計(jì)算機(jī)硬件第8章常用外部設(shè)備

第八章常用外部設(shè)備

?輸入設(shè)備（鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀）

?顯示系統(tǒng)

?音頻設(shè)備

?打印機(jī)

8.1輸入設(shè)備（鍵盤(pán)）

8.1.1鍵盤(pán)

算機(jī)

計(jì)

鍵

主

鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)>盤(pán)

#的主要輸入設(shè)備。接

口

1.鍵盤(pán)原理

鍵盤(pán)有機(jī)械式

和電容式兩種。

機(jī)械式鍵盤(pán)的

電路原理如圖，

每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)

常斷開(kāi)關(guān)，通過(guò)

CPU掃描按下的

鍵。

第2頁(yè)

8.1輸入設(shè)備（鍵盤(pán)）

2.鍵盤(pán)接口

PC機(jī)鍵盤(pán)接口有PC/AT（大口）、PS/2（小口）、USB、

I紅外和無(wú)線幾種，目前使用最多的是PS/2接口。

4

6，

?

r

I

L

?

r

J

A

&

?多媒體鍵盤(pán)無(wú)線鍵盤(pán)人體工程學(xué)鍵盤(pán)

，

第3頁(yè)

8.1輸入設(shè)備（鼠標(biāo)）

8.1.2鼠標(biāo)

n1鼠標(biāo)是計(jì)算機(jī)的主要的指點(diǎn)式外設(shè)，在操作

/Windows

J

--

中幾乎不可缺少。

—A'

/鼠標(biāo)有機(jī)械式和光學(xué)式兩種。

學(xué)

-1

/機(jī)械式鼠標(biāo)：

、

l』

lz

/K

-

中

A/

1

—

心

、?

、

xL

/f?

J

K

A/

心

~\

/\

l」

R*

卜ZU第4頁(yè)

?1J

8.1輸入設(shè)備（鼠標(biāo)）

光學(xué)式鼠標(biāo)：

老式光學(xué)鼠標(biāo)需要帶網(wǎng)格

的底版（墊），現(xiàn)在的光學(xué)鼠標(biāo)

可以分辨一般桌面的表面反

Ito

兩種鼠標(biāo)比較：

機(jī)械式成本低，易磨損，

精度低；光學(xué)式成本高，耐

用，精度高。

鼠標(biāo)器接口：

串行口、PS/2（鼠標(biāo)專用接

口）、USB及無(wú)線接口。目前

使用最多的是PS/2接口。

第5頁(yè)

a

3鍵3鍵軌跡球

PCmouse光學(xué)鼠標(biāo)

2鍵3D鼠標(biāo)2鍵3D鼠標(biāo)4鍵3D鼠標(biāo)

帶滾輪無(wú)線、帶滾輪光學(xué)、帶滾輪

8.1輸入設(shè)備（掃描儀）

8.1.3掃描儀

將印刷品的內(nèi)容以圖象方式

U

輸入計(jì)算機(jī)。

"

卜1.掃描儀的結(jié)構(gòu)原理

”

\掃描儀一般由機(jī)械傳動(dòng)、光

U成像和電路三大部分組成。

/

,X

機(jī)械傳動(dòng):光源和鏡面

Y

■、的縱向平移。

H

/光成像:將橫向光線反

射到光敏器件。

。電路:由A/D、控制和接

口組成。

接n（scsi,并行或USB）

第7頁(yè)

X

8.1輸入設(shè)備（掃描儀）

感光元件是掃描儀的核心部件，它為一線狀（單色或三

色）光電轉(zhuǎn)換器件，橫向整行光信號(hào)經(jīng)過(guò)幾次反射后到達(dá)

感光器件，決定著掃描儀的橫向分辨率和色彩深度，目

前使用的掃描儀大多采用CCD（電耦合器件），是一種成

熟的技術(shù)。另一種感光器件是CIS（接觸式感光器件），是

一種發(fā)展中的感光技術(shù)。

2.掃描儀的性能和指標(biāo)??o

（1）分辨率（每英寸橫向點(diǎn)數(shù)X每英寸縱向點(diǎn)數(shù)）?OO

??O

光學(xué)分辨率:掃描儀固有分辨率，橫“插值運(yùn)算

向取決于CCD,縱向取決于機(jī)械精度。

是掃描儀的最重要技術(shù)指標(biāo)。?jeieOo

CeieWP')

最大分辨率:經(jīng)過(guò)軟件插值運(yùn)算的圖?!e：OiO：o

象分辨率。???QU

第8頁(yè)

