外部设备课件

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1、第第7章章 外部设备外部设备第第7章章外部设备外部设备1外部设备第第7章章 外部设备外部设备 外部设备是计算机系统中不可缺少外部设备是计算机系统中不可缺少的重要组成部分，本章将介绍磁介质存的重要组成部分，本章将介绍磁介质存储器的存储原理，常用磁介质存储设备储器的存储原理，常用磁介质存储设备和其他辅助存储设备，以及常见的输入和其他辅助存储设备，以及常见的输入输出设备的工作原理。输出设备的工作原理。 2外部设备第第7章章 外部设备外部设备本章学习内容本章学习内容7.1 外部设备概述外部设备概述7.2 磁介质存储器的性能和原理磁介质存储器的性能和原理7.3 磁介质存储设备磁介质存储设备7.4 磁盘阵

2、列（磁盘阵列（RAID）7.5 光盘存储器光盘存储器7.6 新型辅助存储器新型辅助存储器7.7 键盘输入设备键盘输入设备7.8 其他输入设备其他输入设备7.9 打印输出设备打印输出设备7.10 显示设备显示设备3外部设备第第7章章 外部设备外部设备本章学习要求本章学习要求了解：外部设备分类了解：外部设备分类了解：磁介质存储器的读写原理和技术指标了解：磁介质存储器的读写原理和技术指标理解：常见的数字磁记录方式理解：常见的数字磁记录方式理解：硬盘上的信息分布和磁盘地址理解：硬盘上的信息分布和磁盘地址了解：磁盘阵列的基本概念了解：磁盘阵列的基本概念了解：光盘的基本概念。了解：光盘的基本概念。了解：新

3、型辅助存储器了解：新型辅助存储器理解：键盘的类型和非编码键盘的工作原理理解：键盘的类型和非编码键盘的工作原理了解：其他输入设备了解：其他输入设备理解：印字输出设备的特点和点阵针式打印机理解：印字输出设备的特点和点阵针式打印机的工作原理的工作原理理解：显示设备特点和字符显示器的工作原理理解：显示设备特点和字符显示器的工作原理4外部设备第第7章章 外部设备外部设备7.1 外部设备概述外部设备概述一、作用一、作用 在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。外设外设CPU二、地位二、地位 从信息的转换角度：决定了信息处理的可靠性与准确性

4、从信息的转换角度：决定了信息处理的可靠性与准确性 从配置上：越来越多，功能越来越强从配置上：越来越多，功能越来越强 从所占比重上：其产值占信息产业中硬件产值的从所占比重上：其产值占信息产业中硬件产值的 70% 以上以上决定计算机系统可靠性、性价比及影响计算机推广应用的关键决定计算机系统可靠性、性价比及影响计算机推广应用的关键5外部设备第第7章章 外部设备外部设备7.1.1 7.1.1 外部设备的分类外部设备的分类 按功能按功能 输入设备输入设备 1 键盘、鼠标键盘、鼠标 2 图形输入设备：光笔、数字化仪图形输入设备：光笔、数字化仪 3 语音输入设备：话筒语音输入设备：话筒 4 自动识别输入设备

5、：自动识别输入设备：OCR、OMR、扫描、扫描仪、条码阅读机仪、条码阅读机 5 触摸屏触摸屏 6 图象输入设备：数码相机图象输入设备：数码相机6外部设备第第7章章 外部设备外部设备 输出设备输出设备 1 显示器显示器 2 打印机打印机 针式打印机针式打印机 激光打印机激光打印机: 激光扫描技术、电摄影技术激光扫描技术、电摄影技术 喷墨打印机：喷墨打印机：“连续射流分解成滴连续射流分解成滴” 3 绘图仪：平台式和鼓式绘图仪：平台式和鼓式 4 语音输出设备：扬声器、耳机语音输出设备：扬声器、耳机 5 缩微胶卷输出设备缩微胶卷输出设备7外部设备第第7章章 外部设备外部设备 外存储设备外存储设备 1

6、软盘软盘 2 硬盘硬盘 内置硬盘内置硬盘 盒式硬盘盒式硬盘 3 光盘：光盘：CD、DVD 4 磁带磁带 数据通信设备数据通信设备 终端设备终端设备由输入设备、输出设备和终端控制器组成，通常通过通信线路与由输入设备、输出设备和终端控制器组成，通常通过通信线路与主机相连。终端设备具有向计算机输入信息和接收计算机输出信息的能力，具主机相连。终端设备具有向计算机输入信息和接收计算机输出信息的能力，具有与通信线路连接的通信控制能力，有些还具有一定的数据处理能力。有与通信线路连接的通信控制能力，有些还具有一定的数据处理能力。 1 通用终端设备通用终端设备 2 专用终端设备专用终端设备8外部设备第第7章章

7、外部设备外部设备 磁磁介介质质存存储储器器的的存存储储过过程程是是一一种种电电磁磁转转换换的的过过程程。常常见见的的磁磁介介质质存存储储器器，如如软软磁磁盘盘、硬硬磁磁盘盘、磁磁带带等等就就是是利利用用磁磁记记录录原原理制成的。理制成的。7.2 磁介质存储器的性能和原理磁介质存储器的性能和原理9外部设备第第7章章 外部设备外部设备 计算机的外存储器又称磁表面存储设备计算机的外存储器又称磁表面存储设备。所谓所谓磁表面存储磁表面存储，是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。储信息。

8、磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器。 磁表面存储器的优点：磁表面存储器的优点： (1)存储容量大，位价格低；存储容量大，位价格低；(2)记录介质可以重复使用；记录介质可以重复使用；(3)记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档；记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档；(4)非破非破坏性读出，读出时不需要再生信息坏性读出，读出时不需要再生信息 。磁表面存储器的缺点：磁表面存储器的缺点： 存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。在计算机系统中作为在计算机系统中作为辅助大容量存储器辅助大容量存储器使用，用以存放系统使用，用以

9、存放系统软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。软件、大型文件、数据库等大量程序与数据信息。7.2.1 7.2.1 磁介质存储器的读写磁介质存储器的读写10外部设备第第7章章 外部设备外部设备 磁盘存储器的主要指标包括磁盘存储器的主要指标包括存储密度、存储容量、存取时存储密度、存储容量、存取时间间及及数据传输率数据传输率。 1.1.存储密度存储密度 存储密度分道密度、位密度和面密度。存储密度分道密度、位密度和面密度。 道密度道密度 沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数，单位为沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数，单位为 道道/英寸。英寸。 位密度位密度 磁道单位长度上能记录的二进制代码位数，磁道单

10、位长度上能记录的二进制代码位数， 单位为位单位为位/英寸。英寸。 面密度面密度位密度和道密度的乘积，单位为位位密度和道密度的乘积，单位为位/平方英寸。平方英寸。 7.2.2 7.2.2 磁介质存储器的技术指标磁介质存储器的技术指标11外部设备第第7章章 外部设备外部设备2.2.存储容量存储容量 一个磁盘存储器所能存储的字节总数，称为磁盘存储器的一个磁盘存储器所能存储的字节总数，称为磁盘存储器的存储容量。存储容量有格式化容量和非格式化容量之分。存储容量。存储容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量：格式化容量： 按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是按照某种特定的记录格式所能存储

11、信息的总量，也就是用户可以真正使用的容量。用户可以真正使用的容量。 非格式化容量：非格式化容量： 磁记录表面可以利用的磁化单元总数。将磁盘存储器用磁记录表面可以利用的磁化单元总数。将磁盘存储器用于某计算机系统中，必须首先进行格式化操作，然后才能供于某计算机系统中，必须首先进行格式化操作，然后才能供用户记录信息。格式化容量一般是非格式化容量的用户记录信息。格式化容量一般是非格式化容量的60%70%。目前，。目前，3.5英寸的硬盘机容量可达英寸的硬盘机容量可达80GB。12外部设备第第7章章 外部设备外部设备7.2.3 7.2.3 数字磁记录方式数字磁记录方式 为了提高磁介质存储器的性能，扩为了提

