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1、第9章输入/输出（I/O）设备9.19.1外部设备概述外部设备概述9.29.2输入设备输入设备9.39.3输出设备输出设备1计算机组成与结构第9章输入输出设备9.19.19.19.1外部设备概述外部设备概述外部设备概述外部设备概述1.1.1.1.输入输出系统概念输入输出系统概念输入输出系统概念输入输出系统概念(P294,P326)(P294,P326)(P294,P326)(P294,P326) 中中中中央央央央处处处处理理理理器器器器(CPU)(CPU)(CPU)(CPU)和和和和主主主主存存存存储储储储器器器器(MM)(MM)(MM)(MM)构构构构成成成成计计计计算算算算机机机机的的的的
2、主主主主体体体体，称称称称为为为为主主主主机机机机。主主主主机机机机以以以以外外外外的的的的大大大大部部部部分分分分 硬硬硬硬设设设设备备备备都都都都称称称称为为为为外外外外部部部部设设设设备备备备或或或或外外外外围围围围设设设设备备备备，简简简简称称称称外外外外设设设设。它它它它包包包包括括括括常常常常用用用用的的的的输输输输入入入入输输输输出出出出设设设设备备备备，外存储器，脱机输入输出设备等。外存储器，脱机输入输出设备等。外存储器，脱机输入输出设备等。外存储器，脱机输入输出设备等。2计算机组成与结构第9章输入输出设备3计算机组成与结构第9章输入输出设备9.2输入设备在计算机中，输入设备主
3、要完成输入程序、数在计算机中，输入设备主要完成输入程序、数据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。当据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。当实现人工输入时，往往与显示器实现人工输入时，往往与显示器( (输出设备输出设备) )联用，以便及联用，以便及时检验并修正输入时的错误。也可利用软盘、磁带等可脱时检验并修正输入时的错误。也可利用软盘、磁带等可脱机录入的介质进行输入。机录入的介质进行输入。4计算机组成与结构第9章输入输出设备1.键盘键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRTCRT显示器组成终端设备。显示器组成终端设备。键盘是由一组排列成
4、阵列形式的按键开关组成键盘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，产生一个相应的字符代码的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码( (每个按键的每个按键的位置码位置码) )，然后将它转换成，然后将它转换成ASCIIASCII码或其他码，送主机。目码或其他码，送主机。目前常用的标准键盘有前常用的标准键盘有101101个键，它除了提供通常的个键，它除了提供通常的ASCIIASCII字字符以外，还有多个功能键符以外，还有多个功能键( (由软件系统定义功能由软件系统定义功能) )、光标控、光标控制键制键( (上、下、左、右移动等上、下、左、右移动等) )与编辑键与编辑键( (插入或消去字
5、符插入或消去字符) )等。等。5计算机组成与结构第9章输入输出设备键盘的工作原理：键盘的工作原理：键盘的工作原理：键盘的工作原理：用用于于信信息息交交换换的的美美国国标标准准代代码码(American(American StandardStandardCodeCodeforforInformationInformationInterchangeInterchange，简简称称ASCII)ASCII)，如如表表9.29.2所示。所示。6计算机组成与结构第9章输入输出设备表9.2 ASCII字符编码表 bb6 6bb5 5bb4 4b b3 3bb2 2bb1 1bb0 0000000001001
6、01001001101110010010110111011011111100000000NULNULDLEDLESPSP0 0P P、p p00010001SOHSOHDC1DC1! !1 1A AQ Qa aq q00100010STXSTXDC2DC22 2B BR Rb br r00110011ETXETXDC3DC33 3C CS Sc cs s01000100EOTEOTDC4DC4$ $4 4D DT Td dt t01010101ENQENQNAKNAK% %5 5E EU Ue eu u01100110ACKACKSYNSYN& &6 6F FV Vf fv v01110111
7、BELBELETBETB7 7G GW Wg gw w10001000BSBSCANCAN( (8 8H HX Xh hx x10011001HTHTEMEM) )9 9I IY Yi iy y10101010LFLFSUBSUB*：J JZ Zj jz z10111011VTVTESCESC+ +；K Kk k 11001100FFFFFSFS，L Ll l11011101CRCRGSGS- -= =M Mm m11101110SOSORSRS N Nn n 11111111SISIUSUS/ /? ?O O-o oDELDEL7计算机组成与结构第9章输入输出设备从表中可以看到：从表中可以看
8、到：(1)(1)每个字符是用每个字符是用7 7位二进制代码表示的，其排列次序为位二进制代码表示的，其排列次序为b b6 6b b5 5b b4 4b b3 3b b2 2b b1 1b b0 0，在表中的，在表中的b b6 6b b5 5b b4 4为高位部分，为高位部分，b b3 3bb0 0为低位部为低位部分。而一个字符在计算机内实际是用分。而一个字符在计算机内实际是用8 8位表示。正常情况下，位表示。正常情况下，最高一位最高一位b b7 7为为“0”“0”。在需要奇偶校验时，这一位可用于存。在需要奇偶校验时，这一位可用于存放奇偶校验的值，此时称这一位为校验位放奇偶校验的值，此时称这一位为
9、校验位 。(2)ASCII(2)ASCII是是128128个字符组成的字符集。其中编码值个字符组成的字符集。其中编码值0 03131不对不对应任何可印刷应任何可印刷( (或称有字形或称有字形) )字符，通常称它们为控制字符，字符，通常称它们为控制字符，用于通信中的通信控制或对计算机设备的功能控制。编码用于通信中的通信控制或对计算机设备的功能控制。编码值为值为20H20H的是空格的是空格( (或间隔或间隔) )字符字符SPSP。编码值为。编码值为7FH7FH的是删除的是删除控制控制DELDEL码。其余的码。其余的9494个字符称为可印刷字符，有人把空格个字符称为可印刷字符，有人把空格也计入可印刷