8.1輸入設(shè)備（掃描儀）

一般光學(xué)分辨率有300X600dpi（家用普及）、600X1200

dpi（商用中擋）和2400X2400dpi（專業(yè)高檔）幾種。

⑵色彩深度/灰度

掃描儀有彩色和黑白兩種，彩色掃描儀可掃描黑白圖象。

彩色深度（灰度）:掃描彩色（黑白）圖象時(shí)每個(gè)像素所占

用的位數(shù)。

一般彩色掃描儀有24位、30位、36位和48位幾種，黑

白掃描儀多為8位（256級(jí)灰度）。

⑶掃描儀接口

一般有并行口、USB和SCSI接口。

（4）掃描幅面有A4和A3兩種，A3幅面較貴。

⑸其他性能如透射稿掃描、底片掃描、實(shí)物掃描等

第9頁(yè)

3.幾款掃描儀

Acer640A4EpsonGT-10000A3

600X120048Bit600X2400>24Bit

EpsonGT-1000A3CanonFB636A4Epson1200/Photo

600X240036Bit600X120036Bit1200X240036Bit

8.2顯示系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)操作（人機(jī)對(duì)話）平臺(tái)的發(fā)展：

過(guò)去：電傳打字機(jī)

u

k目前：鍵盤(pán)+鼠標(biāo)+CRT顯示

將來(lái)：鍵盤(pán)+筆+平板顯示，語(yǔ)音輸入、投影

爾

t

?計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)由顯示適配器（顯示卡）和顯示器組成。

七

?

ISAMDA（字符）CRT

4EISAHGA（圖形）LCD

1

VESACGA（圖形）投影

PCIEGA（圖形）

t

AGPVGA（圖形）單色

4r

,SVGA（圖形）多灰度

，

4XGA（圖形）彩色

1

第11頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)(CRT)

顯示適配器：字符一低分辨率圖形一高分辨率圖形

顯示器：?jiǎn)紊獵RT一彩色CRT一LCD

8.2.1CRT(Cathode-RayTube)顯示器

1.CRT原理

電子束經(jīng)過(guò)聚焦和加速后

個(gè)在偏轉(zhuǎn)控制下轟擊到涂有熒

光粉的屏面，使被轟擊點(diǎn)發(fā)

寂—光。

顏色:因熒光粉成分不同

而異，亮度:和電子束強(qiáng)度

基有關(guān)，坐標(biāo)：受場(chǎng)(縱向)、

；源行(橫向)偏轉(zhuǎn)電流控制。

*

8.2顯示系統(tǒng)(CRT)

掃描:當(dāng)固定在顯象管頸上的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈有電流

通過(guò)時(shí)，會(huì)在電子束通道上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，改變電子束的

運(yùn)動(dòng)方向。

8.2顯示系統(tǒng)(CRT)

彩色成像:三基色原理——任何

顏色都可以由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)

三種基本顏色按一定比例混合而

成。

彩色顯示器的每一個(gè)點(diǎn)都由紅、

綠、藍(lán)三個(gè)點(diǎn)組成。

r?lk/

，SUV垂直

A*

->-掃描由顯示適配器送到

/K\~

I./IKR顯示器的信號(hào)主要有

-—JG視頻

TB垂直同步(V)、水平同

r?>A放大

V步(H)和三基色信號(hào)(R,

?I?

)-AH水平G,B)

/-K\r~O

n.\UK掃描

?J/-

第14頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)(CRT)

2.CRT的基本指標(biāo)

尺寸：屏幕對(duì)角線長(zhǎng)度(英寸)，有14、15、17、19、21

英寸等。

點(diǎn)距：兩個(gè)同色光點(diǎn)間的距離(mm),一般為0.28mm,

較高擋產(chǎn)品為0.24?0.21mm。

分辨率：每行點(diǎn)數(shù)X行數(shù)，一般有640X480、800X600>

1024X768>1280X1024>1600X1200等，一般滿足4:3。

帶寬：電子束每秒鐘掃過(guò)的點(diǎn)數(shù)。分辨率X刷新頻率。

一般用于顯示特定分辨率下的刷新頻率。

其他：固定頻率與自動(dòng)跟蹤、線性調(diào)整與數(shù)字控制、直

角平面等。

第15頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)(LCD)

8.2.2LCD(LiquidCrystalDisplay)顯示器

LCD是一種新型的平板顯示器,

屏幕上的每一個(gè)點(diǎn)都有獨(dú)立的發(fā)

光機(jī)制。

有黑白多灰度和全彩色兩種，彩

色LCD有無(wú)源陣列和有源陣列兩

種。

黑白多灰度一般用于抵擋筆記

本和中抵擋掌上電腦。

無(wú)源彩色陣列的成本低于有源

彩色陣列，但顯示的亮度和響應(yīng)

