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目录 1

概论 1

0.1　什么是外部设备 1

0.2　外部设备的分类 2

0.3　外部设备在计算机系统中的作用 3

0.4　主要外部设备概述 6

0.4.1　输入设备 6

0.4.2　输出设备 6

0.4.3　外存储设备 8

0.4.4　终端设备 11

0.5　外部设备和计算机的联接 12

0.6　外部设备发展简史及趋势 15

0.6.1　外部设备的发展简史 15

0.6.2　外部设备的发展趋势 18

第一篇　基本输入输出设备 20

第一章　输入设备 20

1.1　信息和数据 20

1.1.1　信息 20

1.1.2　计算机中常用的数据单位 21

1.2　信息交换用的标准编码 21

1.2.1　七位编码字符集 22

1.2.2　五位字符编码 26

1.3　键盘输入 26

1.3.1　键盘 27

1.3.2　键盘编码器 28

1.3.3　键盘输入 29

1.3.4　扫描键盘 30

1.3.5　汉字键盘 31

1.4.1　纸带及其数据格式 35

1.4　纸带输入输出设备 35

1.4.2　纸带输入机 36

1.4.3　纸带穿孔输出机 40

1.4.4　脱机的纸带穿复校机 43

1.5　卡片设备 44

1.5.1　卡片及其数据格式 44

1.5.2　卡片输入机 46

1.5.3　卡片穿孔机 49

1.6　磁卡片输入 50

1.6.1 磁卡片及其数据格式 50

1.6.2 磁卡片机的结构及工作原理 51

1.6.3　读卡写卡过程 52

1.7　光学字符识别设备 53

1.7.1　光学标记读出机 53

1.7.2　光学条状码阅读机 54

1.7.3　光学字符识别机 57

第二章　数据站和软 61

盘输入输出设备 61

2.1　概述 61

2.1.1　数据站的组成和分类 62

2.1.2　数据站的功能和应用 64

2.2　数据站的工作原理 65

2.2.1　双人数据站 65

的结构和工作过程 65

2.2.2　软磁盘的数据格式 67

2.2.3　键盘和开关的功能 72

2.2.4　显示屏幕上的数据格式 76

2.3　数据站的应用程序 78

2.3.1　应用程序的功能 78

2.3.2　应用程序的编制和生成 79

2.4　软盘输入输出设备 82

2.3.3　程序链的应用 82

2.4.1　软盘输入输出设备的组成和功能 83

2.4.2　软盘自动加载器 83

2.4.3　软盘输入输出设备控制器 90

2.4.4　控制接口 95

2.4.5　软盘输入、输出设备工作过程 102

2.5　数据输入系统 106

2.5.1　数据转换器 106

2.5.2　数据输入系统的分类 109

2.5.3　数据输入过程 113

第三章 击打式打印原理 115

3.1　概述 115

3.1.1　打印输出设备的分类 115

3.2.1　带式打印原理 116

3.2　打印基本原理 116

3.1.2　基本术语 116

3.2.2　鼓式打印原理 119

3.2.3　点阵针式打印原理 121

3.2.4　菊花瓣式打印原理 122

3.2.5　控制方式及其组成 125

3.3　印字机构及其控制 126

3.3.1 带式印字机构及其控制 126

3.3.2　鼓式印字机构 130

3.3.3　鼓式打印控制 131

3.3.4 点阵针式印字机构 132

3.3.5 点阵针式打印控制 136

3.3.6 菊花瓣式印字机构及其控制 137

3.3.7 打印驱动线路 138

3.3.8 串式打印的其它印字机构 139

3.4.1　横移机构的类型 140

3.4　横移机构及其控制 140

3.4.2　字车的控制 142

3.5　输纸机构及其控制 144

3.5.1　输纸机构 144

3.5.2　输纸控制 145

3.6　色带机构及其控制 146

3.6.1　色带机构 146

3.6.2　色带的控制 147

3.7 印字质量与打印速度 148

3.7.1　印字质量 148

3.7.2　回弹振动 152

3.7.3　打印速度 153

3.8　汉字型点阵打印机 156

3.8.1 机器的结构及组成 156

