输入输出设备幻灯片.ppt

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1、输入输出设备1第1页，共33页，编辑于2022年，星期三I/O设备的分类设备的分类v字符型设备字符型设备打印机打印机键盘键盘显示设备显示设备终端终端.v块设备块设备磁盘、磁带磁盘、磁带.2第2页，共33页，编辑于2022年，星期三输入设备输入设备键盘键盘v键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，是键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，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，每按下一个键，产生一个相应的字符代码，然后将它转换成然后将它转换成ASCII码或其他码，送给主机。码或其他码，送给主机。常用的标准键盘有常用的标准键盘有1

2、01个键（个键（104个键）。个键）。vASCII：美国标准信息交换码，每个字符用：美国标准信息交换码，每个字符用7位二进制代码表示，是由位二进制代码表示，是由128个字符组成的字个字符组成的字符集。见符集。见296页表页表9.2。3第3页，共33页，编辑于2022年，星期三输入设备输入设备键盘键盘4第4页，共33页，编辑于2022年，星期三输入设备输入设备鼠标鼠标v鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能力而受欢迎，目前已经成为微机必备的输入设备。力而受欢迎，目前已经成为微机必备的输入设备。v鼠标是一种手持的坐标定位部件，有两种类型：鼠标是一种手持

3、的坐标定位部件，有两种类型：机械式和光电式。机械式和光电式。v鼠标只输入相对坐标。鼠标只输入相对坐标。5第5页，共33页，编辑于2022年，星期三输入设备输入设备鼠标鼠标vP298图图9.16第6页，共33页，编辑于2022年，星期三输出设备输出设备显示器显示器v以可见光的形式传递和处理信息的设备叫以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备显示设备，是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备。是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备。v显示器的分类：显示器的分类：按显示设备所用的显示器件分类：按显示设备所用的显示器件分类：LCD、CRT、PDP显示器。显示器。按所显示的信息内容分类：字符、

4、图形、图像显示器。按所显示的信息内容分类：字符、图形、图像显示器。按设备功能分类：普通显示器和显示终端。按设备功能分类：普通显示器和显示终端。7第7页，共33页，编辑于2022年，星期三CRT（阴极射线管）显示器（阴极射线管）显示器vCRT（cathode ray tube）：由电子枪、偏转装置、荧）：由电子枪、偏转装置、荧光屏组成。光屏组成。v电子枪：由灯丝、阴极、栅极、加速阳极、聚焦极组成。电子枪：由灯丝、阴极、栅极、加速阳极、聚焦极组成。阴极：发出电子；阴极：发出电子；栅极：控制电子束的强度；栅极：控制电子束的强度；加速阳极：对电子束进行加速；加速阳极：对电子束进行加速；聚焦极：电子束的

5、聚焦；聚焦极：电子束的聚焦；v偏转极：控制电子束的运动方向。偏转极：控制电子束的运动方向。v荧光屏：将电子束的动能转化为光能。荧光屏：将电子束的动能转化为光能。8第8页，共33页，编辑于2022年，星期三CRT的工作原理的工作原理vP306 图图9.49第9页，共33页，编辑于2022年，星期三平板显示器平板显示器v液晶显示器（液晶显示器（LCD）利用液态晶体调制外照光实现显示。利用液态晶体调制外照光实现显示。主要应用于便携式电子产品、监视器、消费类电主要应用于便携式电子产品、监视器、消费类电子产品。子产品。v彩色等离子显示器（彩色等离子显示器（Plasma Display Panel）利用惰

6、性气体放电发光显示；利用惰性气体放电发光显示；易于大面积、全色、广角显示；易于大面积、全色、广角显示；能持续长时间工作、功耗低。能持续长时间工作、功耗低。10第10页，共33页，编辑于2022年，星期三显示技术中的常见术语显示技术中的常见术语v图形（图形（Graphics）：没有亮暗层次变化的线条图。）：没有亮暗层次变化的线条图。v图像（图像（Image）：具有亮暗层次的图。）：具有亮暗层次的图。v图形学：研究如何用计算机表示现实世界的事物。图形学：研究如何用计算机表示现实世界的事物。v图像处理：去除噪音，恢复原形，使图像清晰，并从中抽图像处理：去除噪音，恢复原形，使图像清晰，并从中抽取有用的

