设备,以及文件操作的相关概念,包括二进制文件、文本文件、文件格式、缓冲文件系统和非缓冲文件系统。此外,还涉及了文件的打开、关闭、顺序读写和随机读写等操作。"
在计算机系统中,输入和输出设备扮演着至关重要的角色。输入设备允许用户向计算机提供数据和指令,如键盘、鼠标、扫描仪、游戏杆等。其中,键盘上的指示灯和鼠标的反馈功能展示了设备与用户交互的增强。输出设备则负责展示或记录计算结果,如显示器、打印机、音箱等。随着技术的发展,单一输入或输出功能的设备逐渐减少,如触摸屏显示器集成了输入和输出功能。
文件是计算机存储和处理数据的基本单位,可以存在于各种存储设备上,如软盘、硬盘、光驱等。文件分为二进制文件和文本文件,二进制文件包含任意字节序列,适用于存储图像、音频、视频等复杂数据,而文本文件则由可读字符组成,常用于存储文本信息。文件格式定义了数据如何组织和编码,例如,.txt是纯文本文件,.jpg是图像文件,.mp3是音频文件。
计算机系统使用缓冲文件系统和非缓冲文件系统来管理文件操作。缓冲文件系统通过临时存储部分数据来提高性能,减少对磁盘的频繁访问;而非缓冲文件系统则直接与硬件交互,适用于小规模、低延迟的需求。
文件操作主要包括打开和关闭文件,以及顺序读写和随机读写。打开文件时,系统会分配一个文件描述符,并准备进行读写操作。顺序读写按照文件的逻辑顺序进行,适合处理连续的数据流;而随机读写允许在文件的任何位置进行读写,适合处理结构化或非连续的数据。
在Von Neumann架构中,输入输出设备与CPU、存储器协同工作,数据通过输入设备进入系统,经过处理后由输出设备呈现。操作系统通常会定义标准输入(通常是键盘)和标准输出(通常是显示器),并提供流的概念来抽象数据传输,如文件流、视频流和音频流。数据流可以是可倒流的,如文件,也可以是不可倒流的,如网络数据流,后者依赖有限的缓冲区且无法大量存储。
最后,计算机的存储器分为内存和外存。内存,又称RAM,具有高速存取但易失性的特点;外存,如硬盘,虽存取速度较慢,但能长期保存数据。这两种存储器共同构成了计算机数据处理的基础。