第10讲 计算机系统维护_第10章其它设备

计算机系统维护 白乐强 2 第10章其它设备 本章内容10 1键盘10 2鼠标10 3显示卡10 4声卡与音箱10 5软件盘驱动器10 6调制解调器10 7网卡10 8数码相机10 9优盘存贮器作业P29726 3 10 1键盘 键盘Keyboard是最常用也是最主要的输入设备通过键盘 可以将英文字母 数字 标点符号等输入到计算机中 从而向计算机发出命令 输入数据等 4 键盘发展史 键盘历史非常悠久早在1714年英 美 法 意 瑞士等国家的人相继发明了各种形式的打字机 最早的键盘就是那个时候用在那些技术还不成熟的打字机上的 直到1868年 打字机之父 美国人克里斯托夫 拉森 肖尔斯 ChristopherLathamSholes 获打字机模型专利并取得经营权几年后设计出现代打字机的实用形式和首次规范了键盘 即现在的 QWERTY 键盘 QWERTY 键盘以放慢敲键速度为目的的键盘排列方式按键布局将出现频率最高的字母分别放置在左右手两侧 5 计算机键盘的区域划分 6 QWERTY 键盘图示 7 DVORAK 键盘 1934年华盛顿一个叫德沃拉克 Dvorak 的人为使左右手能交替打出更多的单词又发明了一种新的排列方法以加快敲键速度为目的的键盘排列方式使用新的排列方法可以使打字员的训练周期缩短1 2的时间且平均速度提高35 DVORAK 键盘为什么没有普及 QWERTY 布局的打字机当时已经是 财大气粗 凭借市场占有率和保有量的优势将 Dvorak 布局的打字机挤到了无人问津的角落里 8 DVORAK 键盘图示 9 键盘的分类 按接口分类AT接口键盘PS 2接口键盘最早出现在IBM的PS 2的机子上 因而得此名称 USB接口键盘无线键盘按按键个数分类101 中国 欧美106 日本其他 10 键盘工作原理 CapsLock指示灯灭 CapsLock指示灯亮 按一次 小写字母状态 大写字母状态 11 手指分工 12 手指分工 13 10 2鼠标 鼠标 因形似老鼠而得名 鼠标 中国大陆用语 港台作滑鼠 鼠标 的标准称呼 鼠标器 Mouse 鼠标的接口类型串行鼠标PS 2鼠标总线鼠标USB鼠标 多为光电鼠标 14 鼠标发展 1968年鼠标的原型诞生1981年第一只商业化鼠标诞生 仍旧是机械鼠标 出现滚球鼠标1983年罗技发明了第一只光学机械式鼠标 成为日后的行业标准80年代初出现了第一代光电鼠标 它需要特殊的有栅格的鼠标垫 过高的成本限制了其使用范围1999年微软公司与安捷伦公司合作发布了IntelliEye光学引擎 以及第一只光学鼠标 15 鼠标的分类 机械鼠标光电鼠标轨迹球鼠标 16 机械鼠标 机械鼠标它是一种光电和机械相结合的鼠标它的原理是紧贴着滚动橡胶球有两个互相垂直的传动轴 轴上有一个光栅轮 光栅轮的两边对应着有发光二极管和光敏三极管 当鼠标移动时 橡胶球带动两个传动轴旋转 而这时光栅轮也在旋转 光敏三极管在接收发光二极管发出的光时被光栅轮间断地阻挡 从而产生脉冲信号 通过鼠标内部的芯片处理之后被CPU接收 信号的数量和频率对应着屏幕上的距离和速度 17 光电鼠标 光电鼠标光电鼠标产品按照其年代和使用的技术可以分为两代产品 其共同的特点是没有机械鼠标必须使用的鼠标滚球 第一代光电鼠标由光断续器来判断信号 最显著特点就是需要使用一块特殊的反光板作为鼠标移动时的垫 目前市场上的光电鼠标产品都是第二代光电鼠标 第二代光电鼠标的原理其实很简单 其使用的是光眼技术 这是一种数字光电技术 较之以往机械鼠标完全是一种全新的技术突破 18 轨迹球鼠标 轨迹球鼠标轨迹球鼠标工作原理和内部结构其实与普通鼠标类似 只是改变了滚轮的运动方式 其球座固定不动 直接用手拨动轨迹球来控制鼠标箭头的移动 轨迹球外观新颖 可随意放置 用惯后手感也不错 而且即使在光电鼠标的冲击下 仍有许多设计人员更垂青与轨迹球鼠标的精准定位 19 10 3显示卡 显卡 港台称之为绘图卡 作为电脑主机里的一个重要组成部分承担输出显示图形的任务对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说显得非常重要目前民用显卡图形芯片供应商主要包括ATi 现在ATI已经被AMD收购 Nvidia 20 显示卡工作原理 数据 data 一旦离开CPU必须通过4个步骤最后才会到达显示屏 1 从总线 bus 进入GPU 图形处理器 将CPU送来的数据送到GPU 图形处理器 里面进行处理2 从videochipset 显卡芯片组 进入videoRAM 显存 将芯片处理完的数据送到显存3 从显存进入DigitalAnalogConverter