計算機(jī)組成原理（第6版）課件 第6章 輸入輸出設(shè)備及其接口

第6章輸入/輸出設(shè)備及其接口1/5主機(jī)CPU主存接口…鼠標(biāo)鍵盤顯示器打印機(jī)輸出輸入其它2/56.1輸入/輸出設(shè)備概述1、I/O設(shè)備的主要功能完成信息轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互存儲信息資源促進(jìn)應(yīng)用拓展3/52、I/O設(shè)備的類型輸入設(shè)備，如麥克風(fēng)、攝像頭輸出設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)外存儲器，移動硬盤、光盤過程控制設(shè)備，如各類傳感器數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如藍(lán)牙耳機(jī)數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，如無線網(wǎng)卡4/53、I/O設(shè)備與主機(jī)的信息交互

代碼格式

傳送格式（并行+串行）主機(jī)與I/O設(shè)備之間的信息交互，需要關(guān)注以下兩個方面的問題：采用二進(jìn)制數(shù)、ASCII碼、專用交換碼等采用并行、串行的數(shù)據(jù)格式5/56.2鍵盤及其接口

觸點(diǎn)式、無觸點(diǎn)式、虛擬式

全編碼和非編碼機(jī)械鍵盤、塑料薄膜式、導(dǎo)電橡膠式等觸點(diǎn)接通，電容+磁場變化，激光+觸屏硬件掃描、軟件掃描6.2.1鍵盤的類型6/97/9完全利用硬件掃描方法查找按鍵的位置、并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字符的ASCII代碼。6.2.2硬件掃描鍵盤1、定義2、組成與結(jié)構(gòu)(1)鍵盤矩陣128鍵8行×16列每鍵7位位置碼掃描碼（行號3位+列號4位）鍵盤8行×16列8/9列譯碼振蕩器接口鍵盤8行×16列比較器行譯碼輸出鎖定信號去抖動電路脈沖計數(shù)器ROMASCII碼硬件掃描鍵盤的工作原理圖按鍵的ASCII碼9/916168(2)計數(shù)器（輸出7位）在振蕩器驅(qū)動下輸出計數(shù)值(行\(zhòng)列號)。(3)符合比較器鍵盤矩陣輸出的列號與列譯碼輸出比較，以確定按鍵位置。(4)ROM存儲器把鍵位碼轉(zhuǎn)換成ASCII碼ROM單元地址：4位+3位ROM單元內(nèi)容：按鍵對應(yīng)的ASCII碼3、工作過程計數(shù)值鍵盤列號=掃描列號鎖定計數(shù)值訪問ROMASCII碼鍵盤接口(去抖)10/9以(2,1)按鍵為例列譯碼振蕩器計數(shù)器ROM接口鍵盤8行×16列比較器行譯碼鎖定去抖動161680000000010000101000010110000ASCII碼通過鍵盤掃描程序(固化在BIOS中)來識別按鍵位置，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的按鍵碼。6.2.3軟件掃描鍵盤(1)逐行掃描法[例]簡易掃描式鍵盤1）鍵盤矩陣+5V0

1

2

30123零電位IJ11/9(I,J)

ASCII碼否2）掃描原理按鍵產(chǎn)生中斷請求，CPU響應(yīng)并執(zhí)行鍵盤掃描子程序。第I行送0，其余行送1

I=0列線J中有0獲得行列位置(I,J)是I=I+1+5V0

1

2

30123零電位JI12/9(2)行列掃描法[例]IBMPC鍵盤(104鍵)1）鍵盤的基本結(jié)構(gòu)掃描碼(位置碼)

鍵盤16行×8列…列譯碼單片機(jī)8048

行譯碼13/92）工作原理※用8048來控制掃描先逐列為1、再逐行為1逐級掃描：獲得按鍵掃描碼(位置碼)※串行傳送掃描碼8048

串行掃描碼接口移位R并行掃描碼接口申請中斷※中斷處理CPU執(zhí)行鍵盤中斷子程序,從接口取掃描碼(位置碼)ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)(內(nèi)存中)。掃描碼(位置碼)鍵盤16行×8列…列譯碼單片機(jī)8048

行譯碼(檢測電平變化)14/9硬件組成6.3顯示設(shè)備及接口顯示適配器顯示器件（顯存、控制器、接口）（CRT、LED、PDP、LCD、3D)

控制器接口顯示適配器顯示器CPU顯存6.3.1概述15/166.3.2顯示成像原理圖像：依靠像素的亮度、顏色變化等來表達(dá)信息分辨率：能夠顯示的像素的個數(shù)（W×H）灰度級：能夠顯示不同灰度的數(shù)量顏色深度d：用來表示一個像素的二進(jìn)制代碼長度。顏色數(shù)N：像素能夠呈現(xiàn)出的顏色總數(shù)。N=2d16/16比如：8位的顏色深度00000000