10、字符时，则称有也计入可印刷字符时，则称有9595个可印刷字符。请注意，个可印刷字符。请注意，这种字符编码中有如下两个规律：这种字符编码中有如下两个规律：8计算机组成与结构第9章输入输出设备字符字符0909这这1010个数字符的高个数字符的高3 3位编码为位编码为011011，低，低4 4位为位为0000100100001001。当去掉高。当去掉高3 3位的值时，低位的值时，低4 4位正好是二进制形式位正好是二进制形式的的0909。这既满足正常的排序关系，又有利于完成。这既满足正常的排序关系，又有利于完成ASCIIASCII码码与二进制码之间的转换。与二进制码之间的转换。英文字母的编码值满足正常
11、的字母排序关系，且大、小写英文字母的编码值满足正常的字母排序关系，且大、小写英文字母编码的对应关系相当简便，差别仅表现在英文字母编码的对应关系相当简便，差别仅表现在b b5 5一位一位的值为的值为0 0或或1 1，有利于大、小写字母之间的编码变换。，有利于大、小写字母之间的编码变换。9计算机组成与结构第9章输入输出设备2.2.鼠标器鼠标器光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标，即只要把光笔点到屏幕上某点或者把游动标放到图形标，即只要把光笔点到屏幕上某点或者把游动标放到图形板的某一点，就可以读取这一点的坐标值。板的某一点，就可以读取这一点的坐标值。还有
12、一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐还有一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐标。鼠标器、跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须和标。鼠标器、跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须和显示器的光标配合。计算机先要给定光标的初始位置，然显示器的光标配合。计算机先要给定光标的初始位置，然后用读取的相对位移移动光标。鼠标器、跟踪球和操作杆后用读取的相对位移移动光标。鼠标器、跟踪球和操作杆操作容易、制作简单而且造价低，但定位精度都比较差。操作容易、制作简单而且造价低，但定位精度都比较差。10计算机组成与结构第9章输入输出设备鼠标器鼠标器(mouse)(mouse)是一种手持式的坐标定位部件，是一种手持式的坐标
13、定位部件，由于它拖着一根长线与接口相连，样子像老鼠，由此得名。由于它拖着一根长线与接口相连，样子像老鼠，由此得名。跟踪球跟踪球(trackboll)(trackboll)是用手指或掌心推动的金属球体，操作是用手指或掌心推动的金属球体，操作杆杆(joystick(joystick也叫游戏棒也叫游戏棒) )是能用于前后左右移动的金属杆，是能用于前后左右移动的金属杆，它们读取坐标的方式与鼠标器类似，都是得到相对位移量，它们读取坐标的方式与鼠标器类似，都是得到相对位移量，用相对坐标定位。用相对坐标定位。(1).(1).鼠标器鼠标器鼠标器以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能力而受欢鼠标器以其快捷、准确
14、、直观的屏幕定位和选择能力而受欢迎，目前已成为微机必备的输入设备。迎，目前已成为微机必备的输入设备。11计算机组成与结构第9章输入输出设备目前市面上流行的鼠标器有两种：目前市面上流行的鼠标器有两种： 机械式和光机械式和光电式。它们与主机的通信和控制原理完全相同，只是在移电式。它们与主机的通信和控制原理完全相同，只是在移动检测方面有些差异，两者相互可以直接替换。动检测方面有些差异，两者相互可以直接替换。图图9.19.1是机械式鼠标器的内部结构示意图是机械式鼠标器的内部结构示意图 。12计算机组成与结构第9章输入输出设备图图9.1 机械鼠标器示意图机械鼠标器示意图 13计算机组成与结构第9章输入输
15、出设备光电鼠标器没有机械滚动部分，代之以两对互光电鼠标器没有机械滚动部分，代之以两对互光电鼠标器没有机械滚动部分，代之以两对互光电鼠标器没有机械滚动部分，代之以两对互成直角的光电探测器，分别代表成直角的光电探测器，分别代表成直角的光电探测器，分别代表成直角的光电探测器，分别代表X X X X，Y Y Y Y方向。光电鼠标器必方向。光电鼠标器必方向。光电鼠标器必方向。光电鼠标器必须在专用的板上滑动。滑板用相互垂直的线条划分成许多须在专用的板上滑动。滑板用相互垂直的线条划分成许多须在专用的板上滑动。滑板用相互垂直的线条划分成许多须在专用的板上滑动。滑板用相互垂直的线条划分成许多小方格。当发光二极管
16、发出的光线照到板上的空白处，反小方格。当发光二极管发出的光线照到板上的空白处，反小方格。当发光二极管发出的光线照到板上的空白处，反小方格。当发光二极管发出的光线照到板上的空白处，反射到光敏三极管上，使其导通，获得低电平。若照到线条射到光敏三极管上，使其导通，获得低电平。若照到线条射到光敏三极管上，使其导通，获得低电平。若照到线条射到光敏三极管上，使其导通，获得低电平。若照到线条上，则被线条吸收，无反射光线到光敏管上，光敏管截止，上，则被线条吸收，无反射光线到光敏管上，光敏管截止，上，则被线条吸收，无反射光线到光敏管上，光敏管截止，上，则被线条吸收，无反射光线到光敏管上，光敏管截止，得到高电平。
17、得到高电平。得到高电平。得到高电平。CPUCPUCPUCPU以以以以X X X X，Y Y Y Y方向的高低脉冲计数，也就可确定方向的高低脉冲计数，也就可确定方向的高低脉冲计数，也就可确定方向的高低脉冲计数，也就可确定鼠标器的位移情况。鼠标器的位移情况。鼠标器的位移情况。鼠标器的位移情况。14计算机组成与结构第9章输入输出设备6.条形码及其技术l l条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和反射率不条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和反射率不同的平行相邻的同的平行相邻的“条条”和和“空空”，按照预先规定的编码规，按照预先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。这组数据可以是则组合
18、起来，用以表示一组数据的符号。这组数据可以是数字、字母或某些符号。图数字、字母或某些符号。图9.2(a)9.2(a)为条码符号基本术语示为条码符号基本术语示意图。解释如下：意图。解释如下：l l条码元素：条码元素： 用以组成条码符号的条和空，统称条码元素。用以组成条码符号的条和空，统称条码元素。l l条：条： 在条码符号中，反射率较低的元素称为条，即图中的在条码符号中，反射率较低的元素称为条，即图中的黑条。黑条。l l空：空： 又称间隔。在条码符号中，反射率较高的元素称为空，又称间隔。在条码符号中，反射率较高的元素称为空，即图中的白条。即图中的白条。15计算机组成与结构第9章输入输出设备图9.
