第3章微型计算机的外部设备

第3章微型计算机的外部设备外部设备用于在计算机与其它机器之间、以及汁算机与用户之间提供联系。外部设备有时也称为外围设备。除了CPU和内存外，计算机系统的其余部分都可作为外围设备来看待。60年代初，计算机主机与外围设备的价格比是3:1，70年代计算机主机和外围设备的价格比是1:1，到了80年代，计算机主机与外围设备的价格比己为1:3－1:10；这种情况表明：一方面在计算机的发展中，外围设备的发展占有重要地位；另一方面也说明外围设备的性能/价格比与主机的性能/价格比还不相适应。然而尽管如此，外围设备还是得到了较快发展。在指标上，外围设备不断采用新拉术，向低成本、小体积、高速、大容量、低功耗等方面发展。在结构上，由初级的串行输入／输出方式发展到用通道连接的多种外设并行操作方式。在种类上，由简单的输入／输出装置，发展到多种输人／输出装置、随机存取大容量外存以及多种终端设备。在性能上，则表现为信号、交换速度大大提高，输入／输出形式不仅有数字形式，还有直观的图形和声音等形式。(P57)3.1计算机外部设备概述微型计算机的外部设备可包括输入／输出设备、外存设备、通信设备、过程控制设备等种类。下图列出了这些外部设备的分类以及各类中常用的设备名称。3.1.1外部设备的接口要使各种外部设备与汁算机连接并协调工作，要通过相应的接口来连接。接口(Interface)泛指不同设备之间实现相互连接和通信而设计的对接部分。为了使下同设备能连接成一个系统协调下作，必须对设备的连接有一定的约束(或规定)，这种约束就是“接口协议”。接口协议可包括引线排顺序、电平条件、工作速度、控制信号、供电电源等。实现接口协议的设备就称为接口。接口一般应包含硬件和软件两部分。硬件通常由适配器、总线插槽和I／O端门组成，软件即常说的设备驱动程序。一、适配器适配器(Adaptor)是对PC机系统中为驱动外部设备而设计的功能模块电路的统称。它一般都是针对某个特定外设设计的，如打印机适配器、显示器适配器等。在多数情况下，适配均做成一块电路板，插在PC机主机板上的’个扩展槽内。通过扩展槽与主机板上的总线连接。适配器具有独立的功能，它能完成系统分配的某种任务，并与系统并行运行。对PC机来说．适配器是必不可少的。如果没有适配器，系统的功能和运行速度都将受到极大的限制。适配器的使用也增加了系统的灵活性和升级能力。通过不同的适配器，便可使用不同家、不同级别的外部设备．而无需更改系统。适配器的集成化:有的适配器己变成主机的一部分(如某些机把显示适配器直接做在主机板上)，有的则变成厂家外部设备的一部分(如打印机适配器现已变成了打印机的一部分)。适配器亦称为“卡”(Card)，如显示器的适配器常称为显示卡。但卡的概念要更广泛些，防病毒卡、汉卡等，这些卡并不是适配器，而是某种特定功能的模块。丽台极限版6600GT美国产3COM100M网卡二、总线插槽和I／O端口接口一端通过总线插槽连接主机，另一端通过I／O端口连接外设。(1)总线插槽：这是由PC机主机提供的连接口，位于主机板上，又称为扩展槽。它一般数十条引线，供插人各种功能卡之用。一台PC机可提供多条总线(例如PCI与ISA)，每条总i可提供多个同样的扩展槽，供用户按需使用。(2)串行端口(SIO)：串行口传送信息的方式是一位一位地依次传送.PC机中所用的标准串行口为RS232C口，MSDOS规定其设备名为COM1、COM2等。(3)并行端口(PIO)：并行口传送信息的方式是将一个字节的8位同时传送，设备名为LPT1。三、外部设备驱动程序接口包括实现接口功能的控制软件。有些简单的接口不需要控制软件；另外，各厂家为实现不同软件之间的连接或调用，还有软件与软件之间的接口。接口的软件部分又常称为设备驱动程序。功能卡和一些外部设备包可有它们专用的驱动程序。只有安装了这些驱动程序后，它们才能正常工作。3.1.2通用串行总线(USB)传统的PC机仅有少量SIO和PIO端口，通常设置在主机箱的后面板上，用以连接键盘、鼠标器、显示器与打印机等常用外部设备。