《输入输出设备》PPT课件.ppt

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1、计算机组成原理计算机组成原理1计计 算算 机机 组组 成成 原原 理理输输入入输输出出设备设备计算机组成原理计算机组成原理21 1、概述、概述2 2、输入设备、输入设备 键盘，键盘，3 3、输入设备、输入设备 显示器，打印机显示器，打印机4 4、存储设备、存储设备 硬盘，硬盘，光盘存储设备光盘存储设备本讲安排本讲安排计算机组成原理计算机组成原理3本讲将解决的主要问题本讲将解决的主要问题 掌握常用外设的基本概念、结构、工作原理掌握常用外设的基本概念、结构、工作原理了解主要外设的关键技术及其发展动态了解主要外设的关键技术及其发展动态计算机组成原理计算机组成原理4一、作用一、作用 在计算机和其他机器

2、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外外设设概概论论计算机组成原理计算机组成原理5三、分类三、分类 按功能按功能 输入设备输入设备 1 1 键盘、鼠标

3、键盘、鼠标 2 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 3 语音输入设备：话筒语音输入设备：话筒 4 4 自动识别输入设备：自动识别输入设备：OCROCR、OMROMR、扫描仪、条码阅读机扫描仪、条码阅读机 5 5 触摸屏触摸屏 6 6 图象输入设备：数码相机图象输入设备：数码相机计算机组成原理计算机组成原理6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

4、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计算机组成原理计算机组成原理7外存储设备外存储设备1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、DVD4磁带磁带数据通信设备数据通信设备终端设备终端设备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计算机组成原理计算机组成原理8键盘键盘一、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：电容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

5、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计算机组成原理计算机组成原理9有触点式：有触点式：结构简单、成本低、开关特性好，结构简单、成本低、开关特性好，开关通断时会发生触点跳动，因引起电开关通断时会发生触点跳动，因引起电路干扰和机械磨损而影响寿命路干扰和机械磨损而影响寿命无触点式无触点式：无机械磨损、不存在触点跳动现象，：无机械磨损、不存在触点跳动现象，可靠性高、寿命长，可靠性高、寿命长，需放大、整形等较复杂的电路，成本高，需放大、整形等较复杂的电路，成本高，且加工装配要求高且加工装配要求高键盘按键键盘按键:有机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式等多种，有

6、机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式等多种，但不管何种形式，其作用都是一个使电路接通与断开的开关。但不管何种形式，其作用都是一个使电路接通与断开的开关。计算机组成原理计算机组成原理10二、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。路。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y0y7x0 x7锁存器锁存器b0b1b2b3b4b5x0 x7锁存信号锁存信号按键标志按键标志产生电路产生电路计算机组成原理计算机组成原理11 有一

7、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2计算机组成原理计算机组成原理12接口原理接口原理 检查是否有键按下检查是否有键按下，其方法是：输出扫描码，使所，其方法是：输出扫描码，使所有行线为有行线为0 0。然后读入列线状

8、态，检查是否有列线为。然后读入列线状态，检查是否有列线为0 0。若有，则表明有行线和列线接通，意味意有键按下。若有，则表明有行线和列线接通，意味意有键按下。去抖动去抖动：当有键按下时，延时：当有键按下时，延时20ms20ms左右，待抖动消左右，待抖动消失后，在稳定状态下进行被按键失后，在稳定状态下进行被按键 识别。识别。被按键识别被按键识别：从第：从第0 0行第行第0 0列开始，顺序对所有按键列开始，顺序对所有按键编号。通过逐行扫描确定被按键的编号。编号。通过逐行扫描确定被按键的编号。产生键码产生键码：根据扫描得到的键编号查找键盘编码表，：根据扫描得到的键编号查找键盘编码表，获得与被按键功能对

9、应的键码。获得与被按键功能对应的键码。计算机组成原理计算机组成原理13以可见光形式传递和处理信息的设备叫显示设备。以可见光形式传递和处理信息的设备叫显示设备。(1)(1)按显示设备所用显示器件分类按显示设备所用显示器件分类：阴极射线管（阴极射线管（CRT）显示器）显示器液晶显示器（液晶显示器（LCD）等离子显示器等等离子显示器等显示设备分类显示设备分类设备分类：设备分类：CRTCRT显示器又分为：显示器又分为：以扫描方式不同：光栅扫描和随机扫描显示器以扫描方式不同：光栅扫描和随机扫描显示器以分辨率不同：高分辨率和低分辨率显示器以分辨率不同：高分辨率和低分辨率显示器以显示颜色分类：单色（黑白）和

