第7章-外部設(shè)備(終)課件12

1、中國計算機學(xué)會“21世紀(jì)大學(xué)本科計算機專業(yè)系列教材”計算機組成原理1第7章外部設(shè)備2 外部設(shè)備是計算機系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，本章將介紹磁介質(zhì)存儲器的存儲原理，常用磁介質(zhì)存儲設(shè)備和其他輔助存儲設(shè)備，以及常見的輸入輸出設(shè)備的工作原理。 3本章學(xué)習(xí)內(nèi)容7.1 外部設(shè)備概述7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備7.4 磁盤陣列（RAID）7.5 光盤存儲器7.6 新型輔助存儲器7.7 鍵盤輸入設(shè)備7.8 其他輸入設(shè)備7.9 打印輸出設(shè)備7.10 顯示設(shè)備4本章學(xué)習(xí)要求了解：外部設(shè)備分類了解：磁介質(zhì)存儲器的讀寫原理和技術(shù)指標(biāo)理解：常見的數(shù)字磁記錄方式理解：硬盤上的信息分布和磁盤地

2、址了解：磁盤陣列的基本概念了解：光盤的基本概念。了解：新型輔助存儲器理解：鍵盤的類型和非編碼鍵盤的工作原理了解：其他輸入設(shè)備理解：印字輸出設(shè)備的特點和點陣針式打印機的工作原理理解：顯示設(shè)備特點和字符顯示器的工作原理57.1 外部設(shè)備概述 中央處理器（CPU）和主存儲器（MM）構(gòu)成計算機的主機。除主機以外，而又圍繞著主機設(shè)置的各種硬件裝置稱為外部設(shè)備或外圍設(shè)備。它們主要用來完成數(shù)據(jù)的輸入、輸出、成批存儲以及對信息加工處理的任務(wù)。67.1.1 外部設(shè)備的分類1.輸入輸出設(shè)備 從計算機的角度出發(fā)，向計算機輸入信息的外部設(shè)備稱為輸入設(shè)備；接收計算機輸出信息的外部設(shè)備稱為輸出設(shè)備。 輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)

3、、掃描器、數(shù)字化儀、磁卡輸入設(shè)備、語音輸入設(shè)備等。輸出設(shè)備有顯示設(shè)備、繪圖機、打印輸出設(shè)備等。72.輔助存儲器 輔助存儲器是指主機以外的存儲裝置，又稱為后援存儲器。輔助存儲器的讀寫，就其本質(zhì)來說也是輸入或輸出，所以可以認(rèn)為輔助存儲器也是一種復(fù)合型的輸入輸出設(shè)備。 常見的輔助存儲器有軟磁盤存儲器、硬磁盤存儲器、磁帶存儲器及光盤存儲器等。3.終端設(shè)備 終端設(shè)備由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和終端控制器組成，通常通過通信線路與主機相連。終端設(shè)備具有向計算機輸入信息和接收計算機輸出信息的能力，具有與通信線路連接的通信控制能力，有些還具有一定的數(shù)據(jù)處理能力。8 當(dāng)計算機進行實時控制時，原始參數(shù)需要先用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將

4、模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后再輸入計算機進行處理。而經(jīng)計算機處理后的控制信息，需先經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送到執(zhí)行部件對控制對象進行自動調(diào)節(jié)。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備均是過程控制設(shè)備。5.脫機設(shè)備 脫機設(shè)備是指在脫離主計算機的情況下，由設(shè)備本身完成數(shù)據(jù)制備的設(shè)備。4.過程控制設(shè)備97.1.2 外部設(shè)備的地位和作用 外部設(shè)備是計算機和外界聯(lián)系的紐帶、接口和界面。如果沒有外部設(shè)備，計算機將無法工作。外部設(shè)備在計算機系統(tǒng)中占據(jù)的地位變得越來越重要了。 外部設(shè)備在計算機系統(tǒng)中的作用有：外部設(shè)備是人機對話的通道外部設(shè)備是完成數(shù)據(jù)媒體變換的設(shè)備外部設(shè)備是計算機系統(tǒng)軟件和信息的駐在地外部設(shè)備是計算機在各領(lǐng)