速度不及有源彩色陣列。

第16頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)(LCD)

LCD的主要技術(shù)指標(biāo)

①響應(yīng)時(shí)間：LCD屏幕內(nèi)容的更新速度。

文本顯示要求響應(yīng)時(shí)間為250~500ms。

圖形界面要求響應(yīng)時(shí)間為100~200ms。

視頻顯示要求響應(yīng)時(shí)間為30~50ms(有源陣列)。

/—0

人②鳧度：一般指LCD背光的鳧度。

匕

eU/r③對(duì)比度：全開(kāi)像素與關(guān)像素的亮度比。

-x1Sv

J一般為10:1?400:1

zvo

x④視角：LCD有效觀察視線與顯示平面法線的夾角。

乂

晨

匕/oLCD和CRT的比較

:hA<JCRT：技術(shù)成熟，成本低，顯示效果好，耗電大，體積大。

Vo

/\)LCD：體積小，耗電少，顯示效果稍差，成本高。

A47h

第17頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)（適配器）

顯示適配器最高最大

8.2.3顯示模式

標(biāo)準(zhǔn)分辨率色彩數(shù)

1.顯示標(biāo)準(zhǔn)MDA字符720X3502（單色）

機(jī)的顯示系統(tǒng)的發(fā)展HGA字符/圖形720X3502（單色）

PCCGA字符/圖形640X2004

過(guò)程：字符一圖形，單色EGA字符/圖形640X35016

一彩色，低分辨率一高分VGA字符/圖形640X480256

SVGA字符/圖形1600X120016M

辨率。XGA字符/圖形1024X76864K

MDA:(MonochromeDisplayAdapter)單色顯示適配卡

HGA:(HerculesGraphicsAdapter)大力神圖形卡

CGA:(ColorGraphicsAdapter)彩色圖形適配器

EGA:(EnhancedGraphicsAdapter)增強(qiáng)型圖形適配器

VGA:(VideoGraphicsArray)視頻圖形陣列

SVGA:(SuperVideoGraphicsArray)超級(jí)視頻圖形陣歹U

XGA:(eXtendedGraphicsAdapter)擴(kuò)展圖形陣歹U適配卡

第18頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)（適配器）

2.顯示模式

顯示模式有字符模

式和圖形模式兩種。

---------------------顯示

ASCII碼〉

字符模式：顯示單位一.緩沖區(qū)

為字符，將字符的

ASCII碼及顯示屬性送固化字模庫(kù)

顯示適配器，適配器

將所顯示字符的ASCII

碼轉(zhuǎn)換成字模。

顯

圖形模式：顯示單位示

0

緩調(diào)色板

為像素。直接將像素沖寄存器

區(qū)組

的RGB分量或色彩編______________y

碼送顯示緩沖區(qū)。

第19頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)(適配器)

3.標(biāo)準(zhǔn)VGA顯示模式

目前Windows的最低顯示標(biāo)準(zhǔn)。640X480,16色。

，封4.PC顯示系統(tǒng)的發(fā)展

事J目前PC機(jī)常用的顯示模式主要有：

800X60064K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色

理1024X76864K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色

其他高級(jí)功能：

2D加速：用于窗口更新、圖形、2維動(dòng)畫(huà)、VCD/DVD

J播放加速。

3D加速：用于3維漫游、虛擬現(xiàn)實(shí)加速。

X視頻輸入/輸出端子：用于連接電視、錄象機(jī)等視頻設(shè)

;備。

1

第20頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)（適配器）

5.顯示適配器

①構(gòu)成

并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)真色彩數(shù)據(jù)R

A串行調(diào)色板萼數(shù)摸G

顯示發(fā)生器寄存器組轉(zhuǎn)換器B

存儲(chǔ)器

X

數(shù)據(jù)地址

CRT二V

圖形口寸序發(fā)生器控制器專H

控制器

,\"心I圖J

圖形控制器：數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算

顯示時(shí)序發(fā)生器：產(chǎn)生各部分同步定時(shí)

線BIOSCRT控制器：產(chǎn)生行、場(chǎng)掃描信號(hào)

調(diào)色板寄存器：完成色彩查表

顯示BIOS：固化的顯示卡操作程序

PCI/AGP

第21頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)（適配器）

顯示存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

顯示存儲(chǔ)器和顯

示像素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

顯示存儲(chǔ)器的存

儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有位平面結(jié)

構(gòu)和線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

兩種。

侏16色位平面結(jié)構(gòu)