10、彩色显示器以显示颜色分类：单色（黑白）和彩色显示器(2)(2)按显示内容分类：按显示内容分类：字符显示器字符显示器图形显示器图形显示器图象显示器图象显示器计算机组成原理计算机组成原理14电子枪：电子枪：电电子子枪枪是是阴阴极极射射线线管管的的主主要要组组成成部部分分，包包括括灯灯丝丝，阴阴极极，控控制制级级（栅栅级级），第第一一阳阳极极（加加速速极极），第第二二阳阳极极（高高压压极极）和和第三阳极（聚焦极）第三阳极（聚焦极）。单色单色CRT工作原理：工作原理：当当灯灯丝丝加加热热，阴阴极极受受热热而而发发射射电电子子，电电子子的的多多少少受受控控制制极极控控制。制。电电子子经经加加速速，聚聚焦

11、焦而而成成电电子子束束，在在高高压压极极形形成成的的均均匀匀电电位位空空间间作作用用下下高高速速地地冲冲射射到到荧荧光光屏屏上上，荧荧光光屏屏受受电电子子束束轰轰击击而而产产生生一一个个亮亮点点，其其亮亮度度取取决决与与电电子子束束的的轰轰击击速速度度、电电子子束束电电流流强强度度和荧光粉的发光效率。和荧光粉的发光效率。电电子子束束在在偏偏转转系系统统的的控控制制下下，在在荧荧光光屏屏的的不不同同位位置置产产生生光光点点，这些光点即可组成所需的字符和图象。这些光点即可组成所需的字符和图象。计算机组成原理计算机组成原理15CRT是是一一漏漏斗斗形形的的电电真真空空器器件件。由由电电子子枪枪，荧荧

12、光光屏屏及及偏偏转转线线圈圈组组成成。图图（a）是是CRT的的结结构构，图图（b）是是带带有有偏偏转转线线圈的圈的CRT示意图。示意图。(1)(1)阴极射线管阴极射线管CRTCRT计算机组成原理计算机组成原理16计算机组成原理计算机组成原理17 彩色彩色CRTCRT与单色与单色CRTCRT的原理基本相似。的原理基本相似。荫罩式彩色显象管荫罩式彩色显象管 一般有三个按正三角形排列的电子枪，分别用来触发红，一般有三个按正三角形排列的电子枪，分别用来触发红，绿，蓝三种颜色的荧光粉发光，荧光屏上每个象元由按三角绿，蓝三种颜色的荧光粉发光，荧光屏上每个象元由按三角形排列的红，绿，蓝三种荧光粉组成。形排列

13、的红，绿，蓝三种荧光粉组成。荧光屏附近装有一个荫罩板，上有荧光屏附近装有一个荫罩板，上有40-5040-50万个小孔，和三万个小孔，和三色荧光粉组数一一对应，以保证三支电子枪能够准确击中各色荧光粉组数一一对应，以保证三支电子枪能够准确击中各自相应的荧光粉。自相应的荧光粉。涂有荧光粉的屏幕被激励而出现红蓝绿三基色或有三基色涂有荧光粉的屏幕被激励而出现红蓝绿三基色或有三基色组成的其它颜色。组成的其它颜色。彩色彩色CRT工作原理：工作原理：栅网式的单枪三色彩色显象管栅网式的单枪三色彩色显象管 性能进一步改进，制造工艺和控制方法比较简单。性能进一步改进，制造工艺和控制方法比较简单。计算机组成原理计算机

14、组成原理18黑黑绿绿红红蓝蓝品红品红青青白棕棕颜色颜色 R G B黑黑 0 0 0蓝蓝 0 0 1绿绿 0 1 0青青 0 1 1红红 1 0 0品红品红 1 0 1棕棕 1 1 0白白 1 1 1改变三基色的组合状态，改变三基色的组合状态，可获得色度的变化。可获得色度的变化。计算机组成原理计算机组成原理19其结构简单，已大量用于仪表，计算器和手表上。其结构简单，已大量用于仪表，计算器和手表上。原理：原理：在在两两块块敷敷有有透透明明导导电电电电极极平平板板的的玻玻璃璃夹夹层层中中，封封装装一一种种既既有有流流体体性性质质，又又有有晶晶体体性性质质的的液液晶晶，只只要要在在电电极极上上加加几几