RAMDAC 由显示显存读取出数据再送到RAMDAC进行数据转换的工作 数码信号转模拟信号 4 从DAC进入显示器 Monitor 将转换完的模拟信号送到显示屏 21 显示卡基本结构 GPU 类似于主板的CPU GraphicProcessingUnit图形处理器显存 类似于主板的内存 主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据显卡bios 类似于主板的bios 显卡BIOS主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序另外还存有显示卡的型号 规格 生产厂家及出厂时间等信息显卡PCB板 类似于主板 就是显卡的电路板 它把显卡上的其它部件连接起来功能类似主板其它比如GPU风扇等等 22 显示卡分类 PCI接口AGP接口AccelerateGraphicalPortIntel公司开发的一个视频接口技术标准 是为了解决PCI总线的低带宽而开发的接口技术PCIExpress接口现在最热的双卡技术SLIScanLineInterlace 扫描线交错 技术是3dfx公司应用于Voodoo上的技术 它通过把2块Voodoo卡用SLI线物理连接起来 工作的时候一块Voodoo卡负责渲染屏幕奇数行扫描 另一块负责渲染偶数行扫描 从而达到将两块显卡 连接 在一起获得 双倍 的性能 CrossFire 中文名交叉火力 简称交火 是ATI的一款多重GPU技术 可让多张显示卡同时在一部电脑上并排使用 增加运算效能 与NVIDIA的SLI技术竞争 23 显示卡主要参数 显示芯片型号 版本级别 开发代号 制造工艺 核心频率显存类型 位宽 容量 封装类型 速度 频率 技术象素渲染管线 顶点着色引擎数 3DAPI RAMDAC频率及支持MAX分辨率 PCB板PCB层数 显卡接口 输出接口 散热装置 24 常见品牌 蓝宝石 SAPPHIRE 华硕 ASUS 富士康 Foxconn 丽台 Leadtek 讯景 XFX 撼迅 迪兰恒进 PowerColor Dataland 映众 Inno3D 微星 MSI 艾尔莎 ELSA 富彩 FORSA 同德 Palit 捷波 Jetway 升技 Abit 磐正 EPOX 映泰 Biostar 耕升 Gainward 旌宇 SPARKLE 影驰 GALAXY 铭瑄 MAXSUN 翔升 ASL 盈通 YESTON 祺祥 M ONE 七彩虹 Colorful 斯巴达克 SPARK 索泰 ZOTAC 双敏 Unika 精英 ECS 昂达 onda 小影霸 HASEE 25 10 4声卡与音箱 声卡SoundCard是多媒体电脑的主要部件之一它包含记录和播放声音所需的硬件声卡的种类很多功能也不完全相同 但它们有一些共同的基本功能能录制话音 声音 和音乐能选择以单声道或双声道录音能控制采样速率声卡上有数模转换芯片 DAC 用来把数字化的声音信号转换成模拟信号模数转换芯片 ADC 用来把模拟声音信号转换成数字信号 26 声卡图示 27 工作原理和结构 声卡的工作原理麦克风和喇叭所用的都是模拟信号电脑所能处理的都是数字信号两者不能混用声卡的作用就是实现两者的转换声卡结构模数转换电路将麦克风等声音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑能处理的数字信号数模转换电路将电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备能使用的模拟信号 28 音箱 音箱指将音频信号变换为声音的一种设备通俗的讲就是指音箱主机箱体或低音炮箱体内自带功率放大器 对音频信号进行放大处理后由音箱本身回放出声音结构组成扬声器箱体分频器 29 音箱图示 30 音箱性能指标 频率范围单位 Hz是指最低有效放声频率至最高有效放声频率之间的范围 频率响应单位 分贝dB是指将一个恒定电压输出的音频信号与音箱系统相连接 当改变音频信号的频率时 音箱产生的声压随频率的变化而增高或衰减和相位滞后随频率而变的现象 这种声压和相位与频率的相应变化关系称为频率响应 指向频率特性在若干规定的声波辐射方向 如音箱中心轴水平面0度 30度和60度方向所测得的音箱频响曲线簇 31 音箱性能指标 最大输出声压级表示音箱在输入最大功率时所能给出的最大声级指标失真用百分数来表示谐波失真是指在重放声中增加了原信号中没有的高次谐波成分互调失真扬声器是一个非线性器件 在重放声源的过程中 由于磁隙的磁场不均匀性及支撑系统的非线性变形因素 会产生一种原信号中没有的新的频率成分 