《输入输出设备培训课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《输入输出设备培训课件.ppt（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 输入/输出设备,调用I/O设备的层次：,用户界面：,操作系统为用户调用I/O设备所提供的操作界面。,设备驱动程序：,CPU执行设备驱动程序，送出针对具体设备的命令字，取回设备状态字。,设备控制程序：,设备控制器执行设备控制程序，控制设备操作。,设备具体操作：,涉及到设备的逻辑组成，工作原理。,6.1 概述,I/O设备的功能,完成信息的转换 实现人机交互 储存信息资源 促进计算机应用领域的拓展,6.1 概述,I/O设备的类型,输入设备 输出设备 外存储器 过程控制设备 数据终端设备 数据通讯设备,6.2 键盘及接口,需解决：,采用硬件扫描方法查找按键位置，并转换为相应代码。,按键的定位、
2、转换。,6.2.2 硬件扫描键盘,1.定义,2.组成,(1)键盘矩阵,128键,8行16列,每键7位位置码,扫描码,(2)计数器（7位）,在振荡器控制下对所有字键轮流扫描查询，查找按键。,(3)符合比较器,键盘矩阵列线输出与列译码输出比较，以确定按键位置。,(4)ROM,实现代码转换：,ROM单元地址：,字键位置码,ROM单元内容：,字键ASCII码,3.转换过程,计数器计数,计数值等于按键位置码,比较器送出锁定信号,计数器停止计数,按计数,值（扫描码）访问ROM,获得按键ASCII码,接口,通过键盘扫描程序识别按键位置，并转换为相应代码。,6.2.3 软件扫描键盘,1.定义,2.扫描方法,(
3、1)逐行扫描法,例.简易扫描式键盘,1）键盘矩阵,+5V,0 1 2 3,0,1,2,3,2）扫描流程,按键后产生中断请求，CPU响应，执行扫描子程序：,行线送全0,i = 0,第i行送0，其余行送1,获得按键行列位置,转显示程序,Y,N,Y,N,i=i+1,(2)行列扫描法,例.IBM PC键盘,1）键盘结构,初始化,2）工作过程,扫描键盘,8048控制行列扫描：,判哪列有按键,判哪行有按键,先逐列为1步进扫描，,再逐行为1步进扫描，,获得按键位置码,（扫描码）,串行传送扫描码,8048,串行扫描码,接口移位R,并行扫描码,接口申请中断,中断处理,CPU执行键盘中断子程序,从接口取扫描码,A
4、SCII码,存入键盘缓冲区。,硬件组成,6.3 显示设备及接口,显示器适配器,显示器件,（控制器、接口）,（CRT、LED、PDP、LCD）,本节主要讨论：,CRT显示器,成象原理、,屏幕显示与显示缓存的对应关系,显示方式、,屏幕显示与显示缓存的对应关系,6.3.1 CRT显示器的显示方式与常见显示规格,相关术语,图形-用摄像机输入，数字化后逐点存储，占用空间大； 图像-存储绘图命令和坐标,分辨率-显示器所能表示的像素个数； 灰度级-黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别,分辨率和灰度级决定了图的质量,6.3.1 CRT显示器的显示方式与常见显示规格,相关术语,刷新-为了得到稳定的图像显示，电子
5、束必须不断重复扫描整个屏幕； 刷新/视频存储器-为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器中。 帧-1秒钟时间里传输的图片的帧数，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次。,随机扫描-电子束只在需要作图的地方扫描，不 必全屏扫描； 光栅扫描-TV中，要求图像充满整个画面，全屏 扫描,6.3.1 CRT显示器的显示方式与常见显示规格,显示方式,字符/数字(A/N)方式：,图形(APA)方式：,以字符为显示单位,以点(象素)为显示单位,显示规格,显示方式,分辨率,颜色,A/N：一帧画面显示的字符数,（字符行数列数）,APA：一帧画面显示的象点数,（每线点数线数）,分辨率,258
