第第9章章 输入输出输入输出(I/O)设备设备中央处理器中央处理器(CPU)和主存储器和主存储器(MM)构成计算机的主构成计算机的主体，称为体，称为主机主机主机主机主机以外的大部分硬设备都称为外主机以外的大部分硬设备都称为外部设备或外围设备，简称部设备或外围设备，简称外设外设外设外设1v输入设备输入设备键盘键盘图形输入设备（鼠标，图形板，等等）图形输入设备（鼠标，图形板，等等）图像输入设备（扫描仪、数码相机、等等）图像输入设备（扫描仪、数码相机、等等）条形码、光学字符识别（条形码、光学字符识别（OCR）v输出设备输出设备显示器、打印机、绘图仪、语音输出显示器、打印机、绘图仪、语音输出v外存储器外存储器磁带、磁盘、光盘、其他磁带、磁盘、光盘、其他常用常用I/O设备设备2I/O设备的分类设备的分类v字符型设备字符型设备打印机打印机键盘键盘显示设备显示设备终端终端.v块设备块设备磁盘、磁带磁盘、磁带.3输入设备输入设备键盘键盘v键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，是由一组键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码，然后将它转换成产生一个相应的字符代码，然后将它转换成ASCII码或其他码，送给主机。
常用的标准键盘有码或其他码，送给主机常用的标准键盘有101个个键（键（104个键）vASCII：美国标准信息交换码，每个字符用：美国标准信息交换码，每个字符用7位二进位二进制代码表示，是由制代码表示，是由128个字符组成的字符集见表个字符组成的字符集见表9.24表表9.2 ASCII字符编码表字符编码表 b6 b5 b4b3 b2 b1 b00000010100111001011101110 0 0 0NULDLESP0P、p0 0 0 1SOHDC1!1AQaq0 0 1 0STXDC22BRbr0 0 1 1ETXDC33CScs0 1 0 0EOTDC4$4DTdt0 1 0 1ENQNAK%5EUeu0 1 1 0ACKSYN&6FVfv0 1 1 1BELETB7GWgw1 0 0 0BSCAN(8HXhx1 0 0 1HTEM)9IYiy1 0 1 0LFSUB*：JZjz1 0 1 1VTESC+；Kk1 1 0 0FFFS，Ll1 1 0 1CRGS-=Mm1 1 1 0SORSNn1 1 1 1SIUS/?O -oDEL5输入设备输入设备键盘键盘6输入设备输入设备鼠标鼠标v鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能力而受欢迎，目前已经成为微机必备的输入能力而受欢迎，目前已经成为微机必备的输入设备。
设备v鼠标是一种手持的坐标定位部件，有两种类型：鼠标是一种手持的坐标定位部件，有两种类型：机械式机械式和和光电式光电式v鼠标只输入相对坐标鼠标只输入相对坐标7输出设备输出设备显示器显示器v以可见光的形式传递和处理信息的设备叫以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备显示设备，是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备v显示器的分类：显示器的分类：按显示设备所用的显示器件分类：按显示设备所用的显示器件分类：LCD、CRT、PDP显示器按所显示的信息内容分类：字符、图形、图像显示器按所显示的信息内容分类：字符、图形、图像显示器按设备功能分类：普通显示器和显示终端按设备功能分类：普通显示器和显示终端8CRT（阴极射线管）显示器（阴极射线管）显示器vCRT（cathode ray tube）：由电子枪、偏转装置、）：由电子枪、偏转装置、荧光屏组成荧光屏组成电子枪电子枪：由灯丝、阴极、栅极、加速阳极、聚焦极组成由灯丝、阴极、栅极、加速阳极、聚焦极组成v阴极：发出电子；阴极：发出电子；v栅极：控制电子束的强度；栅极：控制电子束的强度；v加速阳极：对电子束进行加速；加速阳极：对电子束进行加速；v聚焦极：电子束的聚焦；聚焦极：电子束的聚焦；偏转极偏转极：控制电子束的运动方向。
