第8章輸入輸出設(shè)備

（時(shí)間：4學(xué)時(shí)）第8章輸入輸出設(shè)備輸入/輸出設(shè)備即外圍設(shè)備，簡(jiǎn)寫為I/O設(shè)備。本章介紹其分類方法，并重點(diǎn)介紹幾種最常用的基本外圍設(shè)備，著重于其信息傳送和控制原理等內(nèi)容。第8章輸入輸出設(shè)備8.1外圍設(shè)備概述

8.2鍵盤

8.3顯示設(shè)備

8.4打印輸出設(shè)備

8.1外圍設(shè)備概述計(jì)算機(jī)主機(jī)的主要功能是存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，而被存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)最初都來自于主機(jī)外部，這就需要用到輸入設(shè)備；被處理好的數(shù)據(jù)又常常需要以人們能夠識(shí)別的方式顯示或打印出來，這就需要用到輸出設(shè)備。這里所定義的輸入與輸出，是以主機(jī)為基準(zhǔn)，送入主機(jī)稱為輸入，由主機(jī)送往外部設(shè)備稱為輸出。8.1外圍設(shè)備概述8.1.1外圍設(shè)備分類8.1.2信息交換與代碼與傳送格式8.1.3調(diào)用外圍設(shè)備的層次8.1.1外圍設(shè)備分類輸出的數(shù)據(jù)在許多場(chǎng)合下是用來控制其他系統(tǒng)的，而輸入的數(shù)據(jù)在許多場(chǎng)合下也往往來自其他控制系統(tǒng)。所以輸入設(shè)備和輸出設(shè)備是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與人或其他設(shè)備、系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的裝置，并且其種類很多。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的工作原理，除常見的機(jī)電式、電子式外，還涉及各種新的技術(shù)成果，涉及各種各樣的物理、化學(xué)機(jī)制，而且一直在不斷地發(fā)展?？梢詮牟煌嵌葘?duì)外部設(shè)備進(jìn)行分類，如按功能與用途、工作原理、速度快慢、傳送格式等分別分類。這里僅從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的角度，根據(jù)設(shè)備在系統(tǒng)中的作用將其劃分為5類。同一種設(shè)備可能具有其中幾種功能。8.1.1外圍設(shè)備分類1.輸入設(shè)備2.輸出設(shè)備3.外存儲(chǔ)器4.終端設(shè)備5.其他廣義外圍設(shè)備8.1.2信息交換代碼與傳送格式外圍設(shè)備與主機(jī)之間的關(guān)系，說到底就是信息的輸入或輸出，即信息交換。我們關(guān)心的是信息交換中所使用的代碼格式、傳送方式(串行、并行)和傳輸速率。傳送的數(shù)據(jù)類型可能有多種(如數(shù)值型、字符型、日期型、邏輯型、圖形、聲音)，但在進(jìn)入計(jì)算機(jī)或由計(jì)算機(jī)輸出時(shí)，一般都采用二進(jìn)制編碼形式。計(jì)算機(jī)內(nèi)部用程序完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)與各種不同類型數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換；而各種不同的外圍設(shè)備則由其控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)與相應(yīng)動(dòng)作或相應(yīng)信息之間的轉(zhuǎn)換。8.1.3調(diào)用外圍設(shè)備的層次外圍設(shè)備的工作需要由設(shè)備控制器進(jìn)行控制，而外圍設(shè)備與主機(jī)之間一般又需要一個(gè)接口部件。在常用的微型機(jī)系統(tǒng)中，磁盤控制器與接口合為一體，稱為磁盤適配器；顯示器的控制器也與接口合為一體，稱為顯示器適配卡；打印機(jī)控制器則與打印機(jī)本身合為一體，而打印機(jī)適配卡往往是一種可以通用的接口。許多設(shè)備控制器與接口都是可編程控制的，甚至采用了微處理器與局部存儲(chǔ)器，可以存放與執(zhí)行設(shè)備的控制程序。鍵盤操作一般由用戶主動(dòng)進(jìn)行，主機(jī)以中斷方式被動(dòng)處理，接收并識(shí)別鍵碼。大多數(shù)外圍設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)、磁盤、磁帶等，在宏觀上由主機(jī)主8.1.3調(diào)用外圍設(shè)備的層次動(dòng)調(diào)用，在微觀上可能采用中斷方式或DMA方式進(jìn)行處理。對(duì)外圍設(shè)備的調(diào)用過程與設(shè)備的工作，大致可分為下述4個(gè)層次。1.調(diào)用外圍設(shè)備的用戶界面操作系統(tǒng)為用戶調(diào)用外圍設(shè)備提供了統(tǒng)一而方便的操作界面。例如，現(xiàn)在微機(jī)常用的操作系統(tǒng)Windows為用戶提供了兩種界面：或使用菜單命令，或在程序中通過軟中斷進(jìn)行系統(tǒng)功能調(diào)用。這些菜單命令或功能調(diào)用命令，可以指定磁盤讀/寫、顯示、打印等操作，或從純軟件角度按文件名進(jìn)行對(duì)文件的有關(guān)操作。8.1.3調(diào)調(diào)用外外圍設(shè)備備的層次次2.設(shè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)動(dòng)程序在操作系統(tǒng)中中，包含若干干個(gè)對(duì)常用外外圍設(shè)備的驅(qū)驅(qū)動(dòng)程序。每每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序序又包含若干干功能子程序序，提供對(duì)該該設(shè)備的操作作功能，供用用戶選擇。當(dāng)當(dāng)用戶在編程程中以軟中斷斷方式調(diào)用某某個(gè)外圍設(shè)備備時(shí)，可根據(jù)據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)術(shù)手冊(cè)，以中中斷號(hào)調(diào)用某某個(gè)驅(qū)動(dòng)程序序，以功能編編號(hào)指定所需需的操作類型型。由于機(jī)器器指令系統(tǒng)只只能提供通用用的基本操作作功能，所以以驅(qū)動(dòng)程序往往往以送出命命令字或命令令塊(多字節(jié)節(jié))方式，向向接口送出針針對(duì)該設(shè)備的的具體控制信信息，并以取取回狀態(tài)字的的形式，判別別操作結(jié)果與與設(shè)備運(yùn)行狀狀態(tài)。8.1.3調(diào)調(diào)用外圍圍設(shè)備的層次次3.設(shè)備控控制器及控制制程序驅(qū)動(dòng)程序通過過接口部件，，向設(shè)備控制制器發(fā)出命令令字。命令字字代碼的各位位表達(dá)了要求求外圍設(shè)備進(jìn)進(jìn)行的操作，，通過相應(yīng)的的邏輯部件將將其實(shí)現(xiàn)。