第七章 接口与外围设备.ppt
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第七章外围设备课件
– 第三个是数据传送时间。
7.2磁盘存储设备
• 数据传输率：磁盘存储器在单位时间内向 主机传送数据的字节数，叫数据传输率， 传输率与存储设备和主机接口逻辑有关。 从主机接口逻辑考虑，应有足够快的传送 速度向设备接收/发送信息。从存储设备考 虑，假设磁盘旋转速度为r转/秒，每条磁 道容量为N个字节，则数据传输率：
据，再并行送至计算机。
7.2磁盘存储设备
• 硬磁盘按盘片结构，分成可换盘片式与固定 盘片式两种；磁头也分为可移动磁头和固定 磁头两种。
• 可移动磁头固定盘片的磁盘机的特点是一片 或一组盘片固定在主轴上，盘片不可更换。 盘片每面只有一个磁头，存取数据时磁头沿 盘面径向移动。
• 可移动磁头可换盘片的磁盘机：盘片可以更 换，磁头可沿盘面径向移动。优点是盘片可 以脱机保存，同种型号的盘片具有互换性。
道，即220个圆柱面。 (2)内层磁道周长为
2πR=2×3.14×11=69.08(cm) 每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位
=3454B 每面信息量=3454B×220=759880B 盘组总容量=759880B×10=7598800B
(3)磁盘数据传输率Dr=rN N为每条磁道容量，N=3454B r为磁盘转速，r=6000转/60秒=100转/秒 Dr=rN=100×3454B=345400B/s
– 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间， 称为找道时间；
7.2磁盘存储设备
• 数据传输率：磁盘存储器在单位时间内向 主机传送数据的字节数，叫数据传输率， 传输率与存储设备和主机接口逻辑有关。 从主机接口逻辑考虑，应有足够快的传送 速度向设备接收/发送信息。从存储设备考 虑，假设磁盘旋转速度为r转/秒，每条磁 道容量为N个字节，则数据传输率：
据，再并行送至计算机。
7.2磁盘存储设备
• 硬磁盘按盘片结构，分成可换盘片式与固定 盘片式两种；磁头也分为可移动磁头和固定 磁头两种。
• 可移动磁头固定盘片的磁盘机的特点是一片 或一组盘片固定在主轴上，盘片不可更换。 盘片每面只有一个磁头，存取数据时磁头沿 盘面径向移动。
• 可移动磁头可换盘片的磁盘机：盘片可以更 换，磁头可沿盘面径向移动。优点是盘片可 以脱机保存，同种型号的盘片具有互换性。
道，即220个圆柱面。 (2)内层磁道周长为
2πR=2×3.14×11=69.08(cm) 每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位
=3454B 每面信息量=3454B×220=759880B 盘组总容量=759880B×10=7598800B
(3)磁盘数据传输率Dr=rN N为每条磁道容量，N=3454B r为磁盘转速，r=6000转/60秒=100转/秒 Dr=rN=100×3454B=345400B/s
– 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间， 称为找道时间；
计算机组成原理第七章
–
指从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置， 指从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置，到开 始从盘片表面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。 始从盘片表面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。
–
取决于以下三个因素
一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间， 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间，称为找道时间 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间， 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间， 称为等待时间。这两个时间都是随机变化的， 称为等待时间。这两个时间都是随机变化的，因此往往使用平均值 来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均值。 来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均值。 平均等待时间和磁盘转速有关， 平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间的一半 来表示。 来表示。 第三个是数据传送时间。 第三个是数据传送时间。
–
平均存取时间=平均找道时间 平均等待时间 平均存取时间 平均找道时间+平均等待时间 数据传送时间 平均找道时间 平均等待时间+数据传送时间