7、信息。取有用的信息。v像素像素/像象元：像象元：Pixel11第11页，共33页，编辑于2022年，星期三显示技术中的常见术语显示技术中的常见术语v分辨率分辨率/解析度（解析度（Resolution）：显示设备能表示的像素个）：显示设备能表示的像素个数。如数。如640480、1024 768、1024 1024等。等。像素越密，分辨率越高像素越密，分辨率越高分辨率取决于显示设备分辨率取决于显示设备v灰度级（灰度级（Gray Level）：显示像素点的亮暗差别，在彩）：显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同。色显示器中表现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越逼真灰度级越多，图像层次

8、越逼真灰度级取决于刷新存储单元的位数和显示设备的性能。灰度级取决于刷新存储单元的位数和显示设备的性能。12第12页，共33页，编辑于2022年，星期三显示技术中的常见术语显示技术中的常见术语v刷新：在图像消失之前不断地重复扫描整个屏幕的过刷新：在图像消失之前不断地重复扫描整个屏幕的过程。程。刷新频率大于刷新频率大于30次次/秒秒电视标准：电视标准：50帧帧/秒秒v帧存储器：存储图像的存储器帧存储器：存储图像的存储器帧存储器的容量由分辨率和灰度级决定帧存储器的容量由分辨率和灰度级决定1024X1024,256级灰度的图像存储容量为级灰度的图像存储容量为1MBv扫描：电子束按某种轨迹在荧光屏上运动

9、扫描：电子束按某种轨迹在荧光屏上运动随机扫描：电子束随机在荧光屏上运动，只在需要作图的地随机扫描：电子束随机在荧光屏上运动，只在需要作图的地方扫描，而不必扫描全屏幕。方扫描，而不必扫描全屏幕。光栅扫描：电子束从上至下在荧光屏上运动，有逐行扫描和隔光栅扫描：电子束从上至下在荧光屏上运动，有逐行扫描和隔行扫描两种方式。行扫描两种方式。13第13页，共33页，编辑于2022年，星期三字符的显示原理字符的显示原理v字形的产生（见字形的产生（见311页图页图9.5a）v字符的显示过程字符的显示过程点计数器：控制字符发生器中每行点的输出个数。点计数器：控制字符发生器中每行点的输出个数。水平地址计数器：对一

10、行的显示进行控制，送出当前要显示水平地址计数器：对一行的显示进行控制，送出当前要显示的这一行字符的的这一行字符的VRAM(视频存储器视频存储器)地址。地址。光栅地址计数器：对字符窗口的高度进行控制。光栅地址计数器：对字符窗口的高度进行控制。垂直地址计数器：对一屏中显示的行数进行控制。垂直地址计数器：对一屏中显示的行数进行控制。vVRAM的地址由水平地址计数器和垂直地址计数器决定。的地址由水平地址计数器和垂直地址计数器决定。VRAM中中存放的是字符的存放的是字符的ASCII码。码。VRAM输入的输入的ASCII码作为字符码作为字符ROM的高位地址，的高位地址，ROM的低位地址来自光栅地址计数器。

11、的低位地址来自光栅地址计数器。（见（见311页图页图9.5b）14第14页，共33页，编辑于2022年，星期三字符的显示原理字符的显示原理vP311图图9.615第15页，共33页，编辑于2022年，星期三图形和图像显示图形和图像显示v光栅扫描显示器是当前应用最多的显示器光栅扫描显示器是当前应用最多的显示器v光栅扫描是把屏幕上每个像素的信息都存储光栅扫描是把屏幕上每个像素的信息都存储起来，然后按地址逐个刷新显示起来，然后按地址逐个刷新显示v在微机系统中，主机和显示设备之间的电路在微机系统中，主机和显示设备之间的电路放在显示适配器接口中放在显示适配器接口中16第16页，共33页，编辑于2022年

12、，星期三IBM PC系列机的显示系统系列机的显示系统v1.显示标准显示标准随着随着IBM PC系列机的升级发展，系列机的升级发展，PC机采用的显示标机采用的显示标准经历了如下变化：准经历了如下变化：MDA CGA EGA VGA SuperVGAvMDA：是是PC机最早使用的显示标准。机最早使用的显示标准。MDA是单色字符是单色字符显示适配器，采用显示适配器，采用914点阵的字符窗口，点阵的字符窗口，满屏显示满屏显示80列列25行字符，对应分辨率为行字符，对应分辨率为720350个像素。个像素。vCGA：是彩色图形是彩色图形/字符显示适配器，可以兼容字符和图字符显示适配器，可以兼容字符和图形两