由由于微處理器器價(jià)格已很低低廉，像磁盤盤控制器、打打印機(jī)控制器器一類功能較較復(fù)雜的設(shè)備備控制器，廣廣泛采用微處處理器與半導(dǎo)導(dǎo)體存儲(chǔ)器，，構(gòu)成所謂智智能型接口與與控制器，其其中用ROM固化設(shè)備控控制程序。當(dāng)當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序送送出命令之后后，就啟動(dòng)設(shè)設(shè)備控制器中中的微處理器器，通過執(zhí)行行設(shè)備控制程程序?qū)崿F(xiàn)有關(guān)關(guān)的操作。8.1.3調(diào)調(diào)用用外圍圍設(shè)備備的層層次4.外外圍圍設(shè)備備的具具體操操作本書重重點(diǎn)介介紹幾幾種常常用外外圍設(shè)設(shè)備的的邏輯輯組成成及工工作原原理。。讀者者應(yīng)該該從系系統(tǒng)的的角度度了解解外圍圍設(shè)備備工作作的全全過程程(即即主機(jī)機(jī)與外外圍設(shè)設(shè)備之之間是是如何何聯(lián)機(jī)機(jī)工作作的)，并并了解解調(diào)用用外圍圍設(shè)備備工作作的幾幾個(gè)層層次。。8.2鍵鍵盤盤由按鍵鍵動(dòng)作作產(chǎn)生生相應(yīng)應(yīng)按鍵鍵編碼碼的一一種可可能方方法是是，將將按鍵鍵產(chǎn)生生的電電信號(hào)號(hào)輸入入到編編碼電電路，，編碼碼器將將產(chǎn)生生對(duì)應(yīng)應(yīng)的按按鍵編編碼。。早期期曾將將這種種鍵盤盤稱為為編碼碼鍵盤盤。當(dāng)當(dāng)鍵的的數(shù)量量較多多時(shí)，，編碼碼邏輯輯的成成本較較高。。直接接編碼碼產(chǎn)生生鍵碼碼的方方法也也不夠夠靈活活，一一旦編編碼邏邏輯電電路固固定，，如果果需要要重新新定義義鍵名名與鍵鍵碼，，就不不夠方方便?！，F(xiàn)在在，僅僅當(dāng)按按鍵數(shù)數(shù)量較較少，，或者者在形形成8421碼碼這類類很有有規(guī)律律的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單編編碼時(shí)時(shí)，才才采用用直接接編碼碼邏輯輯的方方法。。8.2鍵鍵盤盤在通通用用鍵鍵盤盤上上，，以以及及鍵鍵的的數(shù)數(shù)量量較較多多時(shí)時(shí)，，普普遍遍采采用用掃掃描描方方式式產(chǎn)產(chǎn)生生鍵鍵碼碼。。將將鍵鍵連連接接成成矩矩陣陣，，每每個(gè)個(gè)鍵鍵位位于于某某行行、、某某列列交交點(diǎn)點(diǎn)上上，，先先通通過過掃掃描描方方法法找找到到按按下下的的鍵鍵的的行行列列位位置置，，稱稱為為位位置置碼碼或或掃掃描描碼碼；；再再查查表表(ROM構(gòu)構(gòu)成成或或軟軟件件實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn))將將位位置置碼碼轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換為為按按鍵鍵編編碼碼。。鍵鍵盤盤邏邏輯輯固固定定后后，，某某一一位位置置上上的的鍵鍵具具有有固固定定的的位位置置碼碼；；更更換換轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換表表的的內(nèi)內(nèi)容容，，即即可可重重新新定定義義鍵鍵名名與與鍵鍵碼碼。。于于是是便便有有人人將將這這種種鍵鍵盤盤稱稱為為非非編編碼碼鍵鍵盤盤。。然然而而這這種種提提法法卻卻很很容容易易誤誤解解為為這這種種鍵鍵盤盤不不存存在在對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的鍵鍵碼碼，，為為此此通通常常稱稱這這種種鍵鍵盤盤為為掃掃描描式式鍵鍵盤盤。。8.2鍵鍵盤盤8.2.1鍵鍵8.2.2硬硬件掃描描鍵盤8.2.3軟軟件掃描描鍵盤8.2.1鍵鍵鍵是一種開關(guān)關(guān)，按鍵或抬抬鍵使開關(guān)產(chǎn)產(chǎn)生不同的信信號(hào)。鍵開關(guān)關(guān)種類很多，，產(chǎn)生信號(hào)的的原理也有較較大的差別。。從有無觸點(diǎn)點(diǎn)的角度，可可分為接觸式式、無觸點(diǎn)式式兩大類。從從按鍵方式的的角度，又常常分為機(jī)械動(dòng)動(dòng)作式、觸摸摸式兩類。8.2.1鍵鍵1.接觸式式接觸式鍵有兩兩個(gè)觸點(diǎn)，按按鍵時(shí)閉合，，抬鍵后分離離。其具體結(jié)結(jié)構(gòu)又分為機(jī)機(jī)械觸點(diǎn)式鍵鍵和干簧鍵兩兩種常見形式式。(1)機(jī)械觸觸點(diǎn)式鍵。(2)干簧鍵鍵。2.無觸點(diǎn)點(diǎn)式(機(jī)械動(dòng)動(dòng)作型)為了提高鍵的的壽命，可應(yīng)應(yīng)用非接觸(無觸點(diǎn))式式鍵。常規(guī)按按鍵動(dòng)作方式式的無觸點(diǎn)式式鍵有電容式式鍵和霍爾鍵鍵兩種。(1)電容式式鍵。(2)霍爾鍵鍵。8.2.1鍵鍵3.觸摸摸式觸摸式鍵指指按鍵時(shí)沒沒有行程或或只有短行行程，因而而專門列為為一類。常常見的觸摸摸式鍵有薄薄膜式、感感應(yīng)式和觸觸摸屏三類類。(1)薄膜膜式。(2)感應(yīng)應(yīng)式。(3)觸摸摸屏。8.2.2硬件件掃描鍵盤盤在鍵盤上，，各鍵的安安裝位置可可根據(jù)操作作的需要來來定；但在在電氣連接接上，可將將諸鍵連接接成矩陣，，即分成n行×m列，每個(gè)鍵鍵連接于某某個(gè)行線與與某個(gè)列線線之間。通通過硬件掃掃描或軟件件掃描，識(shí)識(shí)別所按下下的鍵的行行列位置，，得到位置置碼或掃描描碼。如果果由硬件邏邏輯實(shí)現(xiàn)掃掃描，這種種鍵盤稱為為硬件掃描描鍵盤，或或稱為電子子掃描式編編碼鍵盤。。所用的硬硬件邏輯可可稱為廣義義上的編碼碼器。圖8-1所示示為一個(gè)硬硬件掃描式式鍵盤的邏邏輯組成，，包括鍵盤盤矩陣、振振蕩器、計(jì)計(jì)數(shù)器、行行譯碼器、、列譯碼器器、符合比比較器、ROM、接接口、去抖抖電路等。。圖8-1硬硬件掃掃描式鍵盤盤原理8.2.3軟件件掃描鍵盤盤可以通過執(zhí)執(zhí)行鍵盤掃掃描程序?qū)?duì)鍵盤矩陣陣進(jìn)行掃描描，以識(shí)別別按鍵的行行列位置，，這種鍵盤盤稱為軟件件掃描鍵盤盤。如果對(duì)主機(jī)機(jī)工作速度度要求不高高，如教學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)用的的單板機(jī)，，可由CPU自己執(zhí)執(zhí)行鍵盤掃掃描程序。。按鍵時(shí)，，鍵盤向主主機(jī)提出中中斷請(qǐng)求，，CPU響響應(yīng)后轉(zhuǎn)去去執(zhí)行鍵盤盤中斷處理理程序，其其中包含鍵鍵盤掃描程程序、鍵碼碼轉(zhuǎn)換程序序及預(yù)處理理程序。如如果對(duì)主機(jī)機(jī)工作速度度要求較高高，希望盡盡量少占用用CPU處處理時(shí)間，，則可在鍵鍵盤中設(shè)置置一個(gè)單片片機(jī)，由它它執(zhí)行鍵盤盤掃描程序序、預(yù)處理理程序，再再向CPU申請(qǐng)中斷斷送出掃描描碼?，F(xiàn)代代計(jì)算機(jī)的的通用鍵盤盤，大多采采用第二種種方案。8.2.3軟件件掃描鍵盤盤通常有兩種種掃描方法法，即逐行行掃描法和和行列掃描描法。下面面分別介紹紹。1.逐行行掃描法圖8-2是是一種在單單板機(jī)中廣廣泛采用的的鍵盤矩陣陣示意。16個(gè)字鍵鍵連接成4行×4列列，4條列列線分別通通過上拉電電阻接+5V電源，，若沒有行行線的影響響，則列線線輸出高電電平。