第7章 輸入輸出設(shè)備

第7章輸入輸出設(shè)備外部設(shè)備適配器驅(qū)動程序第5章輸入輸出系統(tǒng)2外部設(shè)備：圍繞主機而設(shè)置的各種信息媒體轉(zhuǎn)換和傳遞的設(shè)備。設(shè)備控制器與接口：控制主機與外部設(shè)備之間的信息格式轉(zhuǎn)換、交換過程以及外部設(shè)備運行狀態(tài)的硬、軟件，也稱設(shè)備適配器，它與外部設(shè)備的特性有關(guān)。I/O總線：主機與外部設(shè)備之間的信息傳送通路。7.1計算機I/O設(shè)備概述外部設(shè)備分類及其發(fā)展鍵盤打印設(shè)備鼠標(biāo)顯示器觸摸屏虛擬現(xiàn)實技術(shù)第5章輸入輸出系統(tǒng)4符號界面技術(shù)圖形界面技術(shù)多媒體界面技術(shù)開發(fā)視、聽、說能力的設(shè)備高速、大容量的計算機系統(tǒng)視頻、音頻壓縮和解壓技術(shù)人工智能和交互式技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)7.1.1人機界面技術(shù)的進(jìn)步7.1.2I/O設(shè)備及其分類1.按器件性質(zhì)可以分為機電設(shè)備、電子機械設(shè)備、光電設(shè)備、磁電設(shè)備等。但實際上又很難完全區(qū)分得清楚，因為磁、光、機械都離不開電，現(xiàn)代任何設(shè)備又都離不開電子.2.按照數(shù)據(jù)的流動方向設(shè)備與主機之間的關(guān)系，可以分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，可是有些設(shè)備既有輸入功能又有輸出功能，如觸摸屏、網(wǎng)卡等。3.按照服務(wù)對象可以分為人-機交互設(shè)備（如顯示器、打印機、數(shù)碼相機等）、機-機通信設(shè)備（如網(wǎng)卡、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器等）和計算機信息駐在設(shè)備（如磁盤、光盤和閃存），但是有些設(shè)備，如條碼閱讀器到底是哪種類型，還不太說清楚。第5章輸入輸出系統(tǒng)5第5章輸入輸出系統(tǒng)64.按照處理的對象可以分為字符設(shè)備、圖形/圖像設(shè)備、聲音設(shè)備、影視設(shè)備、虛擬現(xiàn)實設(shè)備等，但不少設(shè)備集成有多種功能。5.按數(shù)據(jù)傳輸速率可分為低速設(shè)備、中速設(shè)備和高速設(shè)備3類。6.按照I/O設(shè)備與計算機系統(tǒng)傳輸?shù)淖址麛?shù)量可以分成塊設(shè)備和字符型設(shè)備兩大類。7.從資源分配和使用的角度可分為獨占設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備3類。第5章輸入輸出系統(tǒng)7節(jié)能低污染易回收符合人體工學(xué)7.1.3綠色計算機設(shè)備7.2鍵盤與鼠標(biāo)按照工作的物理性質(zhì)，鍵盤一般可分為如下3種：（1）物理鍵盤，即普通鍵盤。它們又可以分為如下兩種：·觸點式鍵盤：借助于金屬把兩個觸點接通或斷開以輸入信號?！o觸點式鍵盤：借助于霍爾效應(yīng)開關(guān)(利用磁場變化)和電容開關(guān)(利用電流和電壓變化)產(chǎn)生輸入信號。（2）軟鍵盤：利用軟件在顯示器上生成的鍵盤。（3）雷射式（鐳射激光）虛擬鍵盤：在任意平面上投影出全尺寸的電腦鍵盤。第5章輸入輸出系統(tǒng)97.2.1物理鍵盤及其原理第5章輸入輸出系統(tǒng)10可以使用不同的字符映射表取代鍵盤中原來使用的映射表。不同的語言輸入法有不同的字符映射表。當(dāng)按下一個鍵時，鍵盤內(nèi)的處理器會對鍵矩陣進(jìn)行分析，并將確定的字符保存在自己的緩沖區(qū)內(nèi)，然后才發(fā)送這些數(shù)據(jù)。第5章輸入輸出系統(tǒng)11一個鍵盤要有下列部件組成：·開關(guān)矩陣?！ゆI盤處理器。·字符映射表（ROM）。·鍵盤緩沖區(qū)。因按鍵時會使鍵產(chǎn)生機械抖動，為防止因此造成的錯誤判斷，在鍵盤控制電路中都含有硬的或軟的消除抖動影響的機制。