13、种显示方式。在图形方式下，可以显示形两种显示方式。在图形方式下，可以显示320200像像素四种颜色的彩色图形。素四种颜色的彩色图形。17第17页，共33页，编辑于2022年，星期三显示标准显示标准vEGA：显示标准兼容显示标准兼容CGA和和MDA各种显示方式，在图形方式下分各种显示方式，在图形方式下分辨率为辨率为640350，16种颜色。种颜色。vVGA：显示标准下，字符窗口为显示标准下，字符窗口为916点阵，图形方式下分辨率为点阵，图形方式下分辨率为640480，16种颜色，或种颜色，或320200，256种颜色。扫描频率种颜色。扫描频率(水平水平同步同步)是是31.5kHz，刷新频率，刷新

14、频率(垂直同步垂直同步)是是60Hz。VGA显示适配器显示适配器还增添了一个新接口还增添了一个新接口VFC，允许来自其他设备的图形，图像信，允许来自其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合成。号与适配器生成的图形信号合成。v自自IBM公司推出公司推出VGA后，后，VESA(美国视频电子标准协会美国视频电子标准协会)定义了一定义了一个个VGA扩展集，将显示方式标准化，从而成为著名的扩展集，将显示方式标准化，从而成为著名的SuperVGA模式。该模式除兼容模式。该模式除兼容MDA，CGA，EGA，VGA的显示的显示方式外，方式外，还支持还支持12801024像素光栅，每像素点像素光栅，每像

15、素点24位颜色深度，位颜色深度，刷新频率可达刷新频率可达75Hz。18第18页，共33页，编辑于2022年，星期三显示适配器显示适配器v显示适配器由显示适配器由刷新存储器、显示控制器、刷新存储器、显示控制器、ROM BIOS三部分组成。三部分组成。v刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用用于刷新屏幕，保留于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。带宽用于其他非刷新功能。(1)若显示工作方式采用分辨率为若显示工作方式采用分辨率为1024

16、768，颜色深度为，颜色深度为3B，帧频，帧频(刷新速率刷新速率)为为72Hz，计算刷存总带宽应为多少，计算刷存总带宽应为多少?(2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?19第19页，共33页，编辑于2022年，星期三解：解：(1)刷新所需带宽刷新所需带宽=分辨率分辨率每个像素点颜色深度每个像素点颜色深度刷新速率刷新速率 10247683B72/s=165888KB/s=162MB/s 刷存总带宽应为刷存总带宽应为162MB/s50%=324MB/s(2)为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施：为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施：使

17、用高速的使用高速的DRAM芯片组成刷存；芯片组成刷存；刷存采用多体交叉结刷存采用多体交叉结构；构；刷存至显示控制器的内部总线宽度由刷存至显示控制器的内部总线宽度由32位提高到位提高到64位，甚至位，甚至128位位；刷存采用双端口存储器结构，将刷新刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开。端口与更新端口分开。20第20页，共33页，编辑于2022年，星期三输出设备输出设备打印机打印机v按印字原理分按印字原理分击打式：点阵针式打印机击打式：点阵针式打印机非击打式：激光、喷墨、静电打印机非击打式：激光、喷墨、静电打印机v按工作方式按工作方式串行：逐字打串行：逐字打行式：逐行打行式：逐行打v

18、宽行宽行/窄行窄行v彩色彩色/单色单色21第21页，共33页，编辑于2022年，星期三点阵针式打印机点阵针式打印机 v点阵针式打印机是目前应用最普及的一种打印设备，点阵针式打印机是目前应用最普及的一种打印设备，特点是结构简单、体积小、重量轻、价格低、字符种特点是结构简单、体积小、重量轻、价格低、字符种类不受限制，易实现汉字打印，还可以打印图形类不受限制，易实现汉字打印，还可以打印图形/图像，图像，因此在微小型机中都配置这种打印机。因此在微小型机中都配置这种打印机。v点阵针式打印机的印字方法是由打印针选择点阵针式打印机的印字方法是由打印针选择nm个点阵组个点阵组成的字符图形。显然点越多，印字质量