在執(zhí)執(zhí)行鍵盤掃掃描程序時(shí)時(shí)，CPU數(shù)據(jù)輸出出送往行線線，并將列列線輸出取取回，判別別按鍵位置置。當(dāng)有有鍵鍵按按下下時(shí)時(shí)，，鍵鍵盤盤產(chǎn)產(chǎn)生生中中斷斷請(qǐng)請(qǐng)求求信信號(hào)號(hào)，，CPU響響應(yīng)應(yīng)后后執(zhí)執(zhí)行行鍵鍵盤盤掃掃描描子子程程序序。。在在單單板板機(jī)機(jī)監(jiān)監(jiān)控控程程序序中中，，一一般般含含有有掃掃描描子子程程序序，，其其流流程程如如圖圖8-3所所示示。。圖8-2簡(jiǎn)簡(jiǎn)易掃描鍵鍵盤矩陣8.2.3軟軟件掃描描鍵盤圖8-3逐逐行掃描法法程序流程8.2.3軟軟件掃描描鍵盤CPU通過數(shù)數(shù)據(jù)線輸出代代碼，送往行行線。從第0行開始逐行行為0，其余余各行為1。。將列線輸出出取回至CPU，判別其其中是否有一一位為0，是是哪一位為0。假定按下下的鍵將第1行第1列接接通，則當(dāng)?shù)诘?行行線為為0時(shí)，第1列列線也為為0，其余各各列線為1。。由此可知按按鍵位置，得得到位置碼(掃描碼)，，再查表轉(zhuǎn)換換為對(duì)應(yīng)的ASCII碼碼。在程序中中可插入延時(shí)時(shí)程序，以避避開閉合初期期的抖動(dòng)階段段。該程序也也可由專門的的單片機(jī)負(fù)責(zé)責(zé)執(zhí)行。8.2.3軟軟件掃描描鍵盤2.行列掃描描法下面以常用的的IPM-PC鍵盤為例例，說明一種種通用鍵盤結(jié)結(jié)構(gòu)、鍵盤接接口及行列掃掃描法原理。。IBM-PC的通用鍵盤盤采用電容式式無觸點(diǎn)式鍵鍵，共83~110鍵，，連接為16行×8列。。采用單片機(jī)機(jī)Intel8048進(jìn)行控制，，以行列掃描描法獲得按鍵鍵掃描碼。鍵鍵盤通過電纜纜與主機(jī)板上上的鍵盤接口口相連。以串串行方式將掃掃描碼送往接接口，由移位位寄存器組裝裝，然后向CPU請(qǐng)求中中斷。CPU以并行方式式從接口中讀讀取按鍵掃描描碼，如圖8-4所示。。圖中，虛線線左邊是鍵盤盤邏輯，右邊邊是位于主機(jī)機(jī)板上的接口口邏輯。圖8-4IBM-PC鍵盤與接接口8.2.3軟軟件掃描描鍵盤單片機(jī)8048的數(shù)據(jù)輸輸出分送行譯譯碼器與列譯譯碼器，可按按行列掃描法法對(duì)鍵盤矩陣陣掃描。矩陣陣輸出經(jīng)檢測(cè)測(cè)器，可判別別一組行線或或一組列線中中是否有1，，檢測(cè)器輸出出送8048的檢測(cè)端T1。行列掃掃描法法的工工作原原理是是：先先逐列列為1地步步進(jìn)掃掃描，，由8048T1端測(cè)測(cè)試，，是哪哪一列列為1RAM結(jié)構(gòu)構(gòu)圖。。時(shí)行行線輸輸出為為1，，從而而判明明按鍵鍵的列列號(hào)；；再逐逐行為為1地地步進(jìn)進(jìn)掃描描，判判明按按鍵的的行號(hào)號(hào)。IBM-PC鍵鍵盤的的操作作過程程大致致如下下。(1)初始始化。。(2)允許許鍵盤盤工作作。(3)掃描描鍵盤盤。字鍵位置掃描碼字鍵位置掃描碼字鍵位置掃描碼字鍵位置掃描碼字鍵位置掃描碼字鍵位置掃描碼140E281C422A56387046101150F291D432B573971472021610301E442C583A72483031711311F452D593B734940418123220462E603C744A50519133321472F613D754B606201434224830623E764C707211535234931633F774D8082216362450326440784E9092317372551336541794F100A24183826523466428050110B25193927533567438151120C261A4028543668448252130D271B41295537694583538.2.3軟軟件件掃描描鍵盤盤(4)8048處理理重鍵鍵。(5)傳送送掃描描碼。。(6)中斷斷處理理。緩沖區(qū)區(qū)的容容量足足以存存放一一個(gè)快快速操操作員員每秒秒鐘所所按的的鍵符符。當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)或用用戶需需要鍵鍵盤輸輸入時(shí)時(shí)，可可直接接在主主程序序中以以軟中中斷指指令(即INT16H)的的形式式調(diào)用用BIOS的鍵鍵盤I/O程序序，從從緩沖沖區(qū)中中取走走所需需的字字符。。8.3顯顯示設(shè)設(shè)備顯示器是計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)常用的輸輸出設(shè)備。。軟件設(shè)計(jì)計(jì)與其執(zhí)行行效果往往往以字符或或圖形的方方式在屏幕幕上顯示出出來，提供供人們修改改而不留下下痕跡；人人們也很容容易根據(jù)顯顯示的內(nèi)容容，通過鼠鼠標(biāo)或鍵盤盤操作，隨隨時(shí)控制和和干預(yù)程序序的執(zhí)行。。因此，顯顯示設(shè)備是是較為理想想的人-機(jī)機(jī)通信工工具，并且且具有更強(qiáng)強(qiáng)的編輯功功能；其工工作速度快快，無機(jī)械械噪聲，靈靈活輕便。。顯示器屏屏幕上的字字符、圖形形不能永久久保留；一一旦關(guān)機(jī)，，屏幕上的的信息就消消失了。8.3顯顯示設(shè)設(shè)備8.3.1顯示示器概述8.3.2顯示示方式與規(guī)規(guī)格8.3.3光柵柵掃描成像像原理8.3.4屏幕幕顯示與顯顯示緩存間間的對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系8.3.5屏幕幕顯示的實(shí)實(shí)現(xiàn)8.3.1顯示示器概述對(duì)一般用戶戶來說，要要求顯示器器能在屏幕幕上指定位位置顯示字字符、數(shù)字字和圖形。。對(duì)許多專專業(yè)用戶來來說，便有有更深層次次的要求。。顯示設(shè)備子子系統(tǒng)的硬硬件組成包包括顯示器器件(或稱稱顯示器)；控制器器與接口，，在微機(jī)系系統(tǒng)中往往往合為一個(gè)個(gè)整體，稱稱為顯示器器適配卡。。其軟件組組成有包含含在操作系系統(tǒng)中的驅(qū)驅(qū)動(dòng)程序，，可由操作作系統(tǒng)調(diào)用用；提供專專門圖形功功能的各種種圖形軟件件包等。8.3.1顯示示器概述按照發(fā)光原原理，可將將顯示器分分為兩大類類。第一類類，發(fā)光器器件。外加加電信號(hào)，，顯示器件件將產(chǎn)生光光輻射，從從而發(fā)光。。這類器件件有陰極射射線管(CRT)、、發(fā)光二極極管(LED)、等等離子顯示示器件(PDP)和和場(chǎng)致發(fā)光光板(ELD)等。。第二類，，光調(diào)制器器件。這類類器件本身身不發(fā)光，，工作時(shí)需需另設(shè)光源源。在外加加電信號(hào)作作用下，器器件的局部部區(qū)域的光光特性發(fā)生生變化，引引起光線透透過或反射射。顯示屏屏幕上收到到器件形成成的調(diào)制光光，即隨電電信號(hào)而變變化的光。。屬于這類類器件的有有液晶顯示示(LCD)、電化化學(xué)反應(yīng)顯顯示等。8.3.1顯示示器概述從目前情況況來看，CRT顯示示器的清晰晰度與分辨辨率較高，，大多數(shù)顯顯示終端仍仍以CRT顯示器為為主。液晶晶顯示器呈呈平板狀，，且易于微微型化，廣廣泛應(yīng)用于于便攜式計(jì)計(jì)算機(jī)與各各種數(shù)字顯顯示儀表中中。