第8章I/O設(shè)備5/6/20251

?2012第8版本章學(xué)習(xí)內(nèi)容I/O設(shè)備的基本概念鍵盤的基本工作原理顯示器的基本工作原理打印機(jī)的分類和基本工作原理5/6/202528.1I/O設(shè)備概述I/O設(shè)備：實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部世界之間進(jìn)行信息交換或信息存儲的裝置。輸入設(shè)備：將現(xiàn)實(shí)世界各種形式表示的信息，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能識別、處理的信息形式并輸入計(jì)算機(jī)。輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果，轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)?，以現(xiàn)實(shí)世界所能接受的信息形式輸出出來，以便為人或其它系統(tǒng)所用。5/6/20253在計(jì)算機(jī)發(fā)展初期，I/O設(shè)備的作用從功能上講只是單純地作用于信息形式的轉(zhuǎn)換，并起輸入或輸出的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的外存儲器，也同時(shí)具有I/O設(shè)備的功能。主機(jī)或處理機(jī)：CPU與內(nèi)存等在系統(tǒng)中主要進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的部分。外設(shè)（外部設(shè)備或外圍設(shè)備）：主機(jī)以外的系統(tǒng)中其余部分，如外存儲器，I/O設(shè)備等。傳統(tǒng)意義上的I/O設(shè)備，只是外設(shè)的一個(gè)組成部分。5/6/202545/6/20255①字符輸入設(shè)備：鍵盤、聯(lián)機(jī)手寫識別器等。②圖形輸入設(shè)備：數(shù)字化儀、鼠標(biāo)器、跟蹤球、操縱桿等。③圖像輸入設(shè)備：攝像機(jī)、掃描儀等。④其它類型的設(shè)備：如數(shù)模轉(zhuǎn)換、聲音輸入等。⑤特殊的輸入設(shè)備：磁盤，磁帶及光盤等。1.輸入設(shè)備5/6/202562．輸出設(shè)備①字符輸出設(shè)備：行式打印機(jī)、點(diǎn)陣式打印機(jī)、噴墨和激光打印機(jī)，顯示器等。②圖形輸出設(shè)備：繪圖儀，顯示器，噴墨及激光打印機(jī)等。③圖像輸出設(shè)備：顯示器，噴墨及激光打印機(jī)等。④其它類型的設(shè)備：如聲音輸出設(shè)備等。⑤特殊的輸出設(shè)備：磁盤，磁帶等。5/6/202573．外存儲器外存儲器：主機(jī)之外的一些存儲器，它們都是存儲器子系統(tǒng)的一部分，也是屬于輸入/輸出設(shè)備。外存儲器主要有：磁盤（包括軟盤和硬盤）、磁帶（多種規(guī)格）、光盤（只讀的、一次性寫入的以及可讀寫的），優(yōu)盤等。外存儲器的任務(wù)只是存儲或讀取數(shù)字代碼形式的信息。一般不提供信息格式、碼制的轉(zhuǎn)換，所以是I/O設(shè)備中特殊的一類。5/6/202584．終端設(shè)備終端設(shè)備：與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的用戶一端相連接的設(shè)備。在大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過通信線路連接到主機(jī)的輸入輸出裝置也是一種終端設(shè)備。終端在不同系統(tǒng)不同場合有不同的含義。智能終端：具有一定的數(shù)據(jù)處理能力的終端。啞終端：只負(fù)責(zé)輸入輸出的終端。本地終端：與主機(jī)距離較近的終端。如在一個(gè)計(jì)算中心的機(jī)房中的終端。遠(yuǎn)程終端：與主機(jī)距離較遠(yuǎn)的終端。遠(yuǎn)程終端往往要通過公共通信線路(如電話線)利用調(diào)制解調(diào)器與主機(jī)交換信息。5/6/202595．其它含義的I/O設(shè)備過程控制設(shè)備：在某些特定應(yīng)用領(lǐng)域中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需的特殊的I/O設(shè)備。如智能儀表、傳感器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等。脫機(jī)設(shè)備：即數(shù)據(jù)制備設(shè)備，如軟磁盤數(shù)據(jù)站。數(shù)據(jù)通信設(shè)備：MODEM、網(wǎng)卡及各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。5/6/202510①人—機(jī)對話的主要渠道②不同信息形式的轉(zhuǎn)換裝置③軟件和信息的駐留地④計(jì)算機(jī)在不同領(lǐng)域中應(yīng)用的橋梁外設(shè)的作用外設(shè)的特點(diǎn)①工作速度比主機(jī)慢②與主機(jī)處理的信息格式不同③多與主機(jī)處于異步工作狀態(tài)5/6/202511信息交換代碼與傳送格式I/O設(shè)備與主機(jī)之間的信息的輸入或輸出，統(tǒng)稱為信息交換。信息交換涉及到所使用的代碼格式、傳送格式(并行、串行)及傳輸速率等。信息交換代碼均采用數(shù)字化信號代碼格式信息在輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)部和從計(jì)算機(jī)內(nèi)部送到外部時(shí)，都采用二進(jìn)制編碼，即都為數(shù)字化信號。為了使表示各種媒體的信息具有通用性，能為各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所識別，要制定出表示各種信息的代碼標(biāo)準(zhǔn)。如對字符信息的表示有ASCII標(biāo)準(zhǔn)。5/6/202512主機(jī)與外設(shè)間的傳送格式1．并行傳送利用一組信號線，同時(shí)傳送多位(一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字)二進(jìn)制信息的傳送方式。并行傳送方式多用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部以及計(jì)算機(jī)與一些近距離外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。并行傳送方式的特點(diǎn)是傳送速度高，但硬件代價(jià)高。5/6/2025132．串行傳送

