計(jì)算機(jī)各輸入/輸出設(shè)備工作原理詳解

計(jì)算機(jī)各輸入/輸出設(shè)備工作原理詳解

◎在多用戶(hù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)終端既是輸入設(shè)備，又是輸出設(shè)備；

◎在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，錄象機(jī)、VCD、DVD、語(yǔ)音輸入、語(yǔ)音輸出等是輸入輸出設(shè)備。

二.點(diǎn)陣式設(shè)備運(yùn)行原理

2、點(diǎn)的布局規(guī)律：
（1）要表示的對(duì)象有確定的形狀，如字符、符號(hào)，一些簡(jiǎn)單的幾何形狀、數(shù)學(xué)曲線(xiàn)等。
一般將字符的點(diǎn)陣設(shè)計(jì)保存在存儲(chǔ)器中，需要時(shí)再把它們復(fù)現(xiàn)出來(lái)；數(shù)學(xué)曲線(xiàn)、幾何形狀也可以臨時(shí)計(jì)算把需要表示的點(diǎn)放到相應(yīng)的位置上去。

（2）要表示的對(duì)象的點(diǎn)的布局沒(méi)有確定的規(guī)律。例如一副油畫(huà)，一張照片

問(wèn)題處理的焦點(diǎn)：如何把畫(huà)或照片上所表現(xiàn)的連續(xù)變化的內(nèi)容，在計(jì)算機(jī)上用離散的點(diǎn)表示出來(lái)，如何表示的更真實(shí)準(zhǔn)確，這正是圖象處理領(lǐng)域要解決的問(wèn)題


3、點(diǎn)的存儲(chǔ)：
◎最簡(jiǎn)單的情況：用點(diǎn)的有、無(wú)的形式來(lái)表示“形狀”。為每個(gè)點(diǎn)分配一個(gè)二進(jìn)制的位（bit）就可以區(qū)別出點(diǎn)的有無(wú)。如用二維數(shù)組存儲(chǔ)“0”或“1”很方便地表示平面上的圖形。

◎較復(fù)雜的情況：為了更精細(xì)更準(zhǔn)確地表示圖形或圖象，如大小、深淺程度、顏色、密度，為表示一個(gè)點(diǎn)，就不能只用一個(gè)二進(jìn)制位，而要用多個(gè)二進(jìn)制位，如b位，可表示出2b個(gè)亮度等級(jí)數(shù)。為表示256種顏色，要用8個(gè)二進(jìn)制位，每一種顏色都有256種亮度，則表示每一個(gè)點(diǎn)要用24個(gè)二進(jìn)制位

例2、在7×9個(gè)點(diǎn)組成的矩陣范圍內(nèi)顯示一個(gè)英文字母A

	?	0 1 2 3 4 5 6 X
1　 2　 3　 4　 5　 6　 7　 8　 Y		10H 28H 44H 82H 82H FEH 82H 82H 00H
	英文字母A的字型和它的點(diǎn)陣表示

三.顯示器設(shè)備的組成與運(yùn)行原理
1、顯示器概述

◎按結(jié)構(gòu)分類(lèi)
●CRT顯示器
●液晶顯示器
◎按顯示內(nèi)容分類(lèi)
●字符顯示器：以顯示字符為主，也可顯示一般質(zhì)量的圖形、圖象。
●圖形顯示器：以顯示高質(zhì)量的圖形為主。
◎按屏幕大小分類(lèi)：14英寸、15英寸、17英寸、21英寸

◎按分辨率分類(lèi)：640×480，800×600，1024×768

◎按顏色分類(lèi)：?jiǎn)紊?，彩?