12、高磁介质存储器的性能，扩大存储容量，加快存取速度，除了要不断大存储容量，加快存取速度，除了要不断改善磁头和记录介质的电磁性能和机械性改善磁头和记录介质的电磁性能和机械性能之外，选用高性能的数字磁记录方式对能之外，选用高性能的数字磁记录方式对提高记录密度和可靠性也是很重要的。提高记录密度和可靠性也是很重要的。 磁磁记记录录方方式式是是一一种种编编码码方方式式，即即按按照照某某种种规规律律将将一一连连串串的的二二进进制制数数字字信信息息变变换成记录介质上相应磁通翻转形式。换成记录介质上相应磁通翻转形式。13外部设备第第7章章 外部设备外部设备直接记录方式直接记录方式图图7-2(a) 直接记录方式的

13、写电流波形直接记录方式的写电流波形14外部设备第第7章章 外部设备外部设备 当记录密度较低时，可以不编码，直当记录密度较低时，可以不编码，直接按记录信息的接按记录信息的“0”、“1”排序记录。排序记录。归零制（归零制（RZ） 记记录录“1”时时，写写磁磁头头线线圈圈中中通通以以正正向向脉脉冲冲电电流流；记记录录“0”时时，通通以以反反向向脉脉冲冲电电流流。由由于于脉脉冲冲电电流流均均要要回回到到零零，故故称称为为归归零零制制。归归零零制制的的两两个个脉脉冲冲之之间间有有一一段段间隔没有电流，相应的这段磁层未被磁化。间隔没有电流，相应的这段磁层未被磁化。1.直接记录方式直接记录方式15外部设备第

14、第7章章 外部设备外部设备不归零制（不归零制（NRZ） 记记录录“1”时时，写写磁磁头头线线圈圈中中通通以以正正向向电电流流；记记录录“0”时时，通通以以反反向向电电流流。由由于于磁磁头头中中电电流流不不回回到到零零，故故称称为为不不归归零零制制。如如果果记记录录的的相相邻邻两两位位信信息息相相同同时时，写写电电流流方方向向不不变变；只只有有当当记记录录的的相相邻邻两两位位信信息息不不相相同同时时，写写电电流流才才改改变变方方向，所以又称为向，所以又称为 “见变就翻见变就翻”的不归零制。的不归零制。不归零不归零1制（制（NRZ-1） 这这是是一一种种改改进进的的不不归归零零制制，记记录录“1”

15、时时，在在位位周周期期中中间间写写电电流流改改变变方方向向；而而记记录录“0”时时，写写电电流流方方向向维维持持不不变变，所所以以称称之之为为见见“1”就就翻翻的不归零制。的不归零制。1.直接记录方式（续）直接记录方式（续）16外部设备第第7章章 外部设备外部设备按位编码记录方式按位编码记录方式图图7-2(b) 按位编码记录方式的写电流波形按位编码记录方式的写电流波形17外部设备第第7章章 外部设备外部设备调相制（调相制（PE） 调调相相制制又又称称相相位位编编码码方方式式。它它采采用用0和和180相相位位的的不不同同分分别别表表示示“1”或或“0”。它它的的编编码码规规则则是是：记记录录“1

16、”时时，写写电电流流在在位位周周期期中中间间由由负负变变正正；记记录录“0”时时，写写电电流流在在位位周周期期中中间间由由正正变变负负。当当连连续续出出现现两两个个或或两两个个以以上上“1”或或“0”时时，为为了了维维持持上上述述原原则则，在在位位周周期期的的边边界界上上也也要要翻翻转一次。这种记录方式常用于磁带机中。转一次。这种记录方式常用于磁带机中。2.按位编码记录方式按位编码记录方式18外部设备第第7章章 外部设备外部设备 成组编码方式，如群码制（成组编码方式，如群码制（GCR）、）、三位调制码（三位调制码（3PM）和游程长度受限码和游程长度受限码（RLL）等，它们将数据序列中的数据位等

17、，它们将数据序列中的数据位几位分成一组，然后按一定的变换规则变几位分成一组，然后按一定的变换规则变换成对应的记录码，再采用换成对应的记录码，再采用NRZ-1制写入制写入记录介质，从而使记录密度得以提高。记录介质，从而使记录密度得以提高。3.成组编码记录方式成组编码记录方式19外部设备第第7章章 外部设备外部设备 尽管存在着很多种编码方式，但只有尽管存在着很多种编码方式，但只有少部分仍然流行。近些年最流行的三种基少部分仍然流行。近些年最流行的三种基本类型是：本类型是： 调频制（调频制（FM） 改进的调频制（改进的调频制（MFM） 游程长度受限（游程长度受限（RLL）7.2.4 7.2.4 编码方

18、式的比较编码方式的比较20外部设备第第7章章 外部设备外部设备用用FM、MFM和和RLL2,7编码方式的比较编码方式的比较 图图7-3 用用FM、MFM和和RLL2,7编码编码ASCII字符字符“X”的写电流波的写电流波形形 21外部设备第第7章章 外部设备外部设备 磁磁介介质质存存储储器器主主要要包包括括硬硬盘盘存存储储器器、软软盘盘存存储储器器和和磁磁带带存存储储器器，它它们们的的容容量量大大、位价格低，是当今辅助存储器的主体。位价格低，是当今辅助存储器的主体。7.3 磁介质存储设备磁介质存储设备22外部设备第第7章章 外部设备外部设备 硬硬盘盘存存储储器器的的硬硬件件包包括括硬硬盘盘控控

19、制制器器（适适配配器器）、硬硬盘盘驱驱动动器器以以及及连连接接电电缆缆。硬硬盘盘控控制制器器（HDC）对对硬硬盘盘进进行行管管理理，并并在在主主机机和和硬硬盘盘之之间间传传送送数数据据。硬硬盘盘控控制制器器以以适适配配卡卡的的形形式式插插在在主主板板上上或或直直接接集集成成在在主主板板上上，然然后后通通过过电电缆缆与与硬硬盘盘驱驱动动器器相相连连；许许多多新新型型硬硬盘盘则则已已将将控控制制器器集集成成到到驱驱动动器器单单元元中中去去了了。硬硬盘盘驱驱动动器器（HDD）中中有有盘盘片片、磁磁头头、主主轴轴电电机机（盘盘片片旋旋转转驱驱动动机机构构）、磁头定位机构、读写电路和控制逻辑等。、磁头定

20、位机构、读写电路和控制逻辑等。7.3.1 7.3.1 硬盘存储器的基本结构与分类硬盘存储器的基本结构与分类23外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.磁头磁头 温温盘盘的的磁磁头头采采用用接接触触启启停停式式。所所谓谓接接触触启启停停是是指指在在读读写写操操作作时时磁磁头头浮浮空空，不不与与盘盘面面记记录录区区相相接接触触，以以免免划划伤伤记记录录区区。但但由由于于磁磁头头的的浮浮起起要要依依靠靠盘盘片片高高速速旋旋转转时时产产生生的的气气垫垫浮浮力力，因因此此在在启启动动前前和和停停止止后后，磁头将仍与盘面接触。磁头将仍与盘面接触。 在在读读写写时时，磁磁头头与与盘盘面面之之间间的的间间隙隙

21、极极小小，这这样样，磁磁头头在在通通以以写写电电流流后后，盘盘面面的的磁化单元很小，记录密度可以大大提高。磁化单元很小，记录密度可以大大提高。 7.3.2 7.3.2 硬盘驱动器硬盘驱动器24外部设备第第7章章 外部设备外部设备2.磁头定位系统磁头定位系统 磁头定位系统驱动磁头沿盘面径向移磁头定位系统驱动磁头沿盘面径向移动寻道并精确定位。磁头定位系统应包括动寻道并精确定位。磁头定位系统应包括以下操作：以下操作： 硬硬盘盘驱驱动动器器启启动动后后，或或是是中中途途寻寻道道出出错错后后，要要使使磁磁头头准准确确地地回回到到0号号磁磁道道，以等待寻道命令。以等待寻道命令。 要要能能快快速速、准准确确

