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输入输出系统及设备 课前预习将手机调到静音认真做笔记及时完成作业 上课要求 本节内容 2020 1 29 输入输出原理扩展槽与适配卡系统总线 难点 端口和连接电缆输入设备 重点 输出设备 重点 掌握三种输入输出方式了解常见的适配卡及功能了解总线的分类及性能指标掌握常见的端口类型掌握常见的输入输出设备及作用 学习目标 输入输出系统I Osystem I Osystem的功能 为数据传输操作选择输入输出设备 在选定的输入输出设备和CPU 或主存储器 之间交换数据 计算机系统有两种体系结构 独立体系结构 不允许用户进行扩展 即用户不能够通过简单的方式增加新的设备 开放体系结构 允许提供的扩展槽增加新的设备 其方法是插入适配卡到系统的主板扩展槽上 然后通过适配卡的端口和连接电缆连接适配卡和新的外部设备 2020 1 29 输入输出设备同CPU交换数据的过程 输入过程 CPU送地址选择某一输入设备 CPU等候数据成为有效 CPU读入数据 存入相应的寄存器中 输出过程 CPU送地址选择某一输出设备 CPU把数据放在数据总线上 输出设备取数据 I O方式 主机对外设的控制方式 输入输出处理器方式 中断方式 程序查询方式 DMA方式 主要由程序完成 主要由附加硬件来完成 通道方式 2020 1 29 程序查询方式 根据外设的工作状态 在相应外设准备好时再向外设传送数据 特点 输入输出操作完全受CPU控制用于连接低速外围设备 如终端 打印机等 2020 1 29 程序中断方式 当有某些随机事件发生时CPU暂停执行当前的程序 转去执行引起中断的程序 处理完后再返回继续执行原程序 特点 外围设备可以主动向CPU发出服务请求 CPU效率高 大批量传送时速度慢 直接内存访问 DMA 方式 通过硬件控制总线 实现主存与I O设备间的直接数据传送 在传送过程中无需CPU程序干预 特点 CPU效率高 速度快 适合大批量数据传送 2020 1 29 通道方式 通过执行通道 一种专用控制器 程序进行I O操作的管理 输入输出处理器方式 功能更强的通道方式 2020 1 29 允许用户通过系统主板上提供的扩展槽增加新的设备 其方法是插入适配卡到系统的主板扩展槽上 然后通过适配卡的端口和连接电缆连接适配卡和新的外部设备 2020 1 29 扩展槽 适配卡 2020 1 29 适配卡 网络适配卡小型计算机接口卡TV调谐卡PC卡其他适配卡 网络适配卡 简称网卡 用来连接一台计算机到其他计算机 或通过网络总线连接多台计算机 打印机 服务器等设备 2020 1 29 小型计算机接口卡 SCSI 它使用计算机的一个扩展槽连接最多达七个设备 主要用于连接打印机 硬盘驱动器和CD ROM驱动器等设备 2020 1 29 TV调谐卡 利用TV调谐卡 计算机能在浏览Internet的同时 观看电视节目 2020 1 29 PC卡 又称PCMCIA卡 适合便携式计算机的尺寸 2020 1 29 其他 用于匹配各种彩色显示器的视频适配卡连接光盘驱动器的CD ROM卡记录和回放数字声音的声卡用于连接计算机和电话插座的内置式MODEM卡等 2020 1 29 系统总线 总线 计算机系统中 模块与模块 设备与设备之间传输交换信息的公共通道 总线 片内总线片总线系统总线外总线 片内总线 芯片内用于各功能单元连接 片总线 插件板内用于各芯片连接 系统总线 微机系统内各功能插件板连接 外总线 微机系统间 微机系统与其他仪器设备间的连接 2020 1 29 总线时钟频率 总线工作时钟频率 单位为MHz 总线宽度 总线数据线的根数 有8 16 32 64位之分 总线传输速率 总线带宽 即在总线上每秒钟传输的最大字节数 单位为MB S 总线传输速率 总线时钟频率 总线宽度 8 2020 1 29 系统总线 ISA 工业标准体系PCI 外部部件互联AGP 图形图像加速端口 ISA IndustryStandaryArchitecture 总线是8位 16位数据传输总线的工业标准 ISA是同步并行总线 有88根信号线 是在原来XT总线62线的基础上再扩充36线而成的 向上与XT总线系统兼容 ISA在PC机上 是键盘 鼠标 打印机等娱乐设备连接的接口 硬盘和光驱也接在ISA总线上 2020 1 29 PCI PeripheralComponentInterconnect 是种即插即用的总线标准 支持全面的自动配置 特点 最大允许64位并行数据传输采用地址 