磁盘存储器的技术指标
存取时间
– –
–
–
平均找道时间目前为12ms 平均找道时间目前为 平均等待时间和磁盘转速有关，用磁盘旋转一周所需 平均等待时间和磁盘转速有关， 时间的一半来表示 平均等待时间=1/（ 转速 转速） 平均等待时间 （2*转速） 数据传送时间=传送总字节数 磁盘转速*每磁道的字 传送总字节数/（ 数据传送时间 传送总字节数 （磁盘转速 每磁道的字 节数） 节数） 平均存取时间的计算公式
指从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置， 指从发出读写命令后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置，到开 始从盘片表面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。 始从盘片表面读出或写入信息加上传送数据所需要的时间。
–
取决于以下三个因素
一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间， 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间，称为找道时间 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间， 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间， 称为等待时间。这两个时间都是随机变化的， 称为等待时间。这两个时间都是随机变化的，因此往往使用平均值 来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均值。 来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均值。 平均等待时间和磁盘转速有关， 平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间的一半 来表示。 来表示。 第三个是数据传送时间。 第三个是数据传送时间。
–
平均存取时间=平均找道时间 平均等待时间 平均存取时间 平均找道时间+平均等待时间 数据传送时间 平均找道时间 平均等待时间+数据传送时间
磁盘存储器的技术指标
存取时间
– –
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平均找道时间目前为12ms 平均找道时间目前为 平均等待时间和磁盘转速有关，用磁盘旋转一周所需 平均等待时间和磁盘转速有关， 时间的一半来表示 平均等待时间=1/（ 转速 转速） 平均等待时间 （2*转速） 数据传送时间=传送总字节数 磁盘转速*每磁道的字 传送总字节数/（ 数据传送时间 传送总字节数 （磁盘转速 每磁道的字 节数） 节数） 平均存取时间的计算公式
计算机组成原理之外围设备
计算机组成原理 Slide 19/ 47
磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字信 息转换成磁化单元 •不归零制（NRZ）：NonReturn to Zero Change ✓磁头线圈始终有电流。 ✓对连续记录的“1”和“0”，写电流的方 向是不改变的。 ✓无自同步能力。
计算机组成原理 Slide 20/ 47
组成。
计算机组成原理 Slide 6/ 47
灰度和色彩
• 灰度和彩色深度与显示存储器有关。如 果使用8个二进制位表达一个像素的灰 度，则可以有256种不同的亮度。如果 红、绿、蓝三色都用8个二进制位表达， 则彩色图像就具有224（16M）种颜色， 被成为真彩色。
• 灰度级越多，图像层次感越强；色彩数 越多，图像越清楚逼真。
计算机组成原理 Slide 12/ 47
7.3 输入设备和打印设备
串行针式打印机有单向打印和双向打印两种。 针式打印机的结构：
针式打印机由打印头与字车、输纸机构、色 带机构与控制器四部分组成。文字教材图7.8示出 了针式打印机构示意图。
计算机组成原理 Slide 13/ 47
7.3 输入设备和打印设备
激光印字机
激光印字机是激光技术和电子照相 技术结合的产物，其基本原理与静电复 印机相似。
计算机组成原理 Slide 14/ 47
7.4 硬磁盘存储设备
计算机组成原理 Slide 15/ 47
磁记录方式
磁记录方式是一种编码方法，将数字信 息转换成磁化单元 •不归零制（NRZ）：NonReturn to Zero Change ✓磁头线圈始终有电流。 ✓对连续记录的“1”和“0”，写电流的方 向是不改变的。 ✓无自同步能力。
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组成。
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灰度和色彩
• 灰度和彩色深度与显示存储器有关。如 果使用8个二进制位表达一个像素的灰 度，则可以有256种不同的亮度。如果 红、绿、蓝三色都用8个二进制位表达， 则彩色图像就具有224（16M）种颜色， 被成为真彩色。