22、地地将将磁磁头头移移到到指指定定磁道的中心位置。磁道的中心位置。 当硬盘驱动器发生故障或掉电后，当硬盘驱动器发生故障或掉电后，要使磁头迅速退出盘面数据区，以保护盘要使磁头迅速退出盘面数据区，以保护盘面免受擦伤。面免受擦伤。 25外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.硬盘的信息分布硬盘的信息分布 在硬盘中信息分布呈以下层次：记录在硬盘中信息分布呈以下层次：记录面、圆柱面、磁道和扇区。面、圆柱面、磁道和扇区。记录面记录面 一一台台硬硬盘盘驱驱动动器器中中有有多多个个盘盘片片，每每个个盘盘片片有有两两个个记记录录面面，每每个个记记录录面面对对应应一一个个磁磁头头，所所以以记记录录面面号号就就是是磁

23、磁头头号号。所所有有的的磁磁头头安安装装在在一一个个公公用用的的传传动动设设备备或或支支架架上上，磁磁头头一一致致地地沿沿盘盘面面径径向向移移动动，单单个个磁磁头头不不能单独地移动。能单独地移动。 7.3.3 7.3.3 硬盘的信息分布和磁盘地址硬盘的信息分布和磁盘地址 26外部设备第第7章章 外部设备外部设备磁盘组的记录面磁盘组的记录面 图图7-4(a) 磁盘组的记录面磁盘组的记录面 27外部设备第第7章章 外部设备外部设备磁道磁道 在在记记录录面面上上，一一条条条条磁磁道道形形成成一一组组同同心心圆圆，最外圈的磁道为最外圈的磁道为0号，往内则磁道号逐步增加。号，往内则磁道号逐步增加。圆柱面

24、圆柱面 在在一一个个盘盘组组中中，各各记记录录面面上上相相同同编编号号（位位置）的诸磁道构成一个圆柱面。置）的诸磁道构成一个圆柱面。 引引入入圆圆柱柱面面的的概概念念是是为为了了提提高高硬硬盘盘的的存存储储速速度度。当当主主机机要要存存入入一一个个较较长长的的文文件件时时，若若一一条条磁磁道道存存不不完完，就就需需要要存存放放在在同同一一圆圆柱柱面面上上的的不不同同磁磁道道上上。由由于于各各记记录录面面的的磁磁头头已已同同时时定定位位，换换道道的的时时间间只只是是磁磁头头选选择择电电路路的的译译码码时时间间，相相对于定位操作可以忽略不计。对于定位操作可以忽略不计。1.硬盘的信息分布（续）硬盘的

25、信息分布（续）28外部设备第第7章章 外部设备外部设备磁盘圆柱面磁盘圆柱面 图图7-4(c) 磁盘圆柱面磁盘圆柱面29外部设备第第7章章 外部设备外部设备扇区扇区 通通常常将将一一条条磁磁道道划划分分为为若若干干个个段段，每每个个段段称称为为一一个个扇扇区区或或扇扇段段，每每个个扇扇区区存存放放一一个个定定长长信信息息块块（如如512个个字字节节）。一一条条磁磁道道划划分分多多少少扇扇区区，每每个个扇扇区区可可存存放放多多少少字字节节，一一般般由由操操作作系系统统决决定定。磁磁道道上上的的扇扇区区编编号号从从1开开始始，不不像像磁磁头头或或柱柱面面编编号号从从0开始。开始。 1.硬盘的信息分布

26、（续）硬盘的信息分布（续）30外部设备第第7章章 外部设备外部设备磁盘扇区磁盘扇区图图7-4(b) 磁盘扇区磁盘扇区 31外部设备第第7章章 外部设备外部设备 主主机机向向磁磁盘盘控控制制器器送送出出有有关关寻寻址址信信息息，磁盘地址一般表示为：磁盘地址一般表示为： 驱驱动动器器号号、圆圆柱柱面面（磁磁道道）号号、记记录录面（磁头）号、扇区号面（磁头）号、扇区号 通通常常，主主机机通通过过一一个个硬硬盘盘控控制制器器可可以以连连接接几几台台硬硬盘盘驱驱动动器器，所所以以需需送送出出驱驱动动器器号号或或台台号号。调调用用磁磁盘盘常常以以文文件件为为单单位位，故故寻寻址址信信息息一一般般应应当当给

27、给出出文文件件起起始始位位置置所所在在的的圆圆柱柱面面号号与与记记录录面面号号（这这就就确确定定了了具具体体磁磁道道）、起起始始扇扇区区号号，并并给给出出扇扇区区数数（交交换量）。换量）。2.磁盘地址磁盘地址32外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.硬盘的主要性能指标硬盘的主要性能指标 硬盘容量硬盘容量 主轴转速主轴转速 道密度道密度 平均存取时间平均存取时间 缓存缓存 数据传输率数据传输率7.3.4 7.3.4 硬盘存储器的技术参数硬盘存储器的技术参数33外部设备第第7章章 外部设备外部设备 设设有有一一个个盘盘面面直直径径为为18in的的磁磁盘盘组组，有有20个个记记录录面面，每每面面有

28、有5in的的区区域域用用于于记记录录信信息息，记记录录密密度度为为100道道/in（TPI）和和1000b/in（bpi），转转速速为为2400r/min，道道间间移移动动时时间间为为0.2ms，试试计计算算该该盘盘组组的的容容量、数据传输率和平均存取时间。量、数据传输率和平均存取时间。 每一记录面的磁道数每一记录面的磁道数N为为 N5 in/面面100道道/in500道道/面面 最内圈磁道的周长为最内圈磁道的周长为 L=(18-25)in=25.12 in3.硬盘参数的计算硬盘参数的计算34外部设备第第7章章 外部设备外部设备 以以最最内内圈圈磁磁道道的的周周长长当当作作每每条条磁磁道道的的

29、长长度度，故故该该盘盘组组的的存存储储容容量量（非非格格式式化化容容量）为量）为 C=1000b/in25.12in/道道500道道/面面20面面=251.2106 b=31.4106 B 磁盘旋转一圈的时间为磁盘旋转一圈的时间为 t= 60s/min=0.025 s=25 ms 3.硬盘参数的计算（续）硬盘参数的计算（续）35外部设备第第7章章 外部设备外部设备 数据传输率为数据传输率为 Dr= = =1004.8 b/ms=1.0048106 b/s =0.1256106 B/s =0.1256 MB/s 平均存取时间为平均存取时间为 Ta ms60 ms3.硬盘参数的计算（续）硬盘参数的

30、计算（续）36外部设备第第7章章 外部设备外部设备 传传统统硬硬盘盘驱驱动动器器的的每每个个磁磁道道上上记记录录的的扇扇区区数数是是相相同同的的，因因而而存存储储的的信信息息量量也也是是相相同同的的，这这意意味味着着在在磁磁盘盘上上位位密密度度是是变变化化的的。因因为为内内圈圈磁磁道道的的周周长长短短，外外圈圈磁磁道道的的周周长长长长，所所以以内内圈圈磁磁道道的的位位密密度度高高，外外圈圈磁磁道道的的位位密密度度低低，最最内内圈圈磁磁道道的的位位密密度度（最最大大位位密密度度）决决定定了了磁磁盘盘驱驱动动器器的的容容量量。又又因因为为每每个个磁磁道道记记录录的的信信息息量量及及转转速速是是相相

