計算機硬件

1、第八章 常用外部設(shè)備,輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標、掃描儀) 顯示系統(tǒng) 音頻設(shè)備 打印機,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.1.1 鍵盤 鍵盤是計算機的主要輸入設(shè)備。1. 鍵盤原理 鍵盤有機械式和電容式兩種。 機械式鍵盤的電路原理如圖，每個鍵對應(yīng)一個常斷開關(guān)，通過CPU掃描按下的鍵。,8.1 輸入設(shè)備 (鍵盤),計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),2. 鍵盤接口 PC機鍵盤接口有PC/AT(大口)、P

2、S/2(小口)、USB、紅外和無線幾種，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,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.1.2 鼠標 鼠標是計算機的主要的指點式外設(shè)，在Windows操作幾乎不可缺少。 鼠標有機械式和光學式兩種。機械式鼠標：,8.1 輸入設(shè)備 (鼠標),計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),光學式鼠標： 老式光學鼠標需要帶網(wǎng)格的底版(墊)，現(xiàn)在的光學鼠標可以分辨一般桌面的

3、表面反射。兩種鼠標比較： 機械式成本低，易磨損，精度低；光學式成本高，耐用，精度高。鼠標器接口： 串行口、PS/2(鼠標專用接口)、USB及無線接口。目前使用最多的是PS/2接口。,8.1 輸入設(shè)備 (鼠標),2鍵鼠標,2鍵3D鼠標帶滾輪,3鍵軌跡球光學鼠標,3鍵 PC mouse,2鍵3D鼠標無線、帶滾輪,4鍵3D鼠標光學、帶滾輪,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.1.3 掃描儀 將印刷品的內(nèi)容以圖象方

4、式輸入計算機。1. 掃描儀的結(jié)構(gòu)原理 掃描儀一般由機械傳動、光成像和電路三大部分組成。,8.1 輸入設(shè)備 (掃描儀),機械傳動：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。,計算機硬件技術(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，橫向整行光信號經(jīng)過幾次反射后到達感光器件，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⑴ 分辨率(每英寸橫向點數(shù)X每英寸縱向點數(shù)) 光學分辨率：掃描儀固有分辨率，橫向取決于CCD，縱向取決于機械精度。是掃描儀的最重要技術(shù)指標。 最大分辨率：經(jīng)過軟件插值運算的圖象分辨率。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),一般光學分辨率有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)圖象時每個像素所占用的位數(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,計算機硬

8、件技術(shù)基礎(chǔ),計算機操作(人機對話)平臺的發(fā)展： 過去：電傳打字機 目前：鍵盤+鼠標+CRT顯示 將來：鍵盤+筆+平板顯示，語音輸入、投影計算機顯示系統(tǒng)由顯示適配器(顯示卡)和顯示器組成。,8.2 顯示系統(tǒng),計算機硬件技術(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：單色CRT→彩色CRT →LCD8.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)顯示器,

9、1. CRT原理 電子束經(jīng)過聚焦和加速后在偏轉(zhuǎn)控制下轟擊到涂有熒光粉的屏面，使被轟擊點發(fā)光。 顏色：因熒光粉成分不同而異，亮度：和電子束強度有關(guān)，坐標：受場(縱向)、行(橫向)偏轉(zhuǎn)電流控制。,電子束,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (CRT),掃描：當固定在顯象管頸上的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈有電流通過時，會在電子束通道上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，改變電子束的運動方向。,計算機硬件技術(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主要有垂直同步(V)、水平同步(H)和三基色信號(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(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點都由紅、綠、藍三個點組成。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (CRT),2. CRT的基本指標尺寸：屏幕對角線長度(英寸)，有14、15、17、19、21英寸等。點距：兩個同色光點間的距離(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：電子束每秒鐘掃過的點數(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：固定頻率與自動跟蹤、線性調(diào)整與數(shù)字控制、直角平面等。,計算機硬件技術(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，屏幕上的每一個點都有獨立的發(fā)光機制。 有黑白多灰度和全彩色兩種，彩色LCD有無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。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (LCD),LCD的主要技術(shù)指標① 響應(yīng)時間：LCD屏幕內(nèi)容的更新速度。 文本顯示要求響應(yīng)

13、時間為250~500ms。 圖形界面要求響應(yīng)時間為100~200ms。 視頻顯示要求響應(yīng)時間為30~50ms(有源陣列)。② 亮度：一般指LCD背光的亮度。③ 對比度：全開像素與關(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。,計算機硬件

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. 顯示標準 PC機的顯示系統(tǒng)的發(fā)展過程：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)增強型圖形適配器VGA:(Video Graphics Array)視頻圖形陣列SVGA:(Super Video Graphics Array)超級視頻圖形陣列XGA:(eXtended Graphics Adapter)擴展圖形陣列適配卡,計算機硬件技術(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)。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (適配器),3. 標準VGA顯示模式 目前Windows的最低顯示標準。640X480，16色。4. PC顯示系統(tǒng)的發(fā)展 目前PC機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 其他高級功能： 2D加速：用于窗口更新、圖形、2維動畫、VCD/DVD播放加速。 3D加速：用于3維漫游、虛擬現(xiàn)實加速。 視頻輸入/輸出端子：用于連接電視、錄象機等視頻設(shè)備。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng) (適配器),5. 顯示適配器① 構(gòu)成,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.2 顯示系統(tǒng)

18、(適配器),顯示存儲結(jié)構(gòu) 顯示存儲器和顯示像素的對應(yīng)關(guān)系。 顯示存儲器的存儲結(jié)構(gòu)有位平面結(jié)構(gòu)和線性存儲結(jié)構(gòu)兩種。位平面結(jié)構(gòu)：用于 16色顯示模式。線性存儲結(jié)構(gòu)：用于256色及64K色。,計算機硬件技術(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，主要信號有RGB視頻、水平和垂直同步、顯示器標識和地線。,計算機硬

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,將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號：ADC(Analog-to-Digital Conversion),將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號：DAC(Analog-to-Digital Conve

20、rsion),對波形進行抽樣,對抽樣值進行數(shù)字化(AD)成為數(shù)字化文件,磁盤,經(jīng)過低通濾波,t,t,t,t,香農(nóng)定理：當抽樣頻率大于信號最高頻率的2倍時，可根據(jù)抽樣值完全恢復(fù)源波形。,計算機硬件技術(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,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),2. 音頻數(shù)字化的主

21、要指標 采樣頻率：11.025~44.1KHz，抽樣頻率越高，保真度越高。人耳可的聽到的最高頻率約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不影響語音的可懂度。 人耳可的聽到的最高頻率約20KHz。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),3. MIDI(Musical Instrument Digital Interface) 將各種樂器的音符進行編碼，音符的發(fā)音利用數(shù)字化合成。這樣計算機可以直接按樂譜合成樂曲。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是通道數(shù)(可以同時合成的樂器數(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輸入和線路輸入(用于連接音源設(shè)備)，音頻輸出有揚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DB15連接器。 卡上音頻輸入，用于連接來自光驅(qū)的音頻。,8.3 音頻設(shè)備,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.3 音頻設(shè)備,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),8.4 打印機,目前用于計算機的打印機主要有針式打印機、激光打印機和噴墨打印機。除通用打印機外，有各種專用打

24、印機，如各種票據(jù)打印機、條形碼打印機等。1. 三種常用打印機的比較針式打印機：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：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)。噴墨打印機：打印質(zhì)量高、成本低。消耗大、速度慢。2. 打印機的主要指標打印幅面(A3/A4)、速度(頁/分鐘)、分辨率(點/英寸)。,計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ),3. 打印機接口

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