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第七章外围设备外围设备概述显示设备输入设备和打印设备（自学）外存设备7.1外围设备概述界定1：除了CPU和主存（主机）以外的硬件设备。7.1.1外围设备的一般功能界定2：计算机中围绕主机设置的、与主机进行信息交换，并改变信息形态的装置。特点：种类繁多，结构复杂，功能众多，速度各异。功能：在计算机和其他机器之间，及计算机与用户之间提供联系。（1）是人机对话的通道。（2）是完成数据媒体变换的设备。（3）是计算机系统软件和信息的驻存地。（4）是计算机在各领域应用的桥梁。基本组成：（1）存储介质：具有保存信息的物理特征。（2）驱动装置：用于移动存储介质的装置。（3）控制电路：向存储介质发送/接收数据。7.1.1外围设备的一般功能发展趋势：指标上：低成本、小体积、高速度、大容量、低功耗。结构上：初级串行操作—有通道的多种外设并行操作。种类上：简单I/O装置—多种I/O装置、随机存取大容量外存、多种终端设备等。性能上：交换速度渐高，I/0形态趋于多样化。（1）输入设备（2）输出设备（3）外存设备（4）数据通信设备（5）过程控制设备7.1.2外围设备的分类7.1.1外围设备的一般功能7.2显示设备1.界定：以可见光的形式传递和处理信息的设备。7.2.1显示设备的分类与有关概念2.优点：直观、形象、使用方便等。3.缺点：不能长期保存信息。5.CRT显示器分类：①按扫描方式：光栅扫描～、随机扫描～。②按分辨率：高分辨率～、低分辨率～。③按显示颜色：单色～、彩色～。④按显示大小：14、15、17、19、21英寸等。7.2.1显示设备的分类与有关概念4.显示设备分类：①按显示器件划分：阴极射线管～(CRT-CathodeRayTube)液晶～(LCD-LiquidCrystalDisplay)等离子～(PD-PlasmaDisplay)发光二极管～(LED-LightEmittingDiode)终端：由显示器和键盘组成的一套独立完整的输入/输出设备，它可以通过标准接口接到远离主机的地方，终端比显示器复杂的多，能完成显示控制与存储，键盘管理及通信控制等，还可完成简单的编辑操作。显示器：仅是一个字符、图形和图像的显示设备。6.终端和显示器终端＜＞显示器7.2.1显示设备的分类与有关概念7.分辨率和灰度级分辨率：显示器所能表示的像素个数。取决于显像管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力，同时刷新存储器要有与显示像素数相对应存储空间，用来存储每个像素的信息。灰度级：指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩显中则表现为颜色的不同。取决于每个像素对应刷新存储器单元的位数和CRT本身的性能。单色显示器VS多灰度级黑白显示器7.2.1显示设备的分类与有关概念刷新：为了得到稳定的图像显示，必须使电子束不断地重复扫描整个屏幕，这个过程称为刷新。刷新存储器：为了提供不断刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器中，也称视频存储器，或者帧（Frame）存储器。8.刷新和刷新存储器注：刷新存储器的存储容量由图像分辨率和灰度级共同决定，存取周期必须满足刷新频率要求。例：分辨率为1024×1024，65536级灰度的图像，则存储容量为1024×1024×log265536=2MB。7.2.1显示设备的分类与有关概念随机扫描：控制电子束在CRT屏幕上随机地运动，其运动轨迹随显示内容而变化，只在需显示图形的区域内扫描，而不必扫描全屏，从而产生图形和字符。优点：速度快，图形清晰、分辨率高。缺点：驱动系统较复杂，价格较贵、不适合显示图像。光栅扫描：电子束有规律地扫描整个荧光屏，其扫描轨迹呈栅形。从上到下的顺序扫描，有两种方式：逐行扫描和隔行扫描；优点：技术成熟，大部分显示器采用光栅扫描。缺点：冗余时间多，分辨率低；9.