31、同的，所以它们的数据传输率也是相同的。同的，所以它们的数据传输率也是相同的。7.3.6 7.3.6 硬盘的分区域记录硬盘的分区域记录37外部设备第第7章章 外部设备外部设备每个磁道有相同数量扇区每个磁道有相同数量扇区 图图7-6 每个磁道有相同数量扇区每个磁道有相同数量扇区38外部设备第第7章章 外部设备外部设备 由由于于外外圈圈磁磁道道比比内内圈圈磁磁道道更更长长一一些些，但但存存储储的的信信息息量量却却相相同同，所所以以外外圈圈磁磁道道上上明明显显地地存存在在着着浪浪费费。采采用用分分区区域域记记录录技技术术可可以以增增加加硬硬盘盘驱驱动动器器的的容容量量。分分区区域域记记录录就就是是把把

32、磁磁盘盘柱柱面面分分成成一一系系列列的的组组，又又称称区区域域。由由于于外外圈圈磁磁道道有有更更长长的的周周长长，所所以以外外层层磁磁道道要要比比内内层层磁磁道道包包含含更更多多的的扇扇区区，即即外圈磁道上保存的信息比内圈磁道多。外圈磁道上保存的信息比内圈磁道多。7.3.3 7.3.3 硬盘的信息分布和磁盘地址（续）硬盘的信息分布和磁盘地址（续） 39外部设备第第7章章 外部设备外部设备分区域记录磁盘扇区分布分区域记录磁盘扇区分布图图7-6 分区域记录磁盘扇区分布分区域记录磁盘扇区分布40外部设备第第7章章 外部设备外部设备 相相对对于于利利用用磁磁通通变变化化和和磁磁化化电电流流进进行行读读

33、写写的的磁磁盘盘而而言言，用用光光学学方方式式读读写写信信息息的的圆圆盘盘称称为为光光盘盘，以以光光盘盘为为存存储储介介质质的的存存储储器称为光盘存储器。器称为光盘存储器。7.5 光盘存储器光盘存储器41外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.CD-ROM光盘光盘 CD-ROM即即只只读读型型光光盘盘，又又称称固固定定型型光光盘盘。它它由由生生产产厂厂家家预预先先写写入入数数据据和和程程序序，使使用用时时用用户户只只能能读读出出，不不能能修修改改或或写写入新内容。入新内容。2.CD-R光盘光盘 CD-R光光盘盘采采用用WORM标标准准，光光盘盘可可由由用用户户写写入入信信息息，写写入入后后可可

34、以以多多次次读读出出；但但只只能能写写入入一一次次，信信息息写写入入后后将将不不能能再再修修改，所以称为只写一次型光盘。改，所以称为只写一次型光盘。7.5.1 7.5.1 光盘存储器的类型光盘存储器的类型42外部设备第第7章章 外部设备外部设备 这这种种光光盘盘是是可可以以写写入入、擦擦除除、重重写写的的可可逆逆性性记记录录系系统统。这这种种光光盘盘类类似似于于磁磁盘盘，可重复读写。可重复读写。4.DVD-ROM光盘光盘 DVD代代表表通通用用数数字字光光盘盘，简简称称高高容容量量CD。事事实实上上，任任何何DVD-ROM光光驱驱都都是是CD-ROM光光驱驱，即即这这类类光光驱驱既既能能读读取

35、取CD光光盘盘，也也能能读读取取DVD光光盘盘。DVD除除了了密密度度较较高高以以外外，其其他他技技术术与与CD-ROM完完全相同。全相同。3.CD-RW光盘光盘43外部设备第第7章章 外部设备外部设备 除除去去前前述述的的磁磁介介质质存存储储器器和和光光存存储储器器，近近年年来来又又出出现现了了许许多多新新型型的的辅辅助助存存储储器器，这这些些存存储储器器的的共共同同特特点点是是：容容量量大大、可可更更换、使用方便。换、使用方便。7.6 新型辅助存储器新型辅助存储器44外部设备第第7章章 外部设备外部设备 可可移移动动介介质质有有两两种种基基本本类类型型：磁磁盘盘和和磁磁带带。磁磁盘盘介介质

36、质的的价价格格相相对对较较贵贵，其其容容量量一一般般来来说说也也相相对对较较小小，在在基基于于文文件件的的系系统统中中更更容容易易使使用用，在在拷拷贝贝少少量量文文件件时时比比较较快快，但但在在拷拷贝贝大大量量文文件件或或者者整整个个驱驱动动器器时时则则比比较较慢慢。磁磁带带介介质质的的价价格格总总的的来来说说比比较较便便宜宜，其其总总容容量量也也比比较较大大，在在图图像像或或多多文文件件系系统统中中使使用用比比较较方方便便，用用它它来来备备份份整整个个硬硬盘盘上上的的所所有有应应用用程程序序和和数数据据非非常常合合适适，即即适适合合于于巨巨量量备备份份，但但拷拷贝贝单单个个文文件件时时就就显

37、显得得比比较费事了。较费事了。7.6.1 7.6.1 大容量可移动存储器大容量可移动存储器45外部设备第第7章章 外部设备外部设备 作作为为移移动动存存储储介介质质，闪闪存存卡卡和和USB电电子子盘盘与与磁磁盘盘、光光盘盘等等传传统统存存储储产产品品相相比比表表现现出出更更为为旺旺盛盛的的生生命命力力。这这种种高高速速发发展展的的半半导导体体存存储储器器属属于于非非易易失失性性存存储储器器，在在保保存存数数据据时时不不需需要要消消耗耗能能量量，在在一一定定的的电电压压下下可可以以改改写写内内部部数数据据。它它与与普普通通以以字字节节存存储的储的RAM不一样，是分块存储的不一样，是分块存储的。7

38、.6.2 7.6.2 闪存卡和闪存卡和USBUSB电子盘电子盘46外部设备第第7章章 外部设备外部设备 闪闪存存卡卡是是数数码码相相机机的的最最好好搭搭档档，所所以以也也被被称称为为数数字字“胶胶卷卷”，和和普普通通的的胶胶卷卷不不同同，它它可可以以被被擦擦除除，然然后后可可重重新新使使用用。对对于于闪闪存存卡卡来来说说，最最重重要要的的指指标标是是容容量量。其其次次是是读读写写速速度度。写写入入速速度度高高意意味味着着数数码码相相机机可可以以迅迅速速地地把把拍拍摄摄的的数数据据传传送送到到闪闪存存卡卡中中，准准备备好好进进行行下下一一次次拍拍摄摄。读读出出速速度度高高的的闪闪存存卡卡可可以以

39、缩缩短短图图像像数数据据上上载载到到计算机所需的时间。计算机所需的时间。 闪闪存存卡卡是是相相当当特特殊殊的的存存储储介介质质，从从接接口口规规范范和和使使用用来来看看，它它就就像像一一块块外外置置硬硬盘盘，但但在在内内部部，半半导导体体存存储储器器的的特特性性相相当当突突出出。目目前前的的闪闪存存卡卡主主要要有有六六大大类类CF卡卡、SmartMedia卡卡、记忆棒、记忆棒、SD卡、卡、xD图卡和图卡和MMC卡。卡。1.闪存卡闪存卡47外部设备第第7章章 外部设备外部设备 USB电电子子盘盘简简称称U盘盘，这这是是一一种种基基于于闪闪速速存存储储介介质质和和USB接接口口的的移移动动存存储储

40、设设备备，被被称称为为移移动动存存储储的的新新一一代代产产品品。U盘盘可可长长期期保保存存数数据据，并并具具有有写写保保护护功功能能，擦擦写写次次数数可可达达百百万万次次以以上上。目目前前U盘盘已已不不满满足足于于仅仅仅仅拥拥有有移移动动存存储储的的功功能能，许许多多U盘盘还还具具有特殊的功能。有特殊的功能。 U盘盘采采用用USB接接口口，无无需需外外接接电电源源，可可以以实实现现即即插插即即用用。近近年年来来随随着着U盘盘的的快快速发展，大有取代传统软盘的势头。速发展，大有取代传统软盘的势头。2.USB电子盘电子盘48外部设备第第7章章 外部设备外部设备 键键盘盘是是计计算算机机系系统统不不

