《计算机组成原理 [袁春风]chap8》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理 [袁春风]chap8（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 输入/出设备南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风28.1 外设发展与分类?主机以外的大部分硬设备都称为外部设备或外围设备，简称 外设。它是外部环境与计算机系统之间进行信息交换的必要 条件。?外设在我国的发展： 七十年代中期到八十年代初：主要用卡片和纸带作为数据交换 的介质。所用的外设主要有电传打字机、卡片穿孔机和纸带输 入机。 八十年代以来：PC的普及使外设呈智能化和多样化发展。 智能终端设备和软盘的出现逐步代替了纸带、卡片等I/O设备。 CRT显示器的出现使输出形式越来越丰富和直观。 打印机和绘图仪在办公自动化应用中起了重要作用。 九十
2、年代以来：多媒体技术的发展使各种高性能图形、图像设 备、音视频设备运应而生。 操纵杆、触摸屏、OCR、图形加速卡、声卡、视频卡、光存储 设备等多媒体外设使人机交互手段更加丰富生动。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风38.1 外设发展与分类?从功能上来分，外设分为两大类（也有分成三类的） 人-机交互设备 用于信息的输入和输出，其输入/出的信息是人可读的。 如：打印机、显示器、键盘、扫描仪等。 外部存储设备 用于信息的存储，其输入/出的信息是机器可读的。如： 磁盘、磁带、光盘等。 除了上述两类外，也有人还列出了一类机-机通信设备。 如：调制解调器、A/D转换、 D/A转换等。南京大学计算机
3、系 多媒体技术研究所 袁春风4常用外部设备?输入设备： 键盘、触摸屏 图形输入设备(鼠标、图形板、跟踪球、操纵杆、光笔) 图像输入设备(摄像机、扫描仪、传真机) 条形码阅读机、光学字符识别设备(OCR) 音、视频输入设备?输出设备： 显示器(字符、汉字、图形、图像) 打印设备(点阵、激光、喷墨) 绘图仪 (平板式、滚筒式) 声音输出设备?其它： 终端设备(键盘+显示器) 外存储器(磁盘、磁带、光盘)南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风58.2 外部设备?外设的通用模型 通过电缆与计算机内 部的I/O接口进行数据、 状态和控制信息的传 送。 控制逻辑根据控制信 息控制设备的操作， 并检测设
4、备状态。 缓冲器用于保存交换 的数据信息。 变换器用于在电信号 形式（内部数据）和 其他形式的设备数据 之间进行转换。控制逻辑缓冲器变换器控制状态数据I/O接口设备数据环境南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风68.2.1 键盘键盘和主机的连接主机箱键 盘 接 口 电 路时钟数据复位地+5V键盘5芯接口电缆南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风78.2.1 键盘?通过键盘输入字符，并在显示器上显示?信息交换的基本单位是字符?普遍使用的代码是ASCII码 (American Standard Code for Information Interchange) 共有128个元素，其中有32
5、个通用控制字符， 10个十进制数码，52个英文字母，34个专用 符号。除了32个控制字符外，其余96个全部 是可打印字符。 通常在7位代码后跟一位奇偶校验位，组成一 个字节。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风8ACSII码表南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风98.2.1 键盘?键盘输入信息过程 按下一个键 查出按下的是哪个键 行扫描法(微机系统中应用广) 线反转法 将按键位置信息转换为对应的ASCII码，保存到计算机中。?按功能可分为以下两类： 编码键盘：检测被按键，并提供相应的ASCII码送CPU。 非编码键盘：只简单提供键盘的行列矩阵，按键位置的识别和 转换等都由软件完成。
6、或识别按键，提供相应的位置码送CPU。?编码键盘原理 通过ROM实现按键位置到对应ASCII码的转换 通过中断通知CPU发生了按键事件南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风10按键位置识别法之一：行扫描法0行1行7行0列1列15列基本做法：按行扫描、接地检查南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风118.2.1 键盘六位 计数器8x8键盘阵列译码器译 码 器单稳延 迟ROMcsCPURD时钟 发生器中断 触发器南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风128.2.2 显示器显示器和主机的连接主机箱显示控制器红 绿 蓝 亮度地水平同步垂直同步 显示器15芯D形接口电缆南京大学计算机系 多媒
7、体技术研究所 袁春风138.2.2 显示器?显示设备分类： 按显示器件分： 阴极射线管（Cathode Ray Tube,简称CRT ）显示器 液晶显示器（Liquid Crystal Display,简称LCD） 等离子显示器 等 按显示内容分： 字符显示器、图形显示器和图像显示器 按功能分： 普通显示器 、终端设备显示器 按扫描方式分： 光栅扫描显示器 、随机扫描显示器 按分辨率高低分： 高分辨率显示器、低分辨率显示器南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风148.2.2 显示器?显示技术中的有关术语 图形和图像 阴极射线管(CRT) 分辨率和灰度级 纵横比和物理尺寸 随机扫描 光栅扫描
