计算机组成原理：外围设备与磁盘存储详解

在计算机组成原理的第七章中，探讨了外存与I/O设备（Input/Output Devices）的理论基础和实际应用。首先，外围设备被定义为计算机系统除CPU和主内存之外的所有组件，它们对于数据处理和通信至关重要。这些设备的发展趋势朝着小型化、高速、大容量和低功耗方向发展。 外围设备的组成部分包括： 1. 存储介质：如磁盘，它利用磁化元的形式存储信息，是信息持久化的载体。磁盘设备是磁表面存储器的一个例子，它的优点在于存储容量大、成本低廉，且信息可长期保存。 2. 驱动装置：负责移动存储介质，如磁盘中的旋转部件，负责定位磁盘和数据读写操作。 3. 控制电路：负责数据的传输，它将磁盘上的磁化元信息转换成电信号，并传输给计算机主机。 外围设备被进一步细分为输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪）、输出设备（如显示器、打印机）、外存设备（如硬盘、磁带）、数据通信设备（如网络接口卡）以及过程控制设备（如工业控制系统）。其中，磁盘存储器因其大容量和低成本特性，常作为系统的辅助存储设备，用于存放系统软件、大型文件和数据库等。 磁盘存储器是磁表面存储器的一种，其主要性能指标包括容量、转速、平均访问时间、传输速率和缓存。硬磁盘是最常见的磁盘类型，由磁记录介质、磁盘控制器和磁盘驱动器构成。根据盘片结构的不同，硬磁盘分为换盘片式、固定盘片式，以及磁头类型的区分（可移动磁头与固定磁头），各有优缺点。 换盘片式和固定盘片式磁盘机分别允许盘片更换和固定，可移动磁头的磁盘机在存取数据时磁头会沿盘面移动，而固定磁头则通过每个磁道对应一个磁头的方式提高速度。然而，这种设计牺牲了部分灵活性，增加了复杂性。 本章深入解析了计算机外设的内部构造和工作原理，以及磁盘存储设备在现代计算机系统中的关键作用，这对于理解计算机硬件架构和优化数据管理至关重要。