5、域應(yīng)用的橋梁10 磁介質(zhì)存儲器的存儲過程是一種電磁轉(zhuǎn)換的過程。常見的磁介質(zhì)存儲器，如軟磁盤、硬磁盤、磁帶等就是利用磁記錄原理制成的。7.2 磁介質(zhì)存儲器的性能和原理111.磁記錄介質(zhì)和磁頭磁記錄介質(zhì) 在磁介質(zhì)存儲器中，信息是記錄在一薄層磁性材料上的，這個薄層稱為磁層。磁層與所附著的載體稱為記錄介質(zhì)或記錄媒體。 載體是由非磁性材料制成的。根據(jù)載體的性質(zhì)，又可分為軟質(zhì)載體和硬質(zhì)載體。7.2.1 磁介質(zhì)存儲器的讀寫12磁頭 磁頭是磁記錄設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，是一種電磁轉(zhuǎn)換元件，能把電脈沖表示的二進制代碼轉(zhuǎn)換成磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)，即電磁轉(zhuǎn)換；反過來，能把磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電脈沖，即磁電轉(zhuǎn)換

6、。 在讀寫過程中，磁記錄介質(zhì)與磁頭之間相對運動，一般是記錄介質(zhì)運動而磁頭不動。1.磁記錄介質(zhì)和磁頭（續(xù)）13 寫入時，在寫磁頭線圈中通以一定方向的寫電流，所產(chǎn)生的磁通將從磁頭的頭隙進入記錄介質(zhì)，然后流回磁頭，形成一個回路，于是在磁頭下方的一個局部區(qū)域被磁化，形成一個磁化單元（或稱記錄單元）。3.讀出過程 讀出時，讀磁頭線圈不外加電流。當(dāng)某一磁化單元運動到讀磁頭下方時，使得磁頭中流過的磁通有很大的變化，于是在讀磁頭線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e。2.寫入過程141.記錄密度 記錄密度是指磁介質(zhì)存儲器上單位長度或單位面積所存儲的二進制信息量。 道密度。道密度又叫橫向密度，是指垂直于磁道方向上單位長度中的

7、磁道數(shù)目，道密度的單位是道/in(TPI)或道/mm(TPM)。 位密度。位密度又叫縱向密度，是指沿磁道方向上單位長度中所記錄的二進制信息的位數(shù)，位密度的單位為位/in(bpi)或位/mm(bpm)。 7.2.2 磁介質(zhì)存儲器的技術(shù)指標(biāo)15 存儲容量是指整個磁介質(zhì)存儲器所能存儲的二進制信息的總量，一般以字節(jié)為單位表示，它與存儲介質(zhì)的尺寸和記錄密度直接相關(guān)。 2.存儲容量16 在磁介質(zhì)存儲器中，當(dāng)磁頭接到讀寫命令，從原來的位置移動到指定位置，并完成讀寫操作的時間叫存取時間。對于磁盤存儲器來說，存取時間主要包括3部分：一部分是指磁頭從原先位置移動到目的磁道所需要的時間，稱為定位時間或?qū)さ罆r間；第二

8、部分是指在到達目的磁道以后，等待被訪問的記錄塊旋轉(zhuǎn)到磁頭下方的等待時間，最后是信息的讀寫操作時間。3.平均存取時間17 由于尋找不同磁道和等待不同記錄塊所花的時間不同，所以通常取它們的平均值。讀寫操作時間相對平均尋道時間Ts和平均等待時間Tw來說可以忽略不計，所以磁盤的平均存取時間Ta可以近似等于： TaTs+Tw= +3.平均存取時間（續(xù)）18 磁介質(zhì)存儲器在單位時間內(nèi)向主機傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)或字節(jié)數(shù)，稱為數(shù)據(jù)傳輸率Dr，單位為b/s或B/s。5.誤碼率 誤碼率是衡量磁介質(zhì)存儲器出錯概率的參數(shù)，它等于讀出的出錯信息位數(shù)和讀出總的信息位數(shù)之比。 讀出錯誤有硬錯誤和軟錯誤之分。硬錯誤又稱不可恢復(fù)的錯