数据总线复用方式最高总线时钟可达66MHZ最高峰值传输速度可达528MB s 2020 1 29 2020 1 29 AGP 加速图形端口 是Intel为高性能图形和视频支持而专门设计的一种新型总线 AGP以PCI为基础 但在物理上 电气上和逻辑上独立于PCI AGP是专为系统中一块视频卡设计的点到点高性能连接 只有一个AGP插槽可以插入单块视频卡 2020 1 29 2020 1 29 端口与连接电缆 端口是系统单元和外部设备的连接槽 连接电缆是端口与输入 输出设备之间的连接线 2020 1 29 按数据传送方式分类 串行口并行口 串行口 数据以二进制形式一位一位地传输 适合长距离传输 用于连接鼠标 键盘 MODEM和许多其他设备到系统单元 并行口 多导线的电缆上以字节为单位同时传输 用于连接需要在较短距离内高速收发信息的外部设备 如打印机 2020 1 29 增强并行口 EPP 由Intel Xircom Zenith等公司开发的 它实现了外部设备进行双向通信扩展并行口 ECP 由Microsoft和HP公司开发的 它具有和增强并行口一样高的速率和双向通信能力 2020 1 29 2020 1 29 加速图形端口AGPs 连接显示器 支持高速图像和其他视频的输入通用串行总线USB口 一个USB能同时连接多个设备 它提供快速的即插即用和热插拔的连接 火线 口 又称IEEE1394总线 用于连接高速打印机和数码相机 并且速度比USB更快 输入设备 输入设备 向计算机输入数据和信息的设备 是计算机与用户或其他设备通信的桥梁 输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一 2020 1 29 计算机能够接收各种各样的数据 数值型的数据 各种非数值型的数据 如图形 图像 声音 视频等 这些数据可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中 进行存储 处理和输出 2020 1 29 计算机的输入设备按功能可分为下列几类 字符输入设备 键盘 光学阅读设备 光学标记阅读机 光学字符阅读机 图形输入设备 鼠标器 操纵杆 光笔 图像输入设备 摄像机 扫描仪 传真机 2020 1 29 2020 1 29 keyboard键盘 Joystick操纵杆 TouchsensitiveScreen触摸屏 mike麦克风 mouse鼠标 Digitizingtablet数字写字板 scanner扫描仪 键盘键盘是最常见的计算机输入设备 它广泛应用于微型计算机和各种终端设备上 计算机操作者通过键盘向计算机输入各种指令 数据 指挥计算机的工作 2020 1 29 2020 1 29 键盘的分类 按工作原理分类 机械式 电容式按按键数分类 83键 93键 96键 101键 102键 104键 107键 2020 1 29 按按键外形分类 标准键盘人体工学键盘 左手键区和右手键区分开 形成一定角度 保持一种比较自然的形态 这种设计的键盘被微软公司命名为自然键盘 NaturalKeyboard 2020 1 29 按接口分类 PS 2接口 USB接口 AT接口 无线遥控键盘 USB接口 PS 2接口 2020 1 29 其他分类 按连接方式 有线和无线按功能分类 普通键盘 多功能键盘 2020 1 29 键盘的内部结构 日常生活中所使用的键盘基本都是都是薄膜键盘 薄膜键盘的结构 可以直接接触的键盘上下盖 键帽 按键下方的硅胶帽 薄膜电路和电路板 三层薄膜电路 其中上下两层使用导电涂料印刷出电路 在按键的下方都设有相应的触点 中间一层为隔离层 2020 1 29 薄膜及硅胶帽 火山口结构 按键及硅胶帽 2020 1 29 键盘结构 2020 1 29 键盘的保养与维护 装卸键盘时 应该切断电源操作键盘时 不可用力过大注意保持键盘表面的清洁不要让液体溅到键盘上注意内部防尘 2020 1 29 键盘的选购 键盘手感 手感好的键盘通常弹性适中 回弹速度快而无阻碍 声音低 键位晃动幅度小工艺质量 工艺质量较佳的键盘表面和边缘平整 无毛刺 键盘的表面是经过一定的研磨 有类似接触磨砂玻璃的质感 外观 颜色应与显示器 鼠标和机箱的颜色搭配 使得微型计算机整体色调统一 功能 键盘的功能一般包括热键与多媒体快捷方式键 键盘的人体工学设计 应以自己的使用感受为准品牌 如微软 罗技 明基等 终端 终端 是计算机系统的一种输入 输出设备 一般由键盘 显示器和联接主机的串行通信接口电缆组成 