随机扫描和光栅扫描7.2.1显示设备的分类与有关概念光栅扫描:电子束从显示屏幕的左上角开始，沿水平方向从左向右扫描，扫到屏幕的右端后迅速回扫到左端的下一行，重复上述从左到右的匀速扫描过程，直到扫描到屏幕的右下角后迅速回扫到屏幕的左上角，又开始新一轮全屏幕的扫描。不管是从右端到左端的回扫，还是从右下角到左上角的回扫，电子束都被“消隐”，即荧光屏上没有亮光显示，因此在CRT上屏幕上显示的只有一条条水平扫描线，其扫描轨迹呈栅形，故称为光栅扫描。9.随机扫描和光栅扫描7.2.1显示设备的分类与有关概念123…n光栅扫描图9.随机扫描和光栅扫描7.2.1显示设备的分类与有关概念常采用光栅扫描法，以点阵为基础，将欲显示的字符分解成m×n个点组成的阵列，并将能显示的所有字符的点阵存入由ROM构成的字符发生器中。点阵的多少取决于显示字符的质量和字符窗口的大小。7.2.2字符/图形显示器1.字符显示字符发生器：由于荧光屏上的字符是由光点组成，而显示RAM中存放的是ASCII码，因此必须由一个部件能将每个ASCII字符码转换为一组5×7或7×9的光点矩阵信息，具有这种功能变换的部件称为字符发生器。字符发生器de工作原理：将字符点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出某个字符的点阵，按照点阵中0和1代码不同控制扫描电子束的开关，从而在屏幕上显示出字符。字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，包括字符本身所占点阵和字符之间的间隔所占的点阵。一般的字符显示屏幕上可显示80列×25行=2000个汉字，即2000个字符窗口。在单色字符显示器中，常用的字符窗口为9×14点阵，字符本身只占7×9点阵。7.2.2字符/图形显示器1.字符显示对应于每个字符窗口，所需要显示字符的ASCII代码被存放在VRAM中，以备刷新。字符发生器ROM的高位地址来自VRAM的ASCII代码，低位地址来自光栅地址计数器的输出RA3—RA0，指向这个字符点阵中的某个字节。在显示过程中，按照VRAM中ASCII码和光栅地址计数器访问ROM，依次取出字型点阵，就可以完成一个字符输出。7.2.2字符/图形显示器1.字符显示用计算机手段表示现实世界的各种事物：用点、线、面、阴影等组合成平面或立体图形，形象逼真的加以显示；主要用于CAD和CAM，如汽车、飞机、船舶、土建及大规模集成电路板等的设计制造。2.图形显示（1）随机扫描图形显示器工作原理：将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组成显示文件存放在缓冲存储器，缓存中的显示文件送矢量产生器，产生相应的模拟电压，直接控制电子束在屏幕上的移动。优点：分辨率高，显示的曲线平滑。缺点：显示复杂图形时，会有闪烁感。7.2.2字符/图形显示器（2）光栅扫描图形显示器(相邻像素串接法)工作原理：把对应于屏幕上每个像素信息都用存储器存起来，然后按照地址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。程序段缓冲存储器：存放由计算机送来的显示文件和交互式的图形操作命令。由图形输入设备指定操作性质和操作位置。刷新存储器：存放一帧图形的形状信息，它的地址和屏幕上的地址一一对应。容量取决于显示器的分辨率和灰度级。7.2.2字符/图形显示器2.图形显示数据差分分析器DDA(DigitalDifferenceAnalyses)：是一种进行数据插补的硬件，把显示文件变换为像素信息：根据显示文件给出的曲线类型和坐标值，生成直线、圆等复杂曲线，插补后的数据存入刷存用于刷新显示。优点：通用性强，灰度层次多，色调丰富，显示复杂图形时无闪烁现象，产生的图形有阴影效应、涂色等功能，使图形学的研究从简单的线条扩充到丰富多彩、形象逼真的各种立体及平面图形，扩大了计算机图形学的应用领域。7.2.2字符/图形显示器2.图形显示（2）光栅扫描图形显示器(相邻像素串接法)图形：主观图像，用计算机表示和生成的图。在计算机中表示图形，只需要存储绘图的命令和坐标点，没有必要存储每个像素点。图像：客观图象，多半来自客观世界，由摄像设备摄取下来并以数字方式存储到计算机的数字图像。