8、南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风158.2.2 显示器?阴极射线管(CRT) CRT( Cathode-Ray Tube)是图形显示器的核心。 电视机中的显像管就是CRT。 基本工作原理：由电子枪发出的电子束(阴极射 线)，通过聚焦系统和偏转系统，射向涂覆荧光 层的屏幕上的指定位置。在电子束冲击的每个 位置，荧光层发出一个小的亮点，由这些小亮 点构成所需的字符、图形和图像。 对彩色CRT而言，通常用三个电子枪发射电子束， 经定色机构，分别触发红、绿、蓝三种颜色的 荧光粉发光，按三元色叠加原理形成彩色图像。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风16CRT结构图南京大学计算机系 多媒
9、体技术研究所 袁春风178.2.2 显示器?分辨率和灰度级 CRT荧光屏在水平方向和垂直方向单位长度上能识别 的最大光点数称为分辨率。也即：CRT的分辨率是可 以无重叠显示的最多点数。 通常称分辨率为水平和垂直方向的总点数，但更精确 的分辨率定义是在x和y方向上每厘米可绘制的点数 (水平分辨率和垂直分辨率) ) 灰度级是指像素点的亮度级差，在彩色显示器中表现 为色彩的差别,即颜色数。真彩色显示器的颜色位数 为： 24位=8位(红)+ 8位(绿)+ 8位(蓝)。 所以颜色数为： 224 。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风188.2.2 显示器?纵横比(aspect ratio) 指在屏
10、幕两个方向生成同等长度的线段所需垂直 点数对水平点数的比值(有时，纵横比解释为水 平点数对垂直点数的比值)。例如：纵横比为3/4 则意味着垂直方向上画三点的长度与水平方向上 画四点的长度相同。?物理尺寸 指屏幕对角线的长度。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风198.2.2 显示器?光栅扫描 光栅扫描方式中，电子束总是不断地从左到右、从上到下 反复扫描整个屏幕， 电子束从左到右（横向）扫描一次称为一条扫描线，从屏 幕顶部到屏幕底部的所有扫描线构成一帧图像。也就是说， 一帧图像是光栅显示系统执行一次循环或屏幕刷新一次所 产生的图像。 为了产生无明显闪烁的图像，每秒钟至少须执行30次循环。
11、一般刷新是按每秒60到80帧的速率进行的，但有些系统 设计成更高的刷新速率。每秒60帧的刷新频率为60HZ 。 可分为逐行扫描和隔行扫描两种，一般都采用隔行方式。 每帧显示分为先后扫描奇数场和偶数场两趟。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风20光栅扫描方式南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风218.2.2 显示器?光栅扫描(续) 一幅画面由称为像素(pixel)的小点组成，图像所有像素的 灰度值都存放在一个存储器中，通过读取该存储器的灰度 值可在屏幕的相应位置显示图像。这个存储器称为帧缓冲 器(frame buffer)或刷新存储器(refresh buffer)，俗称显示 存储器
12、 （显存）。其容量由分辨率和灰度级决定。 例如，高清晰度工作站的显存容量应为： 1280x1024x24=3840KB4MB 可以通过以下两种方法减少彩色显存的大小 (1) 采用16位伪彩色 (2) 使用调色板（彩色表）技术南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风228.2.2 显示器帧缓冲器大小：512x512x4位=1Mb=128KB 每个像素只可能是16种颜色之一。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风23彩色表技术帧缓冲器大小：MxN字节，每个像素可能的颜色数为224， 但屏幕上同时只能有256种颜色。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风248.2.2 显示器?随机扫描 随
13、机扫描显示矢量图，电子束的扫描过程随产生的 图形不同而不同。它将显示图形的一组坐标点和绘 图命令组成的显示文件存储在缓冲存储器中。控制 电子束的扫描。 特点是分辨率高。因为随机扫描CRT电子束直接按 线条路径画线，能生成光滑线条。而光栅系统通过 显示一组离散点来画线，因而生成锯齿状线条。南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风258.2.3 打印机初始化打印控制器-选通 数据位0地数据位1联机 -自动输纸数据位7 -认可 忙-出错缺纸-选择输入25芯D形接口电缆主机箱?打印机和主机 的连接?打印机的分类 击打式 点阵打印机等 非击打式 激光印字机 静电印字机 喷墨印字机等打印机南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风26针式打印机打印控制原理图至走纸机构接口 电路行打 印缓 冲器字符 发生 器ASCII码ASCII码 驱 动 器地址 计数器列 计数器打印时序控制逻辑输入控 制逻辑数据选通忙至 打 印 头南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风27总结?概述 外部设备的发展和分类?外部设备 常用人机交互设备 键盘 打印机 显示器 等 常用外部存储设备 磁盘 磁带 光盘 等