采用單根信號線(對公共地形成電位差)，或采用一對傳送線(一根信號線，一根地線)，一次一位地串行發(fā)送數(shù)據(jù)信號。串行傳送方式一般用于計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)距離設(shè)備交換信息的場合，如遠(yuǎn)程終端。串行傳送方式的特點(diǎn)是傳送速度較低，不過硬件成本也較低。5/6/2025148.2鍵盤在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤是最基本、最常用的輸入設(shè)備。通過鍵盤上的各個(gè)鍵，按某種規(guī)范向主機(jī)輸入各種信息，如漢字、外文、數(shù)字等。鍵盤由一組排列成陣列形式的按鍵開關(guān)組成。鍵盤上的按鍵包括字符鍵和控制功能鍵兩類。字符鍵：包括字母、數(shù)字和一些特殊符號鍵?？刂乒δ苕I：產(chǎn)生控制字符的鍵（由軟件系統(tǒng)定義功能），還有控制光標(biāo)移動的光標(biāo)控制鍵，用于插入或消除字符的編輯鍵等。5/6/202515計(jì)算機(jī)的鍵盤5/6/202516鍵盤的分類接觸式無觸點(diǎn)式觸摸式機(jī)械觸點(diǎn)式鍵干簧鍵電容式鍵霍爾鍵薄膜式感應(yīng)式觸摸屏1.按鍵的種類分鍵5/6/2025175/6/2025185/6/2025192.按鍵碼的產(chǎn)生方式分⑴編碼鍵盤：將按鍵產(chǎn)生的電信號輸入到編碼電路，由編碼器產(chǎn)生對應(yīng)按鍵的編碼，即鍵碼。編碼電路＋Vc...鍵碼5/6/202520編碼鍵盤存在的問題①當(dāng)鍵的數(shù)量較多時(shí)，編碼邏輯的成本較高。②直接編碼產(chǎn)生鍵碼的方法不夠靈活，一旦編碼邏輯電路固定，如果需要重新定義鍵名與鍵碼，就不夠方便。5/6/202521⑵掃描式鍵盤：將鍵連接成矩陣，每個(gè)鍵位于某行、某列交點(diǎn)上，先通過掃描方法找到按下的鍵的行列位置，稱為位置碼或掃描碼；再查表（用ROM構(gòu)成或用軟件實(shí)現(xiàn)）將位置碼轉(zhuǎn)換為鍵碼。Y15Y14Y0Y1X0X1X7X25/6/202522掃描式鍵盤的特點(diǎn)①當(dāng)鍵盤邏輯固定后，某一位置上的鍵就具有固定的位置碼；②更換轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容，即可重新定義鍵名與鍵碼。在通用鍵盤以及鍵的數(shù)量較多時(shí)，普遍采用掃描方式產(chǎn)生鍵碼。5/6/2025238.2.1硬件掃描鍵盤在鍵盤上，各鍵的安裝位置可根據(jù)操作的需要而定，但在電氣連接上，可將各鍵連接成n行×m列的矩陣形式，每個(gè)鍵連接于某個(gè)行線與某個(gè)列線之間。通過硬件掃描或軟件掃描，識別所按下的鍵的行列位置，得到位置碼（掃描碼）。如果由硬件邏輯實(shí)現(xiàn)掃描，這種鍵盤稱為硬件掃描鍵盤，或稱為電子掃描式編碼鍵盤。所用的硬件邏輯可稱為廣義上的編碼器。5/6/2025243︱8譯碼器16—4編碼器七位計(jì)數(shù)器VCROM&計(jì)數(shù)脈沖Y15Y14Y0Y1X0X1X7DB符合比較鎖定信號00010015/6/202525設(shè)將128個(gè)鍵排成8×16的矩陣。七位計(jì)數(shù)器從0000000開始計(jì)數(shù)，高3位用于選中行線Xj，使Xj＝0，低4位用于對列線Yi計(jì)數(shù)。當(dāng)選中Xi時(shí)，Xj＝0，若該行的Yj列有鍵按下，則與低四位的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)比較一致時(shí)，鎖定信號輸出為0，停止計(jì)數(shù)，這時(shí)所得的計(jì)數(shù)值就是行列的位置碼，也稱掃描碼。以掃描碼為地址訪問ROM，就可以讀出該鍵的鍵值。如：XY0000000X0┇00011110010000X10010001┇0011111X1行Y1列有鍵按下5/6/202526硬件掃描式鍵盤的邏輯組成5/6/202527硬件掃描式鍵盤由鍵盤矩陣、振蕩器、計(jì)數(shù)器、行譯碼器、列譯碼器、符合比較器、ROM、接口、去抖電路等組成。只讀存儲器ROM：存放代碼轉(zhuǎn)換表，按鍵的位置碼送往ROM作為地址輸入，即可從ROM中讀出對應(yīng)的按鍵字符編碼或功能編碼。由ROM輸出的鍵碼，經(jīng)接口芯片送往CPU。更換ROM中寫入的內(nèi)容，即可重新定義各鍵的編碼與功能含義。去抖電路：控制按鍵后，延遲數(shù)十毫秒之后才識別讀取鍵碼，保證鍵已穩(wěn)定閉合。為避開鍵在閉合過程中存在的一些機(jī)械性抖動，避免輸出信號產(chǎn)生抖動，誤認(rèn)為多次按鍵，需在硬件掃描鍵盤中設(shè)置硬件延時(shí)電路(如單穩(wěn)電路)，即去抖電路。5/6/202528重鍵的處理：當(dāng)快速按鍵時(shí)，有可能發(fā)生前一次按鍵的鍵碼尚未送出，后面按鍵產(chǎn)生了新鍵碼，造成鍵碼的重疊混亂的情況?？梢砸揽挎i定信號來防止重鍵現(xiàn)象。在掃描找到第一次按鍵位置時(shí)，符合比較器輸出鎖定信號，使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，只認(rèn)可第一次按鍵產(chǎn)生的鍵碼。僅當(dāng)鍵碼送出之后，才解除對計(jì)數(shù)器的封鎖，允許掃描識別后面按下的鍵。不過這種暫停掃描的方法只能防止兩鍵重疊。如果由于CPU延緩接收而發(fā)生多鍵重疊，中間的按鍵編碼就會丟失。所以在功能更強(qiáng)的鍵盤中，采取存儲多個(gè)鍵碼的方法，來解決重鍵問題。5/6/202529硬件掃描鍵盤的優(yōu)點(diǎn)：