第5章輸入輸出系統(tǒng)127.2.2鍵盤布局類型QWERTY鍵盤布局圖采取了“反人類設(shè)計”，即把最常用的鍵放置在最不習(xí)慣使用的手指位置上，如最常用的鍵（^a,^s,^c,^v,^x,^z,^w）都要用左手以及小拇指、無名指和中指完成。目的是降低打字速度——因為早期的機械打字機打字速度太快就會卡鍵。DVORAK鍵盤的布局圖（1）高頻鍵都分布在中排，大大降低手指移動距離；（2）盡可能使左右手交替擊鍵，均衡負(fù)擔(dān)；（3）布局優(yōu)雅，精心設(shè)計了右手負(fù)責(zé)區(qū)域的鍵位，使輔音字母組合（如thntghwhrn）輸入非常順手；（4）將常用的標(biāo)點符號’,.;=–移到更舒服的位置，輸入更方便（對程序員來說巨爽）。第5章輸入輸出系統(tǒng)141986年，IBM公司對基本鍵盤進(jìn)行了擴展，增加了功能鍵和控制鍵。應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)可以向功能鍵指定特定的命令，控制鍵還可以提供光標(biāo)和屏幕控制。四個箭頭鍵呈倒T型分布在輸入鍵和數(shù)字小鍵盤的中間，可用來在屏幕上小幅移動光標(biāo)。常規(guī)鍵盤還具有CapsLock（字母大小寫鎖定）、NumLock（數(shù)字小鍵盤鎖定）、ScrollLock（滾動鎖定鍵），還有三個指示燈（部分無線鍵盤已經(jīng)省略這三個指示燈），標(biāo)志鍵盤的當(dāng)前狀態(tài)。其他常用控制鍵包括：Home、End、Insert、Delete、PageUp、PageDown、Ctrl、Alt、Esc。數(shù)字鍵7.2.3軟鍵盤所謂軟鍵盤（SoftKeyboard）并不是物理的鍵盤，而是通過軟件顯示在“屏幕”上的模擬鍵盤。這種鍵盤只能用鼠標(biāo)點擊輸入字符。軟鍵盤盤面有固定和隨機兩種布局形式。固定布局一般用于便攜智能設(shè)備，如手機、平板電腦，可以省去攜帶物理鍵盤。圖3.5為平板電腦上的軟鍵盤。隨機布局軟鍵盤常用于銀行的客戶端上要求輸入帳號和密碼的地方。由于軟鍵盤是隨機生成的，每次鍵盤上數(shù)字的順序都不同，除非使用快速截取屏幕或者監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的方法，否則很難記錄輸入的字符，可以防止木馬記錄鍵盤輸入的密碼。7.2.4激光鍵盤VLKVLK(VirtualLaserKeyboard，虛擬激光鍵盤)簡稱激光鍵盤或虛擬鍵盤.激光投影鍵盤系統(tǒng)主要由3個部分組成：（1）投影模塊A：該模塊由經(jīng)過特殊設(shè)計的高效全息光學(xué)原件照明產(chǎn)生，元件帶有紅色二極管激光器。（2）微照明模塊C：可以產(chǎn)生與界面表面平行紅外線光照平面。光線照在表面上幾毫米處，用戶是無法看到的。（3）傳感器模塊B：內(nèi)含定制的硬件，能夠?qū)崟r確定反射光的位置虛擬鍵盤的適用性技術(shù)對用戶手指運動加以研究，對鍵盤擊打動作進(jìn)行解碼和記錄。當(dāng)手指敲擊時，按鍵邊上就會對C所發(fā)出的紅外線產(chǎn)生反射，傳到傳感器模塊B上。傳感器芯片可以精確感知手指的動作和所敲擊的位置。7.2.5鼠標(biāo)軌跡球鼠標(biāo)光電鼠標(biāo)商用鼠標(biāo)消費級鼠標(biāo)激光鼠標(biāo)。3D鼠標(biāo)。意念控制鼠標(biāo)。4.3打印設(shè)備第5章輸入輸出系統(tǒng)224.3.1打印設(shè)備及其分類1。按打印動作分類（1）擊打式：在打印過程打印頭要撞擊紙。擊打式打印機又分為活字式打印和點陣式打印。（2）非擊打式：采用電、磁、光、噴墨等物理、化學(xué)方法印刷字符，打印過程紙不被撞擊。如激光印字機（其技術(shù)來自復(fù)印機）、噴墨印字機等。2.按工作方式分類（1）串行打印機：逐字打印。（2）行式打印機：一次輸出一行。3.按輸出形式分類（1）字符打印機。（2）圖形打印機。4.按輸出的色彩分類（1）黑白打印機。（2）彩色打印機。5.按所采用的技術(shù)按所采用的技術(shù)分柱形、球形、噴墨式、熱敏式、激光式、靜電式、磁式、發(fā)光二極管式等打印機。第5章輸入輸出系統(tǒng)244.3.2打印機的性能指標(biāo)（1）打印分辨率

