第九章I/O

設備

賴曉晨

9.1外設概述外圍設備的定義主機以外的大部分硬設備都稱為外部設備或外圍設備，簡稱外設。外圍設備的功能在計算機和其他機器之間，以及計算機與用戶之間提供聯系。外圍設備的發展智能化、功能復合化、高可靠性外圍設備的分類

輸入設備、輸出設備、外存設備、數據通信設備和過程控制設備幾大類。中央部分是CPU和主存，通過總線與第二層的適配器(接口)部件相連，第三層是各種外圍設備控制器，最外層則是外圍設備每一種外圍設備，都是在它自己的設備控制器控制下進行工作，而設備控制器則通過適配器和主機連接，并受主機控制。外圍設備的分類

輸入設備、輸出設備、外存設備、數據通信設備和過程控制設備幾大類。中央部分是CPU和主存，通過總線與第二層的適配器(接口)部件相連，第三層是各種外圍設備控制器，最外層則是外圍設備每一種外圍設備，都是在它自己的設備控制器控制下進行工作，而設備控制器則通過適配器和主機連接，并受主機控制。

輸入設備inputdevices鍵盤Keyboard圖形輸入設備Graph

鼠標器、圖形板、跟蹤球、操縱桿、光筆、畫筆 （光學字符識別OCR）、觸摸屏圖像輸入設備Image

攝像機、掃描儀、數字相機條形碼Barcode語音輸入、語音識別輸出設備

Outputdevices顯示器Display/Monitor

CRT、LCD、PDP打印設備Printer

針式打印機、激光打印機、噴墨打印機、熱轉印打印機繪圖機Graphplotter

平板式、滾筒式語音輸出Speechoutput終端設備Terminal

終端是由顯示器和鍵盤組成的一套獨立完整的I/O設備;

可以通過標準通信接口接到遠離主機的地方使用;

能夠完成顯示控制與存儲，鍵盤管理以及通信控制等功能.數／模、模／數轉換

A/D,D/A脫機輸入輸出設備軟磁盤數據站9.2輸出設備－顯示器一.顯示設備種類按顯示設備所用的顯示器件分類

CRT-陰極射線管(cathoderaytube)顯示器

LCD-液晶顯示器(liquidcrystaldisplay)PDP-等離子顯示器(PlasmadisplayPanel)。按所顯示的信息內容分類字符顯示器、圖形顯示器和圖像顯示器。按顯示設備的功能分類普通顯示器和顯示終端兩大類1.陰極射線管(CRT)

CRT是目前廣泛應用的顯示器件，用于電視接收機和于計算機系統，作為字符、圖形和圖像顯示器。CRT的結構與組成電真空器件，由電子槍、偏轉裝置和熒光屏構成CRT工作原理圖9.4以單色CRT(即黑白顯像管)CRT的分類掃描方式不同－光柵掃描和隨機掃描兩種顯示器；顯示的顏色－有單色(黑白)顯示器和彩色顯示器。熒光屏尺寸－有12、14、16、19英寸等多種。

2.平板顯示器平板顯示器(FPD)一般是指顯示器的深度小于顯示屏幕對角線1/4長度的顯示器件。組成

有液晶顯示(LCD)、等離子體顯示(PDP)、場發射顯示(FED)、電致發光顯示(ELD)等。特點

LCD本身不發光，靠調制外光源實現顯示，其余各類顯示均自身發光。(1)液晶顯示(LCD)

液晶是液態晶體的簡稱，它是一種有機化合物。具有明顯的光學各向異性，它本身不發光，但能夠調制外照光實現信息顯示，使用時需要背光源。液晶顯示具有低工作電壓、微功耗、體輕薄，易于實現大畫面顯示，顯示色彩優良等特點。應用領域薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)發展方向－超薄、高亮、寬視角(2)彩色等離子體顯示等離子體顯示利用惰性氣體在一定電壓作用下產生氣體放電現象而實現的一種發光型平板顯示技術。彩色PDP技術與熒光燈顯示原理相同，利用氣體放電產生紫外線，紫外線激發光致熒光粉，熒光粉發射可見光，使用三基色熒光粉實現紅、綠、藍三色，并使每基色單元實現256級灰度，再進行混色達到彩色顯示的目的。PDP顯示器的主要特點(1)易于實現大面積顯示(可達70英寸)。(2)全色顯示。利用紅、綠、藍三基色，可實現256級灰度和1670萬(2563)種顏色。色純度與CRT相當。(3)視角達160°，在所有顯示技術中最佳。(4)壽命長(3萬小時)。(5)需要在功耗、發光效率、對比度方面進行改進，像素的間距有待進一步縮小。價格高二.顯示技術中的有關術語

圖形和圖像

圖形(graphics)

指由線和面構成的，沒有亮暗層次變化的線條圖，如建筑、機械所用的工程設計圖、電路圖等。早期的圖形顯示和處理只是局限在二值化的范圍，只能用線條的有無來表示簡單的圖形。圖像(image)

指由象素描繪的，具有亮暗層次的圖。自然界的圖像經計算機處理后顯示的圖像稱作數字圖像，就是將圖片上連續的亮暗變化變換為離散的數字量，并以點陣列的形式顯示輸出。2.分辨率和灰度級