不需要主機(jī)擔(dān)負(fù)掃描任務(wù)。當(dāng)鍵盤產(chǎn)生鍵碼之后，才向主機(jī)發(fā)出中斷請求，CPU以響應(yīng)中斷方式，接收隨機(jī)按鍵產(chǎn)生的鍵碼。現(xiàn)已很少用小規(guī)模集成電路來構(gòu)成這種硬件掃描鍵盤，而是盡可能利用全集成化的鍵盤接口芯片，如Intel8279。5/6/2025308.2.2軟件掃描鍵盤軟件掃描鍵盤：通過執(zhí)行鍵盤掃描程序?qū)︽I盤矩陣進(jìn)行掃描，以識別按鍵的行列位置。軟件掃描鍵盤需考慮的問題⑴誰執(zhí)行鍵盤掃描程序?⑵如何進(jìn)行軟件掃描？5/6/202531⑴誰執(zhí)行鍵盤掃描程序?①若對主機(jī)工作速度要求不高，可由CPU自己執(zhí)行鍵盤掃描程序。按鍵時(shí)，鍵盤向主機(jī)提出中斷請求，CPU響應(yīng)后轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤中斷處理程序，其中包含鍵盤掃描程序、鍵碼轉(zhuǎn)換程序及預(yù)處理程序等。②若對主機(jī)工作速度要求較高，希望盡量少占用CPU處理時(shí)間，可在鍵盤中設(shè)置一個(gè)單片機(jī)，由它負(fù)責(zé)執(zhí)行鍵盤掃描程序、預(yù)處理程序，再向CPU申請中斷送出掃描碼?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的通用鍵盤，大多采用第二種方案。5/6/202532①逐行掃描②行列掃描⑵如何進(jìn)行軟件掃描？5/6/2025331．逐行掃描法輸出寄存器輸入寄存器VCY15Y14Y0Y1X0X1X7CPUDBCPUDB001011111111111111111111015/6/202534CPU通過數(shù)據(jù)線輸出代碼，送往行線。從第0行開始，逐行為0，其余各行為1進(jìn)行掃描，將列線輸出取回至CPU，判別其中是否有一位為0，是哪一位為0。假定按下的鍵將第1行第1列接通，則當(dāng)?shù)?行行線為0時(shí)，第1列列線也為0，其余各列線為1。由此可知按鍵位置，即位置碼(掃描碼)，再查表轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的鍵碼。逐行掃描法的工作原理5/6/2025352．行列掃描法雙向寄存器雙向寄存器Y15Y14Y0Y1X0X1X7CPUDBCPUDB0000000000000010010000005/6/202536CPU通過數(shù)據(jù)線輸出代碼，先逐列為“1”地步進(jìn)掃描，讀入行線的狀態(tài)，測試是哪一列為1時(shí)行線輸出中有“1”，從而判明按鍵的列號，記錄列號。再逐行為“1”地步進(jìn)掃描，測試是哪一行為“1”時(shí)列線輸出中有1，判明按鍵的行號，記錄行號。將行號和列號組合，即可得到按鍵的位置編碼。行列掃描法的工作原理5/6/202537IBM-PC/XT機(jī)的鍵盤工作原理5/6/2025381.鍵的種類和鍵盤陣列電容式無觸點(diǎn)式鍵。鍵盤中共有83～110個(gè)鍵，連接為16行×8列的陣列。2.掃描方式采用行列掃描法獲得按鍵的掃描碼。3.掃描碼的傳輸鍵盤通過電纜與主機(jī)板上的鍵盤接口相連，采用Intel8048單片機(jī)進(jìn)行控制，以串行方式將掃描碼送往鍵盤接口。由接口中的移位寄存器將串行信號組裝為并行信號，然后向CPU請求中斷。CPU以并行方式從接口中讀取按鍵的掃描碼。5/6/2025394.控制方式由8048輸出計(jì)數(shù)信號控制行、列譯碼器。①先逐列為“1”地步進(jìn)掃描當(dāng)某列為“1”時(shí)，若該列線上無鍵按下，則行線組輸出為“0”；若該列線上有鍵按下，則行線組輸出為“1”。每次掃描結(jié)果串行送入8048的T1端。若8048檢測出某列為“1”時(shí)，鍵盤矩陣行線組輸出也為“1”，即表明該列有鍵按下。5/6/202540②再逐行為“1”地步進(jìn)掃描由8048的T1端判斷當(dāng)哪一行為“1”時(shí)，列線組輸出也為“1”，即判該行按了鍵。8048根據(jù)行、列的掃描結(jié)果確定按鍵位置，并由按鍵的行號和列號形成對應(yīng)的掃描碼（位置碼）。5/6/202541掃描碼鍵盤向主機(jī)鍵盤接口輸送的是掃描碼。接通掃描碼和斷開掃描碼當(dāng)某鍵按下時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)稱為接通掃描碼；而當(dāng)該鍵松開時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)稱為斷開掃描碼。PC系列中不同機(jī)型的鍵盤，接通和斷開的掃描碼有所不同，因此不能互換使用。5/6/202542例如在PC/XT機(jī)鍵盤中，接通掃描碼與鍵號（鍵位置）等值，用1個(gè)字節(jié)（兩位十六進(jìn)制數(shù)）表示，斷開掃描碼也是1個(gè)字節(jié)，其值為接通掃描碼加上80H。如“M”鍵，鍵號為50（十進(jìn)制），按下鍵后的接通碼為32H。，鍵按下后又松開，則先輸出32H，再輸出B2H。PC/XT鍵盤的拍發(fā)速率固定為10次／秒，即當(dāng)一個(gè)鍵按下0.5秒后仍不松開，將以10次／秒的速率重復(fù)輸出該鍵的接通掃描碼。5/6/2025438.3顯示設(shè)備顯示設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重要的輸出設(shè)備之一。顯示器屏幕上的字符、圖形不能永久記錄下來，一旦關(guān)機(jī)，屏幕上的信息也就消失了，所以顯示器又稱為“軟拷貝”裝置。5/6/202544顯示設(shè)備子系統(tǒng)的硬件組成包括顯示器件（或稱顯示器）、控制器與接口。在微機(jī)系統(tǒng)中往往將控制器與接口合為一個(gè)整體，稱為顯示器適配卡。5/6/202545顯示設(shè)備子系統(tǒng)的軟件組成包含在操作系統(tǒng)中的顯示器驅(qū)動程序、提供專門圖形功能的各種圖形軟件包等。5/6/202546顯示器件的分類1.按器件形式分陰極射線管(CRT)顯示器平板顯示器5/6/2025472.按發(fā)光原理分⑴發(fā)光器件：外加電信號，發(fā)光器件將產(chǎn)生光輻射，從而發(fā)光。如陰極射線管(CRT)、發(fā)光二極管(LED)、等離子顯示器件(PDP)和場致發(fā)光板(ELD)等。⑵光調(diào)制器件：器件本身不發(fā)光，工作時(shí)需另設(shè)光源。在外加電信號作用下，器件的局部區(qū)域的光特性發(fā)生變化，引起光線透過或反射，顯示屏幕上收到器件形成的調(diào)制光，即隨電信號而變化的光。如液晶顯示器(LCD)，電泳顯示器(EPID)等。5/6/2025483.按顯示方式分⑴字符顯示器字符顯示器只能顯示字符。其屏幕被劃分為若干字符行和字符列，顯示時(shí)，將要顯示的一幀字符轉(zhuǎn)換為字符點(diǎn)陣后，控制顯示器顯示。⑵圖形顯示器圖形顯示器用于顯示由計(jì)算機(jī)按一定算法形成的點(diǎn)、線、面、陰影等。圖形來自于主觀世界，又稱為主觀圖像。其屏幕被劃分為幾百或上千各水平點(diǎn)和垂直點(diǎn)，顯示時(shí)，根據(jù)要顯示的圖形內(nèi)容，直接控制要顯示的點(diǎn)的位置，并可作平移、旋轉(zhuǎn)、座標(biāo)變換等處理。5/6/202549⑶圖像顯示器圖像顯示器用于顯示來自于客觀世界的圖像，如照片、自然景物、醫(yī)學(xué)圖像等。顯示時(shí)，根據(jù)要顯示的圖像內(nèi)容，直接控制要顯示的點(diǎn)的位置，并具有灰度變換、窗口技術(shù)等圖像增強(qiáng)功能。5/6/2025508.3.1常見顯卡標(biāo)準(zhǔn)顯卡是顯示器與主機(jī)之間的接口電路，負(fù)責(zé)將主機(jī)發(fā)送的待顯示信號送給顯示器。