19、2 条码符号16计算机组成与结构第9章输入输出设备n n条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成一个字条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成一个字符。符。n n条码的作用：条码的作用： 条码是表示数据的符号，在市场上即表示某条码是表示数据的符号，在市场上即表示某种商品的代号，这个符号可由机器自动识别，并送入计算种商品的代号，这个符号可由机器自动识别，并送入计算机中。机中。n n条码技术是研究如何把计算机所需要的数据用条码来表示，条码技术是研究如何把计算机所需要的数据用条码来表示，并将它转变为计算机可自动采集的数据。因此条码技术主并将它转变为计算机可自动采集的数据。因此条码技术主要包括
20、：要包括： 条码编码规则及标准、条码译码技术、印刷技术、条码编码规则及标准、条码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技术、计算机技术等。光电扫描技术、通信技术、计算机技术等。17计算机组成与结构第9章输入输出设备n n扫描器：要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置。扫描器：要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置。在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距离称为在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距离称为工作距离，而允许的最大工作距离和最小工作距离之差称工作距离，而允许的最大工作距离和最小工作距离之差称为扫描景深。为扫描景深。n n译码器：扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码
21、器，译码器：扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码器，译码器按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，译码器按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译码器采用微并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译码器采用微处理器及相应硬件来完成译码工作。处理器及相应硬件来完成译码工作。n n阅读器：扫描器和译码器合起来称为阅读器。阅读器：扫描器和译码器合起来称为阅读器。n n条码符号的结构如图条码符号的结构如图9.2(b)9.2(b)和和(c)(c)所示。所示。 18计算机组成与结构第9章输入输出设备9.3显示设备和打印设备9.3.19.3.19.3.19.3.
22、1输出设备输出设备输出设备输出设备显示器显示器显示器显示器1 1）显示设备种类）显示设备种类）显示设备种类）显示设备种类l l按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(cathode(cathoderaytuberaytube，简称，简称CRT)CRT)显示器，液晶显示器显示器，液晶显示器(liquidcrystal(liquidcrystaldisplay,display,简称简称LCD)LCD)，等离子显示器等。，等离子显示器等。l l按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器和按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器和图像显示器三
23、大类。图像显示器三大类。 19计算机组成与结构第9章输入输出设备l l按显示设备的功能分类，有普通显示器和显示终端两大类。按显示设备的功能分类，有普通显示器和显示终端两大类。显示器和终端是两个不同的概念。显示器的功能简单，它显示器和终端是两个不同的概念。显示器的功能简单，它只能用于接收视频信号，显示器的控制逻辑和存储逻辑都只能用于接收视频信号，显示器的控制逻辑和存储逻辑都在主机接口板中，目前使用的个人计算机系统就是这种结在主机接口板中，目前使用的个人计算机系统就是这种结构。这种显示器也称作监视器构。这种显示器也称作监视器(monitor)(monitor)。终端是由显示器终端是由显示器和键盘组
24、成的一套独立完整的输入输出设备，它可以通和键盘组成的一套独立完整的输入输出设备，它可以通过标准通信接口接到远离主机的地方使用。终端的结构比过标准通信接口接到远离主机的地方使用。终端的结构比显示器的结构复杂得多，它能够完成显示控制与存储，键显示器的结构复杂得多，它能够完成显示控制与存储，键盘管理以及通信控制等功能，还可以完成简单的编辑操作。盘管理以及通信控制等功能，还可以完成简单的编辑操作。20计算机组成与结构第9章输入输出设备2 2）工作原理）工作原理l l阴极射线管阴极射线管(CRT)(CRT)CRTCRT是一个电真空器件，由电子枪、偏转装置和荧光屏构是一个电真空器件，由电子枪、偏转装置和荧