• 灰度级越多，图像层次感越强；色彩数 越多，图像越清楚逼真。
计算机组成原理 Slide 12/ 47
7.3 输入设备和打印设备
串行针式打印机有单向打印和双向打印两种。 针式打印机的结构：
针式打印机由打印头与字车、输纸机构、色 带机构与控制器四部分组成。文字教材图7.8示出 了针式打印机构示意图。
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7.3 输入设备和打印设备
激光印字机
激光印字机是激光技术和电子照相 技术结合的产物，其基本原理与静电复 印机相似。
计算机组成原理 Slide 14/ 47
7.4 硬磁盘存储设备
计算机组成原理 Slide 15/ 47
工业控制计算机及其接口-计算机控制接口设计
机电一体化
图7-17 I/O接口地址译码扩展
MECHATRONICS
第5章 工业控制计算机及其接口技术
• 图7-17中，独立编址方式的片选信号只利用地址总线的低
8位（A0～A7）译出，为了区别是访问存储器还是访问I/O
接口，IORQ信号是必须用的。同时,为了控制数据流向也 要 使 用 读 （ RD ） 、 写 （ WR ） 信 号 。 但 是 Z80PIO 和 Z80CTC 芯 片 有 些 特 殊 ， 没 有 WR 信 号 引 脚 ， 它 是 利 用
机电一体化 MECHATRONICS
第5章 工业控制计算机及其接口技术
表7-2 TTL和MOS器件的输入/输出电流
机电一体化 MECHATRONICS
第5章 工业控制计算机及其接口技术
• 从下图7-18中可以看到，8286具有两组对称的数据引线 ，A7~A0为输入数据线，B7～B0为输出数据线。当然，由 于在收发器中数据是双向传输的，因此实际上输入线和输 出线也可以交换。用T表示的引脚信号就是用来控制数据 传输方向的。当T＝1时，就使A7～A0为输入线；当T＝0时
（1）数据信号D0～D7。 （2）读/写控制信号 RD、WR (或IOR、IOW )
（3）片选信号CS和地址线A１、A0。 （4）时钟、复位、中断控制、联络信号等控制信号。
机电一体化 MECHATRONICS
计算机原理 第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
计算机原理第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知
识。
主题：第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
学习时间：2016年12月5日--12月11日
内容：
我们这周主要学习第七章一节—四节“外围设备概述”、“磁盘存储设备”、“磁带存储设备”的相关知识。希望通过这四节内容的学习能使同学们掌握计算机外围设备的相关知识。
一、学习要求
1．了解外围设备概述知识；
2．掌握磁盘存储设备的相关知识；
3．了解磁带存储设备相关内容。
二、主要内容
（一）外围设备概述
1．概念：计算机系统中除主机外的其他设备，包括输入和输出设备、外存储器、模数转换器、数模转换器、外围处理机等，是计算机与外界进行通信的工具，例如打印机、磁盘驱动器或键盘。其主要功能是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，将外界的信息输入计算机，取出计算机要输出的信息，存储需要保存的信息和编辑整理外界信息以便输入计算机。
2．基本组成：
---存储介质，它具有保存信息的物理特征；
---驱动装置，它用于移动存储介质；
---控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据；
---外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类。
3．常见外围设备简介
1）输入设备
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。
（1）键盘
键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRT显示器组成终端设备。
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(每个按键的位置码)，然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机。
操作系统-第七章 外围设备管理
2、外部设备类型和特征
（6）按资源分配角度分类 ① 独占设备 在一段时间内只能有一个进程使用的设备。 如打印机，磁带等。
2、外部设备类型和特征
（6）按资源分配角度分类
② 共享设备 在一段时间内可有多个进程共同使用的设备。 如硬盘。
③ 虚设备 独占设备的虚拟共享（SPOOLING)
3 外设管理的目的和功能
7.2.3 直接存储访问方式 ( DMA)
2、特征
CPU只需干预I/O操作的开始和结束，而其中的一批 数据读写无需CPU控制，适于高速设备。