1.字符/數(shù)字方式（A/N方式、文本顯示方式）以字符為顯示內(nèi)容的基本單元。由于字符是由點(diǎn)陣組成的，所以在顯示過程中，需將字符的ASCII碼轉(zhuǎn)換為字符點(diǎn)陣代碼。MDA顯示標(biāo)準(zhǔn)(單色顯示適配器標(biāo)準(zhǔn))字符顯示規(guī)格為80列×25行，相應(yīng)像素為720×350，字符框?yàn)?×14，而字符點(diǎn)陣為7×9。MDA標(biāo)準(zhǔn)僅支持字符顯示且為黑白方式。5/6/20255197149MDA顯示標(biāo)準(zhǔn)字符點(diǎn)陣字符框5/6/2025522．圖形方式(APA方式)圖形方式不如字符方式那樣規(guī)整，圖形信息更具隨機(jī)性。不論是字符還是圖形，字形上都由許多亮度不同的、或色彩不同的像點(diǎn)所組成。每一個(gè)像點(diǎn)稱為一個(gè)像素(Pixel)，或稱為像元。圖形顯示標(biāo)準(zhǔn)有CGA、EGA、VGA、TVGA、XGA等標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了形式控制的字符規(guī)格或象素?cái)?shù)及色彩數(shù)。5/6/202553不論是字符顯示或圖形顯示，實(shí)質(zhì)上，一個(gè)字符或圖形數(shù)據(jù)都由若干個(gè)亮度不問或色彩不同的點(diǎn)陣組成，其中每一個(gè)點(diǎn)稱為一個(gè)“像素”（或稱“像元”）。像素?cái)?shù)量愈多，組成字符點(diǎn)數(shù)愈多，圖形密度愈高，顯示的畫面就愈清晰。5/6/2025548.3.2CRT顯示器