一、一种新型的接口标准USB标准已成为业界普遍认同的一种事实上的接口标准。二、USB是什么？USB是一条串行总线。传统的串行端口是各自独立的，相互间并不连通。而在USB总线上，个USB端口除连接自己的外设外，也同时连到USB提供的4根连线上，其中2根为信号传输线，2根为电源连接线。但是，同其它总线的工作相似，在某一特定的时间，信号传输线只能与某一特定的外设相通；也就是说，在同一时间内只能有一台外设获得USB的控制权，以确保各台外设传送的信号彼此间互不干扰。传统的端口每个端口只能连接一台外设，而USB端口连接的外设可以有两类：一类是单个的外设，在USB术语中称为“功能单元”(Function)；另一类是“集线器”(Hub)，它带有这接其它外设的USB端口，使USB可经过它再连到其它的外设。由于集线器具有“多路转换”的功能．所以不论有多少台外设连到集线器上，在同一时刻只有一台外设可通过集线器与USB相连。采用集线器之后，USB的拓扑结构将呈现“树状结构”，其连接的外设叔台数可达到127台。(html)三、USB的特点作为一种中、低速的数据传输接口，USB具有下述特点：(1)USB可使一台主机连接的外设多达127种，对现阶段的微机系统已绰绰有余。(2)可提供以下4种数据传输方式，具有很宽的设备适应性：①用于键盘、鼠标器或操纵杆的中断输入；②适用于打印机、扫描仪或数码照相机的批传输；③适用于电话信息的实时伶输；④针对命令或状态信息的控制传输。(3)实现较高的传输速度。(4)使用4芯软电缆，自带5V电源。在不天闭电源的情况下，用户可以向系统增加外设，上机将根据添加外设的情况自动互新配置系统的资源。四、现状与发展USB已经逐渐取代现有的串口和并口，成为微机外设接口的最重要标准之。3.2常用的输入设备3.2.1键盘键盘是最常用也是主要的输入设备，用户通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号、汉字及其它图形、文字输入到计算机的存储器中，从而向计算机发出命今或输人数据。一、键盘的结构键盘通过一根螺旋形的电缆与主机相联，电缆头上配有一个DIN插头，插入主机板上的一个五芯圆形插座。该电缆带有屏蔽．其内芯有电源（5V）、地线和两根双向信号线，电缆长度约为183厘米。自从PC机推出以来，键盘也有了很大的发展，经历了83键键盘、84键键盘、l01(或102)键键盘以及带鼠标或跟踪球的多功能键盘等多种形式，另外还有—些专用键盘(如POS专用键盘)等。二、键盘的基本类型键盘的基本类型有以下两种。1．带有编码器的键盘2．不带编码器的键盘键盘共分三个区：字符键区、功能键区、数字／编辑键区。3.2.2指点式输入设备一、鼠标器鼠标器的英文名称为MOUSE，带有两个(或三个)按键的串行门上)的设备。它能增强或代替键盘的光标移动键，可以在屏幕上更快速更精确地定位光标；它亦是一种计算机辅助输入设备。由于它使用方便，几乎取得了与键盘同等重要的地位。鼠标器有两大类：一类是IBM公司的二按键三字节鼠标；—类是Microsoft公司的三按键五字节鼠标。两类鼠标在向主机传送数据时均采用同一通信协议。鼠标器的应用主要有两个方面：一是在绘图软件中使用，用来定位绘图坐标点和操作屏幕菜单区的系统菜单。二是操作屏幕菜单项。1．鼠标器的结构鼠标器在其底部有一个包有橡皮的球体。当在一个水平台圆移动鼠标器时，鼠标器内的球随之滚动。然后它以对应的方向移动屏幕上的指针。2．鼠标器的类型市面上的鼠标器型号和类型很多，从硬件接口上可分为三类：串行通信口鼠标器、总线鼠标器和P/S2鼠标器。(1)串行通信口鼠标器(SIO,USB)直接插在PC机的串行通信端口上。串口鼠标类似于一个串行通信设备。(2)总线鼠标器总线鼠标器需要一块专用的接口卡配合使用。(3)PS／2鼠标器这种鼠标器随IBM的PS／2一起推出，它通过PS／2鼠标接口直接连到键盘控制器上。如果按工作原理划分，鼠标器又可分为机械的和光学的两种形式。(1)机械鼠标器机械鼠标器又可分为机电式和光电式两种。(2)光学鼠标器光学鼠标器使用发光二极管和光电晶体管扫描一个特殊垫上的栅格，二极管和光电晶体管需要依靠这个垫来识别鼠标器的移动。