2、CRT陰極射線(xiàn)管的組成和運(yùn)行原理

CRT陰極射線(xiàn)管的組成

彩色顯示器的顏色控制：三種基本色是 紅 、 綠 、 藍(lán) ，顯示的顏色由三種基本色按照一定比例關(guān)系搭配而成。對(duì)顯示屏上的每一個(gè)像素都是由 紅 、 綠 、 藍(lán) 三個(gè)熒光粉點(diǎn)組成，如圖所示，電子槍發(fā)出的三束電子束能準(zhǔn)確打到各自對(duì)應(yīng)的小熒光粉點(diǎn)上。

（1） CRT字符顯示器的組成
◎掃描控制邏輯

◎顯示存儲(chǔ)器

◎字符發(fā)生器
對(duì)于PC機(jī)而言，顯示存儲(chǔ)器、字符發(fā)生器置于顯示卡上對(duì)于多用戶(hù)的計(jì)算機(jī)終端，掃描控制邏輯、顯示存儲(chǔ)器、字符發(fā)生器均置于終端設(shè)備本身的控制器中。

（2） 掃描控制邏輯
◎掃描方式：有光柵掃描和隨機(jī)掃描兩種

◎光柵掃描：有逐行掃描和隔行掃描兩種
特點(diǎn)：技術(shù)成熟性好，價(jià)格便宜，廣泛用于計(jì)算機(jī)顯示器中，但掃描容余時(shí)間多，分辨率低，主要用于字符顯示器。

◎隨機(jī)掃描：只掃描在屏幕上有顯示內(nèi)容的位置，而不是整個(gè)屏幕。
特點(diǎn)：畫(huà)圖速度快，分辨率高，但掃描控制邏輯專(zhuān)用、復(fù)雜，生產(chǎn)量小、價(jià)格高，主要用于高質(zhì)量的圖形顯示器。

◎ 余輝??http://www.csai.cn??電子束打在熒光屏上發(fā)出的光所持續(xù)的時(shí)間。

◎ “場(chǎng)”的概念：電子束掃描完整個(gè)屏幕一遍為一場(chǎng)，一般光柵掃描方式的顯示器選用每秒50場(chǎng)來(lái)顯示。

◎ 顯示存儲(chǔ)器VRAM：用于保存顯示在屏幕上的全部字符，包括字符的ASCII碼和顯示屬性。一個(gè)字符配有一個(gè)屬性字節(jié)，包括字符的顏色、亮度、是否顯示，因此共占用2個(gè)字節(jié)。

設(shè)屏幕每行顯示80個(gè)字符，每屏顯示25行，顯示存儲(chǔ)器的容量至少應(yīng)為80×25×2=4000個(gè)字節(jié)

◎ 字符發(fā)生器：用于保存每個(gè)可顯示字符字型的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的邏輯部件。通常是一個(gè)只讀存儲(chǔ)器ROM。

每個(gè)字符用7×9的點(diǎn)陣表示，則需占用9個(gè)字節(jié)。

4、CRT圖形顯示器
（1）顯示方式：不是以字符為顯示單位，而是以像素為顯示單位的位圖顯示方式，又稱(chēng)為圖形顯示方式?，F(xiàn)在，所有的顯卡都能在軟件的控制下，分別以字符顯示器或圖形顯示器的方式工作。

（2）視頻顯示存儲(chǔ)器VRAM： VRAM被看成一個(gè)大的位圖數(shù)組，顯示程序可在視頻VRAM中設(shè)置任何希望的顯示模式。對(duì)于彩色顯示器，每個(gè)像素可以用8，16，24位描述其顯示屬性。

（3）多窗口的應(yīng)用：位圖顯示方式支持多窗口應(yīng)用。

（4）圖形顯示器的兩點(diǎn)不足
◎圖形顯示器必須要有大容量的視頻VRAM，每個(gè)像素需3個(gè)字節(jié)，對(duì)于分辨率為1024×768的顯示器就需要2·3MB的視頻VRAM，這樣迫使有些計(jì)算機(jī)只使用一個(gè)8位數(shù)來(lái)表示顏色屬性，最多只有256種顏色。

◎圖形顯示器的第二個(gè)不足是顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)到視頻VRAM中要使用總線(xiàn)，如要顯示1024×768的全屏幕、全顏色的一副圖像就需要為每幀拷貝2.3MB的數(shù)據(jù)，即使每秒采用25幀，也要求有57.6MB／秒的傳輸速度，這種負(fù)載不僅ISA總線(xiàn)無(wú)法負(fù)擔(dān)，就是PCI總線(xiàn)的高性能顯卡也做出一些讓步。

