計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)第九章輸入輸出設(shè)備課件

第九章輸入輸出（I/O）設(shè)備

9.1外部設(shè)備概述

9.2輸入設(shè)備

9.3輸出設(shè)備—顯示器

9.4輸出設(shè)備—打印機(jī)

9.5漢字處理技術(shù)9.1外部設(shè)備概述

9.1.1基本概念

主機(jī)：CPU與主存稱為主機(jī)。

外部設(shè)備：主機(jī)外的大部分硬件設(shè)備成為外部設(shè)備簡(jiǎn)稱外設(shè)。外設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)：智能化、功能復(fù)雜化、高可靠性。

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9.1.2外部設(shè)備的分類

1、輸入/輸出設(shè)備從計(jì)算機(jī)的角度出發(fā)，向計(jì)算機(jī)輸入信息的外部設(shè)備稱為輸入設(shè)備；接受計(jì)算機(jī)輸出信息的外部設(shè)備稱為輸出設(shè)備。2、輔助存儲(chǔ)器3、終端設(shè)備4、過(guò)程控制設(shè)備（例：A/D、D/A）5、脫機(jī)設(shè)備

外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)和外界聯(lián)系的紐帶、接口和界面。若沒(méi)有外部設(shè)備，計(jì)算機(jī)將無(wú)法工作。外部設(shè)備在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用可以分為四個(gè)方面：

1.外部設(shè)備是人機(jī)對(duì)話的通道2.外部設(shè)備是完成數(shù)據(jù)媒體變換的設(shè)備3.外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和信息的駐在地4.外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)在各領(lǐng)域應(yīng)用的橋梁

9.1.3外部設(shè)備的地位和作用9.2輸入設(shè)備

輸入設(shè)備的功能是：輸入程序、數(shù)據(jù)和命令等信息。兩種方式：聯(lián)機(jī)輸入、脫機(jī)輸入。

9.2.1鍵盤鍵盤是一組排列成陣列形式的按鍵開(kāi)關(guān)，按下一個(gè)鍵就產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的字符，然后轉(zhuǎn)換成ASCII或其他碼送往主機(jī)。

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1、鍵盤輸入信號(hào)可分為三個(gè)步驟：⑴按下一個(gè)鍵；⑵查出按下的是哪一個(gè)鍵；⑶將該鍵翻譯成能被計(jì)算機(jī)接收的代碼2、鍵盤的類型確定按下鍵的位置的方法可以用硬件或軟件來(lái)完成，如果用硬件完成，則稱為編碼鍵盤；如果用軟件來(lái)完成，則稱為非編碼鍵盤。目前常用的鍵盤是101、107、109等，按鍵分為字符鍵和功能鍵，功能鍵包括換檔鍵（shift）、鎖檔鍵（capslock）、空格鍵（sp）以及轉(zhuǎn)控鍵（字符鍵+功能鍵）等。

9.2.4條形碼

定義：由一組寬度和反射率不同的平行相鄰條和空按預(yù)先規(guī)定的編碼規(guī)則組合起來(lái)，用來(lái)表示一組數(shù)據(jù)的符號(hào)。作用：表示數(shù)據(jù)的符號(hào)。9.3輸出設(shè)備—顯示器

9.3.1顯示設(shè)備種類

9.3.2顯示技術(shù)的重要技術(shù)指標(biāo)

9.3.3字符顯示器

9.3.4圖形和圖像顯示器

9.3.5顯示器的性能指標(biāo)

按顯示器所用的顯示器件分：陰極射線管（CRT）和液晶顯示器（LED），等離子顯示器等。按顯示信息分：字符顯示器、圖形顯示器和圖象顯示器。按功能分：普通顯示器、顯示終端。普通顯示器只能接收視頻信號(hào)，如電視；顯示終端是由顯示器和鍵盤組成的一套完整的I/O設(shè)備。1、CRT

可用于字符、圖形和圖像顯示器。CRT是一個(gè)真空器件，由電子槍、偏轉(zhuǎn)裝置和熒光屏組成。玻璃屏內(nèi)壁涂有熒光粉，它將電子束的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成光能，顯示出光點(diǎn)。不同的熒光粉在電子束的轟擊下發(fā)出不同的顏色。對(duì)電子束的要求：（1）電子束要有足夠的強(qiáng)度和速度。（2）電子束要足夠細(xì)。（3）電子束的運(yùn)動(dòng)方向要高度可控。