3.8.2　汉字发生器 158

3.8.3　汉字型与字符型的区别 160

第四章 非击打式印刷原理 161

4.1　概述 161

4.2　激光印刷原理 162

4.2.1 激光印刷机的组成及其工作过程 162

4.2.2　激光扫描系统 163

4.2.3　激光扫描形成字符的方法 169

4.2.4 电子照像技术 170

4.3　喷墨印刷原理 176

4.3.1 喷墨印刷的分类 176

4.3.2 电荷控制式喷墨印刷机的基本原理 176

4.3.3 电场控制式喷墨印刷机的基本原理 181

4.3.4 随机喷墨式印刷机的基本原理 183

4.4　其它非击打式印刷机原理 186

4.4.1 热敏印刷机 186

4.4.2　静电印刷机 189

5.1　绘图机的工作方式和用途 192

5.1.1　绘图机工作方式 192

5.1.2　绘图机的用途 192

第五章 数控绘图机 192

5.2　绘图机工作原理和性能指标 193

5.2.1 滚筒型绘图机工作原理 193

5.2.2　平台型绘图机工作原理 193

5.2.3　绘图机性能指标 194

5.3　插补工作原理和实现 195

5.3.1 逐点比较法插补原理 196

5.3.2　偏差运算公式 196

5.3.3　数字积分器插补原理 200

5.3.4　插补功能的实现 201

5.3.5　速度控制 207

5.4.1　平面电机驱动原理 208

5.4　绘图机驱动原理 208

5.4.2　步进电机（脉冲电机）驱动原理 210

5.4.3　伺服控制系统驱动原理 211

5.5　绘图机的软件 215

5.5.1　绘图系统的构成 216

5.5.2　图形处理软件 216

5.5.3　绘图控制程序 218

第二篇　显示设备 221

第六章　字符显示器 221

6.1　显示设备概述 221

6.1.1　显示技术 221

6.1.2　显示器件 224

6.1.3　扫描偏转技术 227

6.2.1　字符显示技术综述 231

6.2.2　形成字符的方法 231

6.2　字符显示器概况 231

6.3　CRT光栅式字符显示器 232

的主要技术要求 232

6.3.1　显示内容 232

6.3.2　游标 232

6.3.3　编辑功能 233

6.3.4　接口 233

6.4　字符显示器的工作 233

原理和设计考虑 233

6.4.1　字符显示器的构成 233

6.4.2　字符显示器的工作原理 234

6.4.3　字符显示器的设计考虑 239

6.5　简易图形显示器 248

6.7.2　微机化字符显示器的硬件 249

6.7.1　概述 249

6.7 微处理机在字符显示器中的应用 249

6.6　汉字显示 249

6.7.3　微机化字符显示器的设计 250

第七章 图形显示器 259

7.1　概述 259

7.1.1 图形显示器的分类 259

7.1.2 图形显示器的发展动向 261

7.1.3 图形显示器的软件 262

7.2　图形变换 265

7.2.1　二维图形变换 266

7.2.2　三维图形变换 269

7.2.3　观察点与透视 274

7.2.4　隐线处理 280

7.2.5　图形显示的基本技术 281

7.3 图形的输入和输出装置 284

7.3.2　图形输入装置 285

7.3.1 图形输出装置 285

7.4.1　随机扫描型图形显 289

示器的硬件构成 289

7.4　随机扫描型图形显示器 289

7.4.2　会话式图形处理软 290

件系统的一般结构 290

7.4.3　新型随机扫描图形显示器 292

7.4.4　高速随机扫描CRT图形 294

显示系统的工作过程 294

7.5　光栅扫描型图形显示器 299

7.5.1　光栅扫描型图形 300

显示器的基本构成 300

7.5.2　光栅扫描时的画线质量 302

7.5.3　高速光栅图形显示器 302

7.5.4　简易光栅图形显示器 304

8.2　图象显示器的工作原理 305

第八章 图象显示器 305

8.1　概述 305

8.2.1　时间控制系统 306

8.2.2　图象存储器 307

8.2.3　图象的输入 308

8.2.4　图象的显示 310