25、光屏构成。图成。图9.49.4以单色以单色CRT(CRT(即黑白显像管即黑白显像管) )为例说明了为例说明了CRTCRT的工作的工作原理。原理。电子枪是阴极射线管的主要组成部分，包括灯丝、电子枪是阴极射线管的主要组成部分，包括灯丝、阴极、栅极、加速阳极和聚焦极。阴极、栅极、加速阳极和聚焦极。CRTCRT在加电以后，灯丝在加电以后，灯丝发热，热量辐射到阴极，阴极受热便发射电子，电子束射发热，热量辐射到阴极，阴极受热便发射电子，电子束射到荧光屏上形成光点，由光点组成图像。到荧光屏上形成光点，由光点组成图像。21计算机组成与结构第9章输入输出设备图9.4 阴极射线管(CRT)22计算机组成与结构第9
26、章输入输出设备l l 平板显示器平板显示器平板显示器平板显示器(FPD)(FPD)一般是指显示器的深度小于显示屏幕一般是指显示器的深度小于显示屏幕对角线对角线1/41/4长度的显示器件，有液晶显示长度的显示器件，有液晶显示(LCD)(LCD)、等离子体等离子体显示显示(PDP)(PDP)、场发射显示场发射显示(FED)(FED)、电致发光显示电致发光显示(ELD)(ELD)等。其等。其中中LCDLCD本身不发光，靠调制外光源实现显示，其余各类显示本身不发光，靠调制外光源实现显示，其余各类显示均自身发光。平板显示器有不少优点，但目前价格尚待进均自身发光。平板显示器有不少优点，但目前价格尚待进一步
27、下降。一步下降。23计算机组成与结构第9章输入输出设备液晶显示液晶显示液晶显示液晶显示(LCD)(LCD)(LCD)(LCD)液晶是液态晶体的简称，它是一种有机化合物，液晶是液态晶体的简称，它是一种有机化合物，液晶是液态晶体的简称，它是一种有机化合物，液晶是液态晶体的简称，它是一种有机化合物，在一定范围内，既具有液体的流动性，又具有分子排列有在一定范围内，既具有液体的流动性，又具有分子排列有在一定范围内，既具有液体的流动性，又具有分子排列有在一定范围内，既具有液体的流动性，又具有分子排列有序的晶体特性，液晶分子是棒状结构。具有明显的光学各序的晶体特性，液晶分子是棒状结构。具有明显的光学各序的晶
28、体特性，液晶分子是棒状结构。具有明显的光学各序的晶体特性，液晶分子是棒状结构。具有明显的光学各向异性，它本身不发光，但能够调制外照光实现信息显示，向异性，它本身不发光，但能够调制外照光实现信息显示，向异性，它本身不发光，但能够调制外照光实现信息显示，向异性，它本身不发光，但能够调制外照光实现信息显示，因此使用时需要背光源。因此使用时需要背光源。因此使用时需要背光源。因此使用时需要背光源。液晶显示具有低工作电压、微功耗、体轻薄、液晶显示具有低工作电压、微功耗、体轻薄、液晶显示具有低工作电压、微功耗、体轻薄、液晶显示具有低工作电压、微功耗、体轻薄、适于适于适于适于LSILSILSILSI驱动，易于
29、实现大画面显示，显示色彩优良等特点。驱动，易于实现大画面显示，显示色彩优良等特点。驱动，易于实现大画面显示，显示色彩优良等特点。驱动，易于实现大画面显示，显示色彩优良等特点。目前广泛应用的是薄膜晶体管液晶显示器目前广泛应用的是薄膜晶体管液晶显示器目前广泛应用的是薄膜晶体管液晶显示器目前广泛应用的是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)(TFT-LCD)(TFT-LCD)(TFT-LCD)。24计算机组成与结构第9章输入输出设备3 3 3 3）显示技术中的有关术语）显示技术中的有关术语）显示技术中的有关术语）显示技术中的有关术语l l图形和图像图形和图像l l分辨率和灰度级分辨率和灰度级l l刷
30、新和帧存储器刷新和帧存储器l l随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描25计算机组成与结构第9章输入输出设备l l图形和图像图形和图像图形图形(graphics)(graphics)最初是指没有亮暗层次变化的线条图，最初是指没有亮暗层次变化的线条图，如建筑、机械所用的工程设计图、电路图等。早期的图形如建筑、机械所用的工程设计图、电路图等。早期的图形显示和处理只是局限在二值化的范围，只能用线条的有无显示和处理只是局限在二值化的范围，只能用线条的有无来表示简单的图形。来表示简单的图形。图像图像(image)(image)则最初就是指具有亮暗层次的图，如自然则最初就是指具有亮暗层次的图，如自然景物、新
31、闻照片等。经计算机处理后显示的图像称作数字景物、新闻照片等。经计算机处理后显示的图像称作数字图像，就是将图片上连续的亮暗变化变换为离散的数字量，图像，就是将图片上连续的亮暗变化变换为离散的数字量，并以点阵列的形式显示输出。并以点阵列的形式显示输出。26计算机组成与结构第9章输入输出设备在显示屏幕上，图形和图像都是由称作像素的在显示屏幕上，图形和图像都是由称作像素的光点组成的。光点的多少称作分辨率，光点的深浅变化称光点组成的。光点的多少称作分辨率，光点的深浅变化称作灰度级作灰度级( (在黑白显示器上表现为灰度级，在彩色显示器上在黑白显示器上表现为灰度级，在彩色显示器上表现为颜色表现为颜色) )。
32、分辨率和灰度级决定了所显示图的质量。高。分辨率和灰度级决定了所显示图的质量。高分辨率多灰度级的光栅扫描的显示器不仅可以显示图像，分辨率多灰度级的光栅扫描的显示器不仅可以显示图像，也可以显示图形。现在的图形也可以有颜色、深浅层次的也可以显示图形。现在的图形也可以有颜色、深浅层次的变化。变化。27计算机组成与结构第9章输入输出设备但是，图形学和数字图像处理是两个不同的学但是，图形学和数字图像处理是两个不同的学科，它们所研究的问题不同，应用领域不同，使用的技术科，它们所研究的问题不同，应用领域不同，使用的技术方法不同，图形和图像的输入手段也不同。方法不同，图形和图像的输入手段也不同。图形学的主要任务