7.2.3 直接存储访问方式 ( DMA)
3、I/O控制器结构
Data Lines
Address Lines DMA Request
DMA Acknowledge Interrupt Read Write
行操作
多选题 1分
设备管理的功能包括__________。
A 设备的分配和回收 B 外围设备的启动及对磁盘的驱动调度 C 进程调度 D 外部设备中断处理 E 虚拟设备的实现
提交
5、 外部管理结构
User Process
Logical I/O
Communications Architecture
Device I/O Scheduling & Control(Device Driver)
第7章总线技术1
• 一个读周期分裂成两个单方向写操作的子周期，在子 周期中模块得到总线的使用权，可像同步传输方式那 样在限定的时序内快速完成单方向传送，而传送可靠 与否又像异步方式那样经握手联络线来确认。 • 显而易见，对于写操作周期无须再“分裂”，只用单 个子周期即可一次完成传送。 • 周期分裂式传输既适应了慢速模块(外设)的运行，又 不降低系统整体性能。在系统具有多个主控模块的情 况下，它基本消除了前三种传输方式中所必然出现的 空闲等待状态，能在多个主控模块之间实现信息分时 交叉、并行传输，提高了总线的利用率。但该方式中 的每个模块都必须具有总线请求的功能，每个模块既 是主控器又是受控器，增加了模块的逻辑复杂性。因 此，这种传输方式在普通微机系统中一般不用，只用 在一些高档微机和小型机中，如Intel公司的iAPX432和DEC公司的VAX-780等系统中。
–IBM PC机的62芯pc总线 –PC/AT机的AT总线或ISA总线 –PCI总线，外围部件互连局部总线 –IEEE-488总线 –EIA RS-232总线
总线的标准化
• 机械特性
–包括接插件的类型、形状、尺寸和牢靠程度，以及引 脚的数量和排列次序
• 功能特性
–功能特性是指总线中各个信号线的功能
7.3 总线仲裁
• 总线仲裁即总线判决，目的是避免多个主控器同 时占用总线，确保任何时候总线上最多只有一个 模块发送信息。当多个主控模块同时提出总线请 求时，仲裁机构以一定的优先算法裁决由哪一个 模块获得总线使用权。 • 按裁决机构的设置，总线仲裁可分为集中式控制 和分布式控制。集中式控制将总线控制逻辑基本 上集中于一个设备，分布式控制则将总线控制逻 辑分散在总线连接的各个部件或设备中。 • 按裁决方式主要有定时查询、串行链接仲裁、并 行仲裁和串并仲裁等。
第七章 接口与外围设备
计 算 机 组 成 原 理
第 7 章
7.1.2 鼠标
1、作用 一种手持式屏幕坐标定位设备； 控制计算机的显示屏幕上光标移动的输入设备； 用于菜单选择、屏幕作图和屏幕编辑等必备的输入设备；
2、工作原理
位移传感器 计算机
移动距离与方向的信息 显示屏幕
电脉冲
坐标数据
3、分类 ◆ 机械式鼠标：采用机械结构有一个机械球通过摩擦两个滚轮，
计 算 机 组 成 原 理
第 7 章
4、鼠标接口 串行口（COM口）：早期机器用的鼠标接口； PS/2口： 作为固定接口集成在主板上； USB口： 己普遍应用于笔记本计算机中。
7.1.3 扫描仪
1、作用 一种能捕获图像信息并把它转换为计算机可以显示、编辑、存储 和输出的数字化输入设备； 一种髙精度的光电组合的设备； 文稿中加入图片或照片的最好的输入工具； 2、工作原理 由光学成像部件、机械传动部件和光电转换部件组成，这三个部 件相互配合将反映图像特征的光信号转换为计算机能处理的电信号。
计 算 机 组 成 原 理
第 7 章
描。这样一行一行地扫描，直到屏幕的右下角，然后又垂直回扫，返 回屏幕左上角，重复前面的扫描过程。在水平和垂直 回扫时，电子 一幅图像——称为一帧。
束是“消隐”的，荧光屏上没有亮光显示。扫描完整个显示屏幕，构成
水平回扫 垂直回扫
第七章MCS-51的并行接口
PC7-PC0 ：C口输入/输出线
RESET：复位信号线 A1-A0：地址线，用来选择8255内部端口 GND：地线
3、内部结构 8255内部结构包括三个并行输入/输出端口，二个 工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位总线 缓冲器。
4、工作方式 （1）8255的接口工作状态
A1 A0 RD WR CS
（2）工作方式
8255有三种基本的工作方式：方式0（基本输入输 出）、方式1（选通输入输出）和方式2（双向传送）， 其中A口可工作于方式0、1和2，而B口只能工作于方 式0和1。
各I/O口的工作方式由方式选择控制字来决定。
工作方式控制字：A1 A0=1 1
A、方式0 工作方式0是一种基本的输入输出工作方式。在 这种方式下，三个端口都可以由程序设置为输入或者 输出，没有固定的用于应答的联络信号。其基本功能 可概括为：
器件型号 8255A
器件名称 可编程外围并行接口
8155/8156 可编程RAM/IO扩展接口 8243 8279 8251 8253 I/O扩展接口 可编程键盘/显示接口 可编程通讯接口 可编程定时/计数器
一、8255A可编程并行I/O扩展接口