（2）打印幅面

（3）打印速度

（4）打印成本

（5）打印可操作性

（6）打印噪音（7）打印內(nèi)存第5章輸入輸出系統(tǒng)254.3.3噴墨打印機氣泡技術(shù)也稱熱發(fā)泡技術(shù)或熱噴墨打印技術(shù)第5章輸入輸出系統(tǒng)26壓電噴墨技術(shù)也稱微壓電噴墨技術(shù)，屬于常溫常壓打印技術(shù)。第5章輸入輸出系統(tǒng)274.3.4激光打印機第5章輸入輸出系統(tǒng)28第5章輸入輸出系統(tǒng)29①硒鼓開始工作，充電裝置形成的電場，使硒鼓表面充有正電荷，碳粉帶有負(fù)電荷。②打印機的控制器用要打印的圖案控制激光信號，有圖案處不產(chǎn)生激光，無圖案處產(chǎn)生激光。這些帶有圖案信息的激光束照射在硒鼓上，被照射到的區(qū)域的光導(dǎo)層內(nèi)載流子密度迅速增加，電導(dǎo)率急速上升，形成光導(dǎo)電壓，電荷迅速消失，沒有照射到的地方保留正電荷，形成由正電荷形成的潛影。這個過程稱之為“曝光”。③帶負(fù)電荷的碳粉在周圍電壓作用下，吸附在硒鼓有正電荷區(qū)域。這個過程稱之為“顯影”。④當(dāng)帶負(fù)電的碳粉隨著感光鼓轉(zhuǎn)到打印紙附近時，紙的后面放置的電極放正電，由于電壓高達(dá)500～1000V，靜電吸引力便使紙緊貼在光導(dǎo)板上，帶負(fù)電荷的碳粉即被吸附到紙的表面上。這一過程稱為“轉(zhuǎn)印”。⑤轉(zhuǎn)印之后，需要盡快將紙張與硒鼓相分離。為此，硒鼓要同紙的接觸很小。為做到這一點，可以采用曲率分離方式。對于較薄的紙張，由于其剛性較差，可能不好分離，因此又在轉(zhuǎn)印輥之后又增加了一個“消電裝置”(消電極或消電齒，也稱為分離齒或分離爪)。它的作用是把打印紙和吸附碳粉上的電荷中和，消除極性使其顯中性，增加可分離性。⑥加電輥（或紅外線）熔化碳粉，將碳粉固化在紙上。這一過程稱為“定影”。⑦清潔器清理該部分硒鼓上的碳粉，消電器將感光鼓表面已經(jīng)使用區(qū)均勻地充上一層負(fù)電荷來消除其表面殘留的正電荷，移除和清潔殘余潛影，為下一個周期的顯影做好準(zhǔn)備。4.3.53D打印機3D打印機，即快速成形技術(shù)的一種機器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。。1）三D打印與快速成型3D打?。?Dprinting）實際上是屬于快速成型（RapidPrototyping，RP）的一個分支?？焖俪尚图夹g(shù)是一種依靠CAD模型數(shù)據(jù)，在計算機控制與管理下，采用材料精確堆積的方式，即由點堆積成面，由面層疊堆積成三維實體的技術(shù)，也屬于一種增量制造（AdditiveManufacturing，AM）技術(shù)。

第5章輸入輸出系統(tǒng)312）快速成型工藝類型（1）分層實體制造(LOM)工藝

第5章輸入輸出系統(tǒng)32（2）光固化成型（SLA或AURO）工藝

第5章輸入輸出系統(tǒng)33（3）熔融擠出成型（簡稱FDM）工藝

第5章輸入輸出系統(tǒng)34（4）選擇性激光燒結(jié)（簡稱SLS）

第5章輸入輸出系統(tǒng)35（5）三維印刷(3DP)

第5章輸入輸出系統(tǒng)36（6）三維生物打印機3D生物打印機（3Dbio-printer／3Dbiologyprinter，3DBP）是3D打印在生物工程領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)。與其他3D打印不同之處在于，它不是利用一層層的塑料，而是利用一層層的生物構(gòu)造塊，去制造真正的活體組織。因此3D生物打印機有兩個打印頭，一個放置最多達(dá)8萬個人體細(xì)胞，被稱為“生物墨”；另一個可打印“生物紙”。所謂生物紙其實是主要成分是水的凝膠，可用作細(xì)胞生長的支架。第5章輸入輸出系統(tǒng)37第5章輸入輸出系統(tǒng)384.3.64D打印機（a）一根4D打印出的小棍（b）小棍在熱水中開始變形（c）小棍最后變成三個字母“MIT”7.4顯示器顯示設(shè)備的類型陰極射線管（cathoderaytube，CRT）等離子顯示板（plasmadisplay，PDP）液晶顯示（liquidcrystaldisplay，LCD）發(fā)光二極管（lightemittingdiode,LED）等。7.4.1平板顯示器基本原理1.LCD顯示器原理1)自然光與偏振光光是一種電磁波，電磁波是橫波，其電振動矢量E和磁振動矢量H都與傳播方向v垂直。簡單地說，光波的的振動方向（稱光矢量）與傳播方向相垂直。若所有的光子皆沿著某一個特定的方向振動，則稱為偏振光；若光子的振動方向是任意的，則稱為未偏振光。

自然光是未偏振光。第5章輸入輸出系統(tǒng)432）液晶及其旋光性第5章輸入輸出系統(tǒng)443）液晶顯示器第5章輸入輸出系統(tǒng)454）液晶顯示器分類上述液晶顯示器原理。僅僅是個大概。實際上，液晶顯示屏中使用的液晶至少有如下8種，并還在繼續(xù)發(fā)展與改進(jìn)中：（1）TN型（TwistedNemayicLiquidcrystaldisplay，扭曲向列型）。（2）STN型（SuperTN，超扭曲向列型）。（3）DSTN型（Dual-ScanTwistedNematic，雙掃描交錯型）。.（4）TFT型（ThinFilmTransistor，薄膜晶體管型）。（5）PDLC型（PolymerDispersedLiquidCrystalLiquidCrystal，高分子散布型）。（6）IPS型（In-PlaneSwitching，平面轉(zhuǎn)換型）。（7）PVA(ProfessionalVideoAssistant，專業(yè)便攜視頻)。（8）MVA（Multi-domainVerticalAlignment，多象限垂直配向技術(shù)）。表4.1為市面上幾種常見液晶顯示技術(shù)的初略比較。關(guān)于它們的技術(shù)細(xì)節(jié)不再介紹。第5章輸入輸出系統(tǒng)462.等離子顯示器1）等離子管第5章輸入輸出系統(tǒng)472）等離子顯示屏第5章輸入輸出系統(tǒng)48第5章輸入輸出系統(tǒng)493）等離子放電過程第5章輸入輸出系統(tǒng)504）等離子顯示器分類第5章輸入輸出系統(tǒng)513.LED