33、是研究如何用计算机表示现图形学的主要任务是研究如何用计算机表示现实世界的各种事物，并且形象逼真地加以显示。如动画设实世界的各种事物，并且形象逼真地加以显示。如动画设计、花布图案设计、地图的显示等平面图，飞机、汽车、计、花布图案设计、地图的显示等平面图，飞机、汽车、建筑物的造型设计等立体图。这些图要求形象逼真地显示，建筑物的造型设计等立体图。这些图要求形象逼真地显示，需要有深浅和颜色。图形学所用的技术包括点、线、面、需要有深浅和颜色。图形学所用的技术包括点、线、面、体等平面和立体图的表示和生成。同时，由于要在平面上体等平面和立体图的表示和生成。同时，由于要在平面上显示立体图，还要研究阴影的产生，
34、隐藏线、隐藏面的消显示立体图，还要研究阴影的产生，隐藏线、隐藏面的消除技术以及光照方向与颜色的模拟等技术。除技术以及光照方向与颜色的模拟等技术。28计算机组成与结构第9章输入输出设备l l分辨率和灰度级分辨率和灰度级分辨率分辨率(resolution)(resolution)指的是显示设备所能表示的像素个指的是显示设备所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率取决于数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率取决于荧光粉的粒度，屏的尺寸和电子束的聚焦能力。荧光粉的粒度，屏的尺寸和电子束的聚焦能力。灰度级灰度级(graylevel)(graylevel)指的是所显示像素点的亮暗
35、差别，指的是所显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清楚逼真。灰度级取决于每个像素对应刷新存储器层次越清楚逼真。灰度级取决于每个像素对应刷新存储器单元的位数和单元的位数和CRTCRT本身的性能。本身的性能。 分辨率和灰度级是显示器的两个重要技术指标。分辨率和灰度级是显示器的两个重要技术指标。29计算机组成与结构第9章输入输出设备l l刷新和帧存储器刷新和帧存储器刷新：刷新：CRTCRT器件的发光是由电子束射在荧光粉上引起的。器件的发光是由电子束射在荧光粉上引起的。电子束扫过之后，其发光亮度只能维持短暂一瞬
36、电子束扫过之后，其发光亮度只能维持短暂一瞬( (大约几十大约几十毫秒毫秒) )便消失。为了使人眼能看到稳定的图像，就必须在图便消失。为了使人眼能看到稳定的图像，就必须在图像消失之前使电子束不断地重复扫描整个屏幕。这个过程像消失之前使电子束不断地重复扫描整个屏幕。这个过程叫做刷新叫做刷新(refresh)(refresh)。每秒刷新的次数称刷新频率或扫描频每秒刷新的次数称刷新频率或扫描频率。结合人的视觉生理，刷新频率应大于率。结合人的视觉生理，刷新频率应大于3030次秒，人眼次秒，人眼才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视中的标准，每才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视中的标准，每秒刷新秒刷新
37、5050帧帧(frame)(frame)图像。图像。帧存储器：为了不断提供刷新图像的信号，必须把图像帧存储器：为了不断提供刷新图像的信号，必须把图像存储起来，存储图像的存储器叫存储起来，存储图像的存储器叫“帧存储器帧存储器”或或“视频存视频存储器储器”(VRAM)(VRAM)。帧存储器的容量由图像分辨率和灰度级决。帧存储器的容量由图像分辨率和灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，帧存储器的容量越大。帧定。分辨率越高，灰度级越多，帧存储器的容量越大。帧存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。容量和存取存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。容量和存取周期是帧存储器的两个重要技术指标。周期是帧存储器
38、的两个重要技术指标。30计算机组成与结构第9章输入输出设备l l随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描电子束在荧光屏上按某种轨迹运动称为扫描电子束在荧光屏上按某种轨迹运动称为扫描(scan)(scan)，控控制电子束扫描轨迹的电路叫扫描偏转电路。扫描方式有两制电子束扫描轨迹的电路叫扫描偏转电路。扫描方式有两种，随机扫描和光栅扫描。种，随机扫描和光栅扫描。随机扫描：是控制电子束在随机扫描：是控制电子束在CRTCRT屏幕上随机地运动，从而屏幕上随机地运动，从而产生图形和字符。电子束只在需要作图的地方扫描，而不产生图形和字符。电子束只在需要作图的地方扫描，而不必扫描全屏幕，所以这种扫描方式画图速度快，
39、图象清晰。必扫描全屏幕，所以这种扫描方式画图速度快，图象清晰。光栅扫描：是电视中采用的扫描方法。在电视中，要求光栅扫描：是电视中采用的扫描方法。在电视中，要求图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光栅图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光栅扫描是从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫描两种扫描是从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫描两种方式。方式。 31计算机组成与结构第9章输入输出设备9.3.29.3.2输出设备输出设备打印机打印机1 1、打印机分类、打印机分类l l按印字原理分类，分为击打式和非击打式两大类。按印字原理分类，分为击打式和非击打式两大类。l l按工作方式划