CRT是目前應(yīng)用最廣泛的顯示器件，它既可作為字符顯示器，又可作為圖像、圖形顯示器。1.CRT顯示器的分類(1)球面顯像管(2)平面直角顯像管(FST)(3)柱面顯像管(4)純平顯像管(IFT)5/6/202555CRT是一個(gè)漏斗形的電真空器件，它由電子槍、熒光屏及偏轉(zhuǎn)裝置組成。5/6/202556電子槍包括燈絲、陰極、控制(柵)極、第一陽極(加速陽極)、第二陽極(聚焦極)和第三陽極。當(dāng)燈絲加熱后，陰極受熱而發(fā)射電子，電子的發(fā)射量和發(fā)射速度受控制極控制。電子經(jīng)加速、聚焦而形成電子束，在第三陽極形成的均勻空間電位作用下，使電子束高速射到熒光屏上，熒光屏上的熒光粉受電子束的轟擊產(chǎn)生亮點(diǎn)，其亮度取決于電子束的轟擊速度、電子束電流強(qiáng)度和熒光粉的發(fā)光效率。電子束在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制下，在熒光屏的不同位置產(chǎn)生光點(diǎn)，由這些光點(diǎn)可以組成各種所需的字符、圖形和圖像。5/6/202557彩色CRT與單色CRT其原理是相似的，只是對彩色CRT而言，通常用三個(gè)電子槍發(fā)射的電子束，經(jīng)定色機(jī)構(gòu)和亮讀控制信號的控制下，分別觸發(fā)紅、綠、藍(lán)三種顏色的熒光粉發(fā)光，按三基色迭加原理形成彩色圖像。要使整個(gè)屏幕不斷顯示，就要讓電子束不斷地掃描沖擊熒光屏。5/6/202558彩色CRT結(jié)構(gòu)示意圖5/6/2025592.光柵掃描原理CRT只需接收三種信號（視頻信號IRGB、垂直同步信號VSYNC和水平同步信號HSYNC），就能在熒光屏的任意位置上控制電子束的亮度和色彩。垂直和水平同步信號產(chǎn)生的鋸齒波掃描電流按時(shí)間分布的規(guī)律控制電子束，使其在屏幕上自左至右、自上至下有規(guī)律的移動。5/6/202560水平掃描周期：電子束從屏幕的左上角開始，沿著略為傾斜的水平方向從左至右勻速地到達(dá)右上角，在此后以極高的速度返回到左端下一行的開始位置。這一正掃和一回掃構(gòu)成了一個(gè)水平掃描周期。垂直掃描周期：從屏幕左上角開始，連續(xù)一行又一行地進(jìn)行水平掃描周期，直至到達(dá)屏幕最末一行的右下角。接著，又以極高的速度返回到屏幕左上角開始處，這一正掃和一回掃構(gòu)成了一個(gè)垂直掃描周期。5/6/2025615/6/202562在不斷重復(fù)水平掃描周期和垂直掃描周期過程中，除在各自的回掃期間，通過水平消隱和垂直消隱信號抑制電子束的發(fā)射外，在整個(gè)正掃期間可使屏幕形成一條一條的水平掃描線(稱其為光柵)。這種有規(guī)律的掃描運(yùn)動稱之為“光柵掃描”。為實(shí)現(xiàn)這種掃描運(yùn)動，應(yīng)使HSYNC和VSYNC控制掃描電路產(chǎn)生的掃描電流是線性變化的鋸齒波電流，以使各自偏轉(zhuǎn)線圈形成的磁場能控制電子束既作水平方向運(yùn)動，又作垂直方向運(yùn)動。5/6/2025635/6/202564只要在掃描過程中，控制電子束在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候點(diǎn)亮對應(yīng)位置的像點(diǎn)，就可以顯示整幅圖像。圖像由上至下顯示一遍稱作一幀。5/6/202565顯示刷新CRT熒光屏發(fā)光是由電子束轟擊熒光粉產(chǎn)生的，其發(fā)光亮度一般只能維持幾十毫秒。為了使圖像穩(wěn)定地出現(xiàn)在屏幕上，并使人不感到目眩，電子束必須在圖像消失變化前，不斷地進(jìn)行整個(gè)屏幕的重復(fù)掃描，這個(gè)過程叫做刷新。每秒刷新的次數(shù)叫做刷新頻率也稱幀頻，一般刷新頻率大于30次/秒時(shí)，人眼就不會感到閃爍。在顯示設(shè)備中，通常都采用電視標(biāo)準(zhǔn)，每秒刷新50幀(Frame)圖像。5/6/202566光柵掃描的兩種方式掃描的線數(shù)由水平掃描的頻率和垂直掃描的頻率確定：水平掃描頻率÷垂直掃描頻率＝掃描線數(shù)垂直掃描周期÷水平掃描周期＝掃描線數(shù)增加屏幕上的掃描線數(shù)的方法：提高水平掃描的頻率或降低垂直掃描的頻率5/6/202567①逐行掃描：一行行連續(xù)掃描，一幀畫面占一個(gè)垂直周期。②隔行掃描：將一幅畫面分為兩場，兩場的掃描線交錯(cuò)。第一場掃描奇數(shù)線，第二場掃描偶數(shù)數(shù)線。用兩個(gè)垂直周期，掃完一幀畫面。5/6/202568逐行掃描與隔行掃描5/6/202569在電視機(jī)中，希望垂直掃描的頻率和電網(wǎng)的頻率同步，用以消除電網(wǎng)的紋波干擾。因此，為了在不提高水平掃描速度的條件下增加掃描線數(shù)，而采用隔行掃描方式，以達(dá)到把掃描線數(shù)加倍的目的。由于隔行掃描使屏幕上每個(gè)點(diǎn)的刷新周期加長一倍，因而易于導(dǎo)致畫面的閃爍，同時(shí)也使線路的復(fù)雜性略有增加。5/6/2025703．CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)(1)點(diǎn)距(dotpitch)點(diǎn)距是指CRT上呈三角形排列的紅、綠、藍(lán)三個(gè)像素點(diǎn)中心位置與相鄰紅、綠、藍(lán)三點(diǎn)中心的距離。點(diǎn)距越小，同樣大小的屏幕上的像素就越多，就可以顯示更細(xì)膩的畫面。目前最小的點(diǎn)距約為0.20mm，常見的CRT點(diǎn)距主要有0.39mm、0.3lmm、0.28mm和0.25mm。5/6/202571(2)分辨率(resolution)分辨率也稱清晰度，是指可以顯示出的水平和垂直像素的個(gè)數(shù)，其值通常與顯示標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)。在顯示器的分辨率指標(biāo)中常給出最高分辨率。分辨率表示為：c列×l行目前14英寸的顯示器通常為1024×768(逐行掃描)，15英寸以上的顯示器能達(dá)到1280×1024，1600×1280甚至更高。5/6/202572(3)水平掃描頻率指顯示器能同步鎖定并正常顯示的輸入水平同步信號的頻率。只有水平掃描頻率達(dá)到一定的指標(biāo)后．才能實(shí)現(xiàn)高分辨率下的逐行顯示，否則就只能做隔行顯示。從一定意義上講，水平掃描頻率的高低可決定分辨率的高低。水平掃描頻率一般為38kHz、48kHz、56kHz、66kHz、80kHz、120kHz。5/6/202573(4)垂直掃描頻率垂直掃描頻率即刷新頻率，指顯示器能適應(yīng)的垂直同步信號的頻率；這個(gè)參數(shù)決定了每秒所能顯示的畫面數(shù)。每種顯示標(biāo)準(zhǔn)都有一定的垂直同步頻率，顯示器應(yīng)做到寬的垂直掃描頻率以適應(yīng)更多的顯示標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，垂直掃描頻率超過72Hz就無閃爍感。當(dāng)前的顯示器垂直掃描頻率通常為45Hz到250Hz。5/6/202574例：設(shè)垂直掃描頻率為72Hz，要達(dá)到1024×768的分辨率，水平掃描頻率應(yīng)達(dá)到768×72Hz＝55296Hz≈55.3KHz可見如果水平掃描頻率為38KHz，則無法達(dá)到逐行掃描條件下的1024×768的分辨率，只能采用隔行掃描方式，才能支持1024×768的分辨率。5/6/202575