顯示器1）發(fā)光二極管LED顯示器也是一種自發(fā)光平面顯示器，其發(fā)光元件是發(fā)光二極管（LED）。發(fā)光二極管是用Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等制作的半導(dǎo)體器件。其P-N結(jié)加以正向電壓時，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)，進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）與多數(shù)載流子（多子）進(jìn)行復(fù)合，多余的能量便以光的形式釋放出來。第5章輸入輸出系統(tǒng)52LED管光的強弱與電流有關(guān)。LED管發(fā)光顏色與光的波長有關(guān)。，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料，例如，磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。全彩LED燈一般是紅、綠、藍(lán)單色管集成的彩色管

第5章輸入輸出系統(tǒng)532）LED顯示屏第5章輸入輸出系統(tǒng)54第5章輸入輸出系統(tǒng)553）LED顯示屏分類（1）按顯示性能分類。視頻顯示屏：一般為全彩色顯示屏文本顯示屏：一般為單基色顯示屏圖文顯示屏：一般為雙基色顯示屏行情顯示屏：一般為數(shù)碼管或單基色顯示屏。（2）按使用環(huán)境分類。戶內(nèi)屏面積一般從不到1平米到十幾平米,點密度較高，在非陽光直射或燈光照明環(huán)境使用觀看距離在幾米以外，屏體不具備密封防水能力。戶外屏面積一般從幾平米到幾十甚至上百平米，點密度較稀(多為1000-4000點／平米),發(fā)光亮度在3000-6000cd/平米(朝向不同，亮度要求不同)，可在陽光直射條件下使用，觀看距離在幾十米以外，屏體具有良好的防風(fēng)抗雨及防雷能力。半戶外屏介于戶外及戶內(nèi)兩者之間,具有較高的發(fā)光亮度,可在非陽光直射戶外下使用，屏體有一定的密封，一般在屋檐下或櫥窗內(nèi)。第5章輸入輸出系統(tǒng)56（3）按發(fā)光材料的幾何尺寸分類。室內(nèi)屏一般按發(fā)光點直徑分類，可分為Ф3.0mm、Ф3.75mm、Ф4.8mm、Ф5.0mm等；也可以按照每平米像素數(shù)分類；或按照二者結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)分類，如Ф3.0mm60000像素/平米、Ф3.75mm44000像素/平米、Ф5.0mm17000像素/平米等。

室外屏一般按點間距分類，如PH8mm、PH10mm、PH16mm、PH20mm等

；也可以按每平米像素數(shù)分類，如1024點、1600點、2000點、2500點、4096點等。數(shù)碼管常按點間距分類，如1.2英寸、1.5英寸、1.8英寸、2.3英寸、3.0英寸、4.0英寸等。（4）按顯示顏色分類。單色是指顯示屏只有一種顏色的發(fā)光材料，多為單紅色，在某些特殊場合也可用黃綠色(例如殯儀館)。雙基色屏一般由紅色和黃綠色發(fā)光材料構(gòu)成。三基色屏分為全彩色(fullcolor),由紅色，黃綠色(波長570nm)，藍(lán)色構(gòu)成及真彩色(naturecolor),由紅色，純綠色(波長525nm),藍(lán)色構(gòu)成。