19、越高。西文字符点成的字符图形。显然点越多，印字质量越高。西文字符点阵通常有阵通常有57，77，79等几种，中文汉字至少要等几种，中文汉字至少要1616或或2424 点阵。为了减少打印头制造的难度，串行点阵打点阵。为了减少打印头制造的难度，串行点阵打印机的打印头中只装有一列印机的打印头中只装有一列m根打印针，每针可以单独根打印针，每针可以单独驱动驱动(意味着最多可以并行驱动意味着最多可以并行驱动m根打印针根打印针)，印完一列后，印完一列后打印头沿水平方向动一步微小距离，打印头沿水平方向动一步微小距离，n步以后，可形成步以后，可形成一个一个nm点阵的字符。以后又照此逐个字符进行打印。点阵的字符。以

20、后又照此逐个字符进行打印。22第22页，共33页，编辑于2022年，星期三针式打印机的结构针式打印机的结构v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。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。图图9.8为针式打印机构示意图。为针式打印机构示意图。v打印头打印头由打印针、磁铁、衔铁等组成。由打印针、磁铁、衔铁等组成。输纸机构输纸机构由步进电机驱动，由步进电机驱动，每打印完一行字符，按给定要求走纸，走纸的步距由字符行间每打印完一行字符，按给定要求走纸，走纸的步距由字符行间距离决定。距离决定。色带色带的作用是供给色源，在打印过程中色带不断移动，改的作用是供

21、给色源，在打印过程中色带不断移动，改变其受击打的位置，以免破损。驱动色带不断移动的装置称色带机构。变其受击打的位置，以免破损。驱动色带不断移动的装置称色带机构。打印控制器打印控制器与显示控制器类似，主要包括字符缓冲存储器、字符发与显示控制器类似，主要包括字符缓冲存储器、字符发生器、时序控制电路和接口四部分。主机将欲打印的字符通过接口生器、时序控制电路和接口四部分。主机将欲打印的字符通过接口送到缓存，在打印时序控制下，从缓存顺序取出字符代码，对字符送到缓存，在打印时序控制下，从缓存顺序取出字符代码，对字符代码进行译码，得到字符发生器代码进行译码，得到字符发生器ROM的地址，逐列取出字符点阵的地址

22、，逐列取出字符点阵并驱动打印头，形成字符点阵。打印速度约每秒并驱动打印头，形成字符点阵。打印速度约每秒100个字符。个字符。23第23页，共33页，编辑于2022年，星期三常见打印机常见打印机点阵针式打印机点阵针式打印机vP314图图9.824第24页，共33页，编辑于2022年，星期三激光打印机激光打印机v激光打印机是激光技术和电子照相技术结合的产物，其基本原理激光打印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。与静电复印机相似。v激光器输出的激光束经光学透镜系统被聚焦成一个很细小的光激光器输出的激光束经光学透镜系统被聚焦成一个很细小的光点，沿着圆周运动的滚筒进行横向重

23、复扫描。滚筒是记录装置，点，沿着圆周运动的滚筒进行横向重复扫描。滚筒是记录装置，表面镀有一层具有光敏特性的感光材料，通常是硒，因此又将表面镀有一层具有光敏特性的感光材料，通常是硒，因此又将滚筒称为硒鼓。硒鼓在未被激光束扫描之前，首先在黑暗中滚筒称为硒鼓。硒鼓在未被激光束扫描之前，首先在黑暗中充充电电，使鼓表面均匀地沉积一层电荷。此后根据控制电路输出的，使鼓表面均匀地沉积一层电荷。此后根据控制电路输出的字符或图形，变换成数字信号来驱动激光器的打开与关闭。扫字符或图形，变换成数字信号来驱动激光器的打开与关闭。扫描时激光器将对鼓表面有选择地描时激光器将对鼓表面有选择地曝光曝光，曝光部分产生放电现象，