15、伏伏至至几几十十伏伏电电压压，液液晶晶的的透透光光率率，反反射射率率，颜颜色色等等就就会会发发生生变变化化，即可显示字符和图形。即可显示字符和图形。(2)(2)平板显示器件平板显示器件 液晶显示平板器件液晶显示平板器件特点：特点：电流小，工耗低，价廉，可与集成电路配套使用，电流小，工耗低，价廉，可与集成电路配套使用，在明亮环境下仍有较好的对比度和灰度，具有较好的显示色在明亮环境下仍有较好的对比度和灰度，具有较好的显示色彩和存储信息的能力。彩和存储信息的能力。但工作温度范围小（通常在但工作温度范围小（通常在050摄氏度），响应速度摄氏度），响应速度慢。制造较大面积的液晶显示比较困难。慢。制造较大

16、面积的液晶显示比较困难。计算机组成原理计算机组成原理20这种器件适于组装成大屏幕显示屏或高亮度大屏幕字符显示这种器件适于组装成大屏幕显示屏或高亮度大屏幕字符显示器。器。原理：原理：在两块平面玻璃间封入电离发光气体，在玻璃板上的透明导在两块平面玻璃间封入电离发光气体，在玻璃板上的透明导电电极之间的电场作用下使气体电离发光。它体积小，电压低电电极之间的电场作用下使气体电离发光。它体积小，电压低（几百伏），发光亮度大。常用于体育运动场或军事指挥中心（几百伏），发光亮度大。常用于体育运动场或军事指挥中心 等离子显示平板器件等离子显示平板器件计算机组成原理计算机组成原理21显显示示器器采采用用与与电电视

17、视系系统统相相同同的的矩矩形形光光栅栅扫扫描描，是是通通过过在在CRT偏偏转转线线圈圈上上通通以以锯锯齿齿波波电电压压实实现现的的。其其显显示示原原理理如如下下图图所所示。示。(1)(1)光栅扫描光栅扫描 扫描技术扫描技术计算机组成原理计算机组成原理22光栅扫描是控制电子束在荧光屏上从左到右扫描出一条条水平亮线，光栅扫描是控制电子束在荧光屏上从左到右扫描出一条条水平亮线，称为称为行扫描行扫描，然后，电子束又从右回扫到左，这时电子束被，然后，电子束又从右回扫到左，这时电子束被“消隐消隐”，屏，屏幕上没有亮线，见图上虚线。叫幕上没有亮线，见图上虚线。叫“逆程扫描逆程扫描”，又叫，又叫“行消隐行消隐

18、”或或“水平水平回归回归”。场扫描场扫描是控制垂直方向扫描，在荧光屏上最后一条水平线扫描结束后，是控制垂直方向扫描，在荧光屏上最后一条水平线扫描结束后，光栅垂直回归到第一条水平扫描线的起点，回归时亮点消失，又叫光栅垂直回归到第一条水平扫描线的起点，回归时亮点消失，又叫“场消场消隐隐”或或“垂直回归垂直回归”。整个荧光屏上由一条条光栅组成的画面，叫做一幅。整个荧光屏上由一条条光栅组成的画面，叫做一幅或一帧。或一帧。计算机组成原理计算机组成原理23显然，扫描线越多，分辨率越高。图象也就越清晰。一显然，扫描线越多，分辨率越高。图象也就越清晰。一般每帧有般每帧有405线，线，526线，线，625线，线

19、，819线多种，我国电视每帧线多种，我国电视每帧用用625线。显示时只有一个光点在屏幕上扫描，由于人眼的线。显示时只有一个光点在屏幕上扫描，由于人眼的视觉暂留现象使看见的图象是连续的。视觉暂留现象使看见的图象是连续的。我国采用我国采用25帧摄象制，即每秒扫描帧摄象制，即每秒扫描25帧，就会在荧光屏上帧，就会在荧光屏上出现活动图象，但对人的视觉有闪烁的感觉。出现活动图象，但对人的视觉有闪烁的感觉。因此，大多改用隔行扫描，把一帧图象的因此，大多改用隔行扫描，把一帧图象的625行分成两次行分成两次传送，每次传送传送，每次传送312.5行（称一场），先传送奇行数，再传送行（称一场），先传送奇行数，再传

20、送偶行数。偶行数。计算机组成原理计算机组成原理24 计算机用的显示屏计算机用的显示屏一般选用一般选用200线或线或400线，高密度的显线，高密度的显示器可达示器可达1024线或线或2048线。前者用于字符终端；后者用于图线。前者用于字符终端；后者用于图形，图象终端。形，图象终端。计算机组成原理计算机组成原理25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。(1)(1)分辨率分辨率显示设备所能表示的象素个数。显示设备所能表示的象素个数。象素越密，分辨率越高，图象越清晰。象素越密，分辨率越高，图象越清晰。显示器的分辨率与显象管荧光粉的粒度，荧光屏的尺寸和显示器