8.3　图象增强技术 311

8.3.1　灰度变换 311

8.3.2　窗口技术 312

8.3.3　真彩色和伪彩色 313

8.4　图象的几何处理 314

8.4.1　图象的放大 314

8.4.2 图象的分割 314

8.4.3　图象的漫游 315

8.5.1　系统的组成 316

8.5　图象显示系统 316

8.5.2 图象的产生和显示 321

8.5.3　重叠显示 322

8.5.4　图象的硬拷贝 323

第三篇　磁表面存储器 324

第九章 数字磁记录技术基础 324

9.1　概述 324

9.1.1　数字磁记录过程 324

9.1.2　读出信号 325

9.1.3　记录媒体上的磁化图形 327

9.1.4　数字磁记录理论的现状与发展 328

9.2　正弦磁记录的读出信号 329

9.2.1　读出信号波形 329

9.2.2　读出幅度损失 331

9.3　磁头场函数 333

9.4　脉冲磁记录的读出信号 336

9.4.1　磁化翻转过渡区 336

9.4.2　读出信号表达式 337

9.4.3　信号波形的半幅宽度 340

9.5　波形的不对称与拥挤 341

9.5.1　波形的不对称性 341

9.5.2　脉冲的拥挤效应 342

9.6　写入的基本原理 344

9.6.1　静态写入 344

9.6.2　饱和写电流的估算 345

9.6.3　动态写入 345

9.6.4　过渡区长度的计算 346

9.7　磁头组件 347

9.7.1　磁头的种类与特点 348

9.7.2　感应式磁头的结构与效率 349

9.7.3　磁致电阻磁头简介 352

9.7.4　磁头浮动的基本概念 353

9.8　磁记录媒体 357

9.8.1　材料 357

9.8.2　磁带 358

9.8.3　软磁盘片 359

9.8.4　硬磁盘片 359

第十章 数字磁记录编码 360

10.1　概述 360

10.2　信道编码（记录方式） 360

10.2.1　记录方式的类型及其基本原理 361

10.2.2　评价记录方式的主要指标 363

10.3.1 RLLC典型实例分析 364

10.3 游程长度受限码（RLLC） 364

10.3.2 RLLC的数学描述 373

10.3.3 RLLC结构参数和主要 377

性能指标间的关系 377

10.3.4 码型性能的测试 380

10.3.5 RLLC一般设计原则 380

10.4 检纠错编码 381

10.4.1 差错的控制 382

10.4.2 检纠错码的基本概念和参数 382

10.4.3 检纠错码的数学概念 384

10.5 循环码 386

10.5.1 循环码的基本概念 386

10.5.2 循环码的编译码电路 387

10.5.3 缩短循环码 391

10.5.4 循环码的检错能力 391

10.5.5 艾伯拉姆逊码及其应用 392

10.5.6 修正的循环冗余校验码 393

（CRC）及其应用 393

10.5.7 法尔码及其应用 398

第十一章 软磁盘存储器 405

11.1 概述 405

11.1.1 软磁盘驱动器的工作原理 405

11.1.2 软磁盘机的分类 407

11.2 基本结构 409

11.2.1 盘片驱动定位机构 409

11.2.2 磁头定位机构 413

11.3 主要电路及其工作原理 420

11.3.1 写电路 420

11.3.2 读电路 423

11.3.3 磁头定位控制电路 430

11.3.4 索引检出及准备就绪电路 432

11.3.5 软盘机和控制器之间的接口线 433

11.4 软盘控制器 436

11.4.1 数据格式 436

11.4.2 软盘控制器的功能 440

11.4.3 单密度软盘控制器 442

11.4.4 倍密度软盘控制器 449

第十二章 硬磁盘存储器 454

12.1 概述 454

12.1.1 基本特点 454

12.1.2 硬磁盘机的分类 454

12.1.3 主要技术指标 455

12.2 基本结构及工作原理 456

12.2.1 可换盘盒磁盘机的基本结构 456

12.2.2 可换盘组磁盘机的结构特点 458

12.3.1 写电路 460

12.3 读写电路及工作原理 460

