計(jì)算機(jī)硬件(第8章外設(shè))上課講義

1、第八章第八章 常用常用(chn yn)(chn yn)外部設(shè)備外部設(shè)備 輸入設(shè)備(鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀) 顯示(xinsh)系統(tǒng) 音頻設(shè)備 打印機(jī)第一頁(yè)，共30頁(yè)。第 2 頁(yè)8.1.1 鍵盤(pán) 鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)的主要輸入(shr)設(shè)備。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。8.1 輸入設(shè)備(shbi) (鍵盤(pán))并行輸出端口輸入CPU鍵盤(pán)接口計(jì)算機(jī) 主機(jī) 鍵盤(pán)接口計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第二頁(yè)，共30頁(yè)。第 3 頁(yè)2. 鍵盤(pán)接口 PC機(jī)鍵盤(pán)接口有PC/AT(大口)、PS/2(小口)、USB、紅外和無(wú)線(xiàn)幾種，目前(mqin

2、)使用最多的是PS/2接口。8.1 輸入(shr)設(shè)備 (鍵盤(pán))31542數(shù)據(jù)時(shí)鐘地線(xiàn)電源264135數(shù)據(jù)地線(xiàn)電源時(shí)鐘PC/AT接口(ji ku)PS/2接口多媒體鍵盤(pán)無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)人體工程學(xué)鍵盤(pán)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第三頁(yè)，共30頁(yè)。第 4 頁(yè)8.1.2 鼠標(biāo) 鼠標(biāo)是計(jì)算機(jī)的主要的指點(diǎn)式外設(shè)，在Windows操作(cozu)幾乎不可缺少。 鼠標(biāo)有機(jī)械式和光學(xué)式兩種。機(jī)械式鼠標(biāo)：8.1 輸入(shr)設(shè)備 (鼠標(biāo))Y 輸出的光“遮斷”輪X 軸滾輪Y 軸滾輪光源光監(jiān)測(cè)器X 輸出的光“遮斷”輪光源光監(jiān)測(cè)器滾球計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第四頁(yè)，共30頁(yè)。第 5 頁(yè)光學(xué)式鼠標(biāo)： 老式光學(xué)鼠標(biāo)需要帶網(wǎng)格的底版(

3、墊)，現(xiàn)在的光學(xué)鼠標(biāo)可以分辨一般桌面的表面反射(fnsh)。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(zhuān)用接口)、USB及無(wú)線(xiàn)接口。目前使用最多的是PS/2接口。8.1 輸入(shr)設(shè)備 (鼠標(biāo))計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第五頁(yè)，共30頁(yè)。2鍵鼠標(biāo)2鍵3D鼠標(biāo)帶滾輪(gnln)3鍵軌跡球光學(xué)(gungxu)鼠標(biāo)3鍵 PC mouse2鍵3D鼠標(biāo)無(wú)線(xiàn)、帶滾輪(gnln)4鍵3D鼠標(biāo)光學(xué)、帶滾輪計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第六頁(yè)，共30頁(yè)。第 7 頁(yè)8.1.3 掃描儀 將印刷品的內(nèi)容以圖象方式輸入計(jì)算機(jī)。1 . 掃 描 儀 的 結(jié) 構(gòu)(

4、jigu)原理 掃描儀一般由機(jī)械傳動(dòng)、光成像和電路三大部分組成。8.1 輸入(shr)設(shè)備 (掃描儀)機(jī)械傳動(dòng)：光源和鏡面的縱向平移(pn y)。光成像：將橫向光線(xiàn)反射到光敏器件。電路：由A/D、控制和接口組成。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第七頁(yè)，共30頁(yè)。第 8 頁(yè) 感光元件是掃描儀的核心部件，它為一線(xiàn)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(shnd)，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)。8.1 輸入(shr)設(shè)備 (掃描儀)2. 掃描儀的性

5、能和指標(biāo) 分辨率(每英寸橫向點(diǎn)數(shù)X每英寸縱向點(diǎn)數(shù)) 光學(xué)分辨率：掃描儀固有分辨率，橫向取決于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)。 最大分辨率：經(jīng)過(guò)(jnggu)軟件插值運(yùn)算的圖象分辨率。插值運(yùn)算計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第八頁(yè)，共30頁(yè)。第 9 頁(yè) 一般光學(xué)分辨率有300X600dpi(家用普及)、600X1200 dpi (商用中擋)和2400X2400dpi(專(zhuān)業(yè)高檔)幾種。 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(2

6、56級(jí)灰度)。 掃描儀接口 一般有并行口、USB和SCSI接口。 掃描幅面有A4和A3兩種，A3幅面較貴。 其他(qt)性能如透射稿掃描、底片掃描、實(shí)物掃描等8.1 輸入(shr)設(shè)備 (掃描儀)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第九頁(yè)，共30頁(yè)。Acer 640 A4 600X1200 48BitEpson GT-10000 A3600X2400、24BitEpson GT-1000 A3600X2400 36BitCanon FB636 A4600X1200 36BitEpson 1200/Photo1200X2400 36Bit3. 幾款掃描儀計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第十頁(yè)，共30頁(yè)。第