6、0,640200,适配器提供显示规格,如VGA卡：,A/N：,APA：,2540、2580，,320200、,2色、4色,800600，,2色、256色,显示器本身的分辨率应满足显卡提供的分辨率。,1.CRT结构,6.3.2 光栅扫描成象原理,视频放大,扫描控制,视频信号,水平同步信号,垂直同步信号,2.扫描方式,电子束无固定扫描路径，,随机扫描：,控制电路复杂。,光栅扫描：,电子束扫描路径固定,（自上而下，从左,向右全屏扫描），,控制电路简单。,3.光栅的形成,水平正扫,水平回扫,垂直回扫,水平偏转线圈加锯齿波电,流,形成水平扫描线,（行扫描）,垂直偏转线圈加锯齿波电,流,使水平线垂直移动,
7、（场扫描）,行扫描电流：,场扫描电流：,4.扫描频率,fx = fy,行频,fx：,fy：,场频,s：,一帧线数,s,帧频不低于25HZ,扫描顺序,逐行扫描：,隔行扫描：,水平、垂直同步分别控制电子束X向与Y向偏转,I R G B 颜色,5.象点存在的因素,视频=0，点暗,红,象点,一帧一遍扫完,位置：,（一帧一场）,场频=帧频,一帧两遍扫完,（一帧两场）,场频=2帧频,亮度：,颜色：,视频信号控制电子束通、断,视频=1，点亮,红、绿、蓝三基色控制,红点,绿点,蓝点,0 1 0 0,1 1 0 0,淡红,0 0 1 0,绿,1 0 1 0,淡绿,0 1 1 1,白,一帧画面-由一定数量的平行的
8、扫描线形成，这些扫描线在一个垂直的场扫描控制下均匀地、自上而下地分布于整个画面。,例.2513字符发生器，,6.字符点阵的形成与屏幕组织,可提供64种字符点阵,字符点阵图形：,（1）字符发生器,产生字符点阵代码。,（79）,（58点阵）,字符点阵代码：,ROM,字符译码,648单元,行译码,字符编码（ROM高6位地址）,扫描线序号,（ROM低3位地址）,输出,例.,A B C D E F,（2）屏幕组织,每行字符逐线扫描。,字符79，字符区914,1）扫描顺序,2）间隔,横向间隔2点（消隐）,纵向间隔5线（消隐）,横向间隔-为使屏幕上显示的字符不挤在一起，一排的各字符之间留出若干点的位置。 纵
9、向间隔：排与排之间留出若干条扫描线作为排间的纵向间隔。,6.3.3 屏幕显示与显示器缓存(VRAM)的对应关系,显存功能,数据缓冲,屏幕刷新,对显存的操作直接影响屏幕显示。,对应关系表现在：,显存内容和容量的确定、显存地址组织、信息转换、,同步控制。,若显示规格为25行80列，,（1）A/N方式,VRAM内容：,基本容量=2580=2KB,1.显存内容和容量,字符的编码（ASCII码）,VRAM容量：,（一字节存放一字符编码）,若考虑字符属性，显存容量增加。,分辨率：C列*L行，一个字符的编码与属性、颜色占n字节 则VRAM的总容量C*L*n字节,（2）APA方式,图形的象点代码,VRAM内容
10、：,（一位存放一点，单色）,VRAM容量：,若显示规格为640点200线，,基本容量=,8,640200,=16KB,若考虑颜色,分辨率不变：,颜色,容量,容量不变：,颜色,分辨率,分辨率：C列*L行像素，每个像素的颜色用n位2进制代码表示 则VRAM的总容量C*L*n位,屏幕显示从左向右，自上而下，显存地址从低到高安排。,2.显存地址组织 P330,3.信息转换,能实现将A从屏幕左上角逐渐移向屏幕右下角吗？,显存单元的地址由屏幕显示的行、列号决定。,A,B,G,F,行号决定高位地址,列号决定低位地址,A,A,A,A,A,A,能实现在屏幕上将一行字符自下而上地滚动吗？,能实现让一个图形在屏幕上
