计算机组成原理 课件 7 计算机外部设备

计算机组成原理计算机学院计算机外部设备7.1外部设备的分类7.2常见输入设备7.3常见输出设备7.4常见外存设备7.5外部设备的作用7主要学习目标（1）了解计算机的发展与应用；（2）掌握计算机系统的层次结构和冯·诺依曼计算机的基本结构；（3）理解计算机的工作步骤；（4）熟练掌握计算机主要性能指标及其计算方法；

重点/难点：主要性能指标的计算。7.1外部设备的分类中央处理器(CPU)和主存储器(MM)构成计算机的主机围绕主机设置的各种硬件装置统称为外部设备或外围设备，简称外设。它包括常用的输入/输出设备，外存储器，数字通信与控制设备等在第四代计算机出现后，特别是进入80年代后，以个人计算机和工作站为代表的微型机迅速普及，计算机应用领域具突破性进展，外设向多样化、智能化方向发展外围设备的基本组成存储介质：具有保存信息的物理特征驱动装置：用于移动存储介质控制电路：向存储介质发送数据或从存储介质接受数据多媒体设备网络与通信设备输入/输出处理器外存储器输出设备输入设备字符输入设备图型输入设备图像输入设备模拟量输入设备键盘、条码阅读器、磁卡机等鼠标、图形数字化仪、操纵杆、触摸屏等扫描仪、传真机、摄像机等模-数转换器、传声器等打印机击打式显示器非击打式点阵针式等激光式、喷墨式、热敏式等字符显示器图形、图像显示器液晶显示器、等离子显示器磁盘存储器光盘存储器便携存储器硬磁盘存储器移动磁盘存储器只读光盘存储器、DVD-ROM、可擦写光盘存储器USB存储器、移动硬盘声卡、语音卡图形卡、视频卡MIDI、数码设备调制解调器网卡中继器、集线器路由器、网桥、网关外围设备7.1外部设备的分类7.1外部设备的分类一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实际需要来决定的外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备五大类

中央部分是CPU和主存，通过总线与第二层的适配器(接口)部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最外层则是外围设备每一种外围设备，都是在它自己的设备控制器控制下进行工作，而设备控制器则通过适配器和主机连接，并受主机控制SCSI：小型计算机系统接口IEEE1394：FireWire火线接口，热插拔USB接口：热插拔，即插即用COM口：串行通信接口，简称串口PS/2接口：早期用于接键盘和鼠标，逐渐被USB取代LPT接口：增强的双向并行传输接口，25脚的DB-25接头MIDI接口：乐器数字接口外围设备和计算机的连接方式7.1外部设备的分类7.2输入设备输入设备主要完成输入程序、数据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件当实现人工输入时，往往与显示器(输出设备)联用，以便及时检验并修正输入时的错误也可利用软盘、磁带等可脱机录入的介质进行输入输入设备键盘光笔、图形板和画笔（或游动标）鼠标器、跟踪球和操作杆机械鼠标无线鼠标光电鼠标图像输入设备触摸屏语音和文字输入系统语音和文字输入汉字识别按采用的技术分为5类：电阻式、电容式、红外线式、表面声波技术、底座式矢量压力测力技术对声波和文字图形的识别，模式识别脱机手写汉字识别，联机手写汉字识别，印刷体汉字识别摄像机数字照相机购买时应注意的问题条形码及其技术条码编码规则及标准，条码译码技术，印刷技术，光电扫描技术，通信技术，计算机技术等性能指标：分辨率，即每移动1in(约2.54cm)所能检测出的点数(dpi)84、101、104、105键自行了解六大类型，红色为拓展内容7.2输入设备7计算机外部设备7.1外部设备的分类7.2常见输入设备7.3常见输出设备7.4常见外存设备7.5外部设备的作用7.2输入设备1.键盘键盘是最常用也是最主要的输入设备。键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的。每按下一个键，产生一个相应的字符代码(每个按键的位置码)，然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机目前常用的标准键盘有101个键，它除了提供通常的ASCII字符以外，还有多个功能键(由软件系统定义功能)、光标控制键(上、下、左、右移动等)与编辑键(插入或消去字符)等。用于信息交换的美国标准代码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange，简称ASCII)7.2输入设备鼠标（Mouse）是一种手持式的坐标定位部件，是计算机输入最常用的输入设备。也是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，因形似老鼠而得名1）按照接口类型分类：串行鼠标、PS/2鼠标、USB鼠标等2）按照工作原理分类：机械鼠标（滚球鼠标）、光电鼠标等3）按照连接方式分类：有线连接、无线连接（2.4G和蓝牙）等4）按照按外形分类：两键鼠标、三键鼠标、滚轴鼠标、感应鼠标等2.鼠标7.2输入设备跟踪球(trackboll)是用手指或掌心推动的金属球体操作杆(joystick也叫游戏棒)是能用于前后左右移动的金属杆，它们读取坐标的方式与鼠标器类似，都是得到相对位移量，用相对坐标定位扫描仪（Scanner）是一种捕获影像的装置，它可将影像转换为计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字格式，是功能很强的一种输入设备1）鼓式扫描仪：又称滚筒式扫描仪，是专业印刷排版领域应用最广泛的产品，使用感光器件是光电倍增管2）平板式扫描仪：又称平台式扫描仪、台式扫描仪，这种扫描仪是办公用扫描仪的主流产品，扫描幅面一般为A4或者A33）大幅面扫描仪：又称工程图纸扫描仪，一般指扫描幅面为A1、A0的扫描仪4）底片扫描仪：又称胶片扫描仪，分辨率很高，专门用于胶片扫描5）其他扫描仪：此外还有一部分扫描仪是专业领域使用的，如条码扫描仪、枪式扫描仪、实物3D扫描仪、笔式扫描仪等7.2输入设备3.扫描仪7计算机外部设备7.1外部设备的分类7.2常见输入设备7.3常见输出设备7.4常见外存设备7.5外部设备的作用输出设备——显示器显示设备的分类与相关概念字符显示器图形和图像显示六种分类方式：按显示设备所用的显示器件；按所显示的信息内容；CRT按扫描方式不同；以分辨率不同分；以显示的颜色分；以CRT荧光屏对角线的长度分以点阵为基础图形和图像分辨率和灰度级刷新和刷新存储器