電子束在熒光屏上按某種軌跡運(yùn)動(dòng)稱為掃描，控制其運(yùn)動(dòng)軌跡的電路稱為掃描電路。掃描方式有兩種：光柵掃描和隨機(jī)掃描。⑴光柵掃描方式電子束從顯示屏的左上角開(kāi)始，沿水平方向從左向右掃描，到達(dá)屏幕右端后迅速水平回掃到左端下一行位置，又從左到右勻速地掃描。這樣一行一行地掃描，直到屏幕的右下角，然后又垂直回掃，返回屏幕左上角

2、平板顯示器指的是顯示器的深度小于顯示屏幕對(duì)角線1/4長(zhǎng)度的顯示器件，有液晶顯示器、等離子顯示器等。（1）液晶顯示器（LCD）液態(tài)晶體，既有液體的流動(dòng)性又有分子排列有序的晶體特性。液態(tài)晶體在電場(chǎng)的作用下能沿場(chǎng)的方向排列成行，從而使液晶的光學(xué)特性改變。

（2）等離子顯示器（PDP）利用惰性氣體在一定電壓下產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)光技術(shù)。在兩層平板玻璃之間裝入一種電離發(fā)光氣體，通過(guò)玻璃板上的通明導(dǎo)電極（一塊平行板上平行線做X線，另一塊做Y線，兩者相互垂直組成網(wǎng)格）之間的電場(chǎng)作用，使氣體電離發(fā)光，形成圖像。9.3.2顯示技術(shù)的重要技術(shù)指標(biāo)

1、分辨率

在字符顯示方式中，一屏可顯示的最多字符數(shù)稱為分辨率，例如80列×25行，表示每屏最多可顯示25行，每行可有80個(gè)字符。在圖形顯示方式中，一屏可顯示的像點(diǎn)數(shù)稱為分辨率，例如800×600，表示一屏可包含600條水平掃描線，每線可分為800點(diǎn)。3、刷新熒光粉的發(fā)光亮度時(shí)間很短，為了使人眼能看到穩(wěn)定的圖像，必須在圖像消失之前不斷的重復(fù)掃描整個(gè)屏幕，這個(gè)過(guò)程稱為刷新。刷新頻率應(yīng)大于30次/秒。9.3.3字符顯示器接口電路并/串轉(zhuǎn)換字符發(fā)生器刷新存儲(chǔ)器CRT顯示器行同步驅(qū)動(dòng)光標(biāo)邏輯定時(shí)控制電路場(chǎng)同步驅(qū)動(dòng)字符顯示器的組成框圖1、接口電路功能：完成顯示器與主機(jī)及其設(shè)備的連接，主機(jī)送來(lái)的要顯示的字符信息和控制信息，通過(guò)接口電路進(jìn)入顯示器，顯示器的信息又通過(guò)接口電路返回給主機(jī)。主機(jī)送來(lái)的是串行數(shù)據(jù)，收到完整的字符代碼后，將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行碼。3、字符發(fā)生器功能：實(shí)現(xiàn)編碼—字形的轉(zhuǎn)換。存儲(chǔ)各種字符的光點(diǎn)信息，以字符的編碼為地址，字符一般用點(diǎn)陣組成，利用點(diǎn)陣中某些點(diǎn)亮而構(gòu)成字符，采用編碼方法，點(diǎn)陣中每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)編碼中一個(gè)二進(jìn)制位，為1則亮，為0則不亮。點(diǎn)陣的多少取決于顯示字符的質(zhì)量和字符塊的大小。字符塊指的是每個(gè)字符在屏幕上所占的點(diǎn)數(shù)，也稱作字符窗口，它包括字符顯示點(diǎn)陣和字符間隔。光柵掃描顯示器顯示字符的方法是以點(diǎn)陣為基礎(chǔ)的。這種方法將字符分解成m*n個(gè)點(diǎn)組成陣列，將點(diǎn)陣存入由ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器中。在CRT進(jìn)行光柵掃描的過(guò)程中，從字符發(fā)生器中依次讀出點(diǎn)陣，按照點(diǎn)陣的0和1控制掃描電子束的開(kāi)關(guān)，就可以在屏幕上組成字符。對(duì)應(yīng)于每個(gè)字符窗口，所需顯示字符的ASCII代碼被存放在視頻存儲(chǔ)器（VRAM）中，對(duì)于在屏幕上能顯示25行80列的顯示器，應(yīng)有2000個(gè)單元存放字符信息。字符點(diǎn)陣可按行或列存儲(chǔ)，多用一址一行式，字符發(fā)生器的讀取地址由兩部分組成，一部分由刷新存儲(chǔ)器輸出的字符編碼提供（確定讀什么字符），另一部分由掃描電路的行計(jì)數(shù)器提供低位（確定讀哪一行）。顯示時(shí)當(dāng)光柵掃描到某一字符位置時(shí)，一次讀出一行光點(diǎn)信息，送到移位寄存器，在點(diǎn)脈沖作用下，使并行讀出的信息變成串行輸出到CRT顯示。4、定時(shí)控制電路功能：提供定時(shí)信號(hào)，并控制顯示器各部分能協(xié)調(diào)一致的工作，為刷新存儲(chǔ)器提供刷新讀出字和列地址，為字符發(fā)生器提供字符點(diǎn)陣行地址，為并/串轉(zhuǎn)換電路提供點(diǎn)脈沖信號(hào)，為CRT顯示器提供水平和垂直同步信號(hào)等。9.3.4圖形和圖像顯示器光柵掃描圖形顯示器是目前用的最多的顯示器，它是把對(duì)應(yīng)屏幕上每個(gè)像素的信息都用存儲(chǔ)器保存起來(lái)，然后按地址順序逐個(gè)地刷新顯示在屏幕上。

