计算机组成原理(第二版) 第9章 计算机外部设备

2019年5月11日
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9.4 显示设备
图形与图象
– 图形(Graphics）指没有亮暗层次变化的线条图，如建 筑，机械的工程设计图，电路图等。
– 图象(Image)指具有亮暗灰度层次的图画，如自然景物， 新闻照片等。经计算机处理与显示的图象称为数字图 象。
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计算机外部设备分类 （1/3）
（1）输入设备
输入设备是将程序，数据，命令，图形，图象等，按 一定的要求转换成主机能够接收的代码信息，并送入主机 内进行处理的设备。包括纸介质输入设备、光介质、磁介 质、光学识别、语音识别、键盘输入等设备。最常用的是 磁介质和键盘输入设备。
计计算算机机组组成成原原理理((第第二二版版))
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第9章 计算机外部设备
教学目标 教学重点 教学过程
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教学目标
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了解计算机的外部设备 理解并掌握外部设备的基本工作原理
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字模可选择存放在打印机内或主机的磁盘、磁带上。
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9.3.3 喷墨打印机
喷墨技术可分为连续式和间歇式两大类，目前流 行的喷墨打印机技术属于间歇式，它又分为“热 泡式”和“压电式”两种。
喷墨技术的原理：利用电阻迅速加热喷墨头，使 喷墨头内的墨水汽化产生气泡，气泡膨胀将墨水 喷出喷嘴，墨滴以每秒3000-6200点的速度喷射 到纸上，当喷头与纸之间的距离很小时，便可在 纸上形成精确的图案。
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9.1 计算机外部设备概述 （2/3）
所处位置：在计算机系统中，CPU和内存组成主机，其它 设备称为外部设备。外部设备可以看成信息转换装置，
– 把需要处理的信息转换成电脉冲输入主机，
– 把主机处理后的信息转换为人们可以识别的字符，图 形等。如图9.1所示。
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9.3.1 点阵针式打印机
应用最多的硬拷贝输出设备，可以将打印在纸上的信息长 期保存。可以产生永久性记录的设备有打印机，绘图机， 静电印刷机以及纸带穿孔机，卡片穿孔机等。
分类
– 按打印方式的不同，分为击打式和非击打式两大类。
显示板有控制逻辑和视频存储器VRAM两个部分，控制逻辑的 核心是MC6845 CRTC。视频存储器有字符存储器和属性存储器两部 分。对于每一个显示字符，用一个字节存储字符的ASCII码，用另一 个字节存储显示属性，属性字节表示字符的显示色，背景色（底色） 以及闪烁、下划线等属性。对于80列×25行字符，字符存储器和属 性存储器的容量均为2KB。
（2）输出设备
输出设备是将主机处理信息的中间结果和最后结果， 以人们通常能识别的字符、图形等形式表示出来的设备。 包括显示设备、印刷设备、照相、语音响应、纸介质设备、 磁介质设备、光介质设备。其中显示和印刷是两种主要的 输出设备。
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计算机外部设备分类 （2/3）
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9.2 输入设备
9.2.1 键盘 9.2.2 鼠标器 9.2.3 扫描仪 9.2.4 数码相机
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9.3 打印输出设备
点阵打印机 激光打印机 喷墨打印机
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计算机外部设备的特点
1、主机与外设间信息交换
（1） 数据信息
（2） 控制信息
（3） 状态信息
（4） 联络信息
（5） 外设识别信息
2、主机与外设通过接口电路连接
外部设备一般由两部分组成，即设备本身和设备接口， 设备接口也称为I/O控制器（适配器）。外部设备通过I/O 控制器与主机总线连接起来，不同的外部设备需要相应的 I/O控制器。
光学字符识别 语言与文字输入
输出 设备
显示器（字符、汉字、图形、图象、液晶、等离子） 打印设备（点阵式打印机、激光打印机、喷墨打印机） 绘图机（平板式、滚筒式） 语音输出
终端设备（键盘+显示器） 汉字处理设备
数/模、模/数转换 多媒体
数据通信设备 外存储设备（硬磁盘、软磁盘、光盘）
输入输出处理机
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决定屏幕的显示格式（显示字符的个数，显示图形的分 辨率，颜色数等） – 行×列－A/N方式 – 每屏的行×行象素数－APA方式
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显示器的类型
显示器也称为监视器，可以分为单色监视器 和彩色监视器。单色监视器通常用于A/N方式， 用于字符显示，字符颜色为绿色或琥珀色。彩色 监视器有三种基本类型：RGB监视器；彩色视频 监视器；彩色电视机。其中RGB监视器又分为数 字式和模拟式。
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9.1 计算机外部设备概述 （1/3）
定义：计算机系统中主机以外的硬设备， 是计算机系统的重要组成部分，也称为输 入输出设备。
功能：外部设备是计算机与外部世界或计 算机与人进行信息交换的设备，是人机联 系的界面和桥梁，常见的输入输出设备有 键盘，显示器，打印机等。
–按控制方式的不同，可分为串行打印机和并行打印机 两种。
–按打印纸的宽度不同，可分为宽行打印机和窄行打印 机。
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9.3.2 激光打印机
定影部分 加热辊
预热板
印写, 清扫，转写部分
转写
清扫辊
激光部分
带电器
记录鼓
硒鼓 显象部分
激光源
接纸部分
数字式RGB监视器要求显示适配器提供的信 号是RGB数字信号，受信号位数的限制，可以显 示的颜色的种数有限，模拟式RGB监视器要求显 示适配器提供的信号是用电压表示的RGB模拟信 号，是连续可变的，可以显示颜色的种数几乎没 有限制。