一個(gè)發(fā)發(fā)光二極管管可提供一一個(gè)光點(diǎn)，，由多個(gè)發(fā)發(fā)光二極管管可構(gòu)成巨巨型顯示屏屏幕，廣泛泛應(yīng)用于機(jī)機(jī)場(chǎng)、車站站、商店的的大屏幕顯顯示。本書書主要介紹紹目前PC系統(tǒng)中普普遍使用的的CRT顯顯示器的組組成和基本本工作原理理。8.3.1顯示示器概述CRT顯示示器，在結(jié)結(jié)構(gòu)上大體體是一臺(tái)沒沒有高頻放放大部分的的電視機(jī)，，本身還算算不上一臺(tái)臺(tái)完整、獨(dú)獨(dú)立的設(shè)備備，因?yàn)樗目刂破髌鞑糠直环址蛛x出來，，并且用插插接在主機(jī)機(jī)中的一塊塊顯示卡實(shí)實(shí)現(xiàn)，通過過顯示卡向向顯示器傳傳送視頻信信號(hào)。8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格顯示器的顯示示方式可以分分為兩大類：：字符/數(shù)字字方式(A/N方式)和和圖形方式(APA方式式)。在字符符/數(shù)字方式式中，以字符符為顯示內(nèi)容容的基本單元元，又稱為文文本顯示方式式。實(shí)際上，，字符是由點(diǎn)點(diǎn)陣組成的，，在顯示過程程中需將字符符的ASCII碼轉(zhuǎn)換為為字符點(diǎn)陣代代碼。圖形方方式不如字符符方式那樣規(guī)規(guī)整，圖形信信息更具隨機(jī)機(jī)性。不論是是字符還是圖圖形，實(shí)際上上都是由許多多亮度不同的的或色彩不同同的像點(diǎn)所組組成的。每一一個(gè)像點(diǎn)稱為為一個(gè)像素(Pixel)，或稱為為像元。8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格可用分辨率這這一指標(biāo)衡量量顯示規(guī)格。。對(duì)于字符方方式，分辨率率是指一幀畫畫面最多可顯顯示的字符行行數(shù)與列數(shù)，，一般列數(shù)大大于行數(shù)。進(jìn)進(jìn)一步描述的的指標(biāo)是每個(gè)個(gè)字符點(diǎn)陣的的組成，即橫橫向點(diǎn)數(shù)與縱縱向點(diǎn)數(shù)。對(duì)對(duì)于圖形方式式，分辨率是是指一幅畫面面最多可顯示示的像點(diǎn)數(shù)，，即可顯示的的水平線數(shù)與與每線的點(diǎn)數(shù)數(shù)。顯然，分分辨率越高，，畫面越清晰晰，顯示容量量越大。顯示器分單色色顯示器與彩彩色顯示器兩兩類。對(duì)于單單色顯示器，，可用不同灰灰度提供畫面面的多層次。。對(duì)于彩色顯顯示器，則以以不同顏色提提供更好的顯顯示效果。相相應(yīng)的，可提提供的灰度等等級(jí)或色數(shù)也也是顯示規(guī)格格中的重要指指標(biāo)。8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格顯示規(guī)格取決決于顯示器控控制器(適配配卡)提供的的顯示規(guī)格，，顯示頭所能能滿足的分辨辨率要求兩個(gè)個(gè)方面。一方方面是顯示設(shè)設(shè)備的不斷升升級(jí)換代，提提高顯示器本本身的分辨率率和清晰度；；另一方面是是需要不斷推推出新的顯示示器適配卡，，才能使顯示示器的功能完完全發(fā)揮出來來。8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格若干年來，IBM公司為為個(gè)人計(jì)算機(jī)機(jī)先后推出了了4種彩顯適適配卡：彩色色圖形適配器器(ColorGraphicsAdapter，CGA)、增增強(qiáng)型圖形適適配器(EnhancedGraphicsAdapter，EGA)、多多色圖形適配配器(MultipleColorGraphicsAdapter，MCGA)、、視頻圖形陣陣列(VideoGraphicsArray，VGA)。在每種適配卡卡中，允許編編程選擇幾種種顯示規(guī)格。。這些顯示標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)被稱為IBM-PC視頻標(biāo)準(zhǔn)，，已為國(guó)際上上普遍接受，，各廠家在PC硬件開發(fā)發(fā)和軟件開發(fā)發(fā)中，對(duì)其產(chǎn)產(chǎn)品性能的基基本要求就是是要與這些標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)相兼容。。8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格1．CGA方方式CGA是為PC/XT配配置的，有7種工作方式式可供編程選選擇，如表8-2所示。。方式類型分辨率(像素)顏色0字符40列×25行2色1字符40列×25行4色2字符80列×25行2色3字符80列×25行4色4圖形320點(diǎn)×200線4色5圖形320點(diǎn)×200線2色6圖形640點(diǎn)×200線2色表8-2CGA方式式8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格2．EGA方方式EGA是為PC/AT(286機(jī))配置的。除除兼容CGA的7種工作作方式之外，，又新增了4種工作方式式，如表8-3所示。一一些公司推出出了漢化的彩彩顯適配卡CEGA。在在西文與圖形形顯示方面與與EGA兼容容，并具有漢漢字顯示功能能。此外，新新增了兩種顯顯示規(guī)格：一一種是字符方方式，以像點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算的分辨辨率可達(dá)648×504，64色中中任選16色色；另一種是是圖形方式，，以像點(diǎn)計(jì)算算的分辨率可可達(dá)640××480，64色中任選選16色。方式類型分辨率顏色D圖形320×20016色E圖形640×20016色F圖形640×350單色、4種灰度10H圖形640×35016色表8-3EGA新增增的工作方式式8.3.2顯顯示方式式與規(guī)格3．MCGA方式表8-4MCGA增增加的顯示方方式類型屏幕分辨辨率顏色數(shù)目目圖形640×4802圖形320×200256MCGA是IBM為PS/2的低檔檔機(jī)型配置的的多色圖形適適配器。它與與CGA兼容容，并增加了了兩種方式，，見表8-4。它的最高高分辨率為640×480，而當(dāng)分分辨率較低(320×200)時(shí)，，則可同時(shí)顯顯示256種種顏色。它與與EGA不兼兼容。類型屏幕分辨率顏色數(shù)目圖形640×4802圖形320×200256表8-4MCGA增增加加的的顯顯示示方方式式8.3.2顯顯示示方方式式與與規(guī)規(guī)格格4．．VGA方方式式VGA是是為為PS/2高高檔檔機(jī)機(jī)型型配配置置的的性性能能更更好好的的彩彩色色圖圖形形適適配配器器，，稱稱為為視視頻頻圖圖形形陣陣列列。。它它與與CGA、、EGA均均保保持持兼兼容容，，同同時(shí)時(shí)還還增增加加了了幾幾種種新新的的顯顯示示方方式式，，見見表表8-5。。它它的的性性能能包包括括分分辨辨率率、、顯顯示示的的顏顏色色數(shù)數(shù)量量等等都都有有了了明明顯顯的的提提高高，，可可用用來來顯顯示示高高質(zhì)質(zhì)量量的的、、有有真真實(shí)實(shí)感感的的圖圖形形。。因因此此，，VGA廣廣泛泛地地用用于于PC286、、PC386中中。。