~11111111可對應(yīng)256種不同顏色1、基本概念分析刷新頻率：單位時間內(nèi)屏幕圖像刷新的次數(shù)。顯示存儲器(VRAM):是一種DRAM(GDDR)，用來存放需要顯示的內(nèi)容。SDR→DDR→GDDR若規(guī)格為25行×80列，（1）字符方式VRAM內(nèi)容：基本容量=顯存內(nèi)容和容量字符的編碼（ASCII碼）VRAM容量：1字節(jié)存放1個字符編碼(英文字符)若考慮字符屬性，則顯存的容量還應(yīng)擴(kuò)大。25×80=2KB顯存功能：數(shù)據(jù)緩沖、屏幕刷新對顯存的操作會直接影響屏幕顯示。17/16（2）圖像方式圖形的像素點(diǎn)的顏色代碼VRAM內(nèi)容：（單色時，1b對應(yīng)1個像素）VRAM容量：若顯示規(guī)格為640點(diǎn)×200線，基本容量=8640×200×1=16KB分辨率不變：顏色則容量容量不變：顏色則分辨率屬性與屬性緩存增加代碼長度，表示底色、背景、加粗等屬性。隨機(jī)掃描：只在需要繪圖的地方掃描；光柵掃描：從上到下、從左到右逐行掃描；18/16顯示方式與原理顯示方式字符方式：

圖像方式：以字符為顯示單位;

以點(diǎn)(像素)為顯示單位;

顯示規(guī)格字符模式則指1幀畫面顯示的字符數(shù);

（字符行數(shù)×列數(shù)）圖像模式則指1幀畫面顯示的像素點(diǎn)數(shù);

（每線點(diǎn)數(shù)×線數(shù)）分辨率：25×801024×768單色、256色、24位色，…顏色數(shù)：19/16屏幕顯示自上而下、從左向右，顯存地址從低到高安排。顯存地址組織信息轉(zhuǎn)換顯存單元的地址由屏幕顯示的行列坐標(biāo)決定。0127901224ABGF行號決定地址的高位列號決定地址的低位AAAAAA如何將顯存中的信息（字符編碼/像素代碼）轉(zhuǎn)換為字符/圖像顯示在屏幕上？20/168[例]2513字符發(fā)生器，字符顯示原理可提供64種字符點(diǎn)陣字符點(diǎn)陣圖形（1）字符發(fā)生器→提供字符點(diǎn)陣代碼（7×9）

（5×8點(diǎn)陣）…….……..字符點(diǎn)陣代碼：11111110001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

0001000

點(diǎn)陣64×8字符譯碼行譯碼字符編碼（ROM高6位地址）

掃描線序號（ROM低3位地址）輸出ABC21/162、字符/圖像的顯示[例]ABCDEF（2）屏幕顯示每行字符逐線掃描。字符7×9，字符區(qū)9×141）掃描順序2）間隔橫向間隔2點(diǎn)（消隱）縱向間隔5線（消隱）22/16（3）字符顯示過程A編碼N編碼D編碼VRAMA點(diǎn)陣B點(diǎn)陣C點(diǎn)陣D點(diǎn)陣N點(diǎn)陣ROM屏幕

移位寄存器并行串行AND字符發(fā)生器VRAMROM

轉(zhuǎn)換顯示23/16圖像顯示原理VRAM屏幕轉(zhuǎn)換顯示0000111100000000000010010VRAM000000000000100100001111

顏色合成24/166.3.3

CRT顯示器熒光屏電子槍聚焦系統(tǒng)水平偏轉(zhuǎn)垂直偏轉(zhuǎn)顯示系統(tǒng)視頻放大掃描控制視頻信號水平同步垂直同步25/166.3.4

LCD顯示器通過液晶粒子的光電特性來顯示顏色。層狀液晶線狀液晶膽固醇液晶碟狀液晶利用電場改變液晶粒子排列形態(tài)，從而影響其透光性。26/161、LCD面板的結(jié)構(gòu)27/162、LCD的矩陣驅(qū)動方式LCD采用矩陣電路驅(qū)動，與CRT的光柵掃描截然不同。行列線垂直，交叉點(diǎn)控制1個像素可同時控制1行像素。28/16LCD驅(qū)動系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)29/163、LCD的類別※被動矩陣式LCD※主動矩陣式LCD典型：TFT-CLD，ThinfilmTransistor（薄膜晶體管）通過晶體管來控制光的穿透率。視角小，速度慢，畫質(zhì)差。通過彩色濾光片實(shí)現(xiàn)像素的RGB三色分量。視角大，速度快，畫質(zhì)好，功耗低。30/166.4打印設(shè)備及接口按工作方式：串行打印、并行打印按印字方法：擊打式、非擊打式按字符產(chǎn)生：字模打印、點(diǎn)陣打印按產(chǎn)品類型：針式、噴墨式和激光式打印機(jī)1、概述31/42、性能指標(biāo)(1)分辨率(DPI，dotperinch)(2)打印速度,即每分鐘能打印的頁數(shù)(3)打印幅面（B5、A4、A3）(4)打印接口（Centronics、COM、USB）(5)緩沖區(qū)大?。?~8MB，高端256MB）32/43、打印機(jī)舉例