41、可可缺缺少少的的输输入入设设备备，人人们们通通过过键键盘盘上上的的按按键键直直接接向向计计算算机机输输入入各各种种数数据据、命命令令及及指指令令，从从而而使使计计算算机完成不同的运算及控制任务。机完成不同的运算及控制任务。7.7 键盘输入设备键盘输入设备49外部设备第第7章章 外部设备外部设备一、键开关的结构及工作原理一、键开关的结构及工作原理 有触点式有触点式：机械簧片式、干簧管式、薄膜式、：机械簧片式、干簧管式、薄膜式、 导电像胶式等导电像胶式等 无触点式无触点式：电容式、霍尔效应式：电容式、霍尔效应式键冒键冒复位弹簧复位弹簧 键杆键杆 簧片簧片铜箔铜箔基板基板键冒键冒复位弹簧复位弹簧 键

42、杆键杆 泡沫减振块泡沫减振块活动极活动极驱动极驱动极检测极检测极印刷电路板印刷电路板50外部设备第第7章章 外部设备外部设备二、键盘编码器二、键盘编码器 1.1.编码键盘编码键盘 键盘键盘本身带有实现接口主要功能所必需的硬件电本身带有实现接口主要功能所必需的硬件电路。又分为路。又分为静态编码器和动态编码器静态编码器和动态编码器 2.2.非编码键盘非编码键盘 键盘键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。只简单地提供按键开关的行列矩阵。8*8 开关矩阵开关矩阵y 编码器编码器x 编码器编码器y0y7x0x7锁存器锁存器b0 b1 b2b3 b4 b5x0 x7锁存信号锁存信号按键标志按键标志产生电路产

43、生电路51外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.静态编码器静态编码器(1) 组成和工作原理组成和工作原理 画一组画一组 x0 , y0 的工作原理：的工作原理： +5V+5Vy1 y0ki +1 ki x0 x0a.未按键未按键三极管三极管 T0 T7 处于截止，处于截止， y0 y7 :1 x0 x7 : 1 b.当当 ki 按下：按下： y0 与与 x0 接通，接通， y0 ：0 三极管三极管 T0 饱和，饱和， x0 ：08*8 开关矩阵开关矩阵y 编码器编码器x 编码器编码器y0y7x0x7锁存器锁存器b0 b1 b2b3 b4 b5x0 x7锁存信号锁存信号按键标志按键标志产生电路

44、产生电路52外部设备第第7章章 外部设备外部设备2. 动态编码器动态编码器 (1) 电路原理电路原理 6位计数器位计数器3/8线线译译码码器器8 通道开关通道开关+5V时钟时钟时钟发生器时钟发生器Q1Q2Q3Q6 Q5 Q4x0x2x4x6y0 y1 y2 y7f计数线计数线保持线保持线53外部设备第第7章章 外部设备外部设备 有一个有一个3*43*4的矩阵键盘通过并行接口芯片的矩阵键盘通过并行接口芯片8255A8255A与计算机相与计算机相连。连。8255A8255A的的A A定义为输出口，与键盘行线相连；定义为输出口，与键盘行线相连；B B口定义为口定义为输入口，与键盘列线相连。接口硬件如

45、图。输入口，与键盘列线相连。接口硬件如图。非编码键盘接口非编码键盘接口PA0PA1PA2PB3PB2PB1PB08255ACPU行0行1行2列0列3列1 列23.3.非编码键盘非编码键盘54外部设备第第7章章 外部设备外部设备 目目前前，计计算算机机系系统统常常用用的的输输入入设设备备除除键键盘盘外外，还还有有鼠鼠标标、扫扫描描仪仪、光光笔笔、数数字字化化仪仪等等。键键盘盘输输入入的的是是字字符符和和数数字字信信息息；鼠鼠标标主主要要输输入入矢矢量量信信息息和和坐坐标标数数据据；而而扫扫描仪主要输入图形、图像信息。描仪主要输入图形、图像信息。7.8 其他输入设备其他输入设备55外部设备第第7章

46、章 外部设备外部设备 鼠鼠标标器器按按其其内内部部结结构构的的不不同同可可分分为为机机械械式式、光光机机式式和和光光电电式式3大大类类。尽尽管管结结构构不不同同，但但从从控控制制光光标标移移动动的的原原理理上上讲讲3者者基基本本相相同同，都都是是把把鼠鼠标标器器的的移移动动距距离离和和方方向向变变为为脉脉冲冲信信号号送送给给计计算算机机，计计算算机机再再把把脉脉冲冲信信号号转转换换成成显显示示器器光光标标的的坐坐标标数数据据，从而达到指示位置的目的。从而达到指示位置的目的。7.8.1 7.8.1 鼠标器鼠标器56外部设备第第7章章 外部设备外部设备鼠标器鼠标器鼠标的移动距离和方向鼠标的移动距离

47、和方向 脉冲信息（送给计算机）脉冲信息（送给计算机）显示器光标的坐标数据显示器光标的坐标数据 光电式光电式 光机式光机式 机电式机电式 1.光电式光电式结构结构LED鼠标板探测器整形电路57外部设备第第7章章 外部设备外部设备2.光机式光机式3.三个滚轴（三个滚轴（X方向、方向、 Y方向、空）方向、空）4.X、Y方向各连一个码盘方向各连一个码盘5.三个均与同一个滚动小球接触三个均与同一个滚动小球接触3. 机电式机电式AB电刷金属片58外部设备第第7章章 外部设备外部设备 扫扫描描仪仪是是一一种种光光、机机、电电一一体体化化的的高高科科技技产产品品，它它是是将将各各种种形形式式的的图图像像信信息

48、息输输入入计计算算机机的的重重要要工工具具，是是继继键键盘盘和和鼠鼠标标之之后后的的第第三三代代计计算算机机输输入入设设备备，也也是是功功能能极极强的一种输入设备。强的一种输入设备。7.8.3 7.8.3 扫描仪扫描仪59外部设备第第7章章 外部设备外部设备条形码扫描仪条形码扫描仪60外部设备第第7章章 外部设备外部设备一、概述一、概述1.条码技术的优点条码技术的优点输入速度快输入速度快可靠性高可靠性高采集信息量大采集信息量大灵活实用灵活实用2.条码技术的应用范围条码技术的应用范围商业自动化系统商业自动化系统仓储管理仓储管理 61外部设备第第7章章 外部设备外部设备三、条码扫描器三、条码扫描器

49、1.分类分类 2. 按扫描原理：按扫描原理：3. LED扫描器扫描器结构简单、体积小、结构简单、体积小、成本低、耐用，成本低、耐用，适宜构成笔状，适宜构成笔状，可读较长的条码符号，可读较长的条码符号，对条码有一定的破坏性，对条码有一定的破坏性，一次扫描成功率偏低一次扫描成功率偏低 62外部设备第第7章章 外部设备外部设备 CCD扫描器扫描器自动扫描自动扫描对于不易接触的物品均能方便识读对于不易接触的物品均能方便识读 读出长度受读出长度受CCD元件尺寸限制元件尺寸限制扫描景深不如激光扫描器扫描景深不如激光扫描器LED线阵列反射镜透镜CCD传感器63外部设备第第7章章 外部设备外部设备 激光扫描器

50、激光扫描器自动扫描自动扫描景深较大景深较大扫描首读率和精度较高扫描首读率和精度较高 激光管旋转棱镜光电三极管按使用方式：按使用方式：A、手持式：包括、手持式：包括CCD、激光枪、光笔、数据采集终端、激光枪、光笔、数据采集终端B、台式：包括、台式：包括CCD、激光平台、激光平台C、卡槽式：包括考勤卡钟、卡片阅读器、卡槽式：包括考勤卡钟、卡片阅读器64外部设备第第7章章 外部设备外部设备2. 识读系统的组成识读系统的组成 光学系统探测器信号放大滤波整形译码器扫描系统信号整形译码至计算机65外部设备第第7章章 外部设备外部设备输入设备光笔66外部设备第第7章章 外部设备外部设备输入设备触摸屏67外部