VGA方方式式本本身身的的規(guī)規(guī)格格正正在在繼繼續(xù)續(xù)提提高高，，許許多多與與VGA兼兼容容，，且且性性能能有有各各種種改改進(jìn)進(jìn)的的圖圖形形顯顯示示器器不不斷斷涌涌現(xiàn)現(xiàn)，，如如美美國(guó)國(guó)TridentMicrosystems公公司司開開發(fā)發(fā)的的與與VGA兼兼容容的的TVGA彩彩色色圖圖形形顯顯示示器器便便是是其其中中一一例例。。方式類型屏幕分辨率/像素顏色數(shù)目11H圖形640×480212H圖形640×4801613H圖形320×20025614H圖形800×600256表8-5VGA增增加加的的顯顯示示方方式式8.3.3光光柵柵掃掃描描成成像像原原理理本節(jié)節(jié)講講述述CRT顯顯示示器器的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及其其成成像像原原理理。。CRT顯顯示示器器可可以以分分為為兩兩大大部部分分：：顯顯像像管管(陰陰極極射射線線管管)和和顯顯示示控控制制部部件件。。用用在在PC中中的的顯顯示示器器，，顯顯示示存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器和和字字符符發(fā)發(fā)生生器器被被放放置置到到顯顯示示卡卡上上。。1.陰陰極極射射線線管管的的組組成成CRT顯顯示示器器所所用用的的顯顯示示器器件件是是陰陰極極射射線線管管，，其其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)原原理理如如圖圖8-5所所示示。。它它由由電電子子槍槍、、熒熒光光屏屏和和偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控控制制裝裝置置三三部部分分組組成成。。電電子子槍槍位位于于細(xì)細(xì)圓圓柱柱形形管管頸頸內(nèi)內(nèi)，，它它發(fā)發(fā)射射出出高高速速的的(約約每每秒秒60000公公里里)電電子子束束沖沖射射到到熒熒光光屏屏上上。。在在熒熒光光屏屏內(nèi)內(nèi)表表面面涂涂敷敷有有熒熒光光粉粉薄薄膜膜。。當(dāng)當(dāng)電電子子槍槍發(fā)發(fā)射射出出的的高高速速電電子子束束沖沖射射到到熒熒光光屏屏上上時(shí)時(shí)，，可可使使8.3.3光光柵柵掃掃描描成成像像原原理理熒光光膜膜發(fā)發(fā)光光。。圓圓柱柱形形管管頸頸和和矩矩形形屏屏幕幕管管面面之之間間由由玻玻璃璃錐錐體體相相連連接接，，整整個(gè)個(gè)玻玻璃璃外外殼殼的的里里面面抽抽成成真真空空。。在在管管子子錐錐體體部部分分的的側(cè)側(cè)面面有有第第三三陽陽極極接接插插座座。。其其他他各各電電極極在在管管頸頸末末端端用用金金屬屬管管腳腳引引出出。。圖8-5陰陰極極射射線線管管的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)8.3.3光光柵柵掃掃描描成成像像原原理理對(duì)彩彩色色顯顯示示器器，，顯顯示示的的顏顏色色應(yīng)應(yīng)由由紅紅、、綠綠、、藍(lán)藍(lán)三三種種基基本本顏顏色色按按一一定定比比例例關(guān)關(guān)系系搭搭配配而而成成。。為為此此，，對(duì)對(duì)顯顯示示屏屏上上的的每每一一個(gè)個(gè)像像素素，，都都要要由由能能在在電電子子束束照照射射下下發(fā)發(fā)出出紅紅、、綠綠、、藍(lán)藍(lán)三三種種顏顏色色的的三三個(gè)個(gè)小小熒熒光光粉粉點(diǎn)點(diǎn)組組成成。?？煽砂寻阉鼈儌兣排帕辛谐沙烧墙切涡危?，再再為為其其各各配配備備一一個(gè)個(gè)獨(dú)獨(dú)立立控控制制電電子子束束強(qiáng)強(qiáng)度度的的電電子子槍槍，，并并確確保保三三個(gè)個(gè)電電子子槍槍發(fā)發(fā)出出的的電電子子束束能能準(zhǔn)準(zhǔn)確確地地打打在在各各自自對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的小小熒熒光光粉粉點(diǎn)點(diǎn)上上。。這這樣樣，，三三個(gè)個(gè)電電子子槍槍也也要要排排列列成成正正三三角角形形狀狀，，并并在在熒熒光光屏屏附附近近安安裝裝一一個(gè)個(gè)布布滿滿小小孔孔的的蔭蔭罩罩板板，，其其小小孔孔數(shù)數(shù)與與三三色色熒熒光光粉粉點(diǎn)點(diǎn)的的組組數(shù)數(shù)(單單色色時(shí)時(shí)的的像像素素?cái)?shù)數(shù))一一致致，，以以確確保保三三個(gè)個(gè)電電子子槍槍發(fā)發(fā)出出的的電電子子束束能能穿穿過過同同一一小小孔孔分分別別打打在在各各自自對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的小小熒熒光光粉粉點(diǎn)點(diǎn)上上。。圖圖8-6描描述述了了一一個(gè)個(gè)彩彩色色CRT的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意。。圖8-6彩彩色CRT結(jié)構(gòu)構(gòu)示意意8.3.3光光柵柵掃描描成像像原理理2.光光柵柵的形形成在光柵柵掃描描方式式中，，電子子束從從熒光光屏的的左上上角開開始，，沿著著稍稍稍傾斜斜的水水平方方向勻勻速地地向右右掃描描，到到達(dá)屏屏幕右右端后后迅速速水平平回掃掃到左左端下下一行行位置置，又又從左左向右右勻速速地掃掃描。。這樣樣一行行一行行地掃掃描，，直到到屏幕幕最后后一行行的右右端。。然后后又垂垂直回回掃，，返回回屏幕幕左上上角，，重復(fù)復(fù)前面面的掃掃描過過程。。經(jīng)過過電子子束如如此反反復(fù)地地從左左至右右、自自上而而下地地全屏屏幕掃掃描，，便在在熒光光屏上上形成成一條條一條條的垂垂直分分布于于整個(gè)個(gè)屏幕幕的水水平掃掃描線線，如如圖8-7所示示。這這些掃掃描線線稱為為光柵柵，代代表了了電子子束在在屏幕幕上的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡。水水平回回掃和和垂直直回掃掃時(shí)，，熒光光屏上上不出出現(xiàn)亮亮線，，CRT處處于消消隱(Blank)狀態(tài)態(tài)，如如圖8-7中虛虛線所所示。。圖8-7光光柵柵-電電子子束束的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌跡跡8.3.3光光柵柵掃掃描描成成像像原原理理為了了實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這這種種有有規(guī)規(guī)律律的的光光柵柵掃掃描描，，應(yīng)應(yīng)該該通通過過磁磁場(chǎng)場(chǎng)的的變變化化，，控控制制電電子子束束既既作作水水平平方方向向的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，又又作作垂垂直直方方向向的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)。。因因此此需需要要在在CRT的的水水平平偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)線線圈圈和和垂垂直直偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)線線圈圈中中，，分分別別通通過過按按不不同同頻頻率率作作線線性性變變化化的的鋸鋸齒齒波波電電流流或或加加鋸鋸齒齒波波電電壓壓，，如如圖圖8-8所所示示。。