21、的分辨率与显象管荧光粉的粒度，荧光屏的尺寸和CRT电子束电子束的聚焦能力等有关。此外，还要求刷新存储器具有与显示象数相对应的存的聚焦能力等有关。此外，还要求刷新存储器具有与显示象数相对应的存储空间，以便存储每个象素信息。储空间，以便存储每个象素信息。为了保证图象有较好的水平与垂直线性，象素长宽比例通常为为了保证图象有较好的水平与垂直线性，象素长宽比例通常为4：3。例例如如，12英英寸寸彩彩色色CRT的的分分辨辨率率为为640*480个个象象素素；14英英寸寸显显示示800*600个个象象素素；16英英寸寸显显示示1024*768个个象象素素都都满满足足4：3的的比比例例。此此外外，某某些些专专

22、用用的的方方形形CRT显显示示分分辨辨率率为为512*512或或1024*1024，甚甚至至4096*4096个象素。个象素。计算机组成原理计算机组成原理26(2)(2)灰度级灰度级指所显示象素点的亮暗差别，在彩显中则表现为颜色的不同。指所显示象素点的亮暗差别，在彩显中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图象层次越清楚逼真。灰度级与每个象素对应灰度级越多，图象层次越清楚逼真。灰度级与每个象素对应刷新存储器单元的位数和刷新存储器单元的位数和CRT本身的性能有关。本身的性能有关。如果用如果用4位表示一个象素，只有位表示一个象素，只有16级灰度或颜色；级灰度或颜色；若用若用8位表位表示一个象素。则有示一

23、个象素。则有256级灰度或颜色。级灰度或颜色。只用只用“0”和和“1”两级灰度就能表示字符有无的显示器称为两级灰度就能表示字符有无的显示器称为单色显示器；具有多种颜色的显示器称为彩色显示器；具有多单色显示器；具有多种颜色的显示器称为彩色显示器；具有多种灰度级的黑白显示器称为多灰度级黑白显示器。图象显示器种灰度级的黑白显示器称为多灰度级黑白显示器。图象显示器的灰度级为的灰度级为64级或级或256级。级。计算机组成原理计算机组成原理27CRT荧光屏发光是由电子束轰击荧光粉引起的，其发光亮荧光屏发光是由电子束轰击荧光粉引起的，其发光亮度大约只能维持几十豪微秒便消失。度大约只能维持几十豪微秒便消失。为

24、了人眼能看见稳定的图象，必须在图象消失之前使该电为了人眼能看见稳定的图象，必须在图象消失之前使该电子束不断重复扫描整个屏幕，这称为刷新。每秒刷新的次数叫子束不断重复扫描整个屏幕，这称为刷新。每秒刷新的次数叫做做刷新频率刷新频率。刷新频率一般大于刷新频率一般大于30次次/秒就不会感觉有闪烁，显示设备中秒就不会感觉有闪烁，显示设备中常选用每秒刷新常选用每秒刷新50帧图象作为刷新频率。帧图象作为刷新频率。(1)(1)刷新刷新计算机组成原理计算机组成原理28存储图象的存储器叫刷新存储器，也叫存储图象的存储器叫刷新存储器，也叫“帧存储器帧存储器”或或“视频存储器视频存储器”。其存储容量由图象分辨率和灰度

25、级决。其存储容量由图象分辨率和灰度级决定。定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器的容量也越大。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器的容量也越大。例如，分辨率为例如，分辨率为512*512，256级灰度的图象，其刷新存储级灰度的图象，其刷新存储器的容量为器的容量为512*512*8BIT=256KB。而存储周期必须满足刷。而存储周期必须满足刷新频率的要求。新频率的要求。(2)(2)刷新存储器刷新存储器计算机组成原理计算机组成原理29字符字符显示器显示器不同的计算机系统，显示器的组成方式也不同：不同的计算机系统，显示器的组成方式也不同：1.在大型计算机中，显示器作为终端设备独立存在，即键盘在大型计算

26、机中，显示器作为终端设备独立存在，即键盘输入和输入和CRT显示输出是一个整体，通过标准的串行接口与显示输出是一个整体，通过标准的串行接口与主机相连。主机相连。2.在微型机系统中，在微型机系统中，CRT显示输出和键盘是两个独立的设备，显示输出和键盘是两个独立的设备，显示系统由插在主机槽中的显示适配器卡和显示器两部分显示系统由插在主机槽中的显示适配器卡和显示器两部分组成，而且将字符显示和图形显示结合为一体。组成，而且将字符显示和图形显示结合为一体。计算机组成原理计算机组成原理30显示字符的方法以显示字符的方法以点阵点阵为基础。点阵是由为基础。点阵是由mn个点组个点组成的阵列，并以此来构造字符。成的