51、设备第第7章章 外部设备外部设备输入设备扫描仪68外部设备第第7章章 外部设备外部设备 打打印印机机是是计计算算机机系系统统的的主主要要输输出出设设备备之之一一，打打印印机机的的功功能能是是将将计计算算机机的的处处理理结结果果以以字字符符或或图图形形的的形形式式印印刷刷到到纸纸上上，转转换换为为书书面面信信息息，便便于于人人们们阅阅读读和和保保存存。由由于于打打印印输输出出结结果果能能永永久久性性保保留留，故故称称为为硬硬拷拷贝输出设备贝输出设备。7.9 打印输出设备打印输出设备69外部设备第第7章章 外部设备外部设备 按按照照打打印印的的工工作作原原理理不不同同，打打印印机机分分为为击击打打

52、式式和和非非击击打打式式两两大大类类。击击打打式式打打印印机机是是利利用用机机械械作作用用使使印印字字机机构构与与色色带带和和纸纸相相撞撞击击而而打打印印字字符符的的，它它的的工工作作速速度度不不可可能能很很高高，而而且且不不可可避避免免地地要要产产生生工工作作噪噪声声，但但是是设设备备成成本本低低。非非击击打打式式打打印印机机是是采采用用电电、磁磁、光光、喷喷墨墨等等物物理理或或化化学学方方法法印印刷刷出出文文字字和和图图形形的的，由由于于印印字字过过程程没没有有击击打打动动作作，因因此此印印字字速速度度快快、噪噪声声低低，但但一一般般不能复制多份。不能复制多份。 7.9.1 7.9.1 打

53、印机概述打印机概述70外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.分辨率分辨率 打打印印机机的的打打印印质质量量是是指指打打印印出出的的字字符符的的清清晰晰度度和和美美观观程程度度，用用打打印印分分辨辨率率表表示示，单单位位为为每英寸打印多少个点（每英寸打印多少个点（DPI）。）。2.打印速度打印速度 不不同同类类型型的的打打印印机机具具有有不不同同的的打打印印速速度度，每种类型又有高、中、低速之分。每种类型又有高、中、低速之分。3.打印幅面打印幅面 一般家庭用户多使用一般家庭用户多使用A4幅面。幅面。4.接口方式接口方式 打打印印机机的的接接口口大大多多数数均均为为标标准准配配置置并并行行接接口

54、。口。7.9.2 7.9.2 打印机的主要性能指标打印机的主要性能指标71外部设备第第7章章 外部设备外部设备 针针式式打打印印机机是是由由若若干干根根打打印印针针印印出出m n个个点点阵阵组组成成的的字字符符或或汉汉字字、图图形形。这这里里m表表示示打打印印的的列列数数，n表表示示打打印印的的行行数数。点点阵阵越越密密，印印字字的的质质量量就就越越高高。需需要要注注意意的的是是，字字符符由由m n个个点点阵阵组组成成，并并不不意意味味着着打打印印头头就就装装有有m n根根打打印印针针。串串式式针针打打的的打打印印头头上上一一般般只只装装有有一一列列n根根打印针（也有的分为两列）。打印针（也有

55、的分为两列）。7.9.3 7.9.3 针式打印机工作原理针式打印机工作原理72外部设备第第7章章 外部设备外部设备 主主机机要要输输出出打打印印信信息息时时，首首先先要要检检查查打打印印机机所所处处的的状状态态。当当打打印印机机空空闲闲时时，允允许许主主机机发发送送字字符符。打打印印机机开开始始接接收收从从主主机机送送来来的的字字符符代代码码（ASCII码码），先先判判断断它它们们是是可可打打印印的的字字符符还还是是只只执执行行某某种种控控制制操操作作的的控控制制字字符符（如如：“回回车车”、“换换行行”等等）。如如果果是是可可打打印印的的字字符符就就将将其其代代码码送送入入打打印印行行缓缓冲

56、冲区区（RAM）中中，接接口口电电路路产产生生回回答答信信息息，通通知知主主机机发发送送下下一一个个字字符符。如如此此重重复复，把把要要打打印印的的一一行行字字符符的的代代码码都都存存入入数数据据缓缓冲冲区区。当当缓缓冲冲区区接接收收满满一一行行打打印的字符后，停止接收，转入打印。印的字符后，停止接收，转入打印。 7.9.3 7.9.3 针式打印机工作原理（续）针式打印机工作原理（续）73外部设备第第7章章 外部设备外部设备 喷喷墨墨式式打打印印机机也也属属于于点点阵阵式式打打印印的的一一种种，它它的的印印字字原原理理是是使使墨墨水水在在压压力力的的作作用用下下，从从孔孔径径或或狭狭缝缝尺尺寸

57、寸很很小小的的喷喷嘴嘴喷喷出出，成成为为飞飞行行速速度度很很高高的的墨墨滴滴，根根据据字字符符点点阵阵的的需需要要，对对墨墨滴滴进进行行控控制制，使使其其在在记记录录纸纸上上形形成成文文字字或或图图形形。喷喷墨墨打打印印机机的的喷喷墨墨方方式有两种：连续式和随机式。式有两种：连续式和随机式。7.9.4 7.9.4 喷墨打印机工作原理喷墨打印机工作原理74外部设备第第7章章 外部设备外部设备 激激光光打打印印机机是是一一种种光光、机机、电电一一体体、高高度度自自动动化化的的计计算算机机输输出出设设备备，其其成成像像原原理理与与静静电电复复印印机机相相似似，结结构构比比针针式式打打印印机机和和喷喷

58、墨墨打打印印机机都都复复杂杂得得多多。它它主主要要由由激激光光器器、激激光光扫扫描描系系统统、以以碳碳粉粉与与感感光光鼓鼓为为主主的的碳碳粉粉盒盒、字字形形发发生生器器、电子照相转印机构和电路部分组成。电子照相转印机构和电路部分组成。 感感光光鼓鼓是是激激光光打打印印机机的的核核心心，这这是是一一个个用用铝铝合合金金制制成成的的圆圆筒筒，其其表表面面镀镀有有一一层层半半导导体体感感光光材材料料，通通常常是是硒硒，所所以以又又常常将将它它称称为为硒硒鼓鼓。激激光光打打印印机机的的打打印印过过程程中中的的六六个个步步骤骤：充充电电、扫扫描描曝曝光光、显显影影、转转印印、定定影影和和清清除除残残像像

59、都都是是围绕感光鼓进行的。围绕感光鼓进行的。7.9.5 7.9.5 激光打印机工作原理激光打印机工作原理75外部设备第第7章章 外部设备外部设备 显显示示设设备备是是将将电电信信号号转转换换成成视视觉觉信信号号的的一一种种装装置置。在在计计算算机机系系统统中中，显显示示设设备备被被用用作作输输出出设设备备和和人人机机对对话话的的重重要要工工具具。与与打打印印机机等等硬硬拷拷贝贝输输出出设设备备不不同同，显显示示器器输输出出的的内内容容不不能能长长期期保保存存，当当显显示示器器关关机机或或显显示示别别的的内内容容时时，原原有有内内容容就就消消失失了了，所以显示设备属于所以显示设备属于软拷贝输出设

60、备软拷贝输出设备。7.10 显示设备显示设备76外部设备第第7章章 外部设备外部设备 若若按按显显示示器器件件的的不不同同可可分分为为阴阴极极射射线线管管（CRT）、等等离离子子显显示示器器（PD）、发发光光二二极极管管（LED）、场场致致发发光光显显示示器器（ELD）、液液晶晶显显示示器器（LCD）、电电致致变变色色 显显 示示 器器 （ ECD） 和和 电电 泳泳 显显 示示 器器（EPID）等。等。7.107.10显示器概述显示器概述77外部设备第第7章章 外部设备外部设备 CRT显显示示器器由由显显示示适适配配器器（显显示示卡卡）和显示器（监视器）两部分组成和显示器（监视器）两部分组成