水水平平方方向向的的鋸鋸齒齒波波掃掃描描電電流流引引起起的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)變變化化控控制制電電子子束束的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，形形成成水水平平掃掃描描線線(行行掃掃描描)；；垂垂直直方方向向的的鋸鋸齒齒波波掃掃描描電電流流引引起起的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)變變化化則則使使掃掃描描線線垂垂直直移移動(dòng)動(dòng)(場(chǎng)場(chǎng)掃掃描描)。。這這些些鋸鋸齒齒波波電電流流是是由由CRT控控制制器器送送來來的的水水平平同同步步和和垂垂直直同同步步信信號(hào)號(hào)觸觸發(fā)發(fā)掃掃描描電電路路中中的的鋸鋸齒齒波波發(fā)發(fā)生生器器產(chǎn)產(chǎn)生生的的。。8.3.3光光柵柵掃掃描描成成像像原原理理如圖圖8-7和和圖圖8-8所所示示，，在在場(chǎng)場(chǎng)掃掃描描的的一一個(gè)個(gè)垂垂直直周周期期內(nèi)內(nèi)，，行行掃掃描描完完一一幀幀，，行行、、場(chǎng)場(chǎng)掃掃描描頻頻率率之之比比正正好好是是一一幀幀所所完完成成的的掃掃描描線線的的條條數(shù)數(shù)。。例例如如，，若若每每幀幀掃掃描描625線線，，則則行行掃掃描描頻頻率率是是場(chǎng)場(chǎng)掃掃描描頻頻率率的的625倍倍。。光的亮度要要隨時(shí)間衰衰減，為了了在屏幕上上得到穩(wěn)定定的不閃爍爍的圖像，，要求一幀幀畫面每秒秒鐘內(nèi)必須須反復(fù)顯示示若干次，，一般為25遍以上上，因此幀幀頻不應(yīng)該該低于25Hz。圖8-8鋸鋸齒波波掃描電流流8.3.3光柵柵掃描成像像原理3.一幀幀畫面的組組成一幀畫面是是由一定數(shù)數(shù)量的水平平掃描線組組成的，這這些掃描線線在一個(gè)垂垂直的場(chǎng)掃掃描控制下下均勻地、、自上而下下地分布于于整個(gè)畫面面。每條掃描線線由若干像像點(diǎn)組成。。每個(gè)像點(diǎn)點(diǎn)的位置和和亮度取決決于以下基基本因素。。電子束X向和Y向的偏轉(zhuǎn)決決定像點(diǎn)的的位置，電電子束的通通、斷、強(qiáng)強(qiáng)、弱則決決定像點(diǎn)的的亮度。我我們已經(jīng)知知道，由水水平同步和和垂直同步步信號(hào)經(jīng)掃掃描電路產(chǎn)產(chǎn)生的行、、場(chǎng)掃描電電流能夠通通過磁場(chǎng)的的變化控制制電子束的的X偏轉(zhuǎn)和Y偏轉(zhuǎn)，而電電子束的強(qiáng)強(qiáng)弱控制則則有兩種方方法：一種種是色差信信號(hào)激勵(lì)方方式8.3.3光柵柵掃描成像像原理，另一種則則是基色信信號(hào)激勵(lì)方方式。對(duì)于于色差信號(hào)號(hào)激勵(lì)方式式來說，是是將三個(gè)色色差信號(hào)(ER-Y、EG-Y、EB-Y)電電壓壓分分別別加加在在顯顯像像管管的的三三個(gè)個(gè)電電子子束束的的控控制制柵柵極極上上，，而而將將亮亮度度信信號(hào)號(hào)(-EY)加在在三個(gè)個(gè)連接接在一一起的的陰極極上。。對(duì)于于基色色信號(hào)號(hào)激勵(lì)勵(lì)方式式來說說，是是將三三個(gè)色色差信信號(hào)電電壓在在矩陣陣電路路中和和亮度度信號(hào)號(hào)混合合，變變成三三個(gè)基基色電電壓，，分別別加在在三個(gè)個(gè)不同同電子子束的的陰極極上，，而將將三個(gè)個(gè)柵極極接在在固定定電位位上。。8.3.3光光柵柵掃描描成像像原理理表8-6列列出了了一個(gè)個(gè)像素素(像像點(diǎn))的顏顏色和和亮度度(I)及及紅(R)、綠綠(G)、、藍(lán)(B)三基基色的的關(guān)系系。例例如，，IRGB為0100，，對(duì)應(yīng)應(yīng)像點(diǎn)點(diǎn)便成成為紅紅色；；為1100，，像點(diǎn)點(diǎn)變成成淡紅紅色；；若為為0010，像像點(diǎn)出出現(xiàn)綠綠色，，為1010，，又變變成淡淡綠色色。I、R、G、B各自自只取取1和和0兩兩個(gè)數(shù)數(shù)字，，便可可組合合成16種種顏色色。若若I、、R、、G、、B各各自都都由多多位代代碼信信號(hào)控控制，，則可可合成成更多多的顏顏色。。I(亮度)R(紅)G(綠)B(藍(lán))組合顏色0000黑0001藍(lán)0010綠0011青0100紅0101紫紅0110棕0111白1000灰1001淡藍(lán)1010淡綠1011淡青1100淡紅1101淡紫紅1110黃1111強(qiáng)白表8-6I、R、G、B與顏顏色的的對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)系系8.3.3光光柵柵掃描描成像像原理理4.字字符符點(diǎn)陣陣圖形形的形形成在CRT顯顯示器器中，，畫面面上的的字符符或圖圖形，，都是是由若若干個(gè)個(gè)點(diǎn)組組成的的，每每個(gè)字字符橫橫向、、縱向向均占占有一一定的的點(diǎn)數(shù)數(shù)，稱稱為字字符的的點(diǎn)陣陣結(jié)構(gòu)構(gòu)。常常用的的字符符點(diǎn)陣陣結(jié)構(gòu)構(gòu)有5×7點(diǎn)陣陣、5×8點(diǎn)陣陣、7×9點(diǎn)陣陣等。。所謂謂5××7點(diǎn)點(diǎn)陣，，即每每個(gè)字字符由由橫向向5個(gè)個(gè)點(diǎn)、、縱向向7個(gè)個(gè)點(diǎn)，，共35個(gè)個(gè)點(diǎn)組組成。。其中中需要要顯示示的部部分為為亮點(diǎn)點(diǎn)，不不需要要顯示示的部部分為為暗點(diǎn)點(diǎn)。字字符點(diǎn)點(diǎn)陣結(jié)結(jié)構(gòu)所所包含含的點(diǎn)點(diǎn)數(shù)越越多，，所顯顯示的的字跡跡就越越清晰晰，而而且字字符曲曲線表表示得得更逼逼真，，所以以用7×9點(diǎn)陣陣可以以形象象地顯顯示小小寫字字符。。8.3.3光光柵柵掃描描成像像原理理在CRT顯顯示器中，，用來產(chǎn)生生字符點(diǎn)陣陣圖形的器器件稱為字字符發(fā)生器器。它有專專用的芯片片，如Apple-Ⅱ所用的的2513，采用5×8點(diǎn)陣陣，能產(chǎn)生生64種字字符的點(diǎn)陣陣信息。也也可以用通通用ROM作為字符符發(fā)生器，，如PC，，用8KBROM空間存放放256種種字符的點(diǎn)點(diǎn)陣代碼，，有三套字字體，即每每個(gè)字符都都可采用7×9、7×7、5×7點(diǎn)陣陣。圖8-9是是2513芯片的邏邏輯框圖。。該芯片的的核心部分分是一個(gè)ROM，存存儲(chǔ)64種種字符的點(diǎn)點(diǎn)陣碼。每每個(gè)字符排排成5列××8行的點(diǎn)點(diǎn)陣形式，，如圖8-10(a)所示。。點(diǎn)陣圖中中，字符(例如H)需要顯示示的點(diǎn)(亮亮點(diǎn))均用用代碼1表表示，不需需要顯示的的點(diǎn)(暗點(diǎn)點(diǎn))則用代代碼0表示示，8.3.3光光柵掃描描成像原理如圖8-10(b)所示示。