12.3.2 读电路 464

12.3.3 锁相环和数据分离 466

12.4 控制电路及其工作原理 469

12.4.1 起动、停止及返回“0” 469

道控制电路原理 469

12.4.2 主轴电机控制原理 471

12.5 磁头定位系统 472

12.5.1 基本原理 472

12.5.2 速度控制原理及其电路 473

12.5.3 位置控制原理与电路 479

12.5.4 伺服面定位系统 484

12.6.1 温彻斯特技术 492

12.6.2 HDA组件 492

12.6 密封组合式磁盘 492

12.6.3 小型密封组合磁盘的结构特点 493

12.6.4 小型密封组合磁盘的接口与控制 495

12.7 磁头与记录媒体的检验 495

12.7.1 磁头组件的检验项目与测量 495

12.7.2 媒体的检验项目 499

第十三章 磁带存储器 503

13.1 概述 503

13.1.1 磁带 503

13.1.2 磁带机的分类 503

13.1.3 磁带机的主要性能指标 504

13.2 磁带机的结构和基本工作原理 504

13.2.1 磁带机的结构 504

13.2.2 自动装带技术 508

13.2.3 磁带机基本工作原理 511

13.3.1 写电路及其工作原理 512

13.3 读写电路 512

13.3.2 读电路及其工作原理 517

13.4 伺服系统 525

13.4.1 概述 525

13.4.2 主动轮伺服系统 526

13.4.3 带盘伺服系统 531

13.5 磁带机的控制逻辑 537

13.5.1 控制逻辑工作过程 537

13.5.2 文件保护逻辑 537

13.6 磁带上数据的记录格式 538

13.6.1 不归零制（NRZI）的记录格式 538

13.6.2 调相制（PE）记录格式 539

13.6.3 成组编码（GCR） 540

制记录方式简介 540

14.1 输入输出控制概述 544

要任务及基本功能 544

14.1.1 输入输出控制的主 544

第十四章 输入输出控制的 544

作用及其实现 544

第四篇 输入输出控制 544

14.1.2 输入输出控制发展的几 545

个阶段及其特点 545

14.1.3 输入输出控制系统的组成 548

14.1.4 输入输出控制系统的流量分析 549

14.2 输入输出控制的功能及连接 552

14.2.1 输入输出系统结构的一般概念 552

14.2.2 通道 554

14.2.3 通道输入输出接口（界面） 555

14.2.4 单总线接口及接口操作 558

控制器之间的接口 561

14.2.6 输入输出设备的加接 561

14.2.5 输入输出设备与 561

14.3 输入输出操作的组织与执行 562

14.3.1 输入输出控制中的两种并行性 562

14.3.2 输入输出操作的启动 564

14.3.3 输入输出操作的执行 567

14.3.4 多台输入输出设备 570

并行执行输入输出操作 570

14.3.5 输入输出操作的结束 572

14.4 输入输出软件及输入输出中断 575

14.4.1 输入输出管理 575

14.4.2 输入输出中断 578

第十五章 基本输入输出控制器 582

15.1 基本输入输出控制概述 582

15.1.1 基本输入输出控制的特点 582

器的逻辑结构和分类 584

15.1.2 基本输入输出控制 584

15.2 基本输入输出设备的操作控制 586

15.2.1 链式打印机的操作原理概述 586

15.2.2 链式打印机的打印操作控制 589

15.2.3 输纸格式控制 595

15.3 输入输出操作的命令及状态信息 596

15.3.1 行式打印机的命令设置 596

15.3.2 状态信息及断定信息 599

15.4 基本输入输出操作的系统软件 600

15.4.1 打印输出的系统软件操作流程 600

15.4.2 含有打印纸间隔 601

控制符的打印数据 601

15.4.3 关于打印纸页结束的控制 602

15.4.4 关于错误中断处理的概述 603

15.5.1 概述 604

入输出控制器中的应用 604