第5章輸入輸出系統(tǒng)57（5）按控制或使用方式分類。同步方式是指LED顯示屏的工作方式基本等同于電腦的監(jiān)視器，它以至少30場/秒的更新速率點點對應(yīng)地實監(jiān)視器上的圖時映射電腦像,通常具有多灰度的顏色顯示能力，可達(dá)到多媒體的宣傳廣告效果。異步方式是指LED屏具有存儲及自動播放的能力，在PC機上編輯好的文字及無灰度圖片通過串口或其他網(wǎng)絡(luò)接口傳入LED屏,然后由LED屏脫機自動播放，一般沒有多灰度顯示能力，主要用于顯示文字信息，可以多屏聯(lián)網(wǎng)。第5章輸入輸出系統(tǒng)587.4.2圖像顯示關(guān)鍵技術(shù)（1）灰度變換?？墒乖紙D像的對比度增強或改變的技術(shù)方法。（2）窗口技術(shù)。（3）真彩色和偽彩色。（4）渲染（render）。（5）光柵化。（6）光照計算。包括頂點光照計算和逐像素光照計算。（7）光線追蹤技術(shù)(Raytracing)第5章輸入輸出系統(tǒng)607.4.3平板顯示器的技術(shù)指標(biāo)（1）屏寬與寬高比（2）點距、分辨率和可視面積（3）色彩數(shù)、灰度與顯示模式（4）亮度和對比度（5）可視角度（6）響應(yīng)時間與帶寬（7）接口標(biāo)準(zhǔn)（8）壞點——像素失控率AA級：沒有壞點。A級：壞點在3個以下，亮點不超過1個且不在屏幕中部。B級：壞點在3個以下，亮點不超過2個且不在屏幕中部。C級：壞點在5個以下，亮點不超過3個且不在屏幕中部。（9）環(huán)保與便用性4.1.6觸摸屏1.觸模屏的基本原理電阻式觸摸屏的屏幕部分是一塊多層復(fù)合薄膜——最內(nèi)是一層玻璃（或有機玻璃）基層，最外是一層外表面經(jīng)過硬化處理、防刮、光滑的塑料層；中間是用許多細(xì)?。ㄐ∮?/1000英寸）的透明絕緣支點相隔的兩層ITO導(dǎo)電層（ITO，氧化銦，透明的導(dǎo)電電阻）。當(dāng)手指或其它物體碰觸觸摸屏?xí)r，兩層ITO連通，電阻改變，而控制器根據(jù)阻值的變化來計算檢出點的坐標(biāo)位置。圖3.19電阻式觸摸屏原理基極（玻璃或郵寄玻璃）ITO導(dǎo)電層ITO導(dǎo)電層透明支點底電路層層頂電路層觸摸產(chǎn)生ITO導(dǎo)電層之間接觸抗磨損聚酯薄膜電容屏2.多點觸摸及其分類多點觸摸（Multi-Touch）亦稱多點觸控、多重觸控、多點感應(yīng)、多重感應(yīng)等，它實現(xiàn)了一個觸摸屏（屏幕，桌面，墻壁等）或觸控板同時接受來自屏幕上多個點的輸入信息，即可以同時在同一顯示界面上完成多點或多用戶的交互操作，而且響應(yīng)時間非常短——小于0.1秒。它摒棄了鍵盤、鼠標(biāo)的單點操作方式。用戶可通過雙手進(jìn)行單點觸摸以及單擊、雙擊、平移、按壓、滾動以及旋轉(zhuǎn)等不同手勢觸摸屏幕，實現(xiàn)隨心所欲操控。多點觸摸可以通過不同的技術(shù)實現(xiàn)。這些技術(shù)大體有如下幾種。（1）基于光學(xué)的技術(shù)·由JeffHan教授開創(chuàng)的受抑全內(nèi)反射多點觸摸技術(shù)（FTIR）?！の④汼urface采用的背面散射光多點觸摸技術(shù)（Rear-DI）?！び葾lexPopovich提出的激光平面多點觸摸技術(shù)（LLP）?！び蒒imaMotamedi提出發(fā)光二極管平面多點觸摸技術(shù)（LED-LP）?！び蒚imRoth提出的散射光平面多點觸摸技術(shù)（DSI）。（2）其他技術(shù)。包括聲波器、電容、電阻、動作捕捉器、定位器、壓力感應(yīng)條等。3．受抑內(nèi)全反射技術(shù)原理

FTIR(FrustratedTotalInternalReflection，受抑內(nèi)全反射技術(shù))是一種代表性多點觸摸技術(shù)。它由LED(發(fā)光二極管)發(fā)出的光束從觸摸屏截面照向屏幕的表面后，將產(chǎn)生反射。如果屏幕表層是空氣，當(dāng)入射光的角度滿足一定條件時，光就會在屏幕表面完全反射。但是如果有個折射率比較高的物質(zhì)(例如手指)壓住丙烯酸材料面板，屏幕表面全反射的條件就會被打破，部分光束透過表面，投射到手指表面。凹凸不平的手指表面導(dǎo)致光束產(chǎn)生散射(漫反射)，散射光透過觸摸屏后到達(dá)光電傳感器，光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，系統(tǒng)由此獲得相應(yīng)的觸摸信息。7.5虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實與現(xiàn)實虛擬7.5.1虛擬現(xiàn)實1.虛擬現(xiàn)實及其特征（1）Interaction（交互性）。（2）Immersion（沉浸感）。一般來說，沉浸感來自多感知性(multi-sensory)和自主性(autonomy)。（3）Imagination（想象力）。2.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)組成1）虛擬環(huán)境產(chǎn)生器虛擬環(huán)境產(chǎn)生器實質(zhì)上是一個包括虛擬世界數(shù)據(jù)庫的高性能計算機系統(tǒng)。2）視覺子系統(tǒng)3）聽覺子系統(tǒng)（1）聲音合成。（2）3D聲音定域。（3）語音識別4）觸覺/動覺子系統(tǒng)7.5.2增強現(xiàn)實7.5.3現(xiàn)實虛擬、混合現(xiàn)實與介導(dǎo)現(xiàn)實1.現(xiàn)實虛擬比較內(nèi)容虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實現(xiàn)實虛擬系統(tǒng)構(gòu)建虛擬世界參照真實世界構(gòu)建虛擬世界疊加在真實世界上虛擬世界是真實世界的快照真實世界存在性不存在存在不存在輸入信號100%虛擬信號大部分真實信號虛擬信號用戶操控僅僅沉浸，不可操控可以操控真實世界虛擬世界2.混合現(xiàn)實與介導(dǎo)現(xiàn)實7.5.4可穿戴技術(shù)7.6I/O設(shè)備適配器7.7.1顯示適配器