每個(gè)字符符都以這種點(diǎn)點(diǎn)陣圖形的代代碼形式存放放在ROM中中，一行代碼碼占1個(gè)存儲(chǔ)儲(chǔ)單元，因此此一個(gè)字符的的點(diǎn)陣代碼占占8個(gè)存儲(chǔ)單單元，每個(gè)單單元占5位。。圖8-92513字字符發(fā)生器邏邏輯框圖圖8-105×8字字符點(diǎn)陣圖形形與點(diǎn)陣代碼碼8.3.4屏屏幕與顯顯示緩存間的的對(duì)應(yīng)關(guān)系為了提供顯示示內(nèi)容，需要要設(shè)置一個(gè)顯顯示緩沖存儲(chǔ)儲(chǔ)器，稱為視視頻隨機(jī)存取取存儲(chǔ)器(VideoRAM，VRAM)，，其中存放一一幀畫面的有有關(guān)信息。顯顯示器一方面面對(duì)屏幕進(jìn)行行光柵掃描，，一方面同步步地從VRAM中讀取顯顯示內(nèi)容，送送往顯示器件件。因此，對(duì)對(duì)VRAM的的操作是顯示示器工作的軟軟、硬件界面面。從軟件角角度講，執(zhí)行行顯示軟件的的最終結(jié)果是是向VRAM寫入顯示信信息。為了在在指定的屏幕幕位置顯示某某個(gè)字符，就就需向VRAM的相應(yīng)單單元寫入該字字符編碼。為為了更新屏幕幕顯示內(nèi)容，，就需相應(yīng)地地刷新VRAM的內(nèi)容。。為了使畫面面呈現(xiàn)某種動(dòng)動(dòng)畫效果，就就需要使VRAM中的內(nèi)內(nèi)容作相應(yīng)變變化，或者在在讀取時(shí)進(jìn)行行某種地址轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。8.3.4屏屏幕與顯顯示緩存間的的對(duì)應(yīng)關(guān)系從硬件角度講講，顯示器控控制器的基本本任務(wù)就是將將VRAM內(nèi)內(nèi)容同步地送送往顯示屏幕幕。為此，需需要決定何時(shí)時(shí)發(fā)出水平同同步信號(hào)；何何時(shí)發(fā)出垂直直同步信號(hào)；；何時(shí)訪問VRAM；地地址碼的產(chǎn)生生；從VRAM中讀出的的代碼是否要要經(jīng)過一定的的轉(zhuǎn)換，使之之變?yōu)榭刂乒夤恻c(diǎn)的信號(hào)，，等等。這些些工作以一定定頻率，同步步地、周而復(fù)復(fù)始地進(jìn)行。。采取不同顯顯示規(guī)格，上上述關(guān)系將不不同。VRAM中，，一般包含顯顯示內(nèi)容和屬屬性內(nèi)容兩個(gè)個(gè)部分。前者者提供顯示字字符代碼，或或是圖像的像像點(diǎn)信息；屬屬性內(nèi)容則提提供有關(guān)顯示示的屬性。這這兩部分可分分別存放在兩兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)儲(chǔ)器中，一個(gè)個(gè)稱為基本顯顯示緩存，另另一個(gè)稱為屬屬性緩存。常常將這兩個(gè)存存儲(chǔ)體統(tǒng)一編編8.3.4屏屏幕與顯顯示緩存間的的對(duì)應(yīng)關(guān)系址，一個(gè)為偶偶數(shù)地址，另另一個(gè)為奇數(shù)數(shù)地址。也可可以將兩部分分存放在一個(gè)個(gè)緩存中，依依靠地址碼為為偶數(shù)或奇數(shù)數(shù)進(jìn)行區(qū)分。。VRAM一般般設(shè)置在顯示示控制器中，，如CGA卡卡、EGA卡卡、VGA卡卡。在個(gè)人計(jì)計(jì)算機(jī)中，VRAM占主主存空間，從從軟件上講視視為主存的一一部分。在獨(dú)獨(dú)立的顯示終終端中，VRAM作為外外圍設(shè)備存在在，與主存分分離。因此，在了解解各種顯示器器的工作原理理時(shí)，應(yīng)當(dāng)抓抓住屏幕顯示示與顯示緩存存VRAM之之間的對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系這樣一條條基本線索。。即顯示緩存存中存放一些些什么內(nèi)容，，需要多大容容量，緩存地地址組織，由由字符編碼到到字符點(diǎn)陣之之間的轉(zhuǎn)換，，如何通過一一組同步計(jì)數(shù)數(shù)器控制屏幕幕的水平掃描描與垂直掃描描，以及訪問問VRAM等等。8.3.5屏屏幕顯示示的實(shí)現(xiàn)下面介紹如何何將顯示緩存存的內(nèi)容在屏屏幕上具體顯顯示出來。這這涉及以下內(nèi)內(nèi)容：基本顯顯示緩存的內(nèi)內(nèi)容和容量、、屬性信息與與屬性緩存、、地址組織、、信息轉(zhuǎn)換和和同步控制、、同步計(jì)數(shù)與與屏幕掃描以以及圖形顯示示的實(shí)現(xiàn)。1.基本顯顯示緩存的內(nèi)內(nèi)容和容量2.屬性信信息與屬性緩緩存3.地址組組織4.信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換5.同步控控制6.同步計(jì)計(jì)數(shù)與屏幕掃掃描圖8-11字字符顯示示的屬性字節(jié)節(jié)與屬性代碼碼圖8-12緩緩存地址址與屏幕位置置的關(guān)系8.3.5屏屏幕顯示示的實(shí)現(xiàn)不論字符顯示示還是圖形顯顯示，都要求求行、場(chǎng)掃描描和視頻信號(hào)號(hào)的發(fā)送在時(shí)時(shí)間上完全同同步，即當(dāng)電電子束掃描到到某字符或某某像點(diǎn)的位置置時(shí)，相應(yīng)的的視頻信號(hào)必必須同時(shí)輸出出。為此，在在CRT顯示示器中設(shè)置了了幾個(gè)計(jì)數(shù)器器，對(duì)顯示器器的主頻脈沖沖進(jìn)行分頻，，產(chǎn)生各種時(shí)時(shí)序信號(hào)來控控制對(duì)VRAM的訪問、、對(duì)CRT的的水平掃描和和垂直掃描，，以及視頻信信號(hào)的產(chǎn)生等等。這里以常常用微機(jī)PC的字符顯示示為例，說明明幾級(jí)同步計(jì)計(jì)數(shù)器的設(shè)置置、各級(jí)分頻頻關(guān)系，以這這幾級(jí)計(jì)數(shù)器器為基礎(chǔ)所產(chǎn)產(chǎn)生的控制信信號(hào)及它們的的作用。8.3.5屏屏幕顯示示的實(shí)現(xiàn)在PC中最常常用的顯示規(guī)規(guī)格為：每幀幀最大顯示25行×80列，字符點(diǎn)點(diǎn)陣7×9，，字符區(qū)間9×14。按按照這種描述述，將一排字字符稱為一行行，每排字符符由9條水平平掃描線組成成，排間間隔隔5條掃描線線，將一條掃掃描線稱為線線，將一條線線上的各像點(diǎn)點(diǎn)稱為點(diǎn)，同同行字符間的的間隔為2個(gè)個(gè)像點(diǎn)。(1)點(diǎn)計(jì)數(shù)數(shù)分頻(7+2)∶1。。(2)字符計(jì)計(jì)數(shù)分頻(80+L)∶∶1。(3)線計(jì)數(shù)數(shù)分頻(9+5)∶1。。(4)行計(jì)數(shù)數(shù)分頻(25+M)∶1。根據(jù)上述各級(jí)級(jí)的計(jì)數(shù)分頻頻關(guān)系，可由由幀頻推算出出點(diǎn)脈沖頻率率及各級(jí)計(jì)數(shù)數(shù)頻率。這四四級(jí)同步計(jì)數(shù)數(shù)器與屏幕掃掃描之間的對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖圖8-13所所示。圖8-13同同步計(jì)數(shù)數(shù)器與屏幕掃掃描8.3.5屏屏幕顯示示的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)上述功能能的字符顯示示器如圖8-14所示。。