1、8255A芯片介绍 8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片， 它具有3个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，可通 过程序改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可 作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。 2、引脚说明
常用外围设备接口电路
中断优先级：中断源具有不同的优先级，高优 先级的中断源可以优先得到处理。
直接存储器访问（DMA）接口电路的特性与功能
特性：直接存储器访问（DMA）是一种允许外围设备直接访问系统内存的接口电路，无需CPU 干预。
功能：DMA接口电路的主要功能是提高数据传输速度，减轻CPU负担，提高系统性能。
应用：DMA接口电路广泛应用于各种外围设备，如硬盘、显卡、声卡等。
优点：直接存储器访问（DMA）接口电路 可以大大提高数据传输速度，减少CPU的 负担，提高系统性能。
缺点：DMA接口电路需要额外的硬件和软 件支持，增加了系统的复杂性和成本。
发展趋势：随着技术的发展，DMA接口 电路的性能不断提高，应用范围不断扩 大，如高速数据传输、网络传输等。
挑战：DMA接口电路需要解决数据传输的 安全性和可靠性问题，以及如何与高速数 据传输技术相结合的问题。
实例1：硬盘数据传输，DMA接口电路可以将硬盘中的数据直接传输到内存，无需CPU干预， 提高数据传输速度。
实例2：显卡数据传输，DMA接口电路可以将显卡中的数据直接传输到内存，无需CPU干预， 提高图形处理速度。
实例3：网卡数据传输，DMA接口电路可以将网卡中的数据直接传输到内存，无需CPU干预， 提高网络传输速度。
系统
缺点：需要额 外的硬件支持， 如中断控制器 和外部中断源
发展趋势：随 着微处理器性 能的提升，中 断接口电路的 应用范围逐渐 扩大，如嵌入 式系统和实时
直接存储器访问（DMA）接口电路的特性与功能
特性：直接存储器访问（DMA）是一种允许外围设备直接访问系统内存的接口电路，无需CPU 干预。
功能：DMA接口电路的主要功能是提高数据传输速度，减轻CPU负担，提高系统性能。
应用：DMA接口电路广泛应用于各种外围设备，如硬盘、显卡、声卡等。
优点：直接存储器访问（DMA）接口电路 可以大大提高数据传输速度，减少CPU的 负担，提高系统性能。
缺点：DMA接口电路需要额外的硬件和软 件支持，增加了系统的复杂性和成本。
发展趋势：随着技术的发展，DMA接口 电路的性能不断提高，应用范围不断扩 大，如高速数据传输、网络传输等。
挑战：DMA接口电路需要解决数据传输的 安全性和可靠性问题，以及如何与高速数 据传输技术相结合的问题。
实例1：硬盘数据传输，DMA接口电路可以将硬盘中的数据直接传输到内存，无需CPU干预， 提高数据传输速度。
实例2：显卡数据传输，DMA接口电路可以将显卡中的数据直接传输到内存，无需CPU干预， 提高图形处理速度。
实例3：网卡数据传输，DMA接口电路可以将网卡中的数据直接传输到内存，无需CPU干预， 提高网络传输速度。
系统
缺点：需要额 外的硬件支持， 如中断控制器 和外部中断源
发展趋势：随 着微处理器性 能的提升，中 断接口电路的 应用范围逐渐 扩大，如嵌入 式系统和实时
第7章 计算机网络的组成
（三） 共享外围设备
共享外围设备指众多用户共享的打印机、 CD-ROM、Modem等设备。
二、网络连接设备
网卡 集线器 调制解调器 中继器 网桥 交换机 路由器
（一）网卡
定义：又称为网络适配器（Network Interface Card，NIC），是计算机与 网络之间的逻辑和物理链路。 功能：实现网络数据格式与计算机数 据格式的转换、网络数据的接收与发 送等；连接计算机与网络传输介质。 接口类型： BNC接口，使用同轴电缆与其他计算 机相连；RJ-45接口，使用双绞线连 接集线器，再通过集线器与其他计算 机相连。
哦，1口连的 设备叫土豆 4口连的设备叫地瓜， 它要找土豆，而1口连 的设备叫土豆，OK！
我是土豆 地瓜请回话
土豆，土豆 我是地瓜
R
转发过滤. 回路避免. 地址学习
（七）路由器
定义：路由器（Router）是用于完成异构网络互连工作 的专用设备。 作用：路由器的互连能力强，可自动进行协议的转换， 以及帧格式的转换；不仅能实现数据分组转发，而且能 根据网上信息拥挤的程度，查找和选用最佳路径来传递 信息，从而实现各种不同物理网络的无缝连接。 方法：在路由器中最关键的就是它采用的路由算法—— 即最佳的传输路径。为了完成这项工作，在路由器中保 存着各种传输路径的有关数据，即路由表（Routing Table），供路由器选择路由时使用。 重要性：作为不同网络相互连接的枢纽，路由器构成了 基于TCP/IP的Internet主体结构。
第 7 章 系统总线1
-DACK2 T/C ALE
-5V
OSC
GND
• 每面31条脚，如图7.1所
示。
COMPUTER REAR
B
1 2
A
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