27、阵列，并以此来构造字符。计算机组成原理计算机组成原理31通常用通常用5*7或或7*9的光点点阵组成单个字符，显示汉字时，的光点点阵组成单个字符，显示汉字时，则要用则要用16*16，24*24，32*32或或64*64的点阵，高要求还可的点阵，高要求还可用用128*128。在在IBM/PC系统中，屏幕共显示系统中，屏幕共显示80列列 25行行=2000个字符，故个字符，故字符窗口数目为字符窗口数目为2000。在单色字符方式下，每个字符窗口。在单色字符方式下，每个字符窗口为为9 14点阵，字符为点阵，字符为7 9点阵。点阵。点阵的多少取决于显示字符的质量和字符窗口的大小。点阵的多少取决于显示字符的

28、质量和字符窗口的大小。字字符窗口符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括字符显是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括字符显示点阵和字符间隔。示点阵和字符间隔。计算机组成原理计算机组成原理32对应于每个字符窗口，所需显示字符的对应于每个字符窗口，所需显示字符的ASCII代码被存放在代码被存放在视频存储器视频存储器VRAM中，以备刷新；中，以备刷新；字符点阵存入由字符点阵存入由ROM构成的字符发生器中；构成的字符发生器中；在在CRT进行扫描的过程中，从字符发生器中依次读出某个进行扫描的过程中，从字符发生器中依次读出某个字符的点阵，按照点阵中字符的点阵，按照点阵中0，1的不同控制扫描电子束的开或

29、的不同控制扫描电子束的开或关，从而在屏幕上显示出字符。关，从而在屏幕上显示出字符。计算机组成原理计算机组成原理33图形显示器图形显示器是用是用点，线点，线（直线和曲线），（直线和曲线），面面（平面和曲面）（平面和曲面）组合成要求的平面或立体图形。同时可以作平移，比例变换，组合成要求的平面或立体图形。同时可以作平移，比例变换，旋转，坐标变换，投影变换（把三维图形变换为二维图形），旋转，坐标变换，投影变换（把三维图形变换为二维图形），透透视视变变换换，透透视视投投影影，轴轴侧侧投投影影（三三面面图图），单单点点透透视视，两两点点或或三三点点透透视视以以及及隐隐线线处处理理等等操操作作。主主要要用用

30、于于CAD和和CAM（计计算算机机辅辅助助制制造造），如如汽汽车车，飞飞机机，舰舰船船，土土建建以以及及集成电路板等的设计制造。集成电路板等的设计制造。图图形形显显示示器器通通常常配配有有键键盘盘，光光笔笔，数数字字化化仪仪，鼠鼠标标器器，CRT显显示示器器和和绘绘图图机机等等。下下面面简简要要介介绍绍图图形形显显示示器器的的基基本本原原理。理。图形图形显示器显示器在在原原有有的的字字符符显显示示器器上上加加一一块块显显示示图图形形的的逻逻辑辑电电路路板板，即即可可变变成成简简易易的的图图形形显显示示器器；如如果果配配上上图图形形输输入入板板和和绘绘图图机机，则可构成一种廉价的小型图形处理系统

31、。则可构成一种廉价的小型图形处理系统。计算机组成原理计算机组成原理34在数字图象处理中，数字图象显示器是最后也是最重要的在数字图象处理中，数字图象显示器是最后也是最重要的环节，它可以让人们通过视觉，更好地理解和解释图象的内环节，它可以让人们通过视觉，更好地理解和解释图象的内容。容。图象显示器除了能存储从计算机输入的图象并在荧光屏上图象显示器除了能存储从计算机输入的图象并在荧光屏上显示外，还具有灰度变换，窗口技术，真彩色和伪彩色显示显示外，还具有灰度变换，窗口技术，真彩色和伪彩色显示等图象增强技术功能。等图象增强技术功能。灰度变换：灰度变换：可使原始图象的对比度得到增加或改变可使原始图象的对比度