圖下部方框框內(nèi)是顯示器器的掃描控制制邏輯，它是是顯示器設(shè)備備本身的重要要組成部分，，其功能是控控制電子束重重復(fù)掃描整個(gè)個(gè)顯示屏幕。。它產(chǎn)生多時(shí)時(shí)序控制信號(hào)號(hào)，其驅(qū)動(dòng)源源來自一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)振蕩器，它它以一定頻率率提供連續(xù)的的脈沖信號(hào)，，每個(gè)脈沖周周期對(duì)應(yīng)一個(gè)個(gè)像素的顯示示過程。圖8-14字字符顯示示器的顯示控控制過程8.3.5屏屏幕顯示示的實(shí)現(xiàn)7.圖形顯顯示的實(shí)現(xiàn)下面以某彩色色圖形顯示器器為例，說明明圖形顯示是是如何實(shí)現(xiàn)的的。設(shè)該彩色色圖形顯示器器的分辨率為為640×480像素，，可同時(shí)顯示示16種顏色色。從屏幕顯示角角度，每一行行由4個(gè)位平平面中的80個(gè)字節(jié)來表表示(640/8=80)。屏幕上上的一個(gè)彩色色像素點(diǎn)需要要用來自4個(gè)個(gè)位平面上、、每個(gè)位平面面上的相同位位置的一個(gè)存存儲(chǔ)位表示。。根據(jù)上上述對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系，，可設(shè)設(shè)計(jì)出出顯示示器控控制邏邏輯中中的同同步計(jì)計(jì)數(shù)分分頻關(guān)關(guān)系，，如圖圖8-15所示示。圖8-15彩彩色色CRT控控制邏邏輯框框8.3.5屏屏幕幕顯示示的實(shí)實(shí)現(xiàn)從以上上分析析可以以看出出，分分辨率率、顏顏色數(shù)數(shù)與VRAM容容量密密切相相關(guān)。。對(duì)于于字符符顯示示方式式，如如分辨辨率為為c列×l行，而而一個(gè)個(gè)字符符的編編碼與與屬性性、顏顏色數(shù)數(shù)共需需占n字節(jié)，，則VRAM的的總?cè)萑萘繎?yīng)應(yīng)不少少于c×l×n字節(jié)。。對(duì)于于圖形形顯示示方式式，如如果分分辨率率為c×l像素，，而每每個(gè)像像素的的顏色色數(shù)用用n位二二進(jìn)進(jìn)制制代代碼碼表表示示，，則則VRAM容容量量應(yīng)應(yīng)不不少少于于c×l×n位。。兩兩種種顯顯示示方方式式的的c、l值不不同同：：對(duì)對(duì)字字符符顯顯示示方方式式，，c表示示一一行行的的字字符符數(shù)數(shù)，，l表示示一一屏屏的的字字符符行行數(shù)數(shù)；；對(duì)對(duì)圖圖形形方方式式，，c表示示一一行行的的點(diǎn)點(diǎn)數(shù)數(shù)，，l表示示垂垂直直方方向向的的點(diǎn)點(diǎn)數(shù)數(shù)。。顯顯然然，，圖圖形形方方式式所所需需的的VRAM容容量量一一般般都都大大于于字字符符方方式式的的VRAM容容量量。。如如果果一一臺(tái)臺(tái)CRT顯顯示示器器既既可可用用做做字字符符方方式式，，又又可可用用做做圖圖形形方方式式，，且且各各有有數(shù)數(shù)種種分分辨辨率率規(guī)規(guī)格格，，則則VRAM的的容容量量計(jì)計(jì)算算應(yīng)應(yīng)以以最最高高分分辨辨率率圖圖形形方方式式為為準(zhǔn)準(zhǔn)。。8.4打打印輸出出設(shè)備打印機(jī)是計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)的主要輸輸出設(shè)備之之一，打印印機(jī)的功能能是將計(jì)算算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)的處理結(jié)結(jié)果以字符符或圖形的的形式印刷刷到紙上，，轉(zhuǎn)換為人人們可以閱閱讀的書面面信息。8.4打打印輸出出設(shè)備8.4.1打印印設(shè)備的分分類8.4.2針式式打印機(jī)8.4.3噴墨墨打印機(jī)8.4.4激光光打印機(jī)8.4.1打印印設(shè)備的分分類按照打印的的工作原理理不同，可可將打印機(jī)機(jī)分為擊打打式和非擊擊打式兩類類。擊打式式打印機(jī)利利用機(jī)械作作用使印字字機(jī)構(gòu)與色色帶和紙相相撞擊，從從而打印出出字符，因因此其打印印速度不高高，工作噪噪聲較大；；但設(shè)備成成本低。針針式打印機(jī)機(jī)是使用最最廣泛的擊擊打式打印印機(jī)。非擊擊打式打印印機(jī)則采用用電、磁、、光、噴墨墨等物理或或化學(xué)方法法印刷出文文字和圖形形；由于印印字過程沒沒有擊打動(dòng)動(dòng)作，因此此印字速度度快、噪聲聲低，但一一般不能復(fù)復(fù)制多份。。噴墨打印印機(jī)、激光光打印機(jī)是是目前常用用的非擊打打式打印機(jī)機(jī)。8.4.1打印印設(shè)備的分分類按照輸出工工作方式的的不同，可可將打印機(jī)機(jī)分為串式式打印機(jī)、、行式打印印機(jī)和頁式式打印機(jī)三三種。串式式打印機(jī)是是單字錘的的逐字打印印，在打印印一行字符符時(shí)，不論論打印的字字符是相同同還是不相相同，均按按順序沿字字行方向依依次逐個(gè)字字符打印，，因此打印印速度慢，，一般用字字符/秒(CPS)來衡量其其打印速度度。行式打打印機(jī)是多多字錘的逐逐行打印，，一次能同同時(shí)打印一一行(多個(gè)個(gè)字符)，，打印速度度較快，常常用行每分分(lpm)來衡量量其打印速速度。頁式式打印機(jī)一一次可以輸輸出一頁，，打印速度度最快，一一般用頁每每分(ppm)來衡衡量其打印印速度。8.4.1打印印設(shè)備的分分類按照印字機(jī)機(jī)構(gòu)的不同同，可將打打印機(jī)分為為固定字模模(活字)式打印機(jī)機(jī)和點(diǎn)陣式式打印機(jī)兩兩種。字模模式打印機(jī)機(jī)是將各種種字符塑壓壓或刻制在在印字機(jī)構(gòu)構(gòu)的表面上上，印字機(jī)機(jī)構(gòu)如同印印章，可將將其上的字字符在紙上上打印出來來；點(diǎn)陣式式打印機(jī)則則借助于若若干點(diǎn)陣來來構(gòu)成字符符。字模式式打印機(jī)的的字跡清晰晰，但字模模數(shù)量有限限，組字不不靈活，不不能打印漢漢字和圖形形，所以基基本上已經(jīng)經(jīng)被淘汰。。點(diǎn)陣式打打印機(jī)以點(diǎn)點(diǎn)陣圖拼出出所需字形形，不需固固定字模，，它組字靈靈活，可打打印各種字字符(包括括漢字)和和圖形、圖圖像等。人人們?nèi)菀桩a(chǎn)產(chǎn)生一種誤誤解，就是是只把針打打看成是點(diǎn)點(diǎn)陣打印機(jī)機(jī)。事實(shí)上上，非擊打打式打印機(jī)機(jī)也是點(diǎn)陣陣打印機(jī)，，因?yàn)檫@類類打印機(jī)所所輸出的字字符和圖形形也是由點(diǎn)點(diǎn)陣構(gòu)成的的。8.4.1打印印設(shè)備的分分類打印機(jī)通常常有兩種工工作模式：：文本模式式(即字符符模式)和和圖形模式式。在文本本模式中，，主機(jī)向打打印機(jī)輸出出字符代碼碼(ASCII碼)或漢字代代碼(國(guó)標(biāo)標(biāo)碼)，打打印機(jī)則依依據(jù)代碼從從位于打印印機(jī)上的字字符庫或漢漢字庫中取取出點(diǎn)陣數(shù)數(shù)據(jù)，在紙紙上打印出出相應(yīng)字