7、11 頁(yè)計(jì)算機(jī)操作(人機(jī)對(duì)話(huà))平臺(tái)的發(fā)展： 過(guò)去：電傳(din chun)打字機(jī) 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。 8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)主機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)顯示適配器顯示接口顯示器ISAEISAVESAPCIAGPMDA(字符)HGA(圖形)CGA(圖形)EGA(圖形)VGA(圖形)SVGA(圖形)XGA(圖形)CRTLCD投影單色多灰度彩色計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第十一頁(yè)，共30頁(yè)。第 12 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (CRT)顯示適配器：字符(z f) 低分辨率圖形高分辨率圖形顯示器

8、：?jiǎn)紊獵RT彩色CRT LCD8.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)顯示器1. CRT原理 電子束經(jīng)過(guò)聚焦和加速后在偏轉(zhuǎn)控制(kngzh)下轟擊到涂有熒光粉的屏面，使被轟擊點(diǎn)發(fā)光。 顏色：因熒光粉成分不同而異，亮度：和電子束強(qiáng)度有關(guān)，坐標(biāo)：受場(chǎng)(縱向)、行(橫向)偏轉(zhuǎn)電流控制(kngzh)。電子束計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第十二頁(yè)，共30頁(yè)。第 13 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (CRT) 由顯示適配器送到顯示器的信號(hào)主要有垂直同步(tngb)(V)、水平同步(tngb)(H)和三基色信號(hào)(R, G,B)。視頻放大水平掃描垂直掃描RGBHV彩色成像：三基色原理任何顏色都可以由紅(

9、R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種基本顏色按一定比例(bl)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。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第十三頁(yè)，共30頁(yè)。第 14 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (CRT)2. CRT的基本指標(biāo)尺寸：屏幕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度(英寸(yngcn)，有14、15、17、19、21英寸(yngcn)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(mǎn)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

10、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(xiàn)性調(diào)整與數(shù)字控制、直角平面等。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第十四頁(yè)，共30頁(yè)。第 15 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (LCD)8.2.2 LCD(Liquid Crystal Display)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(cis)兩種，彩色(cis)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(cis)陣列的成本低于有源彩色(cis)陣列，但顯示的亮度和響應(yīng)速度不及有源彩色(cis)陣列。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)

11、第十五頁(yè)，共30頁(yè)。第 16 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (LCD)LCD的主要技術(shù)指標(biāo) 響應(yīng)時(shí)間：LCD屏幕內(nèi)容(nirng)的更新速度。 文本顯示要求響應(yīng)時(shí)間為250500ms。 圖形界面要求響應(yīng)時(shí)間為100200ms。 視頻顯示要求響應(yīng)時(shí)間為3050ms(有源陣列)。 亮度：一般指LCD背光的亮度。 對(duì)比度：全開(kāi)像素與關(guān)像素的亮度比。 一般為10:1400:1 視角：LCD有效觀察視線(xiàn)與顯示平面法線(xiàn)的夾角。LCD和CRT的比較CRT：技術(shù)成熟，成本低，顯示效果好，耗電大，體積大。LCD：體積小，耗電少，顯示效果稍差，成本高。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第十六頁(yè)，共30頁(yè)。第 17

12、頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (適配器)8.2.3 顯示適配器1. 顯示標(biāo)準(zhǔn) PC機(jī)的顯示系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程：字符圖形(txng)，單色彩色，低分辨率高分辨率。MDAHGACGAEGAVGASVGAXGA標(biāo)準(zhǔn)顯示模式字符字符/圖形字符/圖形字符/圖形字符/圖形字符/圖形字符/圖形最高分辨率720X350720X350640X200640X350640X4801600X12001024X768最大色彩數(shù)2(單色)2(單色)41625616M64KMDA:(Monochrome Display Adapter)單色顯示適配卡HGA:(Hercules Graphics Adapter)大力神圖形卡

13、CGA:(Color Graphics Adapter)彩色圖形適配器EGA:(Enhanced Graphics Adapter)增強(qiáng)型圖形適配器VGA:(Video Graphics Array)視頻圖形陣列SVGA:(Super Video Graphics Array)超級(jí)(choj)視頻圖形陣列XGA:(eXtended Graphics Adapter)擴(kuò)展圖形陣列適配卡計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第十七頁(yè)，共30頁(yè)。第 18 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)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。字符模式：顯示單位為字符，將字符的ASCII碼及顯示屬性送顯示適配器，適