控制电子束的运动方向荧光屏荧光屏：将电子束的动能转化为光能将电子束的动能转化为光能910CRT的工作原理的工作原理vP306 图图9.411CRT结构图结构图12平板显示器平板显示器v液晶显示器（液晶显示器（LCD）利用液态晶体调制外照光实现显示利用液态晶体调制外照光实现显示主要应用于便携式电子产品、监视器、消费类电子产品主要应用于便携式电子产品、监视器、消费类电子产品v彩色等离子显示器（彩色等离子显示器（Plasma Display Panel）利用惰性气体放电发光显示；利用惰性气体放电发光显示；易于大面积、全色、广角显示；易于大面积、全色、广角显示；能持续长时间工作、功耗低能持续长时间工作、功耗低13显示技术中的常见术语显示技术中的常见术语v图形（图形（Graphics）：没有亮暗层次变化的）：没有亮暗层次变化的线条图v图像（图像（Image）：具有亮暗层次的图具有亮暗层次的图v图形学：研究如何用计算机表示现实世界的图形学：研究如何用计算机表示现实世界的事物v图像处理：去除噪音，恢复原形，使图像清图像处理：去除噪音，恢复原形，使图像清晰，并从中抽取有用的信息晰，并从中抽取有用的信息。
v像素像素/像象元：像象元：Pixel14显示技术中的常见术语显示技术中的常见术语v分辨率分辨率/解析度（解析度（Resolution）：显示设备能表示）：显示设备能表示的像素个数如的像素个数如640480、1024 768、1024 1024等像素越密，分辨率越高像素越密，分辨率越高分辨率取决于显示设备分辨率取决于显示设备v灰度级（灰度级（Gray Level）：显示像素点的亮暗差别，）：显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同在彩色显示器中表现为颜色的不同灰度级越多，图像层次越逼真灰度级越多，图像层次越逼真灰度级取决于刷新存储单元的位数和显示设备的性能灰度级取决于刷新存储单元的位数和显示设备的性能15显示技术中的常见术语显示技术中的常见术语v刷新：在图像消失之前不断地重复扫描整个屏幕的刷新：在图像消失之前不断地重复扫描整个屏幕的过程刷新频率大于刷新频率大于30次次/秒秒电视标准：电视标准：50帧帧/秒秒v帧存储器：存储图像的存储器帧存储器：存储图像的存储器帧存储器的容量由分辨率和灰度级决定帧存储器的容量由分辨率和灰度级决定1024X1024，256级灰度的图像存储容量为级灰度的图像存储容量为1MBv扫描：电子束按某种轨迹在荧光屏上运动扫描：电子束按某种轨迹在荧光屏上运动随机扫描：电子束随机在荧光屏上运动，只在需要作图随机扫描：电子束随机在荧光屏上运动，只在需要作图的地方扫描，而不必扫描全屏幕。
的地方扫描，而不必扫描全屏幕光栅扫描：电子束从上至下在荧光屏上运动，有逐行扫光栅扫描：电子束从上至下在荧光屏上运动，有逐行扫描和隔行扫描两种方式描和隔行扫描两种方式16v字形的产生（见字形的产生（见316页图页图9.5a）v字符的显示过程字符的显示过程点计数器：控制字符发生器中每行点的输出个数点计数器：控制字符发生器中每行点的输出个数水平地址计数器：对一行的显示进行控制，送出当前要水平地址计数器：对一行的显示进行控制，送出当前要显示的这一行字符的显示的这一行字符的VRAM(视频存储器视频存储器)地址光栅地址计数器：对字符窗口的高度进行控制光栅地址计数器：对字符窗口的高度进行控制垂直地址计数器：对一屏中显示的行数进行控制垂直地址计数器：对一屏中显示的行数进行控制vVRAM的地址由水平地址计数器和垂直地址计数器决定的地址由水平地址计数器和垂直地址计数器决定VRAM中存放的是字符的中存放的是字符的ASCII码VRAM输入的输入的ASCII码码作为字符作为字符ROM的高位地址，的高位地址，ROM的低位地址来自光栅地址的低位地址来自光栅地址计数器见（见316页图页图9.5b）字符的显示原理字符的显示原理17字符的显示原理字符的显示原理vP311图图9.618图形和图像显示图形和图像显示v光栅扫描显示器是当前应用最多的显示器光栅扫描显示器是当前应用最多的显示器v光栅扫描是把屏幕上每个像素的信息都存储起来，光栅扫描是把屏幕上每个像素的信息都存储起来，然后按地址逐个刷新显示然后按地址逐个刷新显示v在微机系统中，主机和显示设备之间的电路放在显在微机系统中，主机和显示设备之间的电路放在显示适配器接口中示适配器接口中19IBM PC系列机的显示系统系列机的显示系统v1.