是计算机系统发展早期在大中小型计算机上的一个概念 广义的终端是指一切最终的外部设备 如打印机 扫描仪等等 2020 1 29 2020 1 29 狭义的终端 字符终端 或称哑终端 DumbTerminal 其只有输入输出字符的功能 没有处理器或硬盘 通过串行接口联接主机 一切工作都要交给主机来做 图形终端或工作站 有独立的处理器 内存和硬盘处理图形界面功能 一般通过以太网与主机联接 2020 1 29 50 可编辑 2020 1 29 鼠标Mouse 按照结构分类 机械鼠标 光电鼠标按照接口方式分类 串口 PS 2接口 USB接口 2020 1 29 按结构分类 机械鼠标 机械鼠标通过滑动电位器来判断其移动方向 因而灵敏度低 磨损大 2020 1 29 按结构分类 光电鼠标 光电鼠标工作时通过发送一束红色光线照射到桌面上 通过桌面不同颜色或凹凸点的运动来判断鼠标的运动 重量轻 灵敏度稍高 按接口类型分类 串口鼠标 PS 2鼠标 USB鼠标 支持热拔插数据传输速率高 语音文本输入设备 语音输入为文本输入提供了更加自然的交互手段 也许在将来 我们能够真正抛弃键盘 实现和计算机的 对话 语音录入并不限于输入文本 其中还有身份 情绪 健康状况等多种信息 2020 1 29 2020 1 29 在语音录入过程中所涉及的设备主要是麦克风和声卡 语音识别 情感分析 身份认证是语音输入的核心技术 2020 1 29 对于语音的输入 麦克风 话筒是最基本的设备 麦克风 话筒 麦克风技术为了过滤背景杂音 达到更好的识别效果 许多麦克风采用了NCAT NoiseCancelingAmplificationTechnology 专利技术 NCAT技术结合特殊机构及电子回路设计以达到消除背景噪音 强化单一方向声音 只从配戴者嘴部方向 的收录效果 是专为各种语音识别和语音交互软件设计的 提供精确音频输入的技术 2020 1 29 声卡 声卡是一种安装在计算机中的最基本的声音设备 是实现声波 数字信号相互转换的硬件 声卡可把来自话筒 磁带 光盘的原始声音信号加以转换 输出到耳机 扬声器 扩音机 录音机等声响设备 完成对声音信息进行录制与回放 2020 1 29 声卡的结构声卡可分为模数 数模转换电路两部分 模数转换电路 将麦克风等声音输入设备采集到的模拟声音信号转换为计算机能处理的数字信号 数模转换电路 将计算机使用的数字声音信号转换为耳机 音箱等设备能使用的模拟信号 2020 1 29 声卡拥有的接口 LINEOUT 或者SPKOUT 用于连接音箱耳机等外部扬声设备 实现声音回放 OUTMICIN用于连接麦克风 实现录音功能 LINEIN把外部设备的声音输入到声卡中 2020 1 29 声音的采样采样的位数决定了声音采集的质量 采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度 数值越大 解析度就越高 录制和回放的声音也越真实 采样的频率采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数 采样频率越高则声音的还原就越真实越自然 在当今的主流声卡上 采样频率一般分为22 05KHz 44 1KHz 48KHz三个等级 2020 1 29 2020 1 29 图像输入是人与计算机交互的另外一个重要组成部分 扫描仪可以快速地实现图像输入 且经过对图像的分析与识别 可以得到文字 图形等内容 摄像头则是捕捉动态场景最常用的工具 图像 视频输入设备 2020 1 29 扫描仪 光电 机械一体化的高科技产品独特的数字化 图像 采集能力 低廉的价格以及优良的性能 得到了迅速的发展和应用目前已成为计算机不可缺少的图文输入工具之一 被广泛地应用于图形 图像处理的各个领域 2020 1 29 扫描仪的性能指标 1 分辨率扫描仪的分辨率决定了最高扫描精度 在扫描图像时 扫描分辨率设得越高 生成的图像的效果就越精细 生成的图像文件也越大 扫描仪的分辨率 其光学部件的分辨率 其自身通过硬件及软件进行处理分析所得到的分辨率 2020 1 29 2 扫描速度扫描速度决定了扫描仪的工作效率 DPI是指用扫描仪输入图像时 在每英寸上得到的像素点个数 一般而言 以300DPI的分辨率扫描一幅A4幅面的黑白二值图像 时间少于10秒钟 相同情况下 扫描灰度图 约需10秒左右 而如果使用三次扫描成像的彩色扫描仪 则要2 3分钟 2020 1 29 平板式扫描仪的结构目前大部分的扫描仪都属于平板式扫描仪 主要由上盖 原稿台 光学成像部分 光电转换部分 