14、配器將所顯示字符的ASCII碼轉(zhuǎn)換成字模。圖形模式：顯示單位為像素。直接(zhji)將像素的RGB分量或色彩編碼送顯示緩沖區(qū)。 顯示緩沖區(qū)A固化字模庫(kù)ASCII碼顯示緩沖區(qū)像素?cái)?shù)據(jù)調(diào)色板寄存器組計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第十八頁(yè)，共30頁(yè)。第 19 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)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。4. PC顯示系統(tǒng)的發(fā)展 目前PC機(jī)常用的顯示模式主要有：800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色1024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G (3

15、2Bits)色 其他高級(jí)功能： 2D加速(ji s)：用于窗口更新、圖形、2維動(dòng)畫(huà)、VCD/DVD播放加速(ji s)。 3D加速(ji s)：用于3維漫游、虛擬現(xiàn)實(shí)加速(ji s)。 視頻輸入/輸出端子：用于連接電視、錄象機(jī)等視頻設(shè)備。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第十九頁(yè)，共30頁(yè)。第 20 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (適配器)5. 顯示(xinsh)適配器 構(gòu)成圖形控制器：數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算時(shí)序發(fā)生器：產(chǎn)生各部分同步定時(shí)CRT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顯示存儲(chǔ)器顯示BIOS串行發(fā)生器調(diào)色板寄存器組圖形控制器數(shù)摸轉(zhuǎn)換器CRT控制器

16、RGBVH時(shí)序發(fā)生器地址數(shù)據(jù)PCI / AGP并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)真色彩數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第二十頁(yè)，共30頁(yè)。第 21 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)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(xin s)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(xiàn)性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)兩種。位平面結(jié)構(gòu)：用于 16色顯示模式。線(xiàn)性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：用于256色及64K色。16色位平面結(jié)構(gòu)1000100110001001256色線(xiàn)性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。第 22 頁(yè)8.2 顯示(xinsh)系統(tǒng) (適配器) 總線(xiàn) 目前的顯示卡幾乎(jh)全部為PCI和AGP總線(xiàn)。傳輸方式數(shù)

17、據(jù)位寬總線(xiàn)時(shí)鐘最高速度擴(kuò)展槽數(shù)PCI同步32位33MHz133MB/s5AGP同步32位66MHz533MB/s1 VGA接口 VGA接口使用DB15連接器，主要信號(hào)有RGB視頻(shpn)、水平和垂直同步、顯示器標(biāo)識(shí)和地線(xiàn)。12345紅視頻綠視頻藍(lán)視頻顯示器標(biāo)識(shí)2數(shù)字地出出出入678910紅模擬地綠模擬地藍(lán)模擬地同步地1112131415顯示器標(biāo)識(shí)0顯示器標(biāo)識(shí)1水平同步垂直同步顯示器標(biāo)識(shí)3入入出出入計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。第 23 頁(yè)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

18、數(shù)字化音樂(lè)(ynyu)合成。8.3.2 聲卡的工作原理1. 音頻數(shù)字化原理101011101011010110111000000011101000111110010011模擬音頻信號(hào)模擬音頻信號(hào)音頻文件將模擬(mn)音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)：ADC(Analog-to-Digital Conversion)將 數(shù) 字 音 頻 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換(zhunhun)為模擬音頻信號(hào)：DAC(Analog-to-Digital Conversion)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第二十三頁(yè)，共30頁(yè)。54321-1-2-3-4-5對(duì)波形(b xn)進(jìn)行抽樣磁盤(pán)磁盤(pán)(c pn)將數(shù)字化文件變換為電壓波形(D/A)經(jīng)過(guò)

19、低通濾波tttt香農(nóng)定理：當(dāng)抽樣頻率大于信號(hào)最高頻率的2倍時(shí)，可根據(jù)抽樣值完全恢復(fù)源波形。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第二十四頁(yè)，共30頁(yè)。第 25 頁(yè)AD數(shù)字音頻DA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(zoshng)：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。音頻(ynpn)數(shù)字化的失真和信噪比計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。第 26 頁(yè)2. 音頻數(shù)字化的主要指標(biāo)(zhbio) 采樣頻率：11.02544.1KHz，抽樣頻率越高，保真度越高。人耳可的聽(tīng)到的最高頻率約20KHz。 數(shù)字化精度：8位/16位。影響量化的

20、信號(hào)噪聲比。8位量化有較明顯的背景噪聲。1k2k3k4k5k6k7k能量 電話(huà)質(zhì)量：11.025KHz / 8bit AM廣播(gungb)質(zhì)量：22.5KHz / 8bit CD質(zhì)量：44.1KHz / 16bit DVD音頻：96KHz / 24bit8.3 音頻設(shè)備 一般保留04KHz不影響語(yǔ)音(yyn)的可懂度。 人耳可的聽(tīng)到的最高頻率約20KHz。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)第二十六頁(yè)，共30頁(yè)。第 27 頁(yè)3. MIDI(Musical Instrument Digital Interface) 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。曲譜的編碼文件稱(chēng)為MIDI文件(.MID)。 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)合成的樂(lè)器數(shù))和復(fù)音(