COMPUTER FRONT
图7.1 ISA总线引脚图
I/O CH CK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 I/O CH RDY AEN A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
• ISA总线(Industrial Standard Architecture)即AT总线，它是 在8位的XT总线基础上扩展而成的16位的总线体系结构。 （Intel、 IEEE、 EISA）
• ESIA总线: 在ISA的基础上为32位微机推出了扩展的ISA总线 (extended ISA，EISA) （Compaq、AST、Epson 等）
B4，B21~B25：中断申请信号IRQ2，IRQ3~IRQ7， 输入、上沿有效。用来将I/O设备的中断申请信号 经系统板上的中断控制器8259A送给CPU，其中 IRQ2优先级最高，IRQ7最低。
相关主题
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2、工作原理 由光学成像部件、机械传动部件和光电转换部件组成，这三个部
件相互配合将反映图像特征的光信号转换为计算机能处理的电信号。
计算机组成原理
第7章
镜头 光线
图
模 数 转 换
像
计
处
算
理
机
器
模拟图 像信号
数字图 像信号
扫描仪的核心——完成光电转换的电荷耦合元件CCD，
扫描仪的光源照射在图稿（或文稿）上，产生反射光，或产生透射光，
计算机组成原理
第7章
4、鼠标接口 串行口（COM口）：早期机器用的鼠标接口； PS/2口： 作为固定接口集成在主板上； USB口： 己普遍应用于笔记本计算机中。
7.1.3 扫描仪
1、作用 一种能捕获图像信息并把它转换为计算机可以显示、编辑、存储
和输出的数字化输入设备； 一种髙精度的光电组合的设备； 文稿中加入图片或照片的最好的输入工具；
扫描，以获取按键的位置，生成键扫描码，以串行形式传送给主机， 主机将接收到的串行扫描码转换为并行数据，最后由软件将扫描码转 换为该键对应的ASCII码，供存储或显示。
计算机组成原理
7.1.2ຫໍສະໝຸດ Baidu鼠标
第7章
1、作用 一种手持式屏幕坐标定位设备；
控制计算机的显示屏幕上光标移动的输入设备；
用于菜单选择、屏幕作图和屏幕编辑等必备的输入设备；
计算机组成原理
computer organization principle
计算机组成原理
第7章
第7章
I/O接口与外围设备
计算机组成原理
第7章
第7章 — I/O接口与外围设备
本章要点
外围设备是计算机同外界通信或交换数据的必不可少 的硬件组成部分，由外围设备和I/O接口组成输入/输出 系统实现计算机系统的输入/输出操作。本章重点论述 了各种常用外围设备的工作原理及特点；外围设备与主 机的定时方式和信息交换方式；
计算机组成原理
◆ 薄膜式键盘 非触点式键盘
第7章
（2）按编码的功能划分 ◆ 编码键盘： 能自动提供对应于被按键的编码信息，如ASCII码，并能同时产 生一个选通脉冲通知微处理器。硬件电路识别按键代码。 ◆非编码键盘：简单硬件和专门的键盘扫描程序识别按键的位置。 由一组开关组成，提供行和列的键盘矩阵。其全部工作，包括按 键的识别、按键代码的产生、防止串键和消去抖动等问题，都靠程 序来实现。
2、工作原理
位移传感器
移动距离与方向的信息
电脉冲
显示屏幕
计算机
坐标数据
3、分类 ◆ 机械式鼠标：采用机械结构有一个机械球通过摩擦两个滚轮，
将滚轮移动距离转换为电信号——电脉冲，使显示屏幕上的光标移 动。转换部件——编码器是机械的。
计算机组成原理
第7章
◆ 光电式鼠标：采用发光二极管和光敏晶体管组合成光电感应器来 测是位移。 ◆ 光机式鼠标：工作原理同机械式鼠标，但编码器采用的是光学器 件。 ◆ 无线鼠标： 与计算机的连接改成红外线，使鼠标移动更灵活。
计算机组成原理
第7章
第 7章 I/O接口与外围设备
7.1 常用输入设备和输出设备 7.2 外存储器 7.3 外围设备与主机的定时方式和 信息交换方式
计算机组成原理
第7章
7.1 常用输入设备和输出设备
7.1.1 概述
外围设备指在计算机主机处理信息前负责把信息送入计算机的设备， 以及在主机对信息进行处理后输出处理结果的设备，包括计算机同外部 环境联系、实现通信的设备，一般指输入设备、输出设备、和外存储器。
光学系统收集这些光信号聚焦到元件CCD，CCD将这些光信号转换成
电信号，然后由A/D转换器转换为数字信号，产生数字图像信息，传送
到计算机。
计算机组成原理
第7章
扫描仪的正常工作还需有如下软、硬件配合： ● 扫描仪接口卡 ● 扫描仪同计算机之间的连接线——USB信号线（或SCSI信号线、或 并口信号线）； ● 扫描软件、图像编辑软件或光学文字识别软件。
由一定数量的开关——按键按一定规律排列而成的输入设备。一般
键盘上的按键排列成矩阵形式，常用的键盘如图所示。
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第7章
2、键盘类型 （1）按按键（开关）接触方式划分：