计算机中保存的是图像逐点的像素，需要非常庞大的存储容量。图像显示器采用光栅扫描方式。7.2.3图像显示设备（1）简单图像显示器仅仅显示由计算机送来的数字图像，图像处理在计算机中完成，显示器不做任何处理。显示器与主机之间有图像输入控制板或视频数字化仪连接，实现连续的视频信号和离散数字量间的转换。（2）图形处理子系统硬件结构复杂，本身是一个具有并行处理功能的专用计算机，不仅能完成显示操作，同时子系统内部有容量很大的存储器和高速处理器，可快速执行许多图像处理算法，减轻主机系统的运算量。图形工作站属于图形处理子系统。图像显示器的类型：7.2.3图像显示设备显示适配器显示适配器由刷新存储器、显示控制器和ROMBIOS三部分组成。在Pentium系列中显示适配器多数做成插卡形式，插入一个PCI总线槽，一方和系统总线相连，另一方通过15针D形插口与显示器电缆连接，传送水平、垂直同步信号和RGB三色模拟信号，顶部还有一个VFC插头，传送像素的电平信号，可实现视频图像与PC图形的合成。(1)刷新存储器：存放显示图案的点阵数据，容量取决于设定的显示工作方式。7.2.4IBM/PC系列机的显示系统(2)ROMBIOS：含有少量固化软件，支持显示控制器建立所需的显示环境。主要用于DOS环境，而在WINDOWS环境中大多数功能不被使用，由设备驱动程序建立OS和适配器硬件连接。(3)显示控制器：适配器的心脏，依据设定的显示工作方式，自主地、反复不断地读取显存中的图像点阵数据，将它们转换成R、G、B三色信号，并配以同步信号送到显示器刷新屏幕。同时提供一个系统总线到刷新总线的通路，使CPU将主存中已修改好的点阵数据写入到刷存，以更新屏幕。其间利用扫描的消隐时间，使屏幕不凌乱。7.2.4IBM/PC系列机的显示系统显示适配器液晶：液态晶体的简称。在一定温度范围内（如-20℃～+60℃），呈现液态和固体的中间状态，只有在液晶温度范围内，此时浑浊的液晶态，既有液体的流动性，又有晶体的光学和电学特性。液晶本身并不发光，是一种被动式发光器件。液晶显示器LCD(LiquidCrystalDisplay)7.2.4IBM/PC系列机的显示系统通过改变有机物加电时对光的反射性质不同而实现显示效果。液晶显示器的主体构造是两块玻璃或塑料板中间夹着一层液态悬浮物，悬浮物中的晶体在自然状态下呈平行并列排列，这时光线可以通过，当电流通过的时候，晶体改变方向，挡住不让光线通过，于是通电的晶体部分显示出黑色。液晶显示器LCD(LiquidCrystalDisplay)工作原理：7.2.4IBM/PC系列机的显示系统LCD比CRT的主要优点：a)不用高电压加速电子束，因而不存在有害健康的短波福射；b)不用加热阴极发射热电子，可以大量节约电能，目前大约可以节约电能一半；c)无笨重的显像管，可以大大减轻重量（比CRT节省70%的重量）；d)无体积庞大的显像管，因而整机体积小（比CRT节省60%的空间）。e)此外，LCD能全屏100%显示（14的LCD相当于15、15相当于17、18相当于20的CRT的显示面积……等）。优点：体积小、重量轻、耗电少、无高压。7.2.4IBM/PC系列机的显示系统7.3输入设备和打印设备1.图形输入设备（1）键盘（Keyboard）字符和数字的输入装置，最基本的常用输入设备。7.3.1输入设备有键按下吗？将此键翻译成代码键入主机并显示在屏幕上判定按下的“键”键盘是由排成阵列形式的按键开关组合。按键是借助于两个端点的通断，将机械信号转换成电信号。转移到磁盘常用的键盘有：编码式和非编码式两种。编码式键盘具有检测按键动作并产生相应代码的硬件电路，为绝大部分计算机所采用。非编码式键盘的硬件仅提供按键的行列矩阵，而按键的识别与译码，以及键的抖动，串键等均由软件完成。（2）光笔(LightPen)头部有一个透镜系统，能把进入的光聚为一个光点，这样可以在CRT屏幕上拾取坐标。7.3.1输入设备1.图形输入设备（1）键盘（Keyboard）（3）图形板和游动标二者结合构成一个二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图。工作原理：将图纸贴到图形板上，游动标沿着图