因此当新的频率信号和原频率信号一起加到扬声器上时 又会调制产生另一种新的频率 瞬态失真是指扬声器震动系统的质量惯性引起的一种传输波形失真 32 音箱性能指标 标注功率单位 瓦W音箱上所标注的功率标称阻抗单位 欧姆 是指扬声器输入的信号电压U与信号电流的比值 这个和高中物理中一样 R U I 灵敏度单位 分贝dB 音箱的灵敏度是指当给音箱系统中的扬声器输入电功率为1W时 在音箱正面各扬声器单元的几何中心1m距离处 所测得的声压级 声压与声波的振幅及频率成正比 声压级是表示声压相对大小的指标 效率用百分数来表示是音箱输出的声功率与输入的电功率之比 即声 电转换的百分比 33 录音笔 录音笔英文名称 RecordingT数码录音笔数字录音器的一种造型如笔型 携带方便 同时拥有多种功能如激光笔功能 MP3播放等与传统录音机相比数码录音笔是通过数字存储的方式来记录音频的 34 10 5软件盘驱动器 特点缺点存储容量低只有1 44MB存取速度慢优点便于保存携带和交换作用用于读取软盘上的数据组成软盘软盘驱动器软驱适配器 35 10 6调制解调器 调制解调器Modem是计算机与电话线之间进行信号转换的装置通过调制解调器和电话线可以实现计算机之间的数据通信调制解调器调制器调制器是把计算机的数字信号 如文件等 调制成可在电话线上传输的声音信号的装置解调器在接收端 解调器再把声音信号转换成计算机能接收的数字信号 36 10 7网卡 网卡也叫 网络适配器 英文全称为 NetworkInterfaceCard 简称 NIC 网卡是局域网中最基本的部件之一 它是连接计算机与网络的硬件设备 无论是双绞线连接 同轴电缆连接还是光纤连接 都必须借助于网卡才能实现数据的通信 网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去对于网卡而言 每块网卡都有一个唯一的网络节点地址 它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM 只读存储芯片 中的 把它叫做MAC地址 物理地址 且保证绝对不会重复 网卡按其传输速度来分可分为10M10 100M1000M 37 确认MAC的方法 38 蓝牙 蓝牙Bluetooth是一种支持设备短距离通信 一般是10m之内 的无线电技术 能在包括移动电话 PDA 无线耳机 笔记本电脑 相关外设等众多设备之间进行无线信息交换 蓝牙的标准是IEEE802 15工作在2 4GHz频带带宽为1Mb s 39 蓝牙 蓝牙 原是一位在10世纪统一丹麦的国王他将当时的瑞典 芬兰与丹麦统一起来用他的名字来命名这种新的技术标准 含有将四分五裂的局面统一起来的意思 蓝牙技术使用高速跳频 FH FrequencyHopping 时分多址 TDMA TimeDivesionMuli access 功能在近距离内最廉价地将几台数字化设备各种移动设备 固定通信设备 计算机及其终端设备 各种数字数据系统如数字照相机 数字摄像机等 甚至各种家用电器 自动化设备呈网状链接起来蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁 它消除了设备之间的连线 取而代之以无线连接 40 红外接口 红外接口是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术 被众多的硬件和软件平台所支持通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发红外接口的特点用来取代点对点的线缆连接小角度 30度锥角以内 短距离 点对点直线数据传输 保密性强传输速率较高 目前4M速率的FIR技术已被广泛使用 16M速率的VFIR技术已经发布 41 红外与蓝牙比较 红外技术特征红外线通信技术适合于低成本 跨平台 点对点高速数据连接 尤其是嵌入式系统 红外线技术的主要应用 设备互联 信息网关 设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换 信息网关负责连接信息终端和互联网 红外通讯技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用 目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持 红外技术已被广泛应用在移动计算和移动通讯的设备中 蓝牙技术特征蓝牙技术是做为一种 电缆替代 的技术提出来的 发展到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术 