15.5 微处理器在基本输 604

15.5.2 通用微处理器在低速输入 605

输出控制器中的应用举例 605

15.5.3 微处理器在行式打印机中的应用 608

15.5.4 查表法高速行式打印机控制器 610

15.5.5 控制程序及基本程序段 614

第十六章 磁表面存储控制器 618

16.1 磁盘存储子系统的基本概念 618

16.1.1 磁盘子系统在计算机中的配置 618

16.1.2 磁盘控制器的基本功能 619

16.1.3 磁盘控制器的组成 619

16.1.4 磁盘控制器与磁盘机的接口 621

16.1.5 容错技术的应用及磁 622

盘控制器功能的增强 622

16.1.6 磁盘子系统的微诊断 623

16.2 磁盘表面的信息格式 625

16.2.1 记录长度不固定的磁道信息格式 625

16.2.2 固定分区的磁道格式 626

16.2.3 寻址方式和旋转位置检测在可 627

变长记录格式下的应用 627

16.3 磁盘控制器的命令 627

16.3.1 命令的分类和功能 628

16.3.2 命令的执行过程 630

16.3.3 用通道程序组织磁盘工作的实例 633

16.4 微程序控制的磁盘控制器 636

16.4.1 微程序的构成 636

16.4.2 数据通路 636

16.4.3 微指令的基本结构、 639

框图表示方法和指令周期 639

传输的过程 644

16.4.4 微程序控制进行读写数据 644

16.5 磁带控制器 647

16.5.1 磁带控制器的基 647

本性能及主要指标 647

16.5.2 磁带控制器的命令 649

16.5.3 磁带控制器的微程序设计 651

第十七章 过程控制及 656

输入输出转换 656

17.1 过程输入输出装 656

置与计算机控制系统概述 656

17.2 过程输入输出装置的 656

功能划分与结构型式 656

17.2.1 PIO接口 656

17.2.2 过程输入输出通道 660

结构型式与组成环节 661

17.2.3 过程输入输出装置的 661

17.3 分布式计算机控制系统（DCCS） 663

17.3.1 数字计算机控制系统的发展 663

17.3.2 分布式微计算机控制 664

系统通信接口特点 664

17.3.3 分布式计算机控制系统结构型式 665

17.4 输入转换设备工作原理 669

17.4.1 概述 669

17.4.2 脉冲调宽轴角—数字转换原理 670

17.4.3 移相式转换原理 673

17.4.4 接触式编码器 674

17.5 输出转换设备控制原理 675

17.5.1 概述 675

17.5.2 相位比较转换原理 676

17.5.3 数字比较转换原理 677

17.6 数／模和模／数转换器 678

17.6.1 数字／模拟转换（DAC） 679

17.6.2 模拟／数字转换（ADC） 680

第十八章 通信控制器和终端 681

18.1 计算机的联网应用 681

18.1.1 电子计算机和通信技术的结合 681

18.1.2 数据通信规程 682

18.2 通信控制器的功能和特点 685

18.2.1 通信控制器的演变 685

18.2.2 通信控制器的功能 685

18.2.3 通信控制器的性能指标 686

18.2.4 通信控制器的设计特点 687

18.3 通信控制器的逻辑构成 688

18.3.1 外线控制部分 688

18.3.3 中央控制部分 689

18.3.2 计算机接口控制部分 689

18.3.4 通信控制器操作过程 691

18.3.5 主机发给通信控制器的命令举例 692

18.4 简易终端 694

18.4.1 电传打字机终端和CRT显示终端 694

18.4.2 人机接口 694

18.4.3 线路接口 695

18.5 灵巧终端 698

18.5.1 灵巧终端的输入方式 698

18.5.2 终端控制器 700

18.5.3 IBM3270显示系统简介 701

18.6 智能终端 702

18.6.1 智能终端的作用 702

18.6.2 硬件组成 703

18.6.3 软件设置 705

主要参考文献 706