位平面結(jié)構(gòu)：用于

技16色顯示模式。

術(shù)線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：用

于256色及64K色。

256色線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

第22頁(yè)

8.2顯示系統(tǒng)（適配器）

②總線

目前的顯示卡幾乎全部為PCI和1紅視頻出

5/2綠視頻出

AAGP總線。

\3藍(lán)視頻出

KtO/

A*SPCIAGP4顯示器標(biāo)識(shí)2入

vs2<

>?A

)傳輸方式同步同步5數(shù)字地

\v

/^數(shù)據(jù)位寬32位32位6紅模擬地

力^

\.總線時(shí)鐘33MHz66MHz7綠模擬地

p>

/

v>最高速度133MB/S533MB/S8藍(lán)模擬地

lvL>l<

o?A

?)擴(kuò)展槽數(shù)519

vz

110同步地

\*

A)d③VGA接口11顯示器標(biāo)識(shí)0入

jz

R小

u/12顯示器標(biāo)識(shí)1入

t>rVGA接口使用DB15連接器，

K心

lL>14<13水平同步出

cv)?.A主要信號(hào)有RGB視頻、水平和垂

?\vJ14垂直同步出

/r—直同步、顯示器標(biāo)識(shí)和地線。

^K顯示器標(biāo)識(shí)3

一15入

第

23頁(yè)

/丁

品\

?A-

8.3音頻設(shè)備

8.3.1音頻設(shè)備的發(fā)展和用途

聲卡由CREATIVE(創(chuàng)通)公司于80年代后期研制成功。

聲卡的主要功能是數(shù)字化錄音/放音和數(shù)字化音樂(lè)合成。

8.3.2聲卡的工作原理

.s

(

f

f1.音頻數(shù)字化原理

X

,

，

、

)

10110101

10111000

00001110

10001111

將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換10010011將數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換

、為數(shù)字音頻信號(hào)：為模擬音頻信號(hào)：

I

f

/ADC(Analog-to-DigitalDAC(Analog-to-Digital

第24頁(yè)

XConversion)Conversion)

對(duì)波形

進(jìn)行抽樣

據(jù)抽樣值完全恢復(fù)源波形。

數(shù)磁盤(pán)

將

字

文

件

化

換

為

變

波

壓

電

形

的3

D/A

經(jīng)過(guò)

低通濾波

音頻數(shù)字化的失真和信噪比

聲卡輸出的波形和原波形的差別：

產(chǎn)生失真:由于采樣頻率不足夠高。提高采樣頻率

可減小失真。

增加噪聲:由于量化等級(jí)不足夠多。提高數(shù)字化位

數(shù)可以增大信噪比。

第26頁(yè)

8.3音頻設(shè)備

2.音頻數(shù)字化的主要指標(biāo)

采樣頻率：11.025~44.1KHz,

<抽樣頻率越高，保真度越高。

人耳可的聽(tīng)到的最高頻率約

機(jī)20KHZo

版數(shù)字化精度：8位/16位。影

一般保留

響量化的信號(hào)噪聲比。8位量化

。?4KHz不影響

有較明顯的背景噪聲。

語(yǔ)音的可懂度。

電話質(zhì)量：11.025KHz/8bit

求AM廣播質(zhì)量:22.5KHZ/8bit人耳可的聽(tīng)到

的最I(lǐng)WJ頻率約

基質(zhì)量：

CD44.1KHz/16bit20KHZo

次DVD音頻：96KHz/24bit

第27頁(yè)

8.3音頻設(shè)備

n3.MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）

-

T將各種樂(lè)器的音符進(jìn)行編碼，音符的發(fā)音利用數(shù)字化合

-成。這樣計(jì)算機(jī)可以直接按樂(lè)譜合成樂(lè)曲。曲譜的編碼文

/

r件稱為MIDI文件（.MID）。

n?

>

v

/聲卡的音效合成部分的主要指標(biāo)是通道數(shù)（可以同時(shí)合成

-^

'

T/的樂(lè)器數(shù)）和復(fù)音數(shù)（影象合成保真度）。

A4<

^

b"

y

^4.聲卡的接口

-

/

,聲卡的音頻輸入一般有麥克風(fēng)輸入和線路輸入（用于連接

n>

-

>

T音源設(shè)備），音頻輸出有揚(yáng)聲器輸出和線路輸出（用于連接

l'

f音源設(shè)備）。

Av<

l

?

^

zC

V

7XMIDI接口和游戲桿接口，兩接口共用一個(gè)DB15連接器

1*

.*

"卡上音頻輸入，用于連接來(lái)自光驅(qū)的音頻。

第28頁(yè)

JX

8.3音頻設(shè)備