显示标准显示标准随着随着IBM PC系列机的升级发展，系列机的升级发展，PC机采用的显机采用的显示标准经历了如下变化：示标准经历了如下变化：MDA CGA EGA VGA SuperVGAvMDA：是是PC机最早使用的显示标准。
机最早使用的显示标准MDA是单色是单色字符显示适配器，采用字符显示适配器，采用914点阵的字符窗口，点阵的字符窗口，满屏满屏显示显示80列列25行字符，对应分辨率为行字符，对应分辨率为720350个像个像素vCGA：是彩色图形是彩色图形/字符显示适配器，可以兼容字字符显示适配器，可以兼容字符和图形两种显示方式在图形方式下，可以显示符和图形两种显示方式在图形方式下，可以显示320200像素四种颜色的彩色图形像素四种颜色的彩色图形20显示标准显示标准vEGA：显示标准兼容显示标准兼容CGA和和MDA各种显示方式，在图形方各种显示方式，在图形方式下分辨率为式下分辨率为640350，16种颜色vVGA：显示标准下，字符窗口为显示标准下，字符窗口为916点阵，图形方式下分点阵，图形方式下分辨率为辨率为640480，16种颜色，或种颜色，或320200，256种颜色扫种颜色扫描频率描频率(水平同步水平同步)是是31.5kHz，刷新频率，刷新频率(垂直同步垂直同步)是是60HzVGA显示适配器还增添了一个新接口显示适配器还增添了一个新接口VFC，允许来，允许来自其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合成。
自其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合成v自自IBM公司推出公司推出VGA后，后，VESA(美国视频电子标准协会美国视频电子标准协会)定定义了一个义了一个VGA扩展集，将显示方式标准化，从而成为著名扩展集，将显示方式标准化，从而成为著名的的SuperVGA模式该模式除兼容模式该模式除兼容MDA，CGA，EGA，VGA的显示方式外，的显示方式外，还支持还支持12801024像素光栅，每像素像素光栅，每像素点点24位颜色深度，刷新频率可达位颜色深度，刷新频率可达75Hz21显示适配器显示适配器v显示适配器由显示适配器由刷新存储器、显示控制器、刷新存储器、显示控制器、ROM BIOS三部分组成三部分组成v刷存的重要性能指标是它的带宽实际工作时显示刷存的重要性能指标是它的带宽实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽假定总适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽假定总带宽的带宽的50%用于刷新屏幕，保留用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他带宽用于其他非刷新功能非刷新功能1)若显示工作方式采用分辨率为若显示工作方式采用分辨率为1024768，颜色深，颜色深度为度为3B，帧频，帧频(刷新速率刷新速率)为为72Hz，计算刷存总带，计算刷存总带宽应为多少宽应为多少?(2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?22解：解：(1)刷新所需带宽刷新所需带宽=分辨率分辨率每个像素点颜色深度每个像素点颜色深度刷刷新速率新速率 10247683B72/s=165888KB/s=162MB/s 刷存总带宽应为刷存总带宽应为162MB/s50。