計(jì)算機(jī)硬件

1、第八章 常用外部設(shè)備,輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀) 顯示系統(tǒng) 音頻設(shè)備 打印機(jī),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.1.1 鍵盤 鍵盤是計(jì)算機(jī)的主要輸入設(shè)備。1. 鍵盤原理 鍵盤有機(jī)械式和電容式兩種。 機(jī)械式鍵盤的電路原理如圖，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 (鍵盤),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),2. 鍵盤接口 PC機(jī)鍵盤接口有PC/AT(大口)、P

2、S/2(小口)、USB、紅外和無(wú)線幾種，目前使用最多的是PS/2接口。,8.1 輸入設(shè)備 (鍵盤),PC/AT接口,PS/2接口,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),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 輸入設(shè)備 (鼠標(biāo)),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),光學(xué)式鼠標(biāo)： 老式光學(xué)鼠標(biāo)需要帶網(wǎng)格的底版(墊)，現(xiàn)在的光學(xué)鼠標(biāo)可以分辨一般桌面的

3、表面反射。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)專用接口)、USB及無(wú)線接口。目前使用最多的是PS/2接口。,8.1 輸入設(shè)備 (鼠標(biāo)),2鍵鼠標(biāo),2鍵3D鼠標(biāo)帶滾輪,3鍵軌跡球光學(xué)鼠標(biāo),3鍵 PC mouse,2鍵3D鼠標(biāo)無(wú)線、帶滾輪,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),8.1.3 掃描儀 將印刷品的內(nèi)容以圖象方

4、式輸入計(jì)算機(jī)。1. 掃描儀的結(jié)構(gòu)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 輸入設(shè)備 (掃描儀),機(jī)械傳動(dòng)：光源和鏡面的縱向平移。光成像：將橫向光線反射到光敏器件。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),感光元件是掃描儀的核心部件，它為一線狀(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，目前使用的掃描儀大多采用CCD(電耦合器

5、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 輸入設(shè)備 (掃描儀),2. 掃描儀的性能和指標(biāo)⑴ 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)軟件插值運(yùn)算的圖象分辨率。,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),一般光學(xué)分辨率有300X600dpi(家用普及)、600X12

6、00 dpi (商用中擋)和2400X2400dpi(專業(yè)高檔)幾種。⑵ 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(256級(jí)灰度)。 ⑶ 掃描儀接口 一般有并行口、USB和SCSI接口。⑷ 掃描幅面有A4和A3兩種，A3幅面較貴。

7、⑸ 其他性能如透射稿掃描、底片掃描、實(shí)物掃描等,8.1 輸入設(shè)備 (掃描儀),Acer 640 A4 600X1200 48Bit,Epson GT-10000 A3600X2400、24Bit,Epson GT-1000 A3600X2400 36Bit,Canon FB636 A4600X1200 36Bit,Epson 1200/Photo1200X2400 36Bit,3. 幾款掃描儀,計(jì)算機(jī)硬

8、件技術(shù)基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)操作(人機(jī)對(duì)話)平臺(tái)的發(fā)展： 過(guò)去：電傳打字機(jī) 目前：鍵盤+鼠標(biāo)+CRT顯示 將來(lái)：鍵盤+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 顯示系統(tǒng),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (CRT),顯示適配器：字符 →低分辨率圖形→高分辨率圖形顯示器：?jiǎn)紊獵RT→彩色CRT →LCD8.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)顯示器,

9、1. CRT原理 電子束經(jīng)過(guò)聚焦和加速后在偏轉(zhuǎn)控制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。,電子束,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (CRT),掃描：當(dāng)固定在顯象管頸上的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈有電流通過(guò)時(shí)，會(huì)在電子束通道上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，改變電子束的運(yùn)動(dòng)方向。,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (CRT),由顯示

10、適配器送到顯示器的信號(hào)主要有垂直同步(V)、水平同步(H)和三基色信號(hào)(R, G,B)。,彩色成像：三基色原理——任何顏色都可以由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種基本顏色按一定比例混合而成。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),8.2 顯示系統(tǒng) (CRT),2. CRT的基本指標(biāo)尺寸：屏幕對(duì)角線長(zhǎng)度(英寸)，有14、15、17、19、21英寸等。點(diǎn)距：兩個(gè)同色光點(diǎn)間的距離(mm)，一般為0.28m

11、m，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)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (LCD),8.2.2 LCD(Liquid Crystal Di

12、splay)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兩種，彩色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)源彩色陣列的成本低于有源彩色陣列，但顯示的亮度和響應(yīng)速度不及有源彩色陣列。,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (LCD),LCD的主要技術(shù)指標(biāo)① 響應(yīng)時(shí)間：LCD屏幕內(nèi)容的更新速度。 文本顯示要求響應(yīng)