机械传动部分组成 2020 1 29 数码摄像头 数码摄像头可以直接捕捉影像 然后通过计算机的串口 并口或者USB接口传送到计算机里 数码摄像头没有存储装置和其他附加控制装置 只有一个感光部件 简单的镜头和不太复杂的数据传输线路 造价低廉 2020 1 29 指点设备常用于完成一些定位和选择物体的交互任务 鼠标是最常用的一种指点输入设备 另外还有触摸板 控制杆 光笔 触摸屏 手写液晶屏 眼动跟踪系统等 指点输入设备 2020 1 29 触摸板 Touchpad 触摸板能够在一定的区域内 通常是50 75毫米长度 感应接触 将这种接触信号转发给计算机处理 目前 触摸板已应用到笔记本电脑上 可以替代鼠标 触摸板的使用更加灵活 在使用过程中 通过更多的配置 可以得到更强的功能 2020 1 29 控制杆 游戏杆 控制杆很适宜于跟踪目的 即追随屏幕上一个移动的目标 的原因是移动对应的光标所需的位移相对较小 同时易于变换方向 控制杆的移动导致屏幕上光标的移动 2020 1 29 光笔 光笔是一种较早用于绘图系统的交互输入设备 它能使用户在屏幕上指点某个点以执行选择 定位或其他任务 2020 1 29 光笔有三种用途 利用光笔可以完成作图 改图 使图形旋转 移位放大等多种复杂功能 这在工程设计中非常有用 进行 菜单 选择 构成人机交互接口 辅助编辑程序 实现编辑功能 在计算机辅助出版等系统中光笔是重要的输入设备 2020 1 29 触摸屏 触摸屏作为一种特殊的计算机外设 提供了一种简单 方便 自然的人机交互方式 触摸屏目前主要应用于公共信息的查询 如电信 税务 银行 电力等部门的业务查询 城市街头的信息查询 此外还可以应用于工业控制 军事指挥 电子游戏 点歌点菜 多媒体教学等方面 2020 1 29 可以把触摸屏分为四种 电阻式电容感应式红外线式表面声波式 触摸屏的分类 2020 1 29 手写液晶屏 手写液晶屏是液晶矩阵显示技术和高灵敏度电磁压感技术的完美结合 可以在屏幕上直接用压感笔实现高精度的选取 绘图 设计制作 液晶屏幕上除了具备一般的液晶显示屏的特征以外 在最上面还附有一层特制保护层 确保在书写过程中 屏幕保持平整不变形 液晶原来的画质毫不受损 同时具有高耐久性 2020 1 29 2020 1 29 2020 1 29 2020 1 29 输出设备 显示设备语音输出设备 2020 1 29 显示器是计算机的重要输出设备 是人机对话的重要工具 它的主要功能是接收主机发出的信息 经过一系列的变换 最后以光的形式将文字和图形显示出来 常用的显示设备如显示器 数字纸 打印机 绘图仪 显示设备 2020 1 29 CRT显示器学名为 阴极射线显像管 是一种使用阴极射线管 CathodeRayTube 的显示器 显示器 2020 1 29 显示分辨率 屏幕分辨率 是屏幕图像的精密度 是指显示器所能显示的像素有多少 由于屏幕上的点 线和面都是由像素组成的 显示器可显示的像素越多 画面就越精细 同样的屏幕区域内能显示的信息也越多 2020 1 29 2020 1 29 液晶显示器 LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度 画面稳定性和更低的功率消耗 但液晶材质粘滞性比较大 图像更新需要较长响应时间 因此不适合显示动态图象 2020 1 29 等离子显示器 等离子显示器 是继CRT LCD后的最新一代显示器 其特点是厚度极薄 分辨率佳 诞生于二十世纪60年代 它采用等离子管作为发光材料 1个等离子管负责一个像素的显示 2020 1 29 数字纸 数字纸 也叫数码纸 它是一种超薄 超轻的显示屏 即理解为 象纸一样薄 柔软 可擦写的显示器 也可看作是一个薄薄的内嵌式遥控显示板 在谈到数字纸时 必然会谈到电子墨 形像地说 数字纸是一张薄胶片 而在胶片上 涂 上的一层带电的物质 这便是电子墨 2020 1 29 语音输出设备 语音作为一种重要的交互手段 日益受到人们的重视 对于语音的输出 耳机 音响 喇叭以及声卡是最基本的设备 2020 1 29 耳机 耳机结构 耳机结构可以分为封闭式 开放式 半开放式三种频响范围 耳机能够放送出的频带的宽度 国际电工委员会IEC581 10标准中高保真耳机的频响范围应当能够包括50Hz到12500Hz之间 2020 1 29 声卡 声音合成设备 声卡的功能是一种安装在计算机中的最基本的声音合成设备 是实现声波 数字信号相互转换的硬件 可把来自话筒 磁带 光盘的原始声音信号加以转换 输出到耳机