1．顯卡的功能顯示適配器又稱顯示卡（videocard、displaycard）、圖形卡（graphicscard）是顯示器與主機通信的控制電路和接口，它負(fù)責(zé)將CPU送來的影像數(shù)據(jù)加工成顯示器(monitor)可以解釋的格式，再送到顯示屏(screen)上形成影像，所以它是連接顯示器和計算機的重要元件。例如，要輸出一個圓，CPU只需向顯卡發(fā)出圓的大小和色彩的命令，具體如何畫則由顯卡實現(xiàn)。第5章輸入輸出系統(tǒng)80第5章輸入輸出系統(tǒng)812．顯卡的組成（1）GPU（graphicprocessingunit，圖形處理器）：一個專門的圖形核心處理器，它的主要作用是接收通過總線傳輸來的顯示數(shù)據(jù)，并進(jìn)行下列處理：·T&l：幾何轉(zhuǎn)換和光照處理；·三維環(huán)境材質(zhì)貼圖和頂點混合；·紋理壓縮和凹凸映射貼圖；·雙重紋理死像素256b渲染等。第5章輸入輸出系統(tǒng)82（2）顯示BIOS主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動程序之間的控制程序，另外還存有顯示卡的型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠家及出廠時間等信息。打開計算機時，通過顯示BIOS內(nèi)的一段控制程序，將這些信息反饋到屏幕上。第5章輸入輸出系統(tǒng)83（3）顯示內(nèi)存（videoRAM,VRAM）全稱是顯示緩沖存儲器，亦稱顯示緩存或幀緩存，用于存儲有關(guān)每個像素的數(shù)據(jù)、每個像素的顏色及其在屏幕上的位置。有一部分RAM還可以起到幀緩沖器的作用，這意味著它將保存已完成的圖像，直到顯示它們。（4）RAMDAC（randomaccessmemorydigital-to-analogconverter，隨機存取數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器）：用于將圖像轉(zhuǎn)換成監(jiān)視器可以使用的模擬信號。有些顯卡具有多個RAMDAC，這可以提高性能及支持多臺監(jiān)視器。（5）輸出接口與主板總線接口等。主要有外設(shè)部件互連(PCI)、高級圖形端口(AGP)、PCIExpress(PCIe)等三種接口。第5章輸入輸出系統(tǒng)843．顯卡的工作原理在顯卡開始工作（圖形渲染建模)前，把所需要的材質(zhì)和紋理數(shù)據(jù)傳送到顯存里面。開始工作(進(jìn)行建模渲染)時候，這些數(shù)據(jù)通過AGP總線進(jìn)行傳輸，顯示芯片將通過AGP總線提取存儲在顯存里面的數(shù)據(jù)，除了建模渲染數(shù)據(jù)外還有大量的頂點數(shù)據(jù)和工作指令流需要進(jìn)行交換。將這些數(shù)據(jù)輸出到顯示端（在CRT中，這些數(shù)據(jù)要通過RAMDAC轉(zhuǎn)換為模擬信號），最終就是人們看見的圖像。第5章輸入輸出系統(tǒng)854．SLI技術(shù)SLI(ScalableLinkInterface，可靈活伸縮的連接接口)，是一種多顯卡并行機制，其基本思路是把兩張或以上的顯卡連在一起作單一輸出使用的技術(shù)，從而達(dá)至繪圖處理效能加強的效果。

第5章輸入輸出系統(tǒng)865．顯卡的主要技術(shù)參數(shù)（1）核心頻率。顯卡的核心頻率是指顯示核心的工作頻率。在同樣級別的芯片中，核心頻率高的則性能要強一些，提高核心頻率就是顯卡超頻的方法之一。（2）顯存頻率。顯存速度一般以ns(納秒)為單位。常見的顯存速度有7ns、6ns、5.5ns、5ns、4ns，3.6ns、2.8ns以及2.2ns。（3）顯存容量。顯存容量也叫顯示內(nèi)存容量，是指顯示卡上的顯示內(nèi)存的大小，其中m為顏色數(shù)。顯示內(nèi)存的容量=分辨率?log2m，第5章輸入輸出系統(tǒng)87（4）顯存位寬。顯存位寬是顯存在一個時鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，位數(shù)越大則瞬間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大，這是顯存的重要參數(shù)之一。顯存位寬的標(biāo)稱值是顯存顆粒數(shù)乘以單顆顯存顆粒位寬得出的，例如6950和6970所用的GDDR5顯存顆粒為單顆容量256MB，位寬位32bit的GDDR5顯存顆粒，共8顆，所以總的規(guī)格標(biāo)為2G，256bitGDDR5。（5）顯示標(biāo)準(zhǔn)。顯示器的視頻標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了最高分辨率、信號接口形式、行場同步信號的頻率和極性、相位等。它與適配器的標(biāo)準(zhǔn)是相互統(tǒng)一的，實際上顯示器的標(biāo)準(zhǔn)是由顯示適配器實現(xiàn)的。在計算機顯示系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，業(yè)界制定了多種顯示標(biāo)準(zhǔn)，從最初的MDA經(jīng)歷了CGA、EGA、VGA、XGA、SVGA等的發(fā)展過程。關(guān)于這些標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在1.2.7節(jié)中作了概要介紹，這里不再贅述。有特殊需要者，請參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第5章輸入輸出系統(tǒng)886．顯卡天梯圖第5章輸入輸出系統(tǒng)897.7.2聲卡