40、分，可分为串行打印机和行式打印机两种。按工作方式划分，可分为串行打印机和行式打印机两种。l l按打印纸的宽度不同，可分为宽行打印机和窄行打印机按打印纸的宽度不同，可分为宽行打印机和窄行打印机32计算机组成与结构第9章输入输出设备2 2、工作原理、工作原理点阵针式打印机点阵针式打印机 点点阵阵针针式式打打印印机机的的特特点点是是结结构构简简单单、体体积积小小、重重量量轻轻、价价格格低低，字字符符种种类类不不受受限限制制，较较易易实实现现汉汉字字打打印印，还可以打印图形和图像。还可以打印图形和图像。 针针式式打打印印机机的的印印字字方方法法是是由由打打印印针针印印出出的的n(n(横横)Xm()Xm
41、(纵纵) )个个点点阵阵组组成成字字符符图图形形。显显然然，点点越越多多，印印字字质质量量越越高高，西西文文字字符符的的点点阵阵通通常常有有5X5X7 7，7X7X7 7，7X7X9 9等等几几种种，若要打印汉字，至少要加密到若要打印汉字，至少要加密到16X1616X16点阵或点阵或24X2424X24点阵。点阵。33计算机组成与结构第9章输入输出设备图图9.8 针式打印机构针式打印机构34计算机组成与结构第9章输入输出设备n n激光打印机内部结构激光打印机内部结构激光打印机内部结构激光打印机内部结构 激激激激光光光光打打打打印印印印机机机机的的的的内内内内部部部部结结结结构构构构如如如如图图
42、图图9 9 9 99 9 9 9所所所所示示示示。其其其其主主主主要要要要部部部部件件件件如如如如墨墨墨墨粉粉粉粉、感感感感光光光光鼓鼓鼓鼓( ( ( (硒硒硒硒鼓鼓鼓鼓) ) ) )、显显显显影影影影轧轧轧轧辊辊辊辊、显显显显影影影影磁磁磁磁铁铁铁铁、初初初初级级级级电电电电晕晕晕晕放放放放电电电电极极极极、清清清清扫扫扫扫器器器器等等等等，都都都都装装装装置置置置在在在在墨墨墨墨盒盒盒盒内内内内。其其其其中中中中感感感感光光光光鼓鼓鼓鼓一一一一般般般般是是是是用用用用铝铝铝铝合合合合金金金金制制制制成成成成的的的的一一一一个个个个圆圆圆圆筒筒筒筒，鼓鼓鼓鼓面面面面上上上上涂涂涂涂敷敷敷敷一
43、一一一层层层层感感感感光光光光材材材材料料料料( ( ( (如如如如硒硒硒硒 碲碲碲碲 砷砷砷砷合合合合金金金金) ) ) )。激激激激光光光光发发发发生生生生器器器器是是是是激激激激光光光光打打打打印印印印机机机机的的的的光光光光源源源源，具具具具有有有有很很很很好好好好的的的的单单单单色色色色性性性性和和和和方方方方向向向向性性性性，可可可可以以以以聚聚聚聚焦焦焦焦成成成成极极极极细细细细的的的的光光光光束束束束。激激激激光束通过扫描反射镜反射到感光鼓上。光束通过扫描反射镜反射到感光鼓上。光束通过扫描反射镜反射到感光鼓上。光束通过扫描反射镜反射到感光鼓上。2 2、工作原理、工作原理激光打印
44、机激光打印机35计算机组成与结构第9章输入输出设备图9.9 激光打印机内部结构示意图36计算机组成与结构第9章输入输出设备印字原理印字原理印字原理印字原理 激激激激光光光光印印印印字字字字过过过过程程程程可可可可分分分分成成成成六六六六个个个个步步步步骤骤骤骤，以以以以下下下下参参参参照照照照图图图图9 91010所所所所示示示示的的的的印印印印字过程示意图进行介绍。字过程示意图进行介绍。字过程示意图进行介绍。字过程示意图进行介绍。 (1)(1)带电带电带电带电(2)(2)曝光曝光曝光曝光(3)(3)显影显影显影显影( (显像显像显像显像) )(4)(4)转印转印转印转印(5)(5)定影定影定
45、影定影( (固定固定固定固定) )(6)(6)清除残像清除残像清除残像清除残像37计算机组成与结构第9章输入输出设备图图9.10 激光印字过程示意图激光印字过程示意图38计算机组成与结构第9章输入输出设备9.3.3汉字处理技术汉字处理技术1.1.1.1.汉字编码标准汉字编码标准汉字编码标准汉字编码标准19811981年，我国的国家技术监督局公布了国家标年，我国的国家技术监督局公布了国家标准：准：GB2312GB2312信息交换用汉字编码字符集信息交换用汉字编码字符集基本集，基本集，收集了常用汉字收集了常用汉字67636763个，其中一级汉字个，其中一级汉字37553755个，二级汉字个，二级汉
46、字30083008个。在大多数情况下，这些汉字已够用，但遇到户籍个。在大多数情况下，这些汉字已够用，但遇到户籍管理或古籍整理等，这一字符集就不够用了。管理或古籍整理等，这一字符集就不够用了。39计算机组成与结构第9章输入输出设备经过世界各国标准化组织的积极参与，经过世界各国标准化组织的积极参与，19931993年年由国际标准化组织由国际标准化组织(ISO)(ISO)和国际电工委员会和国际电工委员会(IEC)(IEC)公布了国公布了国际标准际标准ISOISOIEC10646IEC10646.1.1，即信息技术，即信息技术通用多八位通用多八位编码字符集编码字符集(UCS)(UCS)。该标准对世界各