24、曝光部分产生放电现象，未曝光部分仍保留充电时的电荷，从而形成静电潜像。随着鼓未曝光部分仍保留充电时的电荷，从而形成静电潜像。随着鼓的转动，潜像部分将通过装有碳粉盒的显影器，使得具有字符的转动，潜像部分将通过装有碳粉盒的显影器，使得具有字符信息的区域吸附上碳粉，达到信息的区域吸附上碳粉，达到显影显影的目的。当鼓上的字符信息区的目的。当鼓上的字符信息区和普通纸接触时，由于在纸的和普通纸接触时，由于在纸的25第25页，共33页，编辑于2022年，星期三 背面施以反向的静电电荷，鼓表面上的碳粉就会被吸附到纸上背面施以反向的静电电荷，鼓表面上的碳粉就会被吸附到纸上来，这个过程称为来，这个过程称为转印转印

25、。最后，当记录有信息的纸经过。最后，当记录有信息的纸经过定影定影辊高辊高温加热，碳粉被溶化，永久性地粘附在纸上，达到定影的效果。温加热，碳粉被溶化，永久性地粘附在纸上，达到定影的效果。另一方面，转印后的鼓面还留有残余的碳粉。因此先要除去鼓表面另一方面，转印后的鼓面还留有残余的碳粉。因此先要除去鼓表面的电荷，然后经清扫刷，将残余的碳粉全部清除。清除以后的鼓表面又的电荷，然后经清扫刷，将残余的碳粉全部清除。清除以后的鼓表面又继续重复上述的充电、曝光、显影、转印、定影等一系列过程。继续重复上述的充电、曝光、显影、转印、定影等一系列过程。v激光印字机是非击打式硬拷贝输出设备，输出速度快，印字质量激光印

26、字机是非击打式硬拷贝输出设备，输出速度快，印字质量高，可使用普通纸张。其印字分辨率达到每英寸高，可使用普通纸张。其印字分辨率达到每英寸300个点以上，个点以上，缓冲存储器容量一般在缓冲存储器容量一般在1MB以上，对汉字或图形以上，对汉字或图形/图像输出，是图像输出，是理想的输出设备，因而在办公自动化及轻印刷系统中得到了广泛的理想的输出设备，因而在办公自动化及轻印刷系统中得到了广泛的应用。应用。26第26页，共33页，编辑于2022年，星期三常见打印机常见打印机激光打印机激光打印机vP315图图9.927第27页，共33页，编辑于2022年，星期三常见打印机常见打印机激光打印机激光打印机28第2

27、8页，共33页，编辑于2022年，星期三喷墨打印机喷墨打印机v喷墨打印机是类似于用墨水写字一样的打印喷墨打印机是类似于用墨水写字一样的打印机机,可直接将墨水喷射到普通纸上实现印刷可直接将墨水喷射到普通纸上实现印刷,如如喷射多种颜色墨水则可实现彩色硬拷贝输出。喷射多种颜色墨水则可实现彩色硬拷贝输出。v喷墨打印机的喷墨技术有连续式和随机式两喷墨打印机的喷墨技术有连续式和随机式两种种,目前市场上流行的各种型号打印机目前市场上流行的各种型号打印机,大多采大多采用随机式喷墨技术。而早年的喷墨打印机以用随机式喷墨技术。而早年的喷墨打印机以及当前输出的大幅面打印机采用连续式喷墨及当前输出的大幅面打印机采用连

28、续式喷墨技术。技术。29第29页，共33页，编辑于2022年，星期三常见打印机常见打印机喷墨打印机喷墨打印机vP318图图9.1130第30页，共33页，编辑于2022年，星期三常见打印机常见打印机喷墨打印机喷墨打印机vP319图图9.1231第31页，共33页，编辑于2022年，星期三常见打印机常见打印机热转印打印机热转印打印机v将具有热敏性能的油墨涂在涤纶基膜上，印将具有热敏性能的油墨涂在涤纶基膜上，印字时加热印字头，然后将印字头压在色带上，字时加热印字头，然后将印字头压在色带上，色带上的颜色在记录纸上形成字符和图形色带上的颜色在记录纸上形成字符和图形/图图像。像。32第32页，共33页，编辑于2022年，星期三汉字处理技术汉字处理技术v汉字编码标准汉字编码标准v汉字的输入方法汉字的输入方法v汉字的存储汉字的存储v汉字的输出汉字的输出v注：此部分内容有中文信息处理这门课程。注：此部分内容有中文信息处理这门课程。33第33页，共33页，编辑于2022年，星期三