9、誤；軟錯誤又稱可恢復(fù)的錯誤，可用重復(fù)的讀操作來改正。 4.數(shù)據(jù)傳輸率197.2.3 數(shù)字磁記錄方式 為了提高磁介質(zhì)存儲器的性能，擴大存儲容量，加快存取速度，除了要不斷改善磁頭和記錄介質(zhì)的電磁性能和機械性能之外，選用高性能的數(shù)字磁記錄方式對提高記錄密度和可靠性也是很重要的。 磁記錄方式是一種編碼方式，即按照某種規(guī)律將一連串的二進制數(shù)字信息變換成記錄介質(zhì)上相應(yīng)磁通翻轉(zhuǎn)形式。20直接記錄方式圖7-2(a) 直接記錄方式的寫電流波形21 當(dāng)記錄密度較低時，可以不編碼，直接按記錄信息的“0”、“1”排序記錄。歸零制（RZ） 記錄“1”時，寫磁頭線圈中通以正向脈沖電流；記錄“0”時，通以反向脈沖電流。由于

10、脈沖電流均要回到零，故稱為歸零制。歸零制的兩個脈沖之間有一段間隔沒有電流，相應(yīng)的這段磁層未被磁化。1.直接記錄方式22不歸零制（NRZ） 記錄“1”時，寫磁頭線圈中通以正向電流；記錄“0”時，通以反向電流。由于磁頭中電流不回到零，故稱為不歸零制。如果記錄的相鄰兩位信息相同時，寫電流方向不變；只有當(dāng)記錄的相鄰兩位信息不相同時，寫電流才改變方向，所以又稱為 “見變就翻”的不歸零制。不歸零1制（NRZ-1） 這是一種改進的不歸零制，記錄“1”時，在位周期中間寫電流改變方向；而記錄“0”時，寫電流方向維持不變，所以稱之為見“1”就翻的不歸零制。1.直接記錄方式（續(xù)）23按位編碼記錄方式圖7-2(b)

11、按位編碼記錄方式的寫電流波形24調(diào)相制（PE） 調(diào)相制又稱相位編碼方式。它采用0和180相位的不同分別表示“1”或“0”。它的編碼規(guī)則是：記錄“1”時，寫電流在位周期中間由負(fù)變正；記錄“0”時，寫電流在位周期中間由正變負(fù)。當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)兩個或兩個以上“1”或“0”時，為了維持上述原則，在位周期的邊界上也要翻轉(zhuǎn)一次。這種記錄方式常用于磁帶機中。2.按位編碼記錄方式25調(diào)頻制（FM） 調(diào)頻制是根據(jù)寫電流的頻率來區(qū)分記錄“1”或“0”的。記錄“1”時，寫電流在位周期中間和邊界各改變一次方向；記錄“0”時，寫電流僅在位周期邊界改變一次方向。因此，記錄“1”的磁通翻轉(zhuǎn)頻率為記錄“0”時的兩倍，故又稱倍頻制。

12、若以T0表示位周期，則調(diào)頻制的磁通翻轉(zhuǎn)間距為0.5T0和T0。這種記錄方式主要應(yīng)用于早期的硬磁盤機和單密度軟磁盤機中。2.按位編碼記錄方式（續(xù)）26改進的調(diào)頻制（MFM） MFM制是在FM制基礎(chǔ)上改進的一種記錄方式，其編碼規(guī)則是：記錄“1”時，寫電流在位周期中間改變方向；記錄獨立的一個“0”時，寫電流不改變方向；記錄連續(xù)的兩個“0”時，寫電流在位周期邊界改變方向。 改進的調(diào)頻制的磁通翻轉(zhuǎn)間距有3種：T0、1.5T0、2T0，所以又稱為三頻制。采用MFM制的記錄密度是FM制的兩倍，這種記錄方式廣泛應(yīng)用于硬磁盤機和倍密度軟磁盤機上。2.按位編碼記錄方式（續(xù)）27改進的改進型調(diào)頻制（M2FM） M2

13、FM制是改進的MFM制方式。其編碼規(guī)則是：記錄“1”時，寫電流在位周期中間改變方向；記錄獨立的一個“0”時，寫電流不改變方向；記錄連續(xù)的兩個“0”時，寫電流在第二個“0”起始的位周期邊界處改變方向；記錄連續(xù)多個“0”時，寫電流在前兩個“0”的位周期邊界處改變方向；以后每隔兩個“0” 在位周期邊界處寫電流再改變一次方向。 改進的改進型調(diào)頻制的磁通翻轉(zhuǎn)間距有4種：T0、1.5T0、2T0、2.5T0，所以又稱為四頻制。M2FM曾在軟盤機和一些特殊用途的數(shù)字磁帶機中使用。 2.按位編碼記錄方式（續(xù)）28 盡管存在著很多種編碼方式，但只有少部分仍然流行。近些年最流行的三種基本類型是： 調(diào)頻制（FM）