11、旋转吗？,如何将显存中的信息（字符编码/图形点代码）转换为字符/图形显示在屏幕上。,（1）A/N,VRAM,移位寄存器,并行,串行,A,N,D,字符编码,字符发生器,扫描时序,一行点阵代码(并),移位器,视频信号(串),显示头,（2）APA,VRAM,移位寄存器,并行,串行,一字节点代码(并),移位器,视频信号(串),显示头,视频的发送与电子束扫描严格同步：,4.同步控制 P331,电子束扫描到某点位置，相应视频应同时送到，控制点亮或不亮。,需解决：,何时访问显存，取字符编码或图形点代码？,以控制产生视频信号。,何时发水平同步信号？,何时发垂直同步信号？,以控制电子束扫描。,在显示器中设置若干
12、级计数器，对显示器点频进行若干级分频，产生相应控制信号。,例.显示规格25行80列，,（1）A/N方式,字符79,字符区914,7,2,9,9点,5,14线,80字符,25行,设置4级计数器,1）点计数器：,点计数器,字符 计数器,线计数器,行计数器,对一个字符的一行点计数。,点频,9：1,一次点计数循环访问一次VRAM、ROM。,2）字符计数器：,对一帧的字符列计数。,(80+l)：1,一次字符计数循环发一次水平同步信号。,3）线计数器：,对一行字符的扫描线计数。,14：1,线计数值提供ROM行地址。,4）行计数器：,对一帧的字符行计数。,(25+m)：1,帧频,一次行计数循环发一次垂直同步
13、信号。,字符计数值提供VRAM列地址（低地址）。,行计数值提供VRAM行地址（高地址）。,例.显示规格800点200线、单色,（1）APA方式,8点,200线,100字节,设置几级计数器？,何时访问VRAM？,何时发水平、垂直同步信号？,如何提供VRAM行、列地址？,8点,点计数器,字节 计数器,线计数器,点频,8：1,(640/8+l)：1,480+m：1,设彩色图形显示器的分辨率：640*480，可显示16种颜色 则VRAM总容量=640*480*4=150KB,6.4 打印设备及接口 P336,6.4.1 打印机分类,工作方式,串行打印：,并行打印：,逐字打印,逐行打印,（每次打印一,行
14、字符或一行中的相同字符。）,印字方式,击打式：,非击打式：,通过机械击打将字符打印在纸上。,通过非机械方式印字。,字符产生方式,字模式：,点阵式：,用固定字模表示字符。,用点的矩阵表示字符。,6.3.2 点阵针式打印机,1.打印方式,字符方式：,字符编码,2.基本结构,字符发生器,（按列组织）,一列点阵代码(并行),打印针,图形方式：,图形点代码(并行),打印针,打印机子系统,接口,（1）打印头,电磁铁,导向管,打印针,导板,衔铁,弹簧,纸,色带,滚筒,印字原理：在电磁铁线圈中加电流，驱动打印针移动。,（2）打印机控制器,微处理器：,局部存储器,执行打印机主控程序。,RAM：,入/出端口：,字
15、符缓冲区(存放一行打印字符),字符发生器,代码=1,加电流,针移动。,3.打印过程（字符方式）,ROM：,输入数据，输出状态。,数据锁存：,将一列点阵代码送打印头，控制打印,针的移动,代码=0,不加电流,针不动。,电机驱动：,控制打印头横移，走纸。,（1）初始化,设置入/出端口工作状态，检测某些关键部件是否正常。,（2）接收代码,主控程序调用打印中断子程序，完成打印。,（3）打印处理,初始化完成，打印机申请中断。,主机执行中断处理程序，向打印机传送字符代码。,控制字符：转功能码处理程序。,字符,打印字符：送RAM，满一行(或收到一个字符),转入打印。,打印完一行字符(或一个字符)，打印机申请中断。,主机响应，继续向打印机传送字符代码。,6.5 磁盘 P349,记录信息分布在盘片的两个记录面上，每道分为若干磁道，每道分为若干扇区,相关术语,磁道：读/写时，盘片旋转而磁头固定不动。盘片旋转一周，磁头的磁化区域形成一个磁道。 道密度：沿径向，单位距离的磁道数。 扇区：一个磁道沿圆周划分为若干扇区。 位密度：沿磁道圆周，单位距离可记录的位数。 各道位密度不同，道容量相同,磁盘存储器技术指标,非格式化容量=面数*（道数/面）*内圈周长*最大位密度 格式化容量=面数*（道数