47、国正在使用的诸多文。该标准对世界各国正在使用的诸多文字进行了统一编码，整个字符集内每一个字符用四个字进行了统一编码，整个字符集内每一个字符用四个8 8位位(bits)(bits)或或8 8个十六进制数表示，在信息交换及信息处理过程中个十六进制数表示，在信息交换及信息处理过程中显得高效、简洁。因此，世界各国都力图将本国文字放入显得高效、简洁。因此，世界各国都力图将本国文字放入这一区域内。这一区域内。40计算机组成与结构第9章输入输出设备中国、日本、韩国中国、日本、韩国(CJK)(CJK)的统一的汉字被分配的统一的汉字被分配在该区的在该区的4E004E00到到9FFF9FFF，共，共2090220
48、902个位置，即个位置，即2090220902个汉字。个汉字。其中我国约有其中我国约有1700017000个汉字已被收入。个汉字已被收入。ISOISOIEC10646IEC10646大大字符集从根本上解决了多文种编码之间的冲突，为多文种字符集从根本上解决了多文种编码之间的冲突，为多文种( (包括中文包括中文) )应用软件的开发提供了一个统一的平台。目前应用软件的开发提供了一个统一的平台。目前越来越多的公司开始以越来越多的公司开始以UCSUCS的体系设计它们的系统和应用的体系设计它们的系统和应用软件，也为我国的中文信息产业的发展创造了机遇。软件，也为我国的中文信息产业的发展创造了机遇。41计算机
49、组成与结构第9章输入输出设备22汉字的输入方法汉字的输入方法汉字编码可归纳成音码、形码和音形码三大类。汉字编码可归纳成音码、形码和音形码三大类。评价汉字编码方案的优劣，应该符合易学易用、操作方便、评价汉字编码方案的优劣，应该符合易学易用、操作方便、重码少、规则简明、记忆量少等原则。重码少、规则简明、记忆量少等原则。上述的汉字编码用于键盘输入，除此以外还有语音输入方上述的汉字编码用于键盘输入，除此以外还有语音输入方式、手写输入方式和印刷体扫描识别输入方式。式、手写输入方式和印刷体扫描识别输入方式。(1).(1).键盘输入方式键盘输入方式1.1.音码输入音码输入音码是以国家文字改革委员会公布的汉语
50、拼音方案为基础进音码是以国家文字改革委员会公布的汉语拼音方案为基础进行编码的。行编码的。42计算机组成与结构第9章输入输出设备根据编码规则的不同，一般有全拼、简拼和双根据编码规则的不同，一般有全拼、简拼和双拼三种音码。全拼即把汉字的全部拼音字母作为汉字的编拼三种音码。全拼即把汉字的全部拼音字母作为汉字的编码，输入汉字时只用打汉字的全拼音即可。但因汉字同音码，输入汉字时只用打汉字的全拼音即可。但因汉字同音字多而造成重码很多，因此还要进行选字，影响输入效率，字多而造成重码很多，因此还要进行选字，影响输入效率，后来用输入词组或短语的方法来提高速度。简拼和双拼以后来用输入词组或短语的方法来提高速度。简
51、拼和双拼以压缩拼音字母的方法来减少录入一个汉字的敲打键盘次数，压缩拼音字母的方法来减少录入一个汉字的敲打键盘次数，但需记忆一些规则，又未能解决重码问题。但需记忆一些规则，又未能解决重码问题。43计算机组成与结构第9章输入输出设备2.2.形码输入形码输入汉字是一种音形义俱全的图形文字，一个字一个汉字是一种音形义俱全的图形文字，一个字一个样，由样，由3838种笔画组成种笔画组成500500多个部件，再由多个部件，再由500500多个部件组成多个部件组成6 6万多个汉字。对每个部件给一个代码。它的最大特点是便万多个汉字。对每个部件给一个代码。它的最大特点是便于说不准普通话的人使用，或对某些不认识的字
52、也能根据于说不准普通话的人使用，或对某些不认识的字也能根据形状输入。但是由于汉字结构复杂，构成汉字的部件大多形状输入。但是由于汉字结构复杂，构成汉字的部件大多数还没有规范化，有的汉字很难正确拆成部件，还要牢记数还没有规范化，有的汉字很难正确拆成部件，还要牢记拆字的规则，也不是一种理想的输入方式。拆字的规则，也不是一种理想的输入方式。44计算机组成与结构第9章输入输出设备3.3.音形码音形码( (或形音码或形音码) )输入输入音形码：音形码： 对每个输入的汉字，先取该字读音的第一声母，对每个输入的汉字，先取该字读音的第一声母，然后按一定规则拆分该字的部件，其目的在于减少重码。然后按一定规则拆分该
53、字的部件，其目的在于减少重码。形音码：形音码： 先把一个汉字分解成多个部件，并按一定规则先把一个汉字分解成多个部件，并按一定规则提取部件，再把所取部件读音的第一个字母连成字母串，提取部件，再把所取部件读音的第一个字母连成字母串，即为该汉字的输入编码。即为该汉字的输入编码。45计算机组成与结构第9章输入输出设备(2).(2).语音输入方式语音输入方式随着社会日益信息化，人们越来越希望用自然随着社会日益信息化，人们越来越希望用自然语言与计算机交流。如果人的讲话通过话筒能直接输入计语言与计算机交流。如果人的讲话通过话筒能直接输入计算机，经过计算机处理后直接输出打印稿，这无疑会受到算机，经过计算机处理
54、后直接输出打印稿，这无疑会受到欢迎。又如果计算机实现了人机会话，具有机器翻译或自欢迎。又如果计算机实现了人机会话，具有机器翻译或自动文摘等语言信息处理功能。那么这些实用系统除了分析动文摘等语言信息处理功能。那么这些实用系统除了分析输入到计算机中的文章或话语外，还需要具备生成语言的输入到计算机中的文章或话语外，还需要具备生成语言的能力，人们必须对语言的词法分析、句法分析、语义分析能力，人们必须对语言的词法分析、句法分析、语义分析等进行研究，并付诸实施。等进行研究，并付诸实施。 46计算机组成与结构第9章输入输出设备由此积累了诸如电子词典、语料库等语言数据由此积累了诸如电子词典、语料库等语言数据资