它将内嵌蓝牙芯片的设备互联起来 提供话音和数据的接入服务 实现信息的自动交换和处理 蓝牙主要针对三大类的应用 话音 数据的接入 外围设备互联和个人局域网 话音 数据的接入是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备 完成与广域通信网络的互联 外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机 个人局域网的主要应用是个人网络和信息的共享和交换 蓝牙技术已获得了两千余家企业的响应 从而拥有了巨大的开发和生产能力 蓝牙已拥有了很高的知名度 消费者对这一技术也很有兴趣 42 10 8数码相机 数码相机DigitalStillCamera数字相机简称DSC数码相机是一种非胶片新型照相机数码相机工作原理由光电转换器件接收板感应从镜头传来的光信号由光电转换器件把光信号转换成一一对应的模拟电信号再经过A D模数转换 使模拟电信号变成数字信号 最后利用数码相机中固化的程序 压缩算法 按照指定的文件格式将图象以二进制数码的形式存入存储介质中 43 数码相机工作原理图 44 数字摄像机 数字摄像机是指摄像机的图像处理及信号的记录全部使用数字信号完成的摄像机最大的特征是磁带上记录的信号为数字信号 而非模拟信号 数字摄像机具有以下的特点 图像质量佳数字信号的使用可以将电路部分引入噪音的影响忽略不计 重放图像清晰干净 质量极佳 在记录过程中采用纠错编码 使得重放时磁带的信号失落可以得到有效补偿 画面失落少 记录密度高 机器体积小可靠性高降低使用成本由于数字摄像机走带张力很小 因此对磁头及磁带的磨损相应地减小 使得维修费用相应地降低 从而降低使用成本 完美的录音音质数字摄像机的音频部分采用数字 方式记录到磁带上 具有极高的保真度 45 CCD CCDChargeCoupledDevice电荷耦合器件CCD是一种半导体装置 能够把光学影像转化为数字信号CCD上植入的微小光敏物质称作像素 Pixel CCD作用一块CCD上包含的像素数越多 其提供的画面分辨率也就越高CCD的作用就像胶片一样 但它是把图像像素转换成数字信号CCD应用CCD在摄像机 数码相机和扫描仪中应用广泛 只不过摄像机中使用的是点阵CCD 即包括x y两个方向用于摄取平面图像而扫描仪中使用的是线性CCD 它只有x一个方向 y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成 46 10 9优盘存贮器 U盘即USB盘的简称而优盘只是U盘的谐音称呼U盘是闪存的一种 因此也叫闪盘 最大的特点就是小巧便于携带 存储容量大 价格便宜 是移动存储设备之一一般的U盘容量有64M 128M 256M 512M 1G 2G 4G 8G等价格上以最常见的4G为例4G的Kingston才几十元 47 CF卡 CF卡CompactFlash最初是一种用于便携式电子设备的数据存储设备CF卡简介作为一种存储设备 它革命性的使用了闪存1994年首次由SanDisk公司生产并制定了相关规范 当前 它的物理格式已经被多种设备所采用 从外形上CF卡可以分为 CFI型卡CFII型卡从速度上它可以分为CF卡高速CF卡 CF CF2 0规范 更快速的CF3 0标准 48 MMC卡 MMC卡MultimediaCard 翻译成中文为 多媒体卡 是一种快闪存储器卡标准MMC卡简介在1997年由西门子及SanDisk共同开发技术基于东芝的NAND快闪记忆技术较早期基于IntelNOR快闪记忆技术的记忆卡例如CF卡更细小MMC卡大小与一张邮票差不多 约24mm 32mm 1 5mm 49 SD卡 SD卡SecureDigitalMemoryCard中文翻译为安全数码卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备它被广泛地于便携式装置上使用例如数码相机 个人数码助理 PDA 和多媒体播放器等 SD卡简介SD卡由日本松下 东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制 大小犹如一张邮票的SD记忆卡 重量只有2克 但却拥有高记忆容量 快速数据传输率 极大的移动灵活性以及很好的安全性 50 手写板 手写板一般是使用一只专门的笔 或者手指在特定的区域内书写文字 手写板通过各种方法将笔或者手指走过的轨迹记录下来 然后识别为文字 对于不喜欢使用键盘或者不习惯使用中文输入法的人来说是非常有用的 因为它不需要学习输入法 手写板还可以用于精确制图 例如可用于电路设计 CAD设计 图形设计 