第1章计算机外部设备概述(1

第1章计算机外围设备概述

外围设备是计算机系统不可缺少的组成部分，用户使用计算机时，接触最多的是外围设备。外围设备是计算机和外部世界之间联系的桥梁。随着计算机技术的飞速发展和应用领域的扩展，计算机系统需要的外围设备的种类越来越多。本章先介绍外围设备的有关概念。

1.1 什么是计算机外围设备

一套完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。

计算机的硬件系统是指组成一台计算机的各种物理装置,由主机和输入/输出子系统组成。计算机主机包括中央处理器、存储器和附属线路，输入/输出子系统包括输入/输出接口和外围设备。计算机系统的组成如图1-1所示。

图1-1 计算机系统的组成

什么是外围设备？外围设备（peripheral device）过去常称作外部设备（external device）。在计算机硬件系统中，外围设备是相对于计算机主机来说的。凡在计算机主机处理数据前后，负责把数据输入计算机主机、对数据进行加工处理及输出处理结果的设备都称为外围设备，而不管它们是否受中央处理器的直接控制。一般说来，外围设备是为计算机及其外部环境提供通信手段的设备。因此，除计算机主机以外的设备原则上都叫外围设备。外围设备一般由媒体、设备和设备控制器组成。

1.2 外围设备的分类

外围设备的种类很多，一般按照对数据的处理功能进行分类。输入/输出设备属于外围设备，但外围设备除输入/输出设备外，还应包括外存储器设备、多媒体设备、网络通信设备和外围设备处理机等等。外围设备的分类见图1-2。

⒈输入设备

输入设备是人和计算机之间最重要的接口，它的功能是把原始数据和处理这些数据的程序、命令通过输入接口输入到计算机中。因此，凡是能把程序、数据和命令送入计算机进行

处理的设备都是输入设备。由于需要输入到计算机的信息多种多样，如字符、图形、图像、语音、光线、电流、电压等等，而且各种形式的输入信息都需要转换为二进制编码，才能为计算机所利用，因此，不同输入设备在工作原理、工作速度上相差很大，这是我们需要特别注意的。

输入设备包括字符输入设备（如键盘、条形码阅读器、磁卡机）、图形输入设备（如鼠标、图形数字化仪、操纵杆）、图像输入设备（如扫描仪、传真机、摄像机）、模拟量输入设备（如模-数转换器、话筒，模-数转换器也称作A/D转换器）。

图 1-2 计算机外围设备的分类

⒉输出设备

输出设备同样是十分重要的人机接口，它的功能是用来输出人们所需要的计算机的处理结果。输出的形式可以是数字、字母、表格、图形、图像等。最常用的输出设备是各种类型的显示器、打印机和绘图仪，以及X-Y记录仪、数-模(D/A)转换器、缩微胶卷胶片输出设备等。

⒊外存储器设备

在计算机系统中除了计算机主机中的内存储器（包括主存和高速缓冲存储器）外，还应有外存储器，简称“外存”。

外存储器用来存储大量的暂时不参加运算或处理的数据和程序,•因而允许较慢的处理速度。在需要时，它可以成批地与内存交换信息。它是主存储器的后备和补充，因此称它为“辅助存储器”。

外存的特点是存储容量大、可靠性高、价格低,在脱机情况下可以永久地保存信息，进行重复使用。

外存按存储介质可分为磁表面存储器和光存储器。现在人们使用的磁表面存储器主要是

磁盘和磁带。微机上使用的主要是硬磁盘存储器和软磁盘存储器。光盘存储器作为一种新型的信息存储设备已经在微机上普及。目前，可移动磁盘也开始在微机系统中使用，为用户提供了很大的方便。

⒋多媒体设备

现代社会是信息爆炸的时代，文字、图形、图像、语音等各种信息大量产生，人类要利用各种各样的信息，要求计算机能够处理各种不同形式的信息，多媒体设备就应运而生。多媒体设备的功能是使计算机能够直接接收、存储、处理各种形式的多媒体信息。现在市场上出售的微型计算机（PC机）几乎都是多媒体计算机。多媒体计算机必须配置的基本多媒体设备，除已列在外存储器中的CD-ROM或DVD-ROM外，还应有调制解调器(MODEM)、声卡和视频卡。其他多媒体设备包括数码相机、数码摄像机、MIDI乐器等。

多媒体技术是一门迅速发展的新兴技术，新的多媒体设备在不断产生，各种多媒体技术标准正在逐步建立。各种已有的多媒体设备的性能和技术指标也在不断的改进和提高，本书仅对现有的主要多媒体产品进行介绍。

⒌网络与通信设备

21世纪人类将进入信息社会。从20世纪90年代中期开始，世界各国都开始努力进行信息化基础设施的建设。Internet迅速普及，政府上网、企业上网、学校上网，…，网络和通信技术获得了前所未有的大发展。为了实现数据通信和资源共享，需要有专门的设备把计算机连接起来，实现这种功能的设备就是网络与通信设备。

目前的网络通信设备包括调制解调器、网卡以及中继器、集线器、网桥、路由器、网关等。

⒍输入输出处理机

输入输出处理机通常称作外围处理机（Peripheral Processor Unit，PPU），用于分布式计算机系统中。外围处理机的结构接近一般的处理机，甚至就是一台小型通用计算机。它主要负责计算机系统的输入/输出通道所要完成的I/O控制，还可进行码制变换、格式处理、数据块的检错、纠错等。但它不是独立于主机工作，而是主机的一个部件。

1.3 外围设备的作用

在计算机系统中，外围设备的作用显然非常重要。一台普通的微机系统中，外围设备的价格已经远远超过主机的价格。外围设备的作用归纳起来有以下几方面。

⑴提供人机对话

人操作计算机，必须要进行人机对话，程序需要输入计算机，程序运行中所需要的数据也要输入计算机，操作者要了解程序运行的情况，以便随时对出现的异常情况进行干预和处理，计算机系统要把处理结果以操作者需要的方式输出，这些都要通过外围设备来实现。不少输入/输出设备，如键盘、显示器、软盘驱动器、打印机等就是提供这种手段的设备。

⑵完成数据媒体的变换

人类习惯于用字符、图形或图像来表示信息，而计算机工作使用以电信号表示的二进制代码。因此，在人机信息交换中输入数据时，必须先将各种数据变换为计算机能够识别的二进制代码，机器才能处理；同样，输出时，计算机的处理结果必须变换成人们熟悉的表示形式。这两类变换也要通过外围设备来完成。

⑶存储系统软件和大型应用软件

随着计算机功能的增强，系统软件的规模和处理的信息量都越来越大，大型应用软件的存储量也非常大，不可能把它们都放入内存。于是，以磁盘存储器为代表的外存储器就成为存储系统软件、大型应用软件和各种信息的设备。在微机系统中，硬磁盘存储器和软磁盘存