55、源，这些技术和资源，有的已经形成产品，有的正在开资源，这些技术和资源，有的已经形成产品，有的正在开发和充实。即使有了上述这些成果，但是由于每个人的口发和充实。即使有了上述这些成果，但是由于每个人的口音、音量、音频各有不同，所以语音识别的难度还是很大。音、音量、音频各有不同，所以语音识别的难度还是很大。随着计算机技术的发展，语音输入的准确率和识别率肯定随着计算机技术的发展，语音输入的准确率和识别率肯定会有新的突破。会有新的突破。(3).(3).手写输入手写输入先建好电脑汉字库，借助与电脑连接的笔输入先建好电脑汉字库，借助与电脑连接的笔输入设备设备( (图形板和画笔图形板和画笔) )和软件，可将手
56、写汉字输入电脑，有和软件，可将手写汉字输入电脑，有关产品已经上市。这种输入方式可以不记拆字的规则、不关产品已经上市。这种输入方式可以不记拆字的规则、不受口音的限制，代表了汉字输入智能化的大方向，使人们受口音的限制，代表了汉字输入智能化的大方向，使人们在汉字输入方面有望告别在汉字输入方面有望告别“键盘键盘”。 47计算机组成与结构第9章输入输出设备(4).(4).印刷体扫描识别输入印刷体扫描识别输入通过与电脑连接的光学字符识别通过与电脑连接的光学字符识别(OCR)(OCR)仪，把仪，把书面图文资料成批快速录入计算机。如果能自动识别各种书面图文资料成批快速录入计算机。如果能自动识别各种字体，又能识
57、别手写体字体，又能识别手写体( (连笔字、简繁字连笔字、简繁字) )，那就更理想了。，那就更理想了。上述上述4 4种输入方式，除了键盘输入外都可认为种输入方式，除了键盘输入外都可认为是智能化输入，而智能化输入的任一突破基本上也可为键是智能化输入，而智能化输入的任一突破基本上也可为键盘输入带来好处。盘输入带来好处。从以上讨论可以看出，各种输入方式相互之间从以上讨论可以看出，各种输入方式相互之间有着密切关系，而且都向更智能化方向发展。有着密切关系，而且都向更智能化方向发展。48计算机组成与结构第9章输入输出设备33汉字的存储汉字的存储汉字的存储有两个方面的含义，一种是汉字内码汉字的存储有两个方面的
58、含义，一种是汉字内码的存储，另一种是字形码的存储。的存储，另一种是字形码的存储。字形码也称字模码，目前计算机显示器和打印机字形码也称字模码，目前计算机显示器和打印机都用点阵表示汉字字形代码，它是汉字的输出形式。根据都用点阵表示汉字字形代码，它是汉字的输出形式。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为16161616点阵，提高型汉字为点阵，提高型汉字为24242424点阵，点阵，32323232点阵，甚点阵，甚至更高。至更高。49计算机组成与结构第9章输入输出设备字模点阵的信息量是很大的，所占存储空间也字模点阵的信息量是很大的，所占
59、存储空间也很大，以很大，以16161616点阵为例，每个汉字就要占用点阵为例，每个汉字就要占用3232个字节，个字节，两级汉字大约占用两级汉字大约占用256K256K字节。因此字模点阵只能用来构成字节。因此字模点阵只能用来构成“字库字库”，而不能用于机内存储。字库中存储了每个汉字，而不能用于机内存储。字库中存储了每个汉字的点阵代码，当显示输出时才检索字库，输出字模点阵，的点阵代码，当显示输出时才检索字库，输出字模点阵，得到字形。图得到字形。图9.149.14是是“次次”字点阵及编码。字点阵及编码。汉字字形最初就是采用上述的点阵字形，为了汉字字形最初就是采用上述的点阵字形，为了提高字形质量，以后
60、开始采用矢量表示，继而采用轮廓曲提高字形质量，以后开始采用矢量表示，继而采用轮廓曲线，或同时采用矢量和曲线来表示数字和拼音字母。线，或同时采用矢量和曲线来表示数字和拼音字母。50计算机组成与结构第9章输入输出设备图9.14 汉字字形点阵及编码51计算机组成与结构第9章输入输出设备汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等的机内代码，内码比字形点阵码占用空间少，一般用两等的机内代码，内码比字形点阵码占用空间少，一般用两个字节就可以表示汉字。汉字内码表示有许多种，要考虑个字节就可以表示汉字。汉字内码表示有许多种，要考虑的因素有以下几点：的因素有以下几点：码位
61、尽量短；码位尽量短；表示的汉字要足表示的汉字要足够多；够多；码值要连续有序，以便于操作运算。因此，为了码值要连续有序，以便于操作运算。因此，为了能够表示两级能够表示两级67636763个汉字，每个汉字用两个字节。个汉字，每个汉字用两个字节。52计算机组成与结构第9章输入输出设备44汉字的输出汉字的输出汉字输出有打印输出和显示输出两种形式。汉字输出有打印输出和显示输出两种形式。汉字显示器多采用与图形显示兼容的光栅扫描显示器，汉字显示器多采用与图形显示兼容的光栅扫描显示器，一般采用一般采用16161616点阵。点阵。在计算机系统中，一般利用通用显示器和打印机输出汉在计算机系统中，一般利用通用显示器和打印机输出汉字，在主机内部由图形显示接口形成点阵码以后，将点阵字，在主机内部由图形显示接口形成点阵码以后，将点阵码送到设备，设备只要具有输出点阵的能力就可以输出汉码送到设备，设备只要具有输出点阵的能力就可以输出汉字。以这种方式输出的汉字是利用设备可以画点的图形方字。以这种方式输出的汉字是利用设备可以画点的图形方式实现的，因此，常称这种汉字为式实现的，因此，常称这种汉字为“图形汉字图形汉字”。图图9.159.15是是IBMIBMPCPC机汉字显示原理图。机汉字显示原理图。 53计算机组成与结构第9章输入输出设备