61、 。图图7-16 CRT显示器的组成示意图显示器的组成示意图7.10.2 7.10.2 CRTCRT显示器显示器78外部设备第第7章章 外部设备外部设备点距点距 点点距距是是指指屏屏幕幕上上两两个个相相邻邻的的同同色色荧荧光光点点之之间间的的距距离离。点点距距越越小小，显显示示的的画画面面就就越越清清晰晰、自自然然和和细细腻腻。用用显显示示区区域域的的宽宽和和高高分分别别除除以以点点距距，即即得得到到显显示示器器在在垂垂直直和和水水平平方方向向上上最最高高可可以显示的点数（即极限分辨率）。以显示的点数（即极限分辨率）。行频和场频行频和场频 行行频频又又称称水水平平扫扫描描频频率率，是是电电子子

62、枪枪每每秒秒在在屏屏幕幕上上扫扫描描过过的的水水平平线线条条数数，以以KHz为为单单位位。场场频频又又称称垂垂直直扫扫描描频频率率，是是每每秒秒钟钟屏屏幕幕重重复复绘绘制显示画面的次数，以制显示画面的次数，以Hz为单位。为单位。1.CRT显示器的主要技术指标显示器的主要技术指标79外部设备第第7章章 外部设备外部设备视频带宽视频带宽 视视频频带带宽宽是是表表示示显显示示器器显显示示能能力力的的一一个个综综合合性性指指标标，以以MHz为为单单位位。它它指指每每秒秒钟钟扫扫描描的的像像素素个个数数，即即单单位位时时间间内内每每条条扫扫描描线线上上显显示示的的点点数数的的总总和和。带带宽宽越越大大表

63、表明明显显示示器器显显示示控控制制能能力越强，显示效果越佳。力越强，显示效果越佳。 视频带宽水平分辨率视频带宽水平分辨率垂直分辨率垂直分辨率刷新率刷新率最高分辨率最高分辨率 最最高高分分辨辨率率是是定定义义显显示示器器画画面面解解析析度度的的标标准准，由由每每帧帧画画面面的的像像素素数数决决定定，以以水水平平显显示示的的像素个数像素个数水平扫描线数表示。水平扫描线数表示。1.CRT显示器的主要技术指标（续）显示器的主要技术指标（续）80外部设备第第7章章 外部设备外部设备刷新率刷新率 刷刷新新率率指指的的是是显显示示器器每每秒秒钟钟重重画画屏屏幕幕的的次次数数，刷刷新新率率越越高高，意意味味着

64、着屏屏幕幕的的闪闪烁烁越越小小，对对人人眼眼睛睛产产生生的的刺刺激激越越小小。行行频频、场场频频、最最高高分分辨辨率率和和刷刷新新率率这这四四个个参参数数息息息息相相关关。一一般般来来说说，行行频频、场场频频的的范范围围越越宽宽，能能达达到到的的最最高高分分辨辨率率也也越越高高，相相同同分分辨率下能达到的最高刷新率也越高。辨率下能达到的最高刷新率也越高。屏幕尺寸屏幕尺寸 指屏幕对角线长度。指屏幕对角线长度。1.CRT显示器的主要技术指标（续）显示器的主要技术指标（续）81外部设备第第7章章 外部设备外部设备CRT显示器的扫描方式显示器的扫描方式 CRT显显示示器器普普遍遍采采用用光光栅栅扫扫描

65、描方方式式。在在光光栅栅扫扫描描方方式式中中，电电子子束束在在水水平平和和垂垂直直同同步步信信号号的的控控制制下下有有规规律律的的扫扫描描整整个个屏屏幕幕。扫扫描描的的方方法法如如下下：电电子子束束从从显显示示屏屏的的左左上上角角开开始始，沿沿水水平平方方向向从从左左向向右右扫扫描描，到到达达屏屏幕幕右右端端后后迅迅速速水水平平回回扫扫到到左左端端下下一一行行位位置置，又又从从左左到到右右匀匀速速地地扫扫描描。这这样样一一行行一一行行地地扫扫描描，直直到到屏屏幕幕的的右右下下角角，然然后后又又垂垂直直回回扫扫，返返回回屏屏幕幕左左上上角角，重重复复前前面面的的扫扫描描过过程程。在在水水平平和和

66、垂垂直直回回扫扫时时，电电子子束束是是“消隐消隐”的，荧光屏上没有亮光显示。的，荧光屏上没有亮光显示。2.CRT显示原理显示原理82外部设备第第7章章 外部设备外部设备光栅扫描示意图光栅扫描示意图图图7-17 光栅扫描示意图光栅扫描示意图83外部设备第第7章章 外部设备外部设备 一一幅幅光光栅栅通通常常也也叫叫做做一一帧帧，一一帧帧画画面面的的扫扫描描行行数数越越多多，显显示示出出来来的的画画面面就就越越清清晰晰。但但要要使使扫扫描描行行数数增增多多，则则须须使使行行扫扫描描频频率率增增高高，当当要要求求太太高高时时就就难难于于实实现现。显显示示器器中中有有两两种种可可能能的的方方法法：逐逐行

67、行扫扫描描与与隔隔行扫描。行扫描。2.CRT显示原理（续）显示原理（续）84外部设备第第7章章 外部设备外部设备显示器的显示模式显示器的显示模式 显显示示模模式式从从功功能能上上分分为为两两大大类类：字字符符模式和图形模式。模式和图形模式。 字字符符模模式式的的显显示示缓缓冲冲区区中中存存放放着着显显示示字字符符的的代代码码（ASCII码码）和和属属性性。显显示示屏屏幕幕被被划划分分为为若若干干个个字字符符显显示示行行和和列列，如如80列列25行。行。 图图形形模模式式对对所所有有点点均均可可寻寻址址。我我们们常常常常把把它它称称为为位位图图化化的的显显示示器器，因因为为屏屏幕幕上上的的每每个

68、个像像素素都都对对应应显显示示缓缓冲冲区区中中的的一一位位或或多位。多位。2.CRT显示原理（续）显示原理（续）85外部设备第第7章章 外部设备外部设备显示缓冲区显示缓冲区 由由于于荧荧光光屏屏上上涂涂的的是是中中短短余余辉辉荧荧光光材材料料，否否则则会会导导致致图图像像变变化化时时前前面面图图像像的的残残影影滞滞留留在在屏屏幕幕上上，但但如如此此一一来来，就就要要求求电电子子枪枪不不断断的的反反复复“点点亮亮”、“熄熄灭灭”荧荧光光点点，即即便便屏屏幕幕上上显显示的是静止图像，也照常需要不断地刷新。示的是静止图像，也照常需要不断地刷新。 为为了了不不断断提提供供刷刷新新画画面面的的信信号号，

69、必必须须把把字字符符或或图图形形信信息息存存储储在在一一个个显显示示缓缓冲冲区区中中，这这个个缓缓冲冲区区又又称称为为视视频频存存储储器器（VRAM）。显显示示器器一一方方面面对对屏屏幕幕进进行行光光栅栅扫扫描描，一一方方面面同同步步地地从从VRAM中中读读取取显显示示内内容容，送送往往显显示示器器件件。因因此此，对对VRAM的的操操作作是是显显示示器器工工作作的的软软、硬硬件件界界面面所在。所在。2.CRT显示原理（续）显示原理（续）86外部设备第第7章章 外部设备外部设备 VRAM的的容容量量由由分分辨辨率率和和灰灰度度级级决决定定，分分辨辨率率越越高高，灰灰度度级级越越高高，VRAM的的