（视频存储器VRAM）随机扫描和光栅扫描光栅为从上到下顺序扫描，逐行或隔行光栅扫描显示器是应用最多的显示器：保存每个像素的信息，按地址顺序逐个刷新显示帧存储器和帧存容量的概念帧存容量的计算同刷新容量掌握计算刷新容量=分辨率×颜色深度即分率乘以用于表示“颜色深度”所需的二进制编码位数像素个数；所显示像素点的亮暗差别或颜色种类线条图；图片7.3输出设备7.3输出设备显示设备的分类以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备，是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备按显示设备所用的显示器件：阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、等离子显示器等按所显示的信息内容：字符显示器、图形显示器、图像显示器三大类CRT显示设备中，以扫描方式不同：分成光栅扫描和随机扫描两种显示器以分辨率不同分：高分辨率显示器和低分辨率显示器以显示的颜色分：单色(黑白)显示器和彩色显示器以CRT荧光屏对角线的长度分：有12英寸、14英寸、16英寸、19英寸等多种1）可视面积显示器可视面积指的是显示器屏幕可以显示的最大面积通常以对角线长度来表示，单位为英寸（in）或厘米（cm）显示器可视面积越大，显示的内容越多，用户可以更轻松地浏览网页、处理文档和观看视频等7.3输出设备显示器的主要性能指标2.分辨率分辨率是指显示器所能表示的像素个数像素越密，分辨率越高，图像越清晰分辨率取决于显象管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRT电子束的聚焦能力刷新存储器要有与显示像素数相对应的存储空间，用来存储每个像素的信息3）点距点距也称像素点距，是显示器的一个非常重要的硬件指标点距是指一种给定颜色的一个发光点与离它最近的相邻同色发光点之间的距离，这种距离不能用软件来更改，这一点与分辨率是不同的在任何相同分辨率下，点距越小，图像就越清晰显示器的主要性能指标4）