13、時(shí)間為250~500ms。 圖形界面要求響應(yīng)時(shí)間為100~200ms。 視頻顯示要求響應(yīng)時(shí)間為30~50ms(有源陣列)。② 亮度：一般指LCD背光的亮度。③ 對(duì)比度：全開(kāi)像素與關(guān)像素的亮度比。 一般為10:1~400:1④ 視角：LCD有效觀察視線與顯示平面法線的夾角。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

14、技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(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，單色→彩色，低分辨率→高分辨率。,MDA:(Monochrome Display Adapter)單色顯示適配卡HGA:(Hercules Graphics Adapter)大力神圖形卡CGA:(Color Graphics Adapter)彩色圖形適配器EGA:(Enhanced Graphics

15、 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)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),8.2 顯示系統(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

16、顯示適配器，適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。直接將像素的RGB分量或色彩編碼送顯示緩沖區(qū)。,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(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

17、1024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G (32Bits)色 其他高級(jí)功能： 2D加速：用于窗口更新、圖形、2維動(dòng)畫、VCD/DVD播放加速。 3D加速：用于3維漫游、虛擬現(xiàn)實(shí)加速。 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)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (適配器),5. 顯示適配器① 構(gòu)成,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng)

18、(適配器),顯示存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 顯示存儲(chǔ)器和顯示像素的對(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。線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：用于256色及64K色。,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (適配器),② 總線 目前的顯示卡幾乎全部為PCI和AGP總線。,③ VGA接口 VGA接口使用DB15連接器，主要信號(hào)有RGB視頻、水平和垂直同步、顯示器標(biāo)識(shí)和地線。,計(jì)算機(jī)硬

19、件技術(shù)基礎(chǔ),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/放音和數(shù)字化音樂(lè)合成。8.3.2 聲卡的工作原理1. 音頻數(shù)字化原理,將模擬音頻信號(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)換為模擬音頻信號(hào)：DAC(Analog-to-Digital Conve

20、rsion),對(duì)波形進(jìn)行抽樣,對(duì)抽樣值進(jìn)行數(shù)字化(AD)成為數(shù)字化文件,磁盤,經(jīng)過(guò)低通濾波,t,t,t,t,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),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：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。,音頻數(shù)字化的失真和信噪比,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),2. 音頻數(shù)字化的主

21、要指標(biāo) 采樣頻率：11.025~44.1KHz，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。影響量化的信號(hào)噪聲比。8位量化有較明顯的背景噪聲。,電話質(zhì)量：11.025KHz / 8bit AM廣播質(zhì)量：22.5KHz / 8bit CD質(zhì)量：44.1KHz / 16bit DVD音頻：96KHz / 24bit,8.3 音頻設(shè)備,一般保留0~4KH

22、z不影響語(yǔ)音的可懂度。 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),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)音數(shù)(影象合成保真度)。4.

23、聲卡的接口 聲卡的音頻輸入一般有麥克風(fēng)輸入和線路輸入(用于連接音源設(shè)備)，音頻輸出有揚(yáng)聲器輸出和線路輸出(用于連接音源設(shè)備)。 MIDI接口和游戲桿接口，兩接口共用一個(gè)DB15連接器。 卡上音頻輸入，用于連接來(lái)自光驅(qū)的音頻。,8.3 音頻設(shè)備,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.3 音頻設(shè)備,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.4 打印機(jī),目前用于計(jì)算機(jī)的打印機(jī)主要有針式打印機(jī)、激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。除通用打印機(jī)外，有各種專用打

24、印機(jī)，如各種票據(jù)打印機(jī)、條形碼打印機(jī)等。1. 三種常用打印機(jī)的比較針式打印機(jī)：成本較低、耐用、可多聯(lián)復(fù)寫打印、消耗低。打印質(zhì)量差、速度慢、噪聲大、不能打印全彩色和多灰度。激光打印機(jī)：打印質(zhì)量高、速度快、噪聲小。成本高(尤其是彩色激光打印機(jī))。噴墨打印機(jī)：打印質(zhì)量高、成本低。消耗大、速度慢。2. 打印機(jī)的主要指標(biāo)打印幅面(A3/A4)、速度(頁(yè)/分鐘)、分辨率(點(diǎn)/英寸)。,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),3. 打印機(jī)接口

25、 一般為并行口，也有串行口和USB接口產(chǎn)品。接口速度對(duì)打印速度影響不大。,Epson LQ-1600K24針，A3幅面 針式打印機(jī),Lexmark S1855A4幅面，1200dpi高速黑白激光打印機(jī),Canon BJC-8200A4幅面，照片質(zhì)量彩色噴墨打印機(jī),8.4 打印機(jī),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ),本章習(xí)題,P277第6、8、10、12、13：6. 簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)的構(gòu)成。8. 顯示器的主要性能指標(biāo)有哪些？1