(5)視頻帶寬指每秒鐘電子槍掃過的圖像點(diǎn)的個(gè)數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)每條掃描線上顯示的頻點(diǎn)數(shù)總和。單位通常是MHz視頻帶寬的計(jì)算方法視頻帶寬＝行數(shù)×列數(shù)×垂直刷新頻率實(shí)際應(yīng)用時(shí)，帶寬的計(jì)算公式中乘上一個(gè)1.3的參數(shù)。例如，一臺在1280×768分辨率和85Hz刷新頻率下正常顯示的顯示器，其視頻帶寬為：1280×768×85×1.3＝87MHz。5/6/202576與行頻相比，視頻帶寬更具有綜合性，也更能直接反映顯示器的性能。在同樣的分辨率下，視頻帶寬高的顯示器不僅可以提供更高的刷新率，而且在畫面細(xì)節(jié)的表現(xiàn)方面往往更加準(zhǔn)確清晰，尤其是在一些高分辨率情況下，視頻帶寬的作用非常突出。

根據(jù)顯示器的不同檔次，視頻帶寬從40MHz到250MHz不等。一般關(guān)心視頻帶寬的上限截止頻率。注意：視頻帶寬用于表示顯示器的性能，即電子裝置能處理的頻率范圍，與一般的數(shù)據(jù)傳輸帶寬含義不同。5/6/202577(6)顯示范圍指屏幕上顯示有效區(qū)，即屏幕上水平與垂直的尺寸：水平(mm)×垂直(mm)另外還常用屏幕對角線表示屏幕的尺寸，如14吋、15吋、17吋、19吋、20吋、21吋等。5/6/202578(7)失真度指屏幕上顯示位置與規(guī)定偏離的程度，包括幾何失真，線性失真等。幾何失真包括枕形失真，桶形失真，梯形失真，平行四邊形失真和傾斜失真等。任何是示器在不同場合下都會有或多或少的失真，一般都提供人工調(diào)節(jié)手段(如在顯示器上設(shè)置調(diào)節(jié)旋鈕)。5/6/2025794.顯示器的基本工作原理在監(jiān)視器上顯示圖像，實(shí)際上是在光柵掃描的過程中，將圖像信號分解成按時(shí)間分布的視頻信號去控制電子束在各條光柵位置上點(diǎn)的亮度和色彩。為使圖像穩(wěn)定且不消失，必須確保視頻信號的發(fā)送規(guī)律在時(shí)間上與水平和垂直同步掃描電流保持一致，同時(shí)，要把一幀或多幀圖像存放在顯示緩存中，以幀頻的速率用緩存的內(nèi)容刷新屏幕。5/6/2025804.顯示緩存VRAM（VideoRAM）①字符顯示VRAM中存放的是一幀待顯示的字符代碼。一個(gè)屏幕被劃分成若干字符行，每字符行又劃分成若干字符列。VRAM中字符排列次序與在屏幕上的顯示位置密切相關(guān)。屏幕顯示字符的位置由字符行地址與字符列地址確定，而兩者組成的字符行、列地址就是訪問VRAM的實(shí)際地址。5/6/202581②圖形顯示采用圖形顯示時(shí)，VRAM存入的是一幀待顯示的圖形信息。圖形信息排列次序與在屏幕上顯示位置密切相關(guān)。一個(gè)屏幕被劃分為幾百至幾千個(gè)水平點(diǎn)和幾百至幾千個(gè)垂直點(diǎn)。于是屏幕上顯示的一個(gè)點(diǎn)位置由點(diǎn)行地址與點(diǎn)列地址確定。兩者組合形成點(diǎn)的行列地址，即對應(yīng)VRAM一個(gè)字節(jié)或字節(jié)中的相應(yīng)位。由VRAM中取出的一個(gè)圖形字節(jié)，不需要訪問ROM而直接送入移位寄存器，然后串行輸出視頻信號。5/6/2025825/6/202583VRAM的容量①字符顯示方式下屏幕顯示字符的行列規(guī)格就是表示VRAM的最小容量（單位為字節(jié)）。考慮到字符顯示時(shí)要根據(jù)顯示屬性反映字符框的前景和背景色，存放一個(gè)字符代碼（包括顯示屬性）要占VRAM兩個(gè)字節(jié)。設(shè)VRAM容量為V，則VRAM的最小容量為：Vmin＝2×Nc×Nr式中Nc——每幀字符列數(shù)Nr——每幀字符行數(shù)5/6/202584若VRAM的實(shí)際容量大于Vmin，則VRAM可同時(shí)存放幾幀的字符內(nèi)容。如字符顯示規(guī)格為80列×25行，VRAM最小容量Vmin為4KB。若VRAM實(shí)際裝配16KB，則可存放4幀字符代碼。這樣，通過編程隨意控制VRAM內(nèi)各幀的指針，即可在屏幕上顯示不同幀中的字符內(nèi)容。5/6/202585②圖形顯示方式下VRAM的最小容量不僅取決于一幀內(nèi)總點(diǎn)數(shù)，而且取決于每個(gè)點(diǎn)可選擇的色彩數(shù)。