◆ 机械式键盘 触点式键盘。按键后，触点接触通电而产生按键信号。
◆ 电容式键盘 非触点式键盘，利用键运动时极板间电容容量的变化产生按键信号。
解决主机与外设的时间配合问题。包括设备的选择，操作时序的 控制与协调，主机命令与外围设备状态的交换与传递等。
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7.1.1 键盘
第7章
1、键盘组成及其作用 是人向计算机输入信息的最基本的设备，可以通过按键向计算机输
入数字、字母和特定字符和命令。键盘把按下不同键的机械动作转换
成计算机能识别的编码。
1、分类
如左图所示。
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第7章
2、输入/输出设备与接口
输入设备 ——把各种信息（包括字符、图形、图像、语言以及电信 号等）送入计算机处理的设备。最常用的是键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备 —— 把计算机的处理结果用人所能识别形式 （例如字符、 图形、图像、语音等） 表示出来的设备， 最常用的是显示器和打印 机等。
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第7章
3、键盘输入信息的过程 （1）检测是否有键按下； （2）查出按下的是哪一个键； （3）将该键所代表的信息翻译成计算机能识别的内部代码。如ASCII码
或其他预先约定的编码。 4、 键盘扫描原理
◆ 键盘的扫描原理图
计算机组成原理
第7章
◆ 扫描过程 对干非编码键盘而言，可以用硬件或软件的方法分别对行与列进行
输入/输出接口——简称接口，是使计算机主机同输入/输出设备间 能正确地传送信息的逻辑部件。
输入/输出设备在结构和工作原理上与计算机主机有很大差异， CPU不能直接和外设之间的连接，必须通过输入输出接口进行相互连 接和数据信息交换。
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第7章
3、接口的功能
（1）实现数据缓冲 在接口电路中设置数据缓冲寄存器，用于数据的暂存，使主机和
外围设备在工作速度上达到匹配。 （2） 实现数据格式转换
接口线路在完成数据传送的同时，实现处理器与外围设备之间数 据格式的转换。例如：并－串转换、串－并转换等。 （3） 提供外围设备和接口的状态
CPU和外设之间交换信息中，要通过接口向外设发送各有关命令 和了解外设当前的工作状态等，为处理器更好地控制和调整各种外围 设备提供有效的帮助。 （4） 实现主机与外围设备之间的通信联络控制
件相互配合将反映图像特征的光信号转换为计算机能处理的电信号。
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镜头 光线
图
模 数 转 换
像
计
处
算
理
机
器
模拟图 像信号
数字图 像信号
扫描仪的核心——完成光电转换的电荷耦合元件CCD，
扫描仪的光源照射在图稿（或文稿）上，产生反射光，或产生透射光，
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第7章
4、鼠标接口 串行口（COM口）：早期机器用的鼠标接口； PS/2口： 作为固定接口集成在主板上； USB口： 己普遍应用于笔记本计算机中。
7.1.3 扫描仪
1、作用 一种能捕获图像信息并把它转换为计算机可以显示、编辑、存储
和输出的数字化输入设备； 一种髙精度的光电组合的设备； 文稿中加入图片或照片的最好的输入工具；
扫描，以获取按键的位置，生成键扫描码，以串行形式传送给主机， 主机将接收到的串行扫描码转换为并行数据，最后由软件将扫描码转 换为该键对应的ASCII码，供存储或显示。
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7.1.2ຫໍສະໝຸດ Baidu鼠标
第7章
1、作用 一种手持式屏幕坐标定位设备；
控制计算机的显示屏幕上光标移动的输入设备；
用于菜单选择、屏幕作图和屏幕编辑等必备的输入设备；
计算机组成原理
computer organization principle
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第7章
第7章
I/O接口与外围设备
计算机组成原理
第7章
第7章 — I/O接口与外围设备
本章要点
外围设备是计算机同外界通信或交换数据的必不可少 的硬件组成部分，由外围设备和I/O接口组成输入/输出 系统实现计算机系统的输入/输出操作。本章重点论述 了各种常用外围设备的工作原理及特点；外围设备与主 机的定时方式和信息交换方式；
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◆ 薄膜式键盘 非触点式键盘
第7章
（2）按编码的功能划分 ◆ 编码键盘： 能自动提供对应于被按键的编码信息，如ASCII码，并能同时产 生一个选通脉冲通知微处理器。硬件电路识别按键代码。 ◆非编码键盘：简单硬件和专门的键盘扫描程序识别按键的位置。 由一组开关组成，提供行和列的键盘矩阵。其全部工作，包括按 键的识别、按键代码的产生、防止串键和消去抖动等问题，都靠程 序来实现。