分辨率和灰度級決定了所顯示圖的質量象素pixels

在顯示屏幕上，圖形和圖像都是由稱作像素的光點組成的。分辨率resolution

顯示設備所能表示的像素個數，即光點的個數。

取決于熒光粉的粒度，屏的尺寸和電子束的聚焦能力。灰度極graylevel

所顯示像素點的亮暗差別，在彩色顯示器中則表現為顏色的不同。3.刷新和幀存儲器

視覺暫留與余暉效應刷新refresh

為了使人眼能看到穩定的圖像，就必須在圖像消失之前使電子束不斷地重復掃描整個屏幕。每秒刷新的次數稱刷新頻率或掃描頻率。視頻存儲器VRAM

不斷提供刷新圖像的信號，必須把圖像存儲起來，存儲圖像的存儲器叫“幀存儲器”或“視頻存儲器”。4.隨機掃描和光柵掃描

電子束在熒光屏上按某種軌跡運動稱為掃描scan，控制電子束掃描軌跡的電路叫掃描偏轉電路。掃描方式有兩種，隨機掃描和光柵掃描。隨機掃描是控制電子束在CRT屏幕上隨機地運動，從而產生圖形和字符。電子束只在需要作圖的地方掃描，而不必掃描全屏幕，所以這種掃描方式畫圖速度快，圖象清晰。光柵掃描是電視中采用的掃描方法。在電視中，要求圖像充滿整個畫面，因此要求電子束掃過整個屏幕。光柵掃描是從上至下順序掃描，采用逐行掃描和隔行掃描兩種方式。

9.3漢字處理技術

1漢字編碼標準國家技術監督局公布國家標準：GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集——基本集》，收集了常用漢字6763個，其中一級漢字3755個。1993年，國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)國際標準ISO／IEC10646.1，即《信息技術——通用多八位編碼字符集(UCS)》。2漢字的輸入方法鍵盤輸入方式漢字編碼可歸納成音碼、形碼和音形碼語音輸入方式：手寫輸入方式印刷體掃描識別漢字內碼用于漢字信息的存儲、交換、檢索等的機內代碼，內碼比字形點陣碼占用空間少，一般用兩個字節就可以表示漢字。漢字內碼表示有許多種，要考慮的因素：①碼位盡量短；②表示的漢字要足夠多；③碼值要連續有序，以便于操作運算。3漢字的存儲字形碼也稱字模碼，目前計算機顯示器和打印機都用點陣表示漢字字形代碼，它是漢字的輸出形式。根據輸出漢字的要求不同，點陣的多少也不同。字模點陣的信息量是很大的，所占存儲空間也很大。只能用來構成“字庫”，而不能用于機內存儲。漢字字形最初就是采用上述的點陣字形，為了提高字形質量，以后開始采用矢量表示，繼而采用輪廓曲線，或同時采用矢量和曲線來表示數字和拼音字母。圖9.14漢字字形點陣及編碼9.4輸出設備——打印機打印輸出是計算機系統最基本的輸出形式，可將打印在紙上的信息長期保存。人們將一切可以產生永久性記錄的設備統稱為硬拷貝設備，如打印機、繪圖機、靜電印刷機以及紙帶穿孔機、卡片穿孔機等。1.打印機的分類印字原理－擊打式/非擊打式工作方式－串行打印機/行式打印機圖形/圖像打印機，黑白/彩色打印機機械化的擊打式→電子化的非擊打式設備擊打式－“打印機”

原理：利用機械作用使印字機構與色帶和紙相撞擊而打印字符。特點：成本低，缺點是噪音大，速度慢。非擊打式－“印字機”

原理：采用電、磁、光、噴墨等物理、化學方法印刷字符，如激光印字機，噴墨印字機等。特點：速度快，噪音低，印字質量高，但價格較貴，有的設備還需要專用紙張。9.4.1

點陣針式打印機特點

結構簡單、體積小、價格低，字符種類不受限制，較易實現漢字打印，還可以打印圖形和圖像。原理

其印字方法是由打印針印出的n×m點陣組成字符圖形。點越多，印字質量越高。西文字符點陣通常有5×7，7×7，7×9等幾種，中文漢字至少要16×16或24×24點陣。

結構打印頭字車輸紙機構色帶機構控制器

9.4.2激光打印機

1.激光打印機內部結構2.印字原理

激光技術和電子照相技術結合印字過程示意圖參照圖9.10(1)帶電(2)曝光(3)顯影(顯像)(4)轉印(5)定影(固定)(6)清除殘像3.激光掃描系統半導體激光器產生一束激光，經過一組聚焦鏡和透鏡聚焦后，照在旋轉著的多面反光鏡上，使激光掃過感光鼓的表面。激光掃描系統使激光束由鼓面的左邊緣向右邊緣移動，當光束掃過鼓面時，半導體激光器中激光管不斷地開通或關斷：光束掃到要打印點的地方時，激光管開通；光束掃到非打印點的地方時(即空白處)，激光管關斷。激光束掃完一行后，感光鼓旋轉一個步距，同時，激光束又回到鼓面的左邊緣，開始新的一行掃描，使鼓面開始接受新的一行載有信息的激光束。4.激光打印機性能

激光打印機輸出速度快，印字質量高，而且可以使用普通紙張。它的印字質量明顯優于點陣式打印機。激光打印機是非擊打式硬拷貝輸出設備，逐頁輸出。頁式輸出設備的輸出速度用每分鐘輸出的頁數來表示(pagesperminute，簡稱PPM)。

印字分辨率用每