1.聲卡及其功能聲卡（soundcard)也叫音頻卡、聲效卡，是進(jìn)行音頻信號處理的部件，充當(dāng)音頻設(shè)備（音響、耳機、麥克風(fēng)等）與主機之間的接口。具體地說，它包括5大功能：（1）語音合成（speechsynthesis）發(fā)音功能（2）音樂合成（musicsynthesizer）發(fā)音功能（3）混音器（mixer）功能：將音頻信號（硬件方法）或音頻文件（軟件方法）混合。（4）數(shù)字聲音效果處理器（digitalsingnalprocessor，DSP）功能：為了實現(xiàn)藝術(shù)上的效果和技術(shù)上的某些要求,而音頻信號或音頻文件進(jìn)行的編輯、修改等預(yù)加工處理。（5）模擬聲音信號輸入/輸出功能。第5章輸入輸出系統(tǒng)902.聲卡結(jié)構(gòu)（1）DSP芯片。數(shù)字信號處理芯片可以完成各種信號的記錄和播放任務(wù)，還可以完成許多處理工作，如音頻壓縮與解壓縮運算、改變采樣頻率、解釋MIDI指令或符號以及控制和協(xié)調(diào)直接存儲器訪問（DMA）工作。大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，加速了多媒體軟件的執(zhí)行。但是，低檔聲卡一般沒有安裝DSP，高檔聲卡才配有DSP芯片。（2）A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。A/D和D/A轉(zhuǎn)換器也稱聲音控制芯片，用于把從輸入設(shè)備中獲取聲音模擬信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將聲波信號轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字信號，采樣存儲到電腦中。重放時，這些數(shù)字信號送到一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器還原為模擬波形，放大后送到揚聲器發(fā)聲。（3）音樂合成器。音樂合成器負(fù)責(zé)將數(shù)字音頻波形數(shù)據(jù)或MIDI信息合成為聲音。包括·FM合成芯片：一般用在低檔聲卡中，用來產(chǎn)生合成聲音?！げㄐ魏铣杀恚涸赗OM中存放的有實際樂音的聲音樣本，供播放MIDI使用。多用在中高檔聲卡中，可以獲得十分逼真的使用效果?！げū砗铣善餍酒喊凑誐IDI命令，讀取波表ROM中的樣本聲音合成并轉(zhuǎn)換成實際的樂音。低檔聲卡沒有這個芯片。第5章輸入輸出系統(tǒng)91（4）混音器：將不同途徑，如話筒或線路輸入、CD輸入的聲音信號進(jìn)行混合。此外，混音器還為用戶提供軟件控制音量的功能。（5）跳線:用來設(shè)置聲卡的硬件設(shè)備，包括CD-ROM的I/O地址、聲卡的I/O地址的設(shè)置。聲卡上游戲端口的設(shè)置(開或關(guān))、聲卡的IRQ(中斷請求號)和DMA通道的設(shè)置，不能與系統(tǒng)上其他設(shè)備的設(shè)置相沖突，否則，聲卡無法工作甚至使整個計算機死機。（6）總線接口芯片：在聲卡與系統(tǒng)總線之間傳輸命令與數(shù)據(jù)，包括·I/O口地址。每個設(shè)備必須使用唯一的I/O地址，聲卡在出廠時通常設(shè)有缺省的I/O地址，其地址范圍為220H～260H?！RQ(中斷請求)號。每個外部設(shè)備都有唯一的一個中斷號。聲卡SoundBlaster缺省IRQ號為7，而SoundBlasterPRO的缺省IRQ號為5?！MA通道：聲卡錄制或播放數(shù)字音頻時，將使用DMA通道。（7）游戲桿端口。若一個游戲桿已經(jīng)連在機器上，則應(yīng)使聲卡上的游戲桿跳接器處于未選用狀態(tài)；否則，2個游戲桿互相沖突。第5章輸入輸出系統(tǒng)923.聲卡技術(shù)指標(biāo)（1）采樣頻率（samplingfrequency）。指對原始聲音波形進(jìn)行樣本采集的頻繁程度，單位是kHz。采樣頻率越高，記錄下的聲音信號與原始信號之間的差異就越小。聲卡采樣率一般分為4個等級：·22.05kHZ，F(xiàn)M廣播品質(zhì)。·44.1kHZ，CD品質(zhì)界限?！?8kHZ,比較精確品質(zhì)。·96kHz,高級品質(zhì)。（2）采樣位寬（samplingresolution）。表明采樣精度。采樣位寬越高，聲音聽起來就越細(xì)膩，“數(shù)碼化”的味道就越不明顯。專業(yè)聲卡支持的采樣精度通常包括：16/18/20/24bit。（3）失真度。表征處理后信號與原始波形之間的差異情況，為百分比值。其值越小說明聲卡越能重視地記錄或再現(xiàn)音樂作品的原貌。

（4）信噪比。指有效信號與背底噪聲的比值，單位分貝（dB）。其值越高，則說明因設(shè)備本身原因而造成的噪聲越小，一般在80dB左右。（5）動態(tài)范圍。指當(dāng)聲音驟然變化時，設(shè)備所能承受的最大范圍，單位是分貝（dB），一般聲卡動態(tài)范圍在85dB左右，90dB以上就很好了。（6）復(fù)音數(shù)。指播放MIDI音樂時，在一秒鐘內(nèi)能發(fā)出的最多聲音數(shù)量。一般多為64，而軟件復(fù)音數(shù)可高達(dá)1024.第5章輸入輸出系統(tǒng)937.7.3網(wǎng)絡(luò)適配器