VRAM容量與屏幕分辨率和點(diǎn)色彩數(shù)之間的關(guān)系，表示如下：N：每點(diǎn)的二進(jìn)制位數(shù)，2N即點(diǎn)的色彩數(shù)。例如，若VRAM為16KB，共有128000位，則在分辨率320×200規(guī)格下，N＝2，即每點(diǎn)有4種色彩可選。而在分辨率640×480規(guī)格下，N＝1，即每點(diǎn)僅有兩種色彩可選擇。5/6/202586例：設(shè)某計(jì)算機(jī)的顯示存儲器用DRAM芯片實(shí)現(xiàn)，若要求顯示分辨率為1600×1200，顏色深度為24位，幀頻為85Hz，顯存總帶寬的50%用來刷新屏幕，則需要的顯存總帶寬至少約多少？解：顯存帶寬=1600×1200×24b×85Hz

=3916.8Mbps∵顯存總帶寬的50%用來刷新屏幕∴需要的顯存總帶寬為：3916.8÷0.5=7833.6Mbps≈7834Mbps。注意：題目中4個(gè)選項(xiàng)的單位均為兆位/秒，而不是兆字節(jié)/秒5/6/2025878.3.3液晶顯示器

液晶顯示器中所使用的液晶是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，是具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物，如果把它加熱會呈現(xiàn)透明狀的液體狀態(tài)，把它冷卻則會出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。正是由于它的這種特性，所以被稱之為液晶（LiquidCrystal）。

5/6/202588液晶顯示器的顯示原理

光線穿透示意圖

5/6/202589光線阻斷示意圖

5/6/202590在彩色LCD中，每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構(gòu)成，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色、綠色、藍(lán)色的過濾器。通過不同單元格的光線可以在屏幕上顯示出不同的顏色，通過三原色光的組合得到所需要的彩色光。5/6/2025913.液晶顯示器的技術(shù)指標(biāo)

(1)尺寸標(biāo)示

液晶顯示器的尺寸以實(shí)際可視范圍的對角線長度標(biāo)示，單位為厘米或英寸。

5/6/202592(2)點(diǎn)距液晶顯示器的點(diǎn)距與可視面積直接對應(yīng)，可通過計(jì)算得出。例如，14英寸的LCD的可視面積一般為285.7mm×214.3mm，最佳分辨率為1024×768，可以算出其點(diǎn)距是:285.7/1024＝0.279mm或214.3/768＝0.279mm同理，若已知某液晶顯示器的點(diǎn)距和最大分辨率，也可算出該液晶顯示器的最大可視面積。5/6/202593液晶的點(diǎn)距與CRT的點(diǎn)距的不同：CRT顯示器中心的點(diǎn)距要比四周的小，廠商在標(biāo)稱顯示器的點(diǎn)距時(shí)，標(biāo)的都是該顯示器最小的（也就是中心的）點(diǎn)距。液晶顯示器整個(gè)屏幕任何一處的點(diǎn)距都是一樣的，因此沒有非線性失真。5/6/202594(3)最佳分辨率（真實(shí)分辨率）目前，市面上的13、14、15英寸的液晶顯示器的分辨率都是1024×768，17英寸的分辨率為1280×1024。液晶顯示器只有在顯示與該液晶顯示器的最佳分辨率完全一樣的畫面時(shí)才能達(dá)到最佳效果。如果顯示小于最佳分辨率的畫面，可采用兩種不同的處理方式。5/6/202595①居中顯示設(shè)最佳分辨率為1024×768，在顯示800×600分辨率的圖像時(shí)，顯示器只是以中間那800×600個(gè)像素來顯示畫面，周圍則為陰影，在這種方式下，由于信號分辨率是一一對應(yīng)的，所以畫面清晰，惟一的缺憾就是畫面太小。②放大顯示將800×600的畫面通過計(jì)算放大為1024×768的分辨率來顯示。由于此方式處理后的信號與像素并非一一對應(yīng)，雖然畫面大，但是比較模糊。5/6/202596(4)刷新率

LCD是對整幅畫面進(jìn)行刷新，使得LCD即使在較低的刷新率（如60Hz）下，也不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。因此，刷新率對于LCD來說并不是一個(gè)重要的指標(biāo)。更大的刷新頻率只意味著LCD可以接受并處理更高頻率的視頻信號，對畫面效果不會有多大提高。5/6/202597(5)亮度

液晶顯示器亮度以平方米燭光（cd/m2）為單位。亮度普遍在150cd／m2以上。臺式機(jī)用的液晶顯示器由于背光燈的數(shù)量比筆記本電腦的液晶顯示器多，所以亮度看起來明顯要比筆記本電腦的亮。5/6/202598(6)對比度

對比度是體現(xiàn)液晶顯示器是否具備豐富色彩級別的直接參數(shù)。目前，市面上的液晶顯示器的對比度普遍在150:1～500:1，高端的液晶顯示器則更高。

對比度越高，還原畫面的層次感就越好，即使在觀看亮度很高的照片時(shí)，黑暗部位的細(xì)節(jié)也可以清晰體現(xiàn)。5/6/202599(7)可視角度