2、工作原理
位移传感器
移动距离与方向的信息
电脉冲
显示屏幕
计算机
坐标数据
3、分类 ◆ 机械式鼠标：采用机械结构有一个机械球通过摩擦两个滚轮，
将滚轮移动距离转换为电信号——电脉冲，使显示屏幕上的光标移 动。转换部件——编码器是机械的。
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◆ 光电式鼠标：采用发光二极管和光敏晶体管组合成光电感应器来 测是位移。 ◆ 光机式鼠标：工作原理同机械式鼠标，但编码器采用的是光学器 件。 ◆ 无线鼠标： 与计算机的连接改成红外线，使鼠标移动更灵活。
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第 7章 I/O接口与外围设备
7.1 常用输入设备和输出设备 7.2 外存储器 7.3 外围设备与主机的定时方式和 信息交换方式
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第7章
7.1 常用输入设备和输出设备
7.1.1 概述
外围设备指在计算机主机处理信息前负责把信息送入计算机的设备， 以及在主机对信息进行处理后输出处理结果的设备，包括计算机同外部 环境联系、实现通信的设备，一般指输入设备、输出设备、和外存储器。
光学系统收集这些光信号聚焦到元件CCD，CCD将这些光信号转换成
电信号，然后由A/D转换器转换为数字信号，产生数字图像信息，传送
到计算机。
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第7章
扫描仪的正常工作还需有如下软、硬件配合： ● 扫描仪接口卡 ● 扫描仪同计算机之间的连接线——USB信号线（或SCSI信号线、或 并口信号线）； ● 扫描软件、图像编辑软件或光学文字识别软件。
由一定数量的开关——按键按一定规律排列而成的输入设备。一般
键盘上的按键排列成矩阵形式，常用的键盘如图所示。
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第7章
2、键盘类型 （1）按按键（开关）接触方式划分：
◆ 机械式键盘 触点式键盘。按键后，触点接触通电而产生按键信号。
◆ 电容式键盘 非触点式键盘，利用键运动时极板间电容容量的变化产生按键信号。
解决主机与外设的时间配合问题。包括设备的选择，操作时序的 控制与协调，主机命令与外围设备状态的交换与传递等。
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7.1.1 键盘
第7章
1、键盘组成及其作用 是人向计算机输入信息的最基本的设备，可以通过按键向计算机输
入数字、字母和特定字符和命令。键盘把按下不同键的机械动作转换
成计算机能识别的编码。
1、分类
如左图所示。
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第7章
2、输入/输出设备与接口
输入设备 ——把各种信息（包括字符、图形、图像、语言以及电信 号等）送入计算机处理的设备。最常用的是键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备 —— 把计算机的处理结果用人所能识别形式 （例如字符、 图形、图像、语音等） 表示出来的设备， 最常用的是显示器和打印 机等。
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3、键盘输入信息的过程 （1）检测是否有键按下； （2）查出按下的是哪一个键； （3）将该键所代表的信息翻译成计算机能识别的内部代码。如ASCII码
或其他预先约定的编码。 4、 键盘扫描原理
◆ 键盘的扫描原理图
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第7章
◆ 扫描过程 对干非编码键盘而言，可以用硬件或软件的方法分别对行与列进行
输入/输出接口——简称接口，是使计算机主机同输入/输出设备间 能正确地传送信息的逻辑部件。
输入/输出设备在结构和工作原理上与计算机主机有很大差异， CPU不能直接和外设之间的连接，必须通过输入输出接口进行相互连 接和数据信息交换。
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第7章
3、接口的功能
（1）实现数据缓冲 在接口电路中设置数据缓冲寄存器，用于数据的暂存，使主机和
外围设备在工作速度上达到匹配。 （2） 实现数据格式转换
接口线路在完成数据传送的同时，实现处理器与外围设备之间数 据格式的转换。例如：并－串转换、串－并转换等。 （3） 提供外围设备和接口的状态
CPU和外设之间交换信息中，要通过接口向外设发送各有关命令 和了解外设当前的工作状态等，为处理器更好地控制和调整各种外围 设备提供有效的帮助。 （4） 实现主机与外围设备之间的通信联络控制