14、改進的調(diào)頻制（MFM） 游程長度受限（RLL）7.2.4 編碼方式的比較29用FM、MFM和RLL2,7編碼方式的比較 圖7-3 用FM、MFM和RLL2,7編碼ASCII字符“X”的寫電流波形 30 磁介質(zhì)存儲器主要包括硬盤存儲器、軟盤存儲器和磁帶存儲器，它們的容量大、位價格低，是當(dāng)今輔助存儲器的主體。7.3 磁介質(zhì)存儲設(shè)備31 硬盤存儲器的硬件包括硬盤控制器（適配器）、硬盤驅(qū)動器以及連接電纜。硬盤控制器（HDC）對硬盤進行管理，并在主機和硬盤之間傳送數(shù)據(jù)。硬盤控制器以適配卡的形式插在主板上或直接集成在主板上，然后通過電纜與硬盤驅(qū)動器相連；許多新型硬盤則已將控制器集成到驅(qū)動器單元中去了。硬盤

15、驅(qū)動器（HDD）中有盤片、磁頭、主軸電機（盤片旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)）、磁頭定位機構(gòu)、讀寫電路和控制邏輯等。7.3.1 硬盤存儲器的基本結(jié)構(gòu)與分類321.硬盤的信息分布 在硬盤中信息分布呈以下層次：記錄面、圓柱面、磁道和扇區(qū)。記錄面 一臺硬盤驅(qū)動器中有多個盤片，每個盤片有兩個記錄面，每個記錄面對應(yīng)一個磁頭，所以記錄面號就是磁頭號。所有的磁頭安裝在一個公用的傳動設(shè)備或支架上，磁頭一致地沿盤面徑向移動，單個磁頭不能單獨地移動。 7.3.3 硬盤的信息分布和磁盤地址 33磁盤組的記錄面 圖7-4(a) 磁盤組的記錄面 34磁道 在記錄面上，一條條磁道形成一組同心圓，最外圈的磁道為0號，往內(nèi)則磁道號逐步增加。圓

16、柱面 在一個盤組中，各記錄面上相同編號（位置）的諸磁道構(gòu)成一個圓柱面。 引入圓柱面的概念是為了提高硬盤的存儲速度。當(dāng)主機要存入一個較長的文件時，若一條磁道存不完，就需要存放在同一圓柱面上的不同磁道上。由于各記錄面的磁頭已同時定位，換道的時間只是磁頭選擇電路的譯碼時間，相對于定位操作可以忽略不計。1.硬盤的信息分布（續(xù)）35磁盤圓柱面 圖7-4(c) 磁盤圓柱面36扇區(qū) 通常將一條磁道劃分為若干個段，每個段稱為一個扇區(qū)或扇段，每個扇區(qū)存放一個定長信息塊（如512個字節(jié)）。一條磁道劃分多少扇區(qū)，每個扇區(qū)可存放多少字節(jié)，一般由操作系統(tǒng)決定。磁道上的扇區(qū)編號從1開始，不像磁頭或柱面編號從0開始。 1.

17、硬盤的信息分布（續(xù)）37磁盤扇區(qū)圖7-4(b) 磁盤扇區(qū) 38 主機向磁盤控制器送出有關(guān)尋址信息，磁盤地址一般表示為： 驅(qū)動器號、圓柱面（磁道）號、記錄面（磁頭）號、扇區(qū)號 通常，主機通過一個硬盤控制器可以連接幾臺硬盤驅(qū)動器，所以需送出驅(qū)動器號或臺號。調(diào)用磁盤常以文件為單位，故尋址信息一般應(yīng)當(dāng)給出文件起始位置所在的圓柱面號與記錄面號（這就確定了具體磁道）、起始扇區(qū)號，并給出扇區(qū)數(shù)（交換量）。2.磁盤地址391.硬盤的主要性能指標(biāo) 硬盤容量 主軸轉(zhuǎn)速 道密度 平均存取時間 緩存 數(shù)據(jù)傳輸率7.3.4 硬盤存儲器的技術(shù)參數(shù)40 硬盤的接口可分為IDE和SCSI兩種。傳統(tǒng)微機和便攜機采用標(biāo)準(zhǔn)的IDE