圖形的像素組合不規(guī)則，無(wú)法做圖形發(fā)生器。而是在顯示存儲(chǔ)器中為每個(gè)像素點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)影像。根據(jù)灰度數(shù)的不同決定使用幾個(gè)bit來(lái)表示。圖形、圖像顯示器組成框圖主機(jī)接口幀存儲(chǔ)器視頻接口CRT顯示控制圖形或圖像的數(shù)據(jù)處理由主機(jī)完成，通過(guò)接口送到幀存儲(chǔ)器，顯示時(shí)，在顯示控制電路的控制下，按順序讀取每個(gè)像素信息，通過(guò)視頻送往CRT。幀存儲(chǔ)器要求容量大，例分辨率為1024*768，每個(gè)像素用1位存儲(chǔ)，每幀1024*768=786432位，即：幀的容量取決于顯示器的分辨率和灰度級(jí)。顯示控制控制顯示器的工作過(guò)程，提供定時(shí)信號(hào)和幀存儲(chǔ)器的讀取地址。視頻接口從幀存儲(chǔ)器中讀出信息串行送往CRT9.3.5顯示器的性能指標(biāo)屏幕尺寸：顯示器屏幕的對(duì)角線長(zhǎng)度，長(zhǎng)寬比例為4：3點(diǎn)間距：顯示器屏幕上象素間的距離顏色數(shù)：每個(gè)像素點(diǎn)可顯示的顏色數(shù)（灰度級(jí)）對(duì)比度：圖像（字符）與背景的濃度差幀頻：字符或圖像每秒在屏幕上出現(xiàn)的次數(shù)行頻：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電子束從屏幕左到右的掃描次數(shù)掃描方式：電子束掃過(guò)熒光屏上所有像素的方式，分隔行和逐行掃描方式9.4輸出設(shè)備—打印機(jī)

按打字原理分：擊打式打印機(jī)（點(diǎn)陣針式打印機(jī)）和非擊打式打印機(jī)（噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)）。按工作方式分：串行打印機(jī)和行式打印機(jī)。串行打印機(jī)一次只能打一個(gè)字，行式打印機(jī)一次可以打印一行。

9.4.1點(diǎn)陣針式打印機(jī)

四個(gè)組成部分：打印頭與字車、輸紙機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)和控制器。打印頭是關(guān)鍵部分，完成打字功能。輸紙機(jī)構(gòu)功能是按給定的要求走紙。色帶的作用是提供顏色?？刂破鞯淖饔檬前岩蛴〉淖址偷骄彌_寄存器，在打印時(shí)序邏輯控制下從緩存中順序取出字符代碼。9.4.2激光打印機(jī)

1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要部件有墨粉、感光鼓（硒鼓）、顯影軋輥、顯影磁鐵等。2、打印原理打印可分為六個(gè)過(guò)程：帶電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印、定影和清除殘像。9.4.3噴墨打印機(jī)

直接把墨水噴到紙上。噴墨技術(shù)有兩種：連續(xù)噴墨和隨機(jī)噴墨。1、連續(xù)式噴墨打印機(jī)只要有電脈沖在，墨水就會(huì)連續(xù)滴出來(lái)。2、隨機(jī)式噴墨打印機(jī)