液晶顯示器的可視角度包括水平可視角度和垂直可視角度兩個(gè)指標(biāo)。①水平可視角度表示以顯示器的垂直法線（即顯示器正中間的垂直假想線）為準(zhǔn)，在垂直于法線左方或右方一定角度的位置上仍然能夠正常地看見顯示圖像，這個(gè)角度范圍就是液晶顯示器的水平可視角度。②垂直可視角度如果以水平法線為準(zhǔn)，上下的可視角度稱為垂直可視角度。5/6/2025100通常可視角度是以對比度變化為參照標(biāo)準(zhǔn)的。當(dāng)觀察角度加大時(shí)，該位置看到的顯示圖像的對比度會下降；當(dāng)角度加大到一定程度，對比度下降到10:1時(shí)，這個(gè)角度就是該液晶顯示器的最大可視角。一般主流LCD的可視角度為120°～160°。5/6/2025101(8)響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間是指液晶顯示器對于輸入信號的反應(yīng)時(shí)間，是液晶顯示器的一個(gè)重要參數(shù)。響應(yīng)時(shí)間直接影響到對動態(tài)畫面的還原。組成整塊液晶顯示板的最基本的像素單元“液晶盒”，在接收到驅(qū)動信號后從最亮到最暗的轉(zhuǎn)換是需要一段時(shí)間的，而且液晶顯示器從接收到顯卡輸出信號后，處理信號，把驅(qū)動信息加到晶體驅(qū)動管也需要一段時(shí)間，在大屏幕液晶顯示器上尤為明顯。

5/6/2025102與CRT顯示器相比，液晶顯示器由于過長的響應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致其在還原動態(tài)畫面時(shí)有比較明顯的拖尾現(xiàn)象（在對比強(qiáng)烈而且快速切換畫面時(shí)十分明顯），使得在播放視頻節(jié)目時(shí)，畫面沒有CRT顯示器那么生動。響應(yīng)時(shí)間是目前液晶顯示器尚待進(jìn)一步改善的技術(shù)難關(guān)。5/6/2025103(9)色彩數(shù)量

彩色液晶顯示器的每個(gè)像素由R、G、B三基色組成。低端的液晶顯示板，各個(gè)基色用6位表示，每個(gè)獨(dú)立像素可以表現(xiàn)的最大顏色數(shù)為：218＝262144種高端液晶顯示板各個(gè)基色用8位表示，能表現(xiàn)的最大顏色數(shù)為：224＝16777216種這種顯示板顯示的畫面色彩豐富，層次感好。5/6/20251048.4打印設(shè)備8.4.1概述打印設(shè)備是計(jì)算機(jī)的重要輸出設(shè)備之一，它能將機(jī)器處理的結(jié)果以字符、圖形等人們所能識別的形式記錄在紙上，作為硬拷貝長期保存。打印設(shè)備的發(fā)展：傳統(tǒng)的機(jī)械式打印→新型的電子式打印逐字順序打印→成行打印窄行打印(每行打印幾十個(gè)字符)→寬行打印(每行打印上百個(gè)字符)發(fā)展目標(biāo)：不斷提高打印速度、降低噪聲、提高印刷清晰度、實(shí)現(xiàn)彩色印刷。5/6/2025105打印設(shè)備的分類通常根據(jù)不同的工作方式、印字方式和字符產(chǎn)生方式，對打印設(shè)備進(jìn)行分類。5/6/20251061．串行打印和并行打印串行打?。阂恍凶址聪群箜樞蛑鹱执蛴　４蛴∷俣容^慢，一般用“字符/秒”來衡量其打印速度。并行打?。阂淮瓮瑫r(shí)打印一行中的某種相同字符，打印輸出過程是逐行進(jìn)行的。打印速度快，常用“行/秒”、“行/分”、“頁/分”作為速度單位。5/6/20251072．擊打式打印和非擊打式打印擊打式打印：通過字錘或字模的機(jī)械運(yùn)動推動字符擊打色帶，使色帶與紙接觸，從而在紙上印出字符。非擊打式打?。和ㄟ^電子、化學(xué)、激光等非機(jī)械方式來印字。具有打印速度快、噪聲小(或者無噪聲)、印刷質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。5/6/20251083．字模打印和點(diǎn)陣打印字模打?。簩⒆帜?活字)裝在鏈、球、盤或鼓上，用打印錘擊打字模將字符印在紙上(正印)，或者打印錘擊打紙和色帶，使紙和色帶壓向字模實(shí)現(xiàn)印字(反印)。字模型用在擊打式打印機(jī)中，印出的字跡清晰，但組字不靈活，且不能打印圖形、漢字等圖像。點(diǎn)陣式打?。簩⒆址渣c(diǎn)陣形式存放在字符發(fā)生器中。印字時(shí)，用取出的點(diǎn)陣代碼控制在紙上打印出字符的點(diǎn)陣圖形。點(diǎn)陣式打印機(jī)組字靈活，可以打印各種字符、漢字、圖形、表格等等，且打印質(zhì)量越來越高，有的能夠與字模型媲美。針式打印機(jī)及所有非擊打式打印機(jī)均采用點(diǎn)陣型。5/6/20251098.4.2點(diǎn)陣針式打印機(jī)點(diǎn)陣針式打印機(jī)(簡稱針打)是一種串行擊打式打印機(jī)。它是靠若干根鋼針在字符點(diǎn)陣代碼的控制下?lián)舸蛏珟Ш图?，在紙面上印出與點(diǎn)陣代碼相應(yīng)的字符圖案。針式打印機(jī)的兩種打印方式。①文本字符方式：根據(jù)待打印字符的編碼從字符發(fā)生器依次取出字符的各列點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，控制鋼針在紙上打印出一個(gè)一個(gè)的字符。②點(diǎn)圖形方式：將圖形的點(diǎn)數(shù)據(jù)存入緩沖存儲器RAM中，打印時(shí)從RAM取出點(diǎn)數(shù)據(jù)直接送打印頭，驅(qū)動鋼針打印出圖形或漢字。5/6/2025110針式打印機(jī)結(jié)構(gòu)框圖5/6/2025111打印頭示意圖5/6/2025112點(diǎn)陣字符的打印格式5/6/20251138.4.3激光打印機(jī)激光打印機(jī)采用將激光技術(shù)和照相技術(shù)結(jié)合的方式進(jìn)行打印。其印字速度快、質(zhì)量好、分辨率高、噪聲小，能打印各種字符、圖形、漢字、圖表，在各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中被廣泛采用。5/6/2025114激光打印過程5/6/2025115(1)充電預(yù)先在暗處由充電電暈靠近感光鼓放電，使鼓面充以均勻電荷。5/6/2025116(2)曝光主機(jī)輸出的