对比度对比度是指图像最亮的白色区域与次暗的黑色区域之间的比值在CRT显示器中，对比度对其性能的影响并不太大。而在液晶显示器中，对比度却是衡量其好坏的主要参数之一在液晶显示器中对比度越高意味着显示器所能呈现的色彩层次越丰富7.3输出设备5）亮度在CRT显示器中亮度并不是一个很重要的衡量其性能好坏的参数。而在液晶显示器中，却与对比度一起成了衡量液晶显示器好坏的主要参数之一在液晶显示器，亮度越高，使画面更加亮丽、更加清清晰显示器的主要性能指标6）可视角度一般而言，LCD的可视角度都是左右对称的，但上下不一定对称，常常是上下角度小于左右角度显示器的可视角是越大越好7）色彩液晶显示器的色彩表现能力是一个重要指标，显示器本身的色彩很重要，尤其是“色域”尤为重要，色域越广显示出来的图像色彩就越丰富越逼真7.3输出设备8）刷新率显示器的刷新率指每秒钟出现新图像的数量，单位为赫兹（Hz）刷新率越高，图像的质量就越好，闪烁越不明显，人的感觉就越舒适显示器的主要性能指标9）响应时间显示器响应时间一般以毫秒（ms）为单位。指液晶显示器对输入信号的反应速度，液晶颗粒由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间响应时间越短，移动的画面就不会出现拖影现象，画面的清晰度的精度就越高7.3输出设备输出设备——打印机打印机的分类当前较常见的两种打印机打印机的发展趋势针式、微型、特种、3D喷墨打印机激光打印机按打印原理按工作方式按打印纸宽度按打印内容按打印颜色击打式非击打式机械，色带电，磁，光，喷墨串行逐字宽行，窄行行式逐行图形，图像黑白，彩色7.3输出设备计算机外部设备77.1外部设备的分类7.2常见输入设备7.3常见输出设备7.4常见外存设备7.5外部设备的作用硬磁盘存储设备硬磁盘存储器的结构与分类硬磁盘驱动器及硬磁盘控制器硬磁盘驱动器的技术指标硬磁盘的NCQ技术根据磁头工作方式根据磁盘可换与否移动头磁盘存储器，固定头磁盘存储器可换盘存储器固定盘存储器温彻斯特磁盘固态硬盘硬磁盘驱动器硬磁盘控制器定位驱动、主轴、数据转换系统DMA控制、格式控制、串并转换、数据缓冲存储密度道密度和位密度存储容量格式化容量=盘面数×每面道数×每道扇区数×

每扇区字节数定位时间和等待时间存储时间定位时间和等待时间平均存取时间、平均找道时间、平均等待时间原生命令队列NCQ硬盘对接收到的指令按它们访问地址的距离进行重排列，减少磁头移动损耗，提高效率数据传输率硬盘转速缓存7.4常见外存储器光盘存储设备光盘存储技术的特点光盘存储器的类型光盘存储器的组成密度高，容量大，非接触，保存久，成本低，体积小，环境要求不高，数据传输速率比磁盘低CD-ROMCD-RCD-RWDVD-ROM只读型光盘只写一次性光盘可逆性记录光盘通用数字光盘光盘控制器，光盘驱动器和光盘片7.4常见外存储器闪速存储器（FLASH）简称闪存，是一种非易失性存储器具有RAM可读可写可擦的特点，也具有ROM的数据断电后不易丢失的特点其功能类似于E2PROM，与E2PROM不同的是它擦除必须按块擦除，而E2PROM一次只能擦除一个字节。所以不能代替RAM作为主存（CPU需要按字节访问主存）由于闪存的容量大，存取速度快，可读可写，对文件保存的时间长，所以目前是新一代的移动存储媒介7.4常见外存储器主要应用领域在便携式计算机或者数码产品中作为存储卡和固态盘(也称硅盘)代替磁盘

例如：数码相机中的闪存卡用于完全整合型的移动设备中，这种完全整合型的移动设备把存储介质、控制器、接口全部集成在单一的物理装置内。目前，主流的移动存储设备有U盘和移动硬盘7.4常见外存储器闪速存储器特点主要应用可擦写编程，非易失性，面向块的操作不能代替RAM作为主存，因CPU需要按字节访问主存便携计算机或数码产品中作为快速存储卡和固态盘(硅盘)用于