計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 馬禮 第8章 輸入輸出設(shè)備及系統(tǒng)

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1、第8章輸入輸出設(shè)備及系統(tǒng)本章主要內(nèi)容：輸入輸出設(shè)備也稱為外部設(shè)備。本章講述輸入輸出設(shè)備的分類、具體的輸入輸出設(shè)備以及CPU對外部設(shè)備的管理。外部設(shè)備大體分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、過程控制設(shè)備5大類。每一種設(shè)備，都是在各自的設(shè)備控制器控制下進行工作，而設(shè)備控制器則通過適配器（接口）和主機相連，并受主機控制。在計算機系統(tǒng)中，CPU對外部設(shè)備的管理有以下5種方式：（1）程序查詢方式；（2）程序中斷方式；（3）直接存儲器訪問（DMA）方式；（4）通道方式；（5）外圍處理機（PPU）方式。其中第一種對CPU的資源浪費最大，而第5種使CPU的效率得到

2、最大發(fā)揮，但是需要更多的硬件支持。本章將對這些外部設(shè)備和輸入輸出方式給出詳細的闡述。8.1輸入輸出設(shè)備的概述8.2顯示設(shè)備8.3輸入設(shè)備8.4打印設(shè)備8.5輸入輸出系統(tǒng)8.6總　　線8.1輸入輸出設(shè)備的概述8.1.1輸入輸出設(shè)備的作用輸入輸出設(shè)備的作用就是指在計算機和其他機器之間，以及計算機與用戶之間提供的聯(lián)系。8.1.2輸入輸出設(shè)備的分類根據(jù)設(shè)備完成任務(wù)的性質(zhì)，輸入輸出設(shè)備一般可分為5類，即輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和過程控制設(shè)備。計算機系統(tǒng)中，輸入/輸出設(shè)備是通過接口，再經(jīng)過總線和主機連接在一起的。如圖8-1所示。圖8-1主機與外設(shè)之間的連接

3、8.2顯示設(shè)備8.2.1顯示設(shè)備的概念與分類以可見光的形式傳遞和處理信息的設(shè)備叫顯示設(shè)備，顯示設(shè)備是目前計算機系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的人機界面設(shè)備。按顯示設(shè)備所用的顯示器件分類，有陰極射線管（CRT）顯示器、液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PD）等；按所顯示的信息內(nèi)容分類，有字符顯示器、圖形顯示器、圖像顯示器三大類。下面給出描述顯示器時常用的幾個概念：1．分辨率和灰度級2．刷新和刷新存儲器3．隨機掃描和光柵掃描8.2.2CRT顯示器1．結(jié)構(gòu)與工作原理CRT也稱為顯像管，是一種玻璃殼封裝的電真空顯示器件。它主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。其功能是將電信號轉(zhuǎn)

4、換成可見光信號。如下圖所示。圖8-3CRT的結(jié)構(gòu)CRT是顯示器的核心器件。（1）電子槍（2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)（3）熒光屏圖8-43槍3束蔭罩式彩色CRT2．掃描原理在CRT上顯示字符或圖形，是通過控制電子束在屏幕上的掃描來實現(xiàn)的。CRT顯示器有如下兩種掃描方式：（1）光柵掃描（2）隨機掃描3．主要技術(shù)指標（1）點距（dotpitch）（2）水平掃描頻率（3）垂直掃描頻率（4）帶寬（5）分辨率（6）數(shù)字信號輸入和模擬信號輸入（7）掃描方式（8）屏幕尺寸、可視區(qū)尺寸和可視面積（9）屏幕形狀（10）能源消耗（11）屏幕控制8.2.3字符/圖形顯示設(shè)備1．字符顯示原理顯示字符的

5、方法以點陣為基礎(chǔ)。點陣是由m×n個點組成的陣列，并以此來構(gòu)造字符。在單色字符顯示器中，以字符“A”為例，它在窗口中的位置如下圖所示。圖8-5“A”在字符窗口中的點陣格式2．字符顯示器的構(gòu)成字符顯示器由以下六部分組成。圖8-8字符顯示器結(jié)構(gòu)框圖8.2.4圖像顯示設(shè)備圖像顯示器采用光柵掃描方式，其分辨率在256×256或512×512個香色，與圖形顯示器兼容的圖像顯示器可達1024×1024，有的甚至達到更高?；叶燃壱部蛇_24位真彩（224）。8.2.5液晶顯示器1．液晶顯示器特點低壓且微功耗；平板型結(jié)構(gòu)；被動型顯示；顯示的信息量大；易于彩色化；長壽命；無輻射且無污

6、染2．液晶顯示原理3．液晶顯示器件如圖8-9所示。圖8-9典型液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)8.3輸入設(shè)備常用的計算機輸入設(shè)備分為圖形輸入、圖像輸入、聲音輸入等幾類。8.3.1圖形輸入設(shè)備1.鍵盤輸入2.光筆輸入3.圖形板和游動標輸入4.鼠標器輸入8.3.2圖像輸入設(shè)備最理想的圖像輸入設(shè)備是數(shù)字攝像機。8.3.3語音輸入設(shè)備利用人的自然語音實現(xiàn)人--機對話是新一代多媒體計算機的重要標志之一。圖8-11語音輸入系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成識別器信息獲?。ㄔ捦玻╊A(yù)處理特征提取分類學(xué)習(xí)分類決策計算機系統(tǒng)8.4打印設(shè)備8.4.1打印設(shè)備的分類按印字原理分，分為擊打式和非擊打式兩大類。擊打式打

7、印機又分為活字式打印和點陣針式打印兩種。按工作方式分，可分為串行打印機與行式打印機兩種。8.4.2點陣針式打印機圖8-12針式打印機的結(jié)構(gòu)8.4.3激光打印機1．激光打印機的組成圖8-13激光打印機的組成電子掃描部分接口字形發(fā)生器高頻驅(qū)動器光調(diào)制器激光器同步器光掃描與偏轉(zhuǎn)器感光體電子照相機構(gòu)主機接口部分電子照相部分打印紙2．激光打印機的工作原理圖8-14激光打印機的工作原理8.5輸入輸出系統(tǒng)8.5.1輸入輸出系統(tǒng)的概述1．接口的概念接口技術(shù)是把由處理器等組成的基本系統(tǒng)與外部設(shè)備連接起來，從而實現(xiàn)計算機與外設(shè)通信的一門技術(shù)。2．CPU和外設(shè)之間必須通過接口電路來連

8、接3．接口的功能7個功能