5、計(jì)算機(jī)終端：是一臺(tái)把鍵盤(pán)輸入和屏幕輸出功能集中在一起的、有自己的控制器（包括顯示存儲(chǔ)器和字符發(fā)生器）的獨(dú)立完整的計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備，通過(guò)串行接口與計(jì)算機(jī)主機(jī)連接。按照RS-232-C計(jì)算機(jī)-終端接口標(biāo)準(zhǔn)。

四、打印機(jī)設(shè)備的組成與運(yùn)行原理

打印機(jī)的分類(lèi)

1、針式打印機(jī)的組成和它的打印過(guò)程

針式打印機(jī)組成：由走紙機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)、打印頭和邏輯電路組成。

◎打印針可沿著導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自電磁銜鐵的正向推動(dòng)和機(jī)械彈簧的反動(dòng)。

◎當(dāng)電磁鐵的線(xiàn)圈有脈沖電流（需打印一個(gè)點(diǎn)）時(shí)將產(chǎn)生磁場(chǎng)，電磁銜鐵會(huì)在這一磁場(chǎng)作用下向前移動(dòng)，推動(dòng)打印針撞擊色帶；線(xiàn)圈電流消失時(shí)，彈簧的反向推力把打印針推回原位置。

2、噴墨印字機(jī)的組成和它的印字過(guò)程

3、激光印字機(jī)的組成和它的印字過(guò)程
（1）原理性組成：由記錄鼓、帶電器、印字機(jī)控制器、碳粉盒、打印紙及其走紙機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)印裝置，加熱部分等。

（2）激光掃描系統(tǒng)的功能

（3）電子照相的過(guò)程

◎準(zhǔn)備階段
◎照相階段
◎顯影階段
◎轉(zhuǎn)印階段
◎定影階段

（4）打印操作的運(yùn)行過(guò)程：帶電器在記錄鼓記錄表面充一層電荷，印字機(jī)控制器把要打印的內(nèi)容（如字符）的點(diǎn)陣信息以激光束的形式照射到已帶電的記錄鼓表面，以放掉無(wú)打印點(diǎn)要求的全部位置上的電荷，當(dāng)記錄鼓轉(zhuǎn)動(dòng)到碳粉盒處，有打印點(diǎn)要求的位置上的電荷會(huì)將碳粉吸引上來(lái)，當(dāng)帶有碳粉字型的記錄鼓轉(zhuǎn)動(dòng)到轉(zhuǎn)印裝置處，打印紙正處在記錄鼓和轉(zhuǎn)印裝置之間，轉(zhuǎn)印裝置上所加的更強(qiáng)的反向電荷將把記錄鼓上所帶有字型碳粉吸引到打印紙上，加熱部分將把紙上的碳粉熔化并烘干，使已在打印紙上的字形牢固地保存下來(lái)，完成了打印過(guò)程。

五、計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)運(yùn)行原理

1、組成：鍵盤(pán)是由機(jī)械部分和電氣部分組成的，通過(guò)串性接口與主機(jī)相連，向CPU送入所按鍵的編碼。
◎機(jī)械部分：每個(gè)按鍵都是用小彈簧支撐著，鍵按下后按鍵上的導(dǎo)電件與其下面金屬件接觸上（稱(chēng)為按鍵閉合）實(shí)現(xiàn)電信號(hào)連通，松開(kāi)鍵后，小彈簧把按鍵彈起，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的斷開(kāi)，按鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)。

◎電氣部分：制作在一塊印刷電路板上，板上有一個(gè)CPU芯片，主要功能是：
（1）識(shí)別按下的是哪一個(gè)按鍵，并產(chǎn)生出該按鍵對(duì)應(yīng)的編碼信息。

（2）完成按鍵編碼從并行格式到串行格式的轉(zhuǎn)換，再逐位傳送給計(jì)算機(jī)主機(jī)。
識(shí)別閉合鍵，多采用行掃描法，找出閉合按鍵在按行列關(guān)系布置所處的位置，如下圖所示：