1.網(wǎng)絡(luò)適配器及其功能網(wǎng)絡(luò)適配器（networkadapter）又稱為通信適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），人們常簡稱之網(wǎng)卡，是使計算機聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備

。第5章輸入輸出系統(tǒng)94（1）數(shù)據(jù)緩沖和收發(fā)控制。（2）串行/并行變換。接入信道上的串行數(shù)據(jù)與計算機中并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。（3）數(shù)據(jù)的封裝與解封。發(fā)送時，將上一層的分組上加上首部和尾部，使其成為以太網(wǎng)或無線局域網(wǎng)的幀；接收時，將以太網(wǎng)幀中的首部和尾部剝離，叫上一層。（4）編碼/譯碼。（5）鏈路管理：實現(xiàn)鏈路層協(xié)議CSMA/CD（對以太網(wǎng)）或802.11（對無線局域網(wǎng)）協(xié)議。（6）網(wǎng)卡上有一個全球唯一的編碼，用于作為計算機的物理地址——MAC地址。第5章輸入輸出系統(tǒng)952.網(wǎng)卡的基本構(gòu)造1）網(wǎng)卡硬件（1）網(wǎng)卡的控制芯片。網(wǎng)卡的控制芯片是網(wǎng)卡的CPU，用于控制整個網(wǎng)卡的工作，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的的傳送和連接時的信號偵測。（2）晶體震蕩器。負(fù)責(zé)產(chǎn)生網(wǎng)卡所有芯片的運算時鐘。通常網(wǎng)卡是使用20或25hz的晶體震蕩器。千兆網(wǎng)卡使用62.5MHz或者125MHz晶振。（3）調(diào)控元件。用來發(fā)送和接收中斷請求IRQ,指揮數(shù)據(jù)的正常流動。（4）網(wǎng)絡(luò)接頭，用于連接網(wǎng)絡(luò)。在用雙絞線作為傳輸媒介時，基本采用RJ-45接頭；用細(xì)同軸電纜作為傳輸媒介（時，采用BNC接頭。（5）信號指示燈。通常有兩個信號：TX代表正在送出數(shù)據(jù)，RX代表正在接收數(shù)據(jù)。通過不同的燈光變換來表示網(wǎng)絡(luò)是否導(dǎo)通。第5章輸入輸出系統(tǒng)962）固件程序固件程序?qū)崿F(xiàn)邏輯鏈路控制和媒體訪問控制的功能，還記錄MAC地址。3）其他（1）緩存和收發(fā)器（transceiver）。（2）BOOTROM，即就是啟動芯片等，第5章輸入輸出系統(tǒng)973.網(wǎng)絡(luò)適配器的主要參數(shù)（1）傳輸速率，單位Mbp目前，市場上主流的家用網(wǎng)卡傳輸速率普遍在100Mbps，最高可達(dá)1000Mbps。（2）應(yīng)用環(huán)境：有線還是無線。有線環(huán)境中是雙絞線連接還是細(xì)同軸電纜。（3）半雙工/全雙工。（4）遠(yuǎn)程喚醒（WakeOnLAN，WOL）。第5章輸入輸出系統(tǒng)984.無線網(wǎng)卡第5章輸入輸出系統(tǒng)992）無線網(wǎng)卡標(biāo)準(zhǔn)（1）IEEE802.11a：使用5GHz頻段，傳輸速度54Mbps，與802.11b不兼容（2）IEEE802.11b：使用2.4GHz頻段，傳輸速度11Mbps（3）IEEE802.11g：使用2.4GHz頻段，傳輸速度54Mbps，可向下兼容802.11b（4）IEEE802.11n(Draft2.0)：用于Intel新的迅馳2筆記本和高端路由上，可向下兼容，傳輸速度300Mbps。第5章輸入輸出系統(tǒng)1007.7設(shè)備驅(qū)動程序與BIOS4.8.1設(shè)備驅(qū)動程序計算機所使用的外部設(shè)備品種越來越多。即使同樣一種用途的設(shè)備，由于生產(chǎn)廠家不用，型號不同，設(shè)備制造廠家在研制設(shè)備的同時開發(fā)的。

1.設(shè)備驅(qū)動程序的功能設(shè)備驅(qū)動程序基本任務(wù)是啟動指定設(shè)備，并且在啟動設(shè)備之前完成一系列準(zhǔn)備工作。一般地說，設(shè)備驅(qū)動程序的工作過程如下：

1）對設(shè)備進(jìn)行配置2）名字映射3）設(shè)備保護——對I/O請求進(jìn)行合法性檢查4）將應(yīng)用程序中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求以上也可以稱為：支持設(shè)備獨立性。

OSCPU設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備適配器設(shè)備2.設(shè)備驅(qū)動程序的工作過程（1）將應(yīng)用程序中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求。（2）對I/O請求進(jìn)行合法性檢查。檢查用戶要求是否能為設(shè)備接受，是否屬于設(shè)備的功能范圍。（3）讀出并檢查設(shè)備