5.3 Input/Output Subsystem

輸入 / 輸出子系統允許計算機與外界通訊,以及即使電腦關閉時可以儲存程式和資料。
輸入 / 輸出設備可分成兩大類 : "非儲存性" 與 "儲存性" 設備。

--------------------非儲存性設備 Nonstorage devices--------------------

非儲存性設備允許CPU/記憶體與外界通訊,但是它們不能儲存資料。
兩種比較常見的設備為鍵盤和螢幕。還有其他設備像是滑鼠、搖桿等。
而[印表機是產生永久記錄的輸出設備。但印表機是非儲存設備,因為印出的資料不能直接再度進入電腦中,除非有人重新鍵入或掃描該資料。

--------------------儲存性設備 Storage devices--------------------

儲存性設備雖然歸類為I/O設備,可以儲存大量的資訊,並於之後再度取回。但它們比主記憶體便宜,而且其內容是非揮發性的(當電源關閉時不會被清除)。
它們有時候被稱為輔助儲存設備,我們可以將其分類為 "磁性" 或 "光學" 的設備。

磁性儲存設備 : 磁性儲存設備使用磁化來儲存資料的位元。如果一個位置被磁化,則代表 1 ; 如果沒有被磁化,則代表 0。

磁碟(magnetic disk) : 是由一個或多個碟片逐一堆疊而組成。碟片塗上一層磁性薄膜,利用每一個磁片之磁化表面上的讀寫頭(read/write head),將資訊於碟片表面加以儲存及取回。其表面分成許多磁軌(track),而每一磁軌分成許多磁區(sector)。磁軌被磁軌間隙(intertrack gap)隔開,而磁區被磁區間隙(intersector gap)隔開。

磁帶(magnetic tape) : 有各式各樣的尺寸,常見的一種是在半英寸塑膠袋子塗上一層磁膜。磁帶是架設於兩個捲軸上,當磁帶經過讀寫頭時,用一個讀寫頭來讀取或寫入資訊。磁帶的寬度分成九個磁軌;磁軌中的每一個位置可以儲存 1 個位元的資訊。九個垂直點可以儲存一個位元組的8個位元資訊,加上一個錯誤偵測的位元。

光學儲存設備 : 光學儲存設備(optical storage devices)是一種相當新的技術,使用雷射光來儲存和取回資料。光學儲存技術的使用是在儲存聲音資料的CD(compact disk)發明之後,現在,在電腦中使用相同的技術(稍微改進)來儲存資訊。使用此技術的設備有 "CD-ROM"、"CD-R"、"CD-RW"、"DVD"。

唯獨光碟(compact disk read-only memory ; CD-ROM) : 使用與音樂CD相同的技術,最初由 Phillips 和 Sony 公司為了錄製音樂所發展。這兩種技術唯一的差別在於強化 : CD-ROM 需要更加強韌以及檢查錯誤。CD-ROM 技術使用與磁碟不同的格式 :
a. 將8位元的資料區塊轉換成14位元的符號(symbol),使用一種稱為漢明碼(Hamming code)的錯誤更正碼。
b. 每一個框架(frame)由 42 個符號所組成(14位元/符號)。
c. 每一個磁區由98個框架所組成(2352位元組)。
CD-ROM 光碟機具有不同的速度。單倍速稱為 1X,雙倍速稱為 2X 等。如果光碟機是單倍速,它可以每秒讀取多達 153,600 位元組。

可燒錄光碟(compact disk recordable ; CD-R) : 允許使用者產生一片或多片的光碟,而不必負擔產生 CD-ROM 所包含的費用。這在製作備份時特別有用,使用者可以寫入 CD-R 碟片一次,但是可以讀取許多次,這就是為什麼 CD-R 有時候稱為一寫多讀(write once, read many ; WORM)。而 CD-R 的格式、容量和速度,都和 CD-ROM 相同。

可覆寫光碟(compact disk rewritable ; CD-RW) : 有時又稱可清除光碟。此技術絕對比 CD-R 技術更具有吸引力,然而,CD-R 較為流行的原因有二。第一,空白 CD-R 碟片比空白 CD-RW 碟片便宜。第二,如果所產生的碟片一定不可因疏忽或故意而被改變,則 CD-R 是比較好的。 CD-RW 的格式、容量和速度,都和 CD-ROM 相同。

數位多功能光碟(digital versatile disk ; DVD) : 它使用與 CD-ROM 相同的技術,但有些許差異。以下為 DVD 的容量 :
單面單層 : 4.7 GB
單面雙層 : 8.5 GB
雙面單層 : 9.4 GB
雙面雙層 : 17 GB