18、接口，而工作站和服務(wù)器則多采用SCSI接口。兩種接口在物理上不兼容。 IDE接口也稱ATA接口，適合于內(nèi)置磁盤控制器的驅(qū)動器。采用IDE接口的硬盤具有價格低廉、穩(wěn)定性好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點。 SCSI是小型計算機系統(tǒng)接口的縮寫，是一種接入各種類型設(shè)備的通用快速接口。2.硬盤的接口標(biāo)準(zhǔn)41 設(shè)有一個盤面直徑為18in的磁盤組，有20個記錄面，每面有5in的區(qū)域用于記錄信息，記錄密度為100道/in（TPI）和1000b/in（bpi），轉(zhuǎn)速為2400r/min，道間移動時間為0.2ms，試計算該盤組的容量、數(shù)據(jù)傳輸率和平均存取時間。 每一記錄面的磁道數(shù)N為 N5 in/面100道/in500道/

19、面 最內(nèi)圈磁道的周長為 L=(18-25)in=25.12 in3.硬盤參數(shù)的計算42 以最內(nèi)圈磁道的周長當(dāng)作每條磁道的長度，故該盤組的存儲容量（非格式化容量）為 C=1000b/in25.12in/道500道/面20面=251.2106 b=31.4106 B 磁盤旋轉(zhuǎn)一圈的時間為 t= 60s/min=0.025 s=25 ms 3.硬盤參數(shù)的計算（續(xù)）43 數(shù)據(jù)傳輸率為 Dr= = =1004.8 b/ms=1.0048106 b/s =0.1256106 B/s =0.1256 MB/s 平均存取時間為 Ta ms60 ms3.硬盤參數(shù)的計算（續(xù)）44 鍵盤是計算機系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)

20、備，人們通過鍵盤上的按鍵直接向計算機輸入各種數(shù)據(jù)、命令及指令，從而使計算機完成不同的運算及控制任務(wù)。7.7 鍵盤輸入設(shè)備45 鍵盤上的每個按鍵起一個開關(guān)的作用，故又稱為鍵開關(guān)。鍵開關(guān)分為接觸式和非接觸式兩大類。 接觸式鍵開關(guān)當(dāng)鍵帽被按下時，兩個觸點被接通；當(dāng)釋放時，彈簧恢復(fù)原來觸點斷開的狀態(tài)。這種鍵開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但開關(guān)通斷會產(chǎn)生觸點抖動，而且使用壽命較短。 非接觸式鍵開關(guān)的特點是：開關(guān)內(nèi)部沒有機械接觸，只是利用按鍵動作改變某些參數(shù)或利用某些效應(yīng)來實現(xiàn)電路的通、斷轉(zhuǎn)換。這種鍵開關(guān)無機械磨損，不存在觸點抖動現(xiàn)象，性能穩(wěn)定，壽命長，已成為當(dāng)前鍵盤的主流。7.7.1 鍵開關(guān)與鍵盤類型46 按照

21、鍵碼的識別方法，鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 編碼鍵盤是用硬件電路來識別按鍵代碼的鍵盤，當(dāng)某一鍵按下后，相應(yīng)電路即給出一組編碼信息（如ASCII碼）送主機去進行識別及處理。編碼鍵盤的響應(yīng)速度快；但它以復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)為代價，并且其硬件的復(fù)雜程度隨著鍵數(shù)的增加而增加。7.7.1 鍵開關(guān)與鍵盤類型（續(xù)）47 非編碼鍵盤是用較為簡單的硬件和專門的鍵盤掃描程序來識別按鍵的位置，即當(dāng)按某鍵以后并不給出相應(yīng)的ASCII碼，而提供與按下鍵相對應(yīng)的中間代碼，然后再把中間代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ASCII碼。非編碼鍵盤的響應(yīng)速度不如編碼鍵盤，但是它通過軟件編程可為鍵盤中某些鍵的重新定義提供更大的靈活性，因此