自由绘画以及文本和数据的输入等 手写板有的集成在键盘上 有的是单独使用单独使用的手写板一般使用USB口或者串口手写板种类很多有兼具手写输入汉字和光标定位功能的有专用于屏幕光标精确定位以完成各种绘图功能的 51 游戏手柄 游戏手柄是专门用于在游戏时作为输入设备的游戏手柄相比于鼠标有更多的键 可用于更好的操作 相比于键盘 则有更好的手感和可活动度 游戏手柄的功能是在游戏过程中取代键盘或者鼠标操作对游戏角色进行方向或者动作的控制部分游戏手柄还可以实现按键连发 振动等功能游戏手柄接口分为15针游戏端口25针游戏端口USB端口 52 绘图仪 绘图仪能按照人们要求自动绘制图形的设备它可将计算机的输出信息以图形的形式输出主要可绘制各种管理图表和统计图 大地测量图 建筑设计图 电路布线图 各种机械图与计算机辅助设计图等 最常用的是X Y绘图仪现代的绘图仪已具有智能化的功能 它自身带有微处理器 可以使用绘图命令 具有直线和字符演算处理以及自检测等功能 这种绘图仪一般还可选配多种与计算机连接的标准接口 53 绘图仪图示 54 绘图仪 绘图仪构成硬件驱动电机 插补器 控制电路 绘图台 笔架 机械传动等部分组成软件包括基本软件和应用软件两种只有软件与硬件结合起来 才能实现自动绘图 绘图仪的种类 滚筒式绘图仪当X向步进电机通过传动机构驱动滚筒转动时 链轮就带动图纸移动 从而实现X方向运动 Y方向的运动 是由Y向步进电机驱动笔架来实现的 这种绘图仪结构紧凑 绘图幅面大 但它需要使用两侧有链孔的专用绘图纸 平台式绘图仪绘图平台上装有横梁 笔架装在横梁上 绘图纸固定在平台上 X向步进电机驱动横梁连同笔架 作X方向运动 Y向步进电机驱动笔架沿着横梁导轨 作Y方向运动 图纸在平台上的固定方法有3种 即真空吸附 静电吸附和磁条压紧 平台式绘图仪绘图精度高 对绘图纸无特殊要求 应用比较广泛 55 CAD CADComputerAidedDrafting计算机辅助绘图CAD的发展CAD技术起源于美国 它经历了一个由二维设计技术向三维设计技术发展的过程 二维机械CAD没有起到真正的计算机辅助设计三维CAD技术符合人的设计思维习惯 整个设计过程可以完全在三维模型上讨论 直观形象 56 未来计算机展望 传统计算机数字计算机在速度和能力上有了可观的提升 迄今仍有不少课题显得超出了当前计算机的能力所及 对于其中一部分课题 传统计算机是无论如何也不可能实现的 因为找到一个解决方法的时间还赶不上问题规模的扩展速度 未来计算机展望光子计算机量子计算机生物计算机 57 光子计算机 光子计算机是一种由光信号进行数字运算 逻辑操作 信息存贮和处理的新型计算机 它由激光器 光学反射镜 透镜 滤波器等光学元件和设备构成 靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行信息处理 以光子代替电子 光运算代替电运算 光的并行 高速 天然地决定了光子计算机的并行处理能力很强 具有超高运算速度 光子计算机还具有与人脑相似的容错性 系统中某一元件损坏或出错时 并不影响最终的计算结果 光子在光介质中传输所造成的信息畸变和失真极小 光传输 转换时能量消耗和散发热量极低 对使用环境条件的要求比电子计算机低得多 58 光子计算机 作为实验室研究的光子计算机早在1986年就已研制成功 比当时最快的电子计算机还要快1000倍 1990年初 美国贝尔实验室又成功研制了一台光学数字处理器 向光子计算机的正式研制迈进了一大步 近十几年来 光子计算机的关键技术 如光存储技术 光互联技术 光集成器件等方面的研究都已取得突破性进展 为光子计算机的研制 开发和应用奠定了基础 59 量子计算机 量子计算机是根据原子或原子核所具有的量子学特性来工作 运用量子信息学 基于量子效应构建的一个完全以量子位 量子比特 为基础的计算机 它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态 利用激光脉冲来改变分子的状态 使信息沿着聚合物移动 从而进行运算 60 量子计算机 量子计算机有自身独特的优点和广阔的发展前景首先 量子计算机能够进行量子并行计算 理论上可达每秒一万亿次 足够让物理学家去模拟原子爆炸等复杂的物理过程 其次 量子计算机用量子位存储数据 再次 量子计算机具有与大脑类似的容错性 当系统的某部分发生故障时 输入的原始数据会自动绕过损坏或出错部分 进行正常运算 并不影响最终的计算结果 量子计算机不仅运算速度快 存储量大 功耗低 而且高度微型化和集成化 61 量子计算机 1982年美国物理学家费勒曼提出了量子计算机的基本构想2001年底美国IBM公司的科学家专