32、得到增加或改变。窗窗口口技技术术：在在图图象象存存储储器器中中，每每个个象象素素有有2048级级灰灰度度值值（11位位），肉肉眼眼不不能能分分辨辨出出这这么么多多级级（通通常常肉肉眼眼只只能能分分辨辨40级级）。若若在在2048级级中中开开一一个个小小窗窗口口，将将这这个个窗窗口口内内的的灰灰度度级级取取出出，使使之之变变换换为为64级级显显示示灰灰度度，就就可可以以把把原原来来被被掩掩盖盖的的灰灰度细节充分地显示出来。度细节充分地显示出来。图像图像显示器显示器计算机组成原理计算机组成原理35真彩色和伪彩色：真彩色和伪彩色：真彩色真彩色是指真实图象的彩色显示，是色还原技术，电视属是指真实图象的

33、彩色显示，是色还原技术，电视属于这一类；于这一类；伪彩色伪彩色处理和显示则是一种图象增强技术。肉眼分辨黑白处理和显示则是一种图象增强技术。肉眼分辨黑白色只有几十级，但能分辨出上千种彩色。伪彩色处理技术可对色只有几十级，但能分辨出上千种彩色。伪彩色处理技术可对黑白图象进行染色，如把水的灰度染为蓝色，把植物的灰度染黑白图象进行染色，如把水的灰度染为蓝色，把植物的灰度染为绿色，把土地的灰度染为黄色等。为绿色，把土地的灰度染为黄色等。图象显示器还具有几何处理功能图象显示器还具有几何处理功能，如：如：图象的放大：图象的放大：可进行可进行2，4，8倍放大。倍放大。图图象象分分割割：可可在在CRT的的局局部

34、部范范围围内内显显示示一一幅幅图图象象的的全全部部或或部部分分，并并在在其其他他范范围围内内显显示示其其他他图图象象的的全全部部或或局局部部，或或进进行行图图象重叠。象重叠。图图象象滚滚动动：即即是是使使图图象象显显示示的的顺顺序序发发生生变变化化，可可以以在在水水平平和垂直两个方向滚动。和垂直两个方向滚动。计算机组成原理计算机组成原理36图象显示器显示的图形是经过计算机用一定算法产生的图象显示器显示的图形是经过计算机用一定算法产生的点，线，面，阴影等，它来自主观世界，故称点，线，面，阴影等，它来自主观世界，故称主观图象主观图象或或计算机图象。计算机图象。图象显示器显示的图象通常来自客观世界，

35、故称图象显示器显示的图象通常来自客观世界，故称客观图客观图象象。二者之间在处理和分析上都有很大的差异，但又可以。二者之间在处理和分析上都有很大的差异，但又可以互相借鉴。有一种图形互相借鉴。有一种图形图象两用的显示器，使得图形显图象两用的显示器，使得图形显示器具有某些图象处理功能。示器具有某些图象处理功能。图图7-49是图象显示器工作原理。是图象显示器工作原理。计算机组成原理计算机组成原理37计算机组成原理计算机组成原理38 由图可见：由图可见：计算机将图象数据通过接口电路送入图象存储器。计算机将图象数据通过接口电路送入图象存储器。显示时，从图象存储器取出图象数据，经过窗口控制器处理后，显示时，

36、从图象存储器取出图象数据，经过窗口控制器处理后，与灰度度标发生器的信号一起送到选择器。在时间控制系统控与灰度度标发生器的信号一起送到选择器。在时间控制系统控制下，将图象信号和灰度度标信号变成时分信号输出，并在显制下，将图象信号和灰度度标信号变成时分信号输出，并在显示屏的固定区域显示灰度度标。示屏的固定区域显示灰度度标。从选择器输出的图象信号分成两路：从选择器输出的图象信号分成两路：一路经彩色编码器编码后，与字符发生器输出的内容相一路经彩色编码器编码后，与字符发生器输出的内容相混合，得红，绿，蓝三色图象和字符数码信号，经混合，得红，绿，蓝三色图象和字符数码信号，经D/A转换器转换器后变成控制彩色

37、现象管后变成控制彩色现象管R（红），（红），G（绿），（绿），B（蓝）三枪的视（蓝）三枪的视频信号，以显示彩色图象。频信号，以显示彩色图象。另一路直接和字符发生器输出的内容相混合，经另一路直接和字符发生器输出的内容相混合，经D/A转换转换后变成黑白显象管电子束强度变化的视频信号，以显示黑白图后变成黑白显象管电子束强度变化的视频信号，以显示黑白图象。象。图像图像显示器显示器计算机组成原理计算机组成原理39图象显示器还具有字符显示功能图象显示器还具有字符显示功能，以便在图象上进行注，以便在图象上进行注释。字符编码由键盘送入字符码存储器。显示时从字符码存释。字符编码由键盘送入字符码存储器。显示时从字