22、得到廣泛地使用。7.7.1 鍵開關(guān)與鍵盤類型（續(xù)）48 在大多數(shù)鍵盤中，鍵開關(guān)被排列成M行N列的矩陣結(jié)構(gòu)，每個鍵開關(guān)位于行和列的交叉處。非編碼鍵盤常用的鍵盤掃描方法有逐行掃描法和行列掃描法。7.7.2 鍵盤掃描49 采用逐行掃描識別鍵碼的88鍵盤矩陣，8位輸出端口和8位輸入端口都在鍵盤接口電路中，其中輸出端口的8條輸出線接鍵盤矩陣的行線（X0X7），輸入端口的8條輸入線接鍵盤矩陣的列線（Y0Y7）。通過執(zhí)行鍵盤掃描程序?qū)︽I盤矩陣進行掃描，以識別被按鍵的行、列位置。1.逐行掃描法50采用逐行掃描法的88鍵盤矩陣 圖7-12 采用逐行掃描法的88鍵盤矩陣 51 查詢是否有鍵按下。首先由CPU對輸出

23、端口的各位置“0”，即使各行全部接地，然后CPU再從輸入端口讀入數(shù)據(jù)。若讀入的數(shù)據(jù)全為“1”，表示無鍵按下；只要讀入的數(shù)據(jù)中有一個不為“1”，表示有鍵按下。接著要查出按鍵的位置。 查詢已按下鍵的位置。CPU首先使X0=0，X1X7全為“1”，讀入Y0Y7，若全為“1”，表示按鍵不在這一行；接著使X1=0，其余各位為全“1”，讀入Y0Y7直至Y0Y7不全為“1”為止，從而確定了當(dāng)前按下的鍵在鍵盤矩陣中的位置。 按行號和列號求鍵的位置碼。得到的行號和列號表示按下鍵的位置碼。鍵盤掃描程序處理的步驟52 在掃描每一行時，讀列線，若讀得的結(jié)果為全“1”，說明沒有鍵按下，即尚未掃描到閉合鍵；若某一列為低電

24、平，說明有鍵按下，而且行號和列號已經(jīng)確定。然后用同樣的方法，依次向列線掃描輸出，讀行線。如果兩次所得到的行號和列號分別相同，則鍵碼確定無疑，即得到閉合鍵的行列掃描碼。2.行列掃描法53 鍵盤通常通過設(shè)在主板上的鍵盤接口連到主機上，人們通過鍵盤輸入的數(shù)據(jù)是在主機的BIOS程序的控制下，傳送到主機的CPU中進行處理的。 7.7.3 微型機鍵盤 54PC/XT鍵盤與接口框圖 圖7-13 PC/XT鍵盤與接口框圖 55 PC系列鍵盤一般由鍵盤矩陣和以單片機或?qū)Ｓ每刂破鳛楹诵牡逆I盤控制電路組成，被稱為智能鍵盤。單片機通過執(zhí)行固化在ROM中的鍵盤管理和掃描程序，對鍵盤矩陣進行掃描，發(fā)現(xiàn)、識別按下鍵的位置，

25、形成與按鍵位置對應(yīng)的掃描碼，并以串行的方式送給微機主板上的鍵盤接口電路，供系統(tǒng)使用。1.鍵盤控制電路56 顯示設(shè)備是將電信號轉(zhuǎn)換成視覺信號的一種裝置。7.10 顯示設(shè)備57 計算機系統(tǒng)中的顯示設(shè)備，若按顯示對象的不同可分為字符顯示器、圖形顯示器和圖像顯示器. 字符顯示器是指能顯示有限字符形狀的顯示器。圖形和圖像是既有區(qū)別又有聯(lián)系的兩個概念，圖形是指以幾何線、面、體所構(gòu)成的圖； 圖像是指模擬自然景物的圖，如照片等。 從顯示角度看，它們都是由像素（光點）所組成的。7.10.1顯示器概述58 若按顯示器件的不同可分為 陰極射線管（CRT）、 等離子顯示器（PD）、 發(fā)光二極管（LED）、 場致發(fā)光顯

26、示器（ELD）、 液晶顯示器（LCD）、 電致變色顯示器（ECD） 電泳顯示器（EPID）等。7.10.1顯示器概述（續(xù)）59 顯示器件按顯示原理可分為兩類。 類是主動顯示器件，如CRT顯示器、發(fā)光二極管等. 另一類叫做被動顯示器件，如液晶顯示器，這類器件本身不發(fā)光，工作時需另設(shè)光源，在外加電信號的作用下，依靠材料本身的光學(xué)特性變化，使照射在它上面的光受到調(diào)制，因此這類器件又叫光調(diào)制器件。7.10.1顯示器概述（續(xù)）60 CRT顯示器由顯示適配器（顯示卡）和顯示器（監(jiān)視器）兩部分組成 。圖7-16 CRT顯示器的組成示意圖7.10.2 CRT顯示器61點距 點距是指屏幕上兩個相鄰的同色熒光點之