3.鼠标器的使用方法(1)鼠标器的驱动方式鼠标器的软件驱动方式有两种：一种是立即驱动方式，需直接运行软件，不需要安装驱动程序。第二种是用D0S系统中的CONFIG.SYS加以驱动。(2)鼠标器的操作方式鼠标器的命令按键有如下5种操作方式：①点击(Click)：技下，立即释放；②按住(Press)：按下，不释放；③拖(Drag)：按下，不释放，并且拖动鼠标；④同时按(Chord)：同时按下三个键或二个键，然后立即释放；⑤改变(Change)：在不拖动鼠标的情况下，连续按击同一个键三次。当然，不同软件所定义的鼠标命令按键的操作方式及其功能含义不尽相同，对任何一个软件的鼠标操作方法及功能，均需要参照其软件说明书。二、跟踪球跟踪球也称为轨迹球。该球在其安装部位能自由地转动。1．跟踪球的特点跟踪球的作用与鼠标器相似，可方便、灵活、快捷地移动光标。跟踪球的特点主要有：①跟踪球通常要比鼠标中的小球大一些，所以，它的分辨率较高。②用跟踪球移动光标，只需移动球体。③鼠标器移动时，易染上尘埃和碎屑，这样就会影响其功能；而跟踪球只与操作者的手指接触，不必清扫。2．跟踪球的种类跟踪球一般可分为键盘外的和键盘上的两种：①键盘外跟踪球(外置式)；②键盘上的跟踪球(内置式)。通常，跟踪球也需要一个串行口。三、操纵杆操纵杆也叫摇杆，往往被认为是电脑游戏迷手中的宠物。其实，操纵杆还可以在很广的范围内发挥作用，如在模拟培训系统中使用。操纵杆作为一种串行设备，需要占用一个端口。大多数具有COM端口的多功能卡，能提供连接操纵杆的接口。操纵杆适宜用作高速操作下的设备，它好像一个飞机控制杆、用户沿着所需要的运行方向推拉它，就可控制屏幕上的光标运动。四、光笔光笔的外形与钢笔相似，其头部装有一个透镜系统，能将进入的光聚为一个光点。在光笔头部附有开关，当按下开关时．光笔就可拾取CRT屏幕上的光标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动。在计算机辅助设计中常用光笔画出图形和修改图形，这个过程与人用钢笔画图的过程类似。3.2.3扫描式输入设备一、条形码阅读器条形码是利用黑白相间、宽窄不同的条组成的编码。目前在商品的编码中经常使用，在条形码中记录商品的类别、生产单位等信息。条形码阅读器选用光电技术对条形码进行扫描，并根据条的宽窄转换成其记录的信息再输入给计算机，在商业管理信息系统中应用较多。二、光学字符阅读器光学字符阅读器(OCR)是利用字符在纸面亡各点的不同反光强度转换成相应的电信号，再经过OCR内部电路把字符代码输入计算机。它是一种文字识别设备。光学字符识别设备大体分为3类：单据标签阅读机、文件阅读机和页式翻阅机，这种设备的输入速度比键盘输入要快25倍以上。(app.)3.3常用的输出设备3.3.1显示设备以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备。它是目前应用最广泛的人机通信设备。一、显示器分类及CRT工作原理显示设备种类繁多。按显尔设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、等离子显示器等。按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器和图像显示器三大类。按显示设备的功能分类．有普通显示器和显示终端两大类。显示器和终端是两个不同的概念。显示器的功能简单，它只能用于接受视频信号，显示器的控制逻辑和存储逻辑都在微机机箱内的显示卡中，目前使用个人计算机系统就是这种结构。这种显示器也称作监视器。终端是由显示器和键盘组成的一套独立完整的输入／输出设备，它可以通过标准通信接口接到远离主机的地方使用。终端的结构比显示器的结构复杂得多，它能够完成显示控制与存储、键盘管理以及通信按制等功能，还可以完成简单的编辑操作。显示器的尺寸用对角线的长度表示，普通字符显示器的CRT为12英寸和14英寸两种。图形、图像显示器为17英