38、符码存储器中取出并由字符发生器变成相应的字形信号，与图象信储器中取出并由字符发生器变成相应的字形信号，与图象信号混合后一起显示。若字符信号不经过彩色编码器，彩色显号混合后一起显示。若字符信号不经过彩色编码器，彩色显示器上的字符则为白色。示器上的字符则为白色。图象显示器主要用于图象处理。图象显示器主要用于图象处理。计算机组成原理计算机组成原理40打印设备n击打式击打式n串行、行式串行、行式n点阵针式、字模式点阵针式、字模式n非击打式非击打式n喷墨喷墨n激光激光n热转印热转印计算机组成原理计算机组成原理41击打式打印机点阵针式计算机组成原理计算机组成原理42激光式打印机计算机组成原理计算机组成原理

39、432、组成及工作原理、组成及工作原理激光扫描系统激光扫描系统电摄影系统电摄影系统.激光打印机工作原理图（1 1）二进制数据）二进制数据-点阵信息点阵信息 （2 2）电）电-光光 （3 3）准直）准直 （4 4）扫描）扫描 （5 5）聚焦、校正）聚焦、校正 （6 6）充电、曝光）充电、曝光 （7 7）显影）显影 （8 8）转印、分离）转印、分离 （9 9）定影）定影（1010）中和、清洁、消电）中和、清洁、消电 计算机组成原理计算机组成原理44电摄影系统电摄影系统电摄影的工作阶段和过程电摄影的工作阶段和过程潜像阶段潜像阶段（1）充电）充电（2）曝光）曝光墨粉可见像阶段墨粉可见像阶段.（1）（2

40、）（3）（5）（4）（6）（7）（8）（9）（3）显影）显影（4）转印）转印（5）分离）分离（6）定影）定影清洁阶段清洁阶段（7）中和）中和（8）清扫）清扫（9）消电）消电计算机组成原理计算机组成原理45光导鼓光导鼓功能功能在静电场的作用下使光导体获得一定极性的、均匀的电荷，在静电场的作用下使光导体获得一定极性的、均匀的电荷，并将投照在它上面的光像转换成静电潜像，经墨粉显影，获得可并将投照在它上面的光像转换成静电潜像，经墨粉显影，获得可见图像。见图像。结构结构+-上阻挡层上阻挡层下阻挡层下阻挡层底基底基光导层光导层光导层材料：光导层材料：硒硒(Se)氧化锌（氧化锌（ZnO）硫化隔（硫化隔（Cd

41、S）计算机组成原理计算机组成原理46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。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)非破坏性

42、读出，读出时不需要再生信息非破坏性读出，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。磁记录原理与记录方式磁记录原理与记录方式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。计算机组成原理计算机组成原理47磁性材料的磁性材料的磁滞回线磁滞回线从磁滞回线可以看出，磁性从磁滞回线可以看出，磁性材料被磁化以后，工作点总是材料被磁化以后，工作点总是在

43、磁滞回线上。只要外加的正在磁滞回线上。只要外加的正向脉冲电流向脉冲电流(即外加磁场即外加磁场)幅度幅度足够大，那么在电流消失后磁足够大，那么在电流消失后磁感应强度感应强度B并不等于零，而是并不等于零，而是处在处在+Br状态状态(正剩磁状态正剩磁状态)。反之，当外加负向脉冲电流时，反之，当外加负向脉冲电流时，磁感应强度磁感应强度B将处在将处在-Br状态状态(负剩磁状态负剩磁状态)。1.1.磁性材料的物理特性磁性材料的物理特性计算机组成原理计算机组成原理48这就是说，当磁性材料被磁化后，会形成两个稳定的剩这就是说，当磁性材料被磁化后，会形成两个稳定的剩磁状态，就像触发器电路有两个稳定的状态一样。磁

44、状态，就像触发器电路有两个稳定的状态一样。如果规定用如果规定用+Br状态表示代码状态表示代码“1”，-Br状态表示代码状态表示代码“0”，那么要使磁性材料记忆，那么要使磁性材料记忆“1”，就要加正向脉冲电，就要加正向脉冲电流，使磁性材料正向磁化；要使磁性材料记忆流，使磁性材料正向磁化；要使磁性材料记忆“0”，则要，则要加负向脉冲电流，使磁性材料反向磁化。加负向脉冲电流，使磁性材料反向磁化。磁性材料上呈现剩磁状态的地方形成了一个磁性材料上呈现剩磁状态的地方形成了一个磁化元磁化元或或存存储元储元，它是记录一个二进制信息位的最小单位。，它是记录一个二进制信息位的最小单位。计算机组成原理计算机组成原理