27、間的距離。點距越小，顯示的畫面就越清晰、自然和細(xì)膩。用顯示區(qū)域的寬和高分別除以點距，即得到顯示器在垂直和水平方向上最高可以顯示的點數(shù)（即極限分辨率）。行頻和場頻 行頻又稱水平掃描頻率，是電子槍每秒在屏幕上掃描過的水平線條數(shù)，以KHz為單位。場頻又稱垂直掃描頻率，是每秒鐘屏幕重復(fù)繪制顯示畫面的次數(shù)，以Hz為單位。1.CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)62視頻帶寬 視頻帶寬是表示顯示器顯示能力的一個綜合性指標(biāo)，以MHz為單位。它指每秒鐘掃描的像素個數(shù)，即單位時間內(nèi)每條掃描線上顯示的點數(shù)的總和。帶寬越大表明顯示器顯示控制能力越強，顯示效果越佳。 視頻帶寬水平分辨率垂直分辨率刷新率最高分辨率 最高分辨率是定義

28、顯示器畫面解析度的標(biāo)準(zhǔn)，由每幀畫面的像素數(shù)決定，以水平顯示的像素個數(shù)水平掃描線數(shù)表示。1.CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）63刷新率 刷新率指的是顯示器每秒鐘重畫屏幕的次數(shù)，刷新率越高，意味著屏幕的閃爍越小，對人眼睛產(chǎn)生的刺激越小。行頻、場頻、最高分辨率和刷新率這四個參數(shù)息息相關(guān)。一般來說，行頻、場頻的范圍越寬，能達到的最高分辨率也越高，相同分辨率下能達到的最高刷新率也越高。屏幕尺寸 指屏幕對角線長度。1.CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）64CRT顯示器的掃描方式 CRT顯示器普遍采用光柵掃描方式。在光柵掃描方式中，電子束在水平和垂直同步信號的控制下有規(guī)律的掃描整個屏幕。2.CRT顯示原理65

29、光柵掃描示意圖圖7-17 光柵掃描示意圖66顯示器的顯示模式 顯示模式從功能上分為兩大類：字符模式和圖形模式。 字符模式的顯示緩沖區(qū)中存放著顯示字符的代碼（ASCII碼）和屬性。顯示屏幕被劃分為若干個字符顯示行和列，如80列25行。 圖形模式對所有點均可尋址。我們常常把它稱為位圖化的顯示器，因為屏幕上的每個像素都對應(yīng)顯示緩沖區(qū)中的一位或多位。2.CRT顯示原理（續(xù)）67顯示緩沖區(qū) 由于熒光屏上涂的是中短余輝熒光材料，否則會導(dǎo)致圖像變化時前面圖像的殘影滯留在屏幕上，但如此一來，就要求電子槍不斷的反復(fù)“點亮”、“熄滅”熒光點，即便屏幕上顯示的是靜止圖像，也照常需要不斷地刷新。 為了不斷提供刷新畫面的信號，必須把字符或圖形信息存儲在一個顯示緩沖區(qū)中，這個緩沖區(qū)又稱為視頻存儲器（VRAM）。顯示器一方面對屏幕進行光柵掃描，一方面同步地從VRAM中讀取顯示內(nèi)容，送往顯示器件。因此，對VRAM的操作是顯示器工作的軟、硬件界面所在。2.CRT顯示原理（續(xù)）68 VRAM的容量由分辨率和灰度級決定，分辨率越高，灰度級越高，VRAM的容量就越大。同時，VRAM的存取周期必須滿足刷新率的要求。 分辨率由每幀畫面的像素數(shù)決定，而像素具有明暗和色彩屬性。黑白圖像的明暗程度稱為灰度，明暗變化的數(shù)量稱為灰度級，所以在單色顯示器中，僅有灰度級指標(biāo)。彩色圖像是由多種顏色構(gòu)成的，不同的深淺也可算