70、容容量量就就越越大大。同同时时，VRAM的的存存取取周周期期必必须满足刷新率的要求。须满足刷新率的要求。 分分辨辨率率由由每每帧帧画画面面的的像像素素数数决决定定，而而像像素素具具有有明明暗暗和和色色彩彩属属性性。黑黑白白图图像像的的明明暗暗程程度度称称为为灰灰度度，明明暗暗变变化化的的数数量量称称为为灰灰度度级级，所所以以在在单单色色显显示示器器中中，仅仅有有灰灰度度级级指指标标。彩彩色色图图像像是是由由多多种种颜颜色色构构成成的的，不不同同的的深深浅浅也也可可算算作作不不同同的的颜颜色色，所所以以在在彩彩色显示器中能显示的颜色种类称为颜色数。色显示器中能显示的颜色种类称为颜色数。2.CRT

71、显示原理（续）显示原理（续）87外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.字符显示原理字符显示原理 字字符符显显示示器器显显示示字字符符的的方方法法也也是是以以点点阵阵为为基基础础的的。通通常常将将显显示示屏屏幕幕划划分分成成许许多多方方块块，每每个个方方块块称称一一个个字字符符窗窗口口，它它包包括括字字符符显显示示点点阵阵和和字字符符间间隔隔。一一般般的的字字符符显显示示器器可可显显示示80列列25行行=2000个个字字符符，字字符符窗窗口口数数目目为为8025。在在单单色色字字符符显显示示方方式式下下，每每个个字字符符窗窗口口为为914点点阵阵，对对应应的的分分辨辨率率为为80列列25行行（

72、720350点点阵阵），其其中中字字符符本本身身点点阵阵为为79，同同一一字字符符行行中中字字符符横横向向间间隔隔2个个点点，不不同同字字符符行行间间的的间间隔隔为为5个点。个点。7.10.3 7.10.3 字符显示器的工作原理字符显示器的工作原理88外部设备第第7章章 外部设备外部设备屏幕上字符位置的分配屏幕上字符位置的分配 图图7-18 屏幕上字符位置的分配屏幕上字符位置的分配 89外部设备第第7章章 外部设备外部设备 屏屏幕幕上上每每个个字字符符窗窗口口对对应应于于VRAM中中的的一一个个字字节节单单元元，在在实实际际的的VRAM中中，还还需需存存入入字字符符的的显显示示属属性性，所所以

73、以VRAM的的容容量量还还需需增增加加一一倍倍。VRAM中中存存放放的的是是字字符符的的ASCII码码，不不是是点点阵阵信信息息。若若要要显显示示出出字字符符的的形形状状，还还要要有有字字符发生器（字符库）的支持。符发生器（字符库）的支持。 显显示示器器的的字字符符库库是是用用来来存存放放各各种种字字符符的的点点阵阵字字形形辉辉亮亮数数据据的的只只读读存存储储器器。显显示示时时，从从ROM中中读读出出有有关关的的点点阵阵信信息息送送给给CRT作作为为辉辉亮亮控控制制信信号号，以以控控制制电电子子束束的的强强弱弱，从从而而在在屏屏幕幕上上组组成成字字符符。显显示示器器的的字字符符库库中中存存放放

74、的的是是字字符符的行点阵码。的行点阵码。1.字符显示原理（续）字符显示原理（续）90外部设备第第7章章 外部设备外部设备“A”的点阵字形的点阵字形 图图7-19 “A”的点阵字形的点阵字形 91外部设备第第7章章 外部设备外部设备 彩彩色色图图形形显显示示器器的的分分辨辨率率为为640480，可可同同时时显显示示16种种颜颜色色。VRAM中中存存放放着着显显示示的的图图形形点点阵阵数数据据，由由于于计计算算机机只只能能以以二二进进制制方方式式存存放放数数据据，每每位位只只有有两两种种状状态态（ “0”或或 “1”） 。 对对 于于 单单 色色 显显 示示 ，VRAM中中的的每每一一位位对对应应

75、画画面面上上的的一一个个像像素素点点，该该位位为为“1”即即表表示示画画面面上上的的这这一一点点是是亮亮点点。而而对对于于彩彩色色显显示示（如如16种种颜颜色色），就就需需要要用用VRAM中中的的4位位来来定定义义一一种种颜颜色色。在在彩彩色色图图形形显显示示器器中中经经常常采采用用彩彩色色位位平平面面的存储结构来表示颜色信息。的存储结构来表示颜色信息。7.10.4 7.10.4 图形显示器的工作原理图形显示器的工作原理92外部设备第第7章章 外部设备外部设备 分分辨辨率率、颜颜色色数数与与VRAM容容量量密密切切相相关关。对对于于字字符符显显示示方方式式，如如分分辨辨率率为为c列列l行行，而

76、而一一个个字字符符的的编编码码与与属属性性、颜颜色色数数共共需需占占n字字节节，则则VRAM的的总总容容量量应应不不少少于于cln字字节节。对对于于图图形形显显示示方方式式，如如果果分分辨辨率率为为cl像像素素，而而每每个个像像素素的的颜颜色色数数用用n位位二二进进制制代代码码表表示示，则则VRAM容容量量应应不不少少于于cln位位。两两种种显显示示方方式式的的c、l值值不不同同，显显然然，图图形形方方式式所所需需的的VRAM容容量量一一般般都都大大于于字字符符方方式式。如如果果一一台台CRT显显示示器器既既可可用用作作字字符符方方式式又又可可用用作作图图形形方方式式，且且各各有有数数种种分分

77、辨辨率率规规格格，则则VRAM的的容容量量计计算算应应以以最最高高分分辨辨率率图图形形方式为准。方式为准。7.10.4 7.10.4 图形显示器的工作原理（续）图形显示器的工作原理（续）93外部设备第第7章章 外部设备外部设备1.LCD显示原理显示原理 有有四四种种基基本本的的LCD选选择择：无无源源阵阵列列单单色色、无无源源阵阵列列彩彩色色、有有源源阵阵列列模模拟拟彩彩色色和最新的有源阵列数字彩色。和最新的有源阵列数字彩色。 大大多多数数通通用用无无源源阵阵列列显显示示器器采采用用超超级级偏偏转转向向列列型型设设计计，因因此此这这些些面面板板经经常常被被称称为为STN。有有源源阵阵列列显显示

78、示器器采采用用薄薄膜膜晶晶体体管管设计，因此称为设计，因此称为TFT。7.10.5 LCD7.10.5 LCD显示器显示器94外部设备第第7章章 外部设备外部设备 在在一一个个无无源源阵阵列列的的LCD中中，每每个个液液晶晶单单元元被被两两个个晶晶体体管管的的电电荷荷所所控控制制，它它取取决决于于晶晶体体在在屏屏幕幕上上的的行行列列位位置置。沿沿着着屏屏幕幕水水平平和和垂垂直直边边缘缘的的晶晶体体管管数数目目决决定定了了屏屏幕幕的的分分辨辨率率。例例如如，一一个个具具有有1024768分分辨辨率率的的屏屏幕幕，在在水水平平边边界界有有1 024个个晶晶体体管管，在在垂垂直直上上有有768个个晶

79、晶体体管管，总总共共有有1 792个个。当当液液晶晶单单元元响响应应自自己己的的两两个个晶晶体体管管的的脉脉冲冲时时，将将对对光光波波产产生生偏偏转转，电电荷荷越越强强，光光波波偏转得越厉害。偏转得越厉害。1.LCD显示原理（续）显示原理（续）95外部设备第第7章章 外部设备外部设备 在在有有源源阵阵列列LCD中中，每每个个单单元元在在显显示示屏屏之之后后有有自自己己专专用用的的晶晶体体管管，对对其其充充电电进进而而偏偏转转光光波波。于于是是，一一个个1024768的的有有源源阵阵列列显显示示器器就就有有786 432个个晶晶体体管管。提提供供比比无无源源阵阵列列显显示示器器更更亮亮的的图图象象，因因为为各各单单元元能能够够维维持持一一个个恒恒定定的的、较较长长时时间间的的充充电电。然然而而，有有源源阵阵列列技技术术的的能能耗耗比比无无源源阵阵列列大大，有有源源阵阵列列显显示示器器制制造造起起来来比比较较困困难难，价价格格更高。更高。1.LCD显示原理（续）显示原理（续）96外部设备