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显示适配器
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显示技术的术语
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（3） 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
（Scan）。控制电子束扫描轨迹的电路叫扫描偏转电路。 扫描方式有两种，随机扫描（Random Scan）和光栅扫 描（Raster Scan）。
常用的的显示适配器有单色适配器MDA， 彩色图形适配器CGA、EGA、VGA等。
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显示技术的术语
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（1） 分辨率和灰度级 分辨率和灰度级是显示器的两个重要技术指标。
– 分辨率（Resolution）是指显示设备所能表示的象素个数。 – 灰度级（Gray Level）指的是所显示象素点的亮暗差别达到的层
次，在彩色显示器中表现为颜色的种类。灰度级取决于每个象素 对应刷新存储器单元的位数和CRT本身的性能。
（2） 刷新和刷新存储器
– 刷新（Refresh）：重复扫描。 – 刷新频率：每秒钟刷新的次数。
刷新存储器：存储图象的存储器，也称“帧存储器”或 “视频存储器”VRAM。刷新存储器的容量由图象分辨率 和灰度级决定。如分辨率为512×512，256级灰度的图象， 则存储容量为5125128bit=256KB。
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9.4 显示设备
软拷贝设备：不能生成持久性硬拷贝。 组成：由监视器和显示适配器组成 作用：将电信号转换成可以直接观察的字符，图形或图象 显示方式：
– 字符显示方式（A/N） – 全点可寻址图象显示方式（APA） 显示模式
按照使用的显示器件划分，显示设备分为
– 阴极射线管显示器（Cathode Ray Tube Display） – 发光二极管显示器（Light-emitting Diode Display） – 液晶显示器（Liquid Crystal Display） – 等离子显示器（Plasma Display）。
用户可识别的信息 还原，转换 外部设备 文字/声音/图形/图象等
图9-1 外部设备所处的位置
加工处理信息
主机 电脉冲信息
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9.1 计算机外部设备概述 （3/3）
分类： 从计算机接收信息和送出结果，可以分为：
– 输入设备 – 输出设备
教学重点
计算机外部设备的功能 计算机外部设备的分类 计算机外部设备的特点 显示设备基本原理 磁记录原理与记录方式
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教学过程
9.1 外部设备概述 9.2 输入设备 9.3 输出设备 9.4 显示设备 9.5 磁表面存储器 9.6 光盘存储器 9.7 通信与网络设备 9.8 习题解析
从外部设备的功能，可以分为：
– 输入设备 – 输出设备 – 外存储器 – 数据通信设备 – 过程式输入输出设备
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常见的外部设备
输入/输出 设备
键盘 图形输入设备（鼠标器、图形板、跟踪球、操纵杆、光笔）
输入 设备
图象输入设备（摄象机、扫描仪、传真机） 条形码
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计算机外部设备分类 （3/3）
（5）终端设备 终端设备的基本构成是一些通用的输入输出
设备，如有各种键盘，不同类型的打印设备，显 示设备，软磁盘机和通信设备。通过传输控制协 议和传输介质与主机通信。 （6）过程式输入输出设备
通常多用于计算机控制系统。这类设备在现 场采集到的一般是模拟量，如电压、温度等，要 经过从模拟量到数字量的转换（A/D）才能送给 计算机，而计算机的输出也必须经过从数字量到 模拟量的转换（D/A）才能去进行相应的控制。
（3）外存储设备
外存储设备用来保存数据、程序和文挡、字库，以补 充内存容量的不足，在需要某一部分数据时，可在处理机 的控制下，通过接口控制把数据送到内存。外存储设备以 磁表面存储器为主，早期有磁鼓、磁带，现在主要用磁盘 （硬盘、软盘）和光盘。
（4）数据通信设备
计算机网络是计算机技术和数据通信技术相结合的产 物，数据通信设备指的是在计算机网络通信中用的外部设 备。包括调制解调器，网络适配器，网络互连设备，通信 控制器，网络交换机终端设备等。
输纸部分
控制部分
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图9-4 激光打印机结构
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打印机中一些技术术语
（1）字模（Font） 由一组字符组成，通常包括字母，数字，标点符号及一
些专用符号，每个字模有特定大小、高度、宽度和倾斜度 （2）字式样（Font Styles）
可将字模划分为四大组：文本组，显示组，装饰组和符 号组。 文本组：小型文本体可以作为文稿的正文，大型文本体可 以作为文稿的标题。 显示组：显示组的字母常用于广告和书名中。 装饰组：不常用，草体属于此类。 符号组：科技、工程、绘图、音乐等领域中常用专门符号 （3）字模存储器
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字符显示器
（1） 字符显示原理 字符可以用点组成，也可以由线段组成，常用的产生字符的方
法有点阵法和线段法。 显示字符的质量和字符块的大小取决于点阵的多少，字符块指的是每 个字符在屏幕上所占的点数，也称作字符窗口，它包括字符显示点阵 和字符间隔。在IBM-PC系统中，屏幕上共显示80列×25行=2000个 字符，字符窗口数目为80× 25。 （2） 单色字符显示控制板（显示适配器） 显示板是主机与显示器之间的接口
随机扫描是控制电子束在CRT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。
光栅扫描是电视系统中采用的扫描方法，也叫电视扫 描。要求图象充满整个画面，电子束要扫过整个屏幕。光 栅扫描是从上至下顺序扫描，有逐行扫描和隔行扫描两种 方式。