45、49形成不同写入电流波形的方式，称为形成不同写入电流波形的方式，称为记录方式记录方式。记录方。记录方式是一种编码方式，它按某种规律将一串二进制数字信息式是一种编码方式，它按某种规律将一串二进制数字信息变换成磁层中相应的磁化元状态，用读写控制电路实现这变换成磁层中相应的磁化元状态，用读写控制电路实现这种转换。种转换。在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、相位、频率在磁表面存储器中，由于写入电流的幅度、相位、频率变化不同，从而形成了不同的记录方式。常用记录方式可变化不同，从而形成了不同的记录方式。常用记录方式可分为分为不归零制不归零制(NRZ)，调相制，调相制(PM)，调频制，调频制(FM)几大类

46、。几大类。这些记录方式中代码这些记录方式中代码0或或1的写入电流波形见图的写入电流波形见图7.11。磁性材料写入二进制代码磁性材料写入二进制代码0或或1，是靠不同的写入电流，是靠不同的写入电流波形实现的。波形实现的。计算机组成原理计算机组成原理50计算机组成原理计算机组成原理51(1)(1)不归零制不归零制(NRZ(NRZ0 0)其特点是磁头线圈中始终有电流，其特点是磁头线圈中始终有电流，不是正向电流不是正向电流(代表代表1)就是反向电流就是反向电流(代表代表0)，因此不归零制记录方式的抗干扰性能，因此不归零制记录方式的抗干扰性能较好。较好。oo1计算机组成原理计算机组成原理52(2)2)见见

47、“1”“1”就翻不归零制就翻不归零制(NRZ(NRZ1 1)与与 NRZ NRZ0 0制的制的相同处相同处：磁头线圈中始终有电流通过。：磁头线圈中始终有电流通过。不同处不同处：记录：记录“0”“0”时电流方向不变，只有遇到时电流方向不变，只有遇到1 1时才改变方向。时才改变方向。计算机组成原理计算机组成原理53(3)3)调相制调相制(PM)(PM)其特点是在一个位周期的中间位置，电流由负到正为其特点是在一个位周期的中间位置，电流由负到正为1，由，由正到负为正到负为0，即利用电流相位的变化进行写，即利用电流相位的变化进行写“1”和和“0”，所，所以通过磁头中的电流方向一定要改变一次，这种记录方式

48、中以通过磁头中的电流方向一定要改变一次，这种记录方式中“1”和和“0”的读出信号相位不同，抗干扰能力较强。的读出信号相位不同，抗干扰能力较强。另外读出信号经分离电路可提取自同步定时脉冲，所以具另外读出信号经分离电路可提取自同步定时脉冲，所以具有有自同步能力自同步能力。磁带存储器中一般采用这种记录方式。磁带存储器中一般采用这种记录方式。计算机组成原理计算机组成原理54(4)(4)调频制调频制(FM)(FM)其特点如下：其特点如下：无论记录的代码是无论记录的代码是1或或0，或者连续写，或者连续写“1”或写或写“0”，在，在相邻两个存储元交界处电流都要改变方向；相邻两个存储元交界处电流都要改变方向；

49、记录记录1时电流一定要在位周期中间改变方向，写时电流一定要在位周期中间改变方向，写“1”电流电流的频率是写的频率是写“0”电流频率的电流频率的2倍，故称为倍频法。倍，故称为倍频法。这种记录方式的优点是记录密度高，具有自同步能力。这种记录方式的优点是记录密度高，具有自同步能力。FM可用于单密度磁盘存储器。可用于单密度磁盘存储器。计算机组成原理计算机组成原理55(5)(5)改进调频制改进调频制(MFM)(MFM)与调频制的区别在于只有连续记录两个或两个以上与调频制的区别在于只有连续记录两个或两个以上“0”时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位周期时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在

50、每个位周期的起始处都翻转，因而进一步提高了记录密度。的起始处都翻转，因而进一步提高了记录密度。MFM可用于可用于双密度磁盘存储器。双密度磁盘存储器。计算机组成原理计算机组成原理56编码效率、自同步能力、编码效率、自同步能力、检读分辨力、信息相关性、抗干检读分辨力、信息相关性、抗干扰能力、信道带宽、编码译码电路的复杂性等。扰能力、信道带宽、编码译码电路的复杂性等。例如，例如，FM，PM记录方式中记录一位数字信息的最大磁记录方式中记录一位数字信息的最大磁化翻转次数为化翻转次数为2，因此编码效率为，因此编码效率为50%。而。而MFM，NRZ，NRZ1三种记录方式的编码效率为三种记录方式的编码效率为1