三、常用外部设备

三、常用外部设备 掌握： • 输入输出系统的特点 • 基本输入输出方法 • 常用外部设备的工作原理

1、输入输出系统 • 输入输出系统：输入输出设备输入输出接口输入输出软件 I/O系统

输入输出系统特点 • 复杂性 I/O设备可能发生的随机事件 • 异步性 I/O设备和CPU之间在时序上的不同步 • 实时性及时处理异常情况，保障数据安全

2、基本输入输出方法 • 程序控制方式 • 中断控制方式 • DMA方式 • *通道控制方式

程序控制方式 • 适用于简单、低速外部设备 • CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢 N 读入并测试外设状态 N READY? Y 与外设进行数据交换 N 传送完？主要工作流程 Y 结束

中断控制技术 中断： • 因某种随机或异常事件，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去执行一段处理该事件的特殊的服务程序（称为中断服务程序或中断处理程序），并在事件处理完后又返回原中断处继续原程序的继续执行，这一过程称为中断。 • 中断源内部中断和外部中断。

中断控制技术的特点 • 外设在需要时向CPU提出请求，CPU再去为它服务。服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序 • 优点：CPU效率高，实时性好，速度快。 • 缺点：程序编制较为复杂。

DMA控制方式 • 外设直接与存储器进行数据交换，CPU不再担当数据传输的中介者； • 可由硬件直接实现数据的传送。

存储器 BUS … 控制信号总线请求 DMA请求外设接口 DMA控制器 CPU 总线响应应答 DMA控制方式

I/O设备可按传输方式划分：字符设备和块设备。I/O设备可按传输方式划分：字符设备和块设备。 • 字符设备以字符为单位传输的设备，如：键盘 • 块设备以块为单位传输的设备，如：磁盘 • 按速度可划分为：高速设备和低速设备。 • 高速设备例如光盘等； • 低速设备例如打印机等。 • 常用I/O设备有： • 输入设备键盘、鼠标器、数字化扫描仪、数码像机 • 输出设备显示器、打印机、绘图仪

标准输入设备。用于编辑程序、输入数据、发出命令等操作。标准输入设备。用于编辑程序、输入数据、发出命令等操作。 • 键盘按键字数分为：101～104键键盘。 • 键盘中的每个按键通过电路与计算机内部的扫描码一一对应，再由扫描码转换成ASCII码。功能键区主键盘区控制键区小键盘区

Windows操作环境下的标准输入设备。用于选择窗口、菜单、控件等操作。Windows操作环境下的标准输入设备。用于选择窗口、菜单、控件等操作。 • 鼠标器分机械式和光电式。 • 鼠标的一个主要技术参数是分辨率（dpi），即鼠标每移动1英寸所能测出的点数。一般鼠标的分辨率为200～400dpi。 • 操作方法极其简单。主要有4种形式的操作： • 左键单击选择对象 • 右键单击击活快捷菜单 • 左键双击执行选择的对象 • 左键拖动移动选择的对象左键滚轮右键

标准输出设备。用于显示交互式操作的对话框及操作结果，是人机对话的主要界面。标准输出设备。用于显示交互式操作的对话框及操作结果，是人机对话的主要界面。 • 显示器用分辨率来衡量其性能，即屏幕画面的清晰度是由横、竖交叉点（像素）的多少来衡量。显然，像素点越密，图像就越清晰。像素点

纯屏显示器 液晶屏显示器

显示器显像原理与电视机的类似。屏幕上的文字或图形是由一个个像素点组成的。显示器显像原理与电视机的类似。屏幕上的文字或图形是由一个个像素点组成的。 • 今天计算机使用的大都是高分辨率图形显示器，常见分辨率有800×600，1024×768，1280×1024等多种。 • 分辨率越高，显示的图像越清晰、逼真。 • 显示器的适配器又称显示卡，显示器必须配备显示卡才能完成其显示功能。常用显示卡的标准为: • ESA增强型图形适配器，640×480、16色 • VGA视频图形阵列， 640×480、256色 • SVGA超级VGA型，分辨率可达1280×1024，真彩色（ 16.7M色)

图片 • 打印机是输出设备，它将输出结果在打印纸上印出。 • 微机配备的打印机一般分为： • 点阵打印机它的打印头是由若干行和列根打印针及驱动电路组成(16针、24针等),缺点:速度慢、噪声大； • 喷墨打印机是非击打式打印机，它将墨水通过喷墨管喷射到打印纸上，优点是：低噪声、质量好、价格低； • 激光打印机采用激光和电子放电技术，通过静电吸附墨粉后在纸上印出。它的主要特点是：速度快、分辨率高、无噪声、打印质量好、但价格较高。 • 打印机输出过程： • 英文字符打印机中有一个“字符发生器”，打印时，将字符自动转换成点阵信息印出； • 汉字字符采用类似方式将“汉字库”存放于打印机中，打印时，将汉字机内码自动转换成汉字点阵码印出。

⑴ 打印机的分辨率 点阵打印机常见的分辨率为每英寸180个点或300个点，记为180dpi（或300dpi）。常用的小型激光或喷墨打印机的分辨率为300～600dpi。 ⑵ 打印机的幅面宽度一般打印副宽为80个字符或132个字符。一般的打印幅面为A4型标准纸张。 ⑶ 打印速度点阵打印机用每秒打印字符来表示，一般每秒300个字符，记为300cps。激光打印机以页面计数，每分钟输出几页到几十页，记为ppm。

电源为计算机及外部设备提供电源动力。

设备驱动程序 • 通过一组预先定义好的软件接口为操作系统或应用程序提供控制硬件的能力； • 对连接到计算机系统的设备进行控制驱动、以使其能正常工作。

即插即用 • 支持“即插即用”的BIOS • “即插即用”操作系统 • “即插即用”硬件 • “即插即用”设备驱动程序

CPU背面 CPU 插槽 CPU正面 CPU——微机中央处理器返回

内存及插槽 内存条内存插槽返回

APG扩展插槽 • APG加速图形卡扩展插槽。 APG扩展插槽返回

PCI扩展插槽 • PCI扩展插槽接插各种扩充设备;例如网卡、声卡、多功能卡、电视卡等。返回

BIOS芯片 • 存放与主板匹配的基本输入/输出程序。返回

南桥芯片 南桥负责磁盘与PCI之间的数据流通。返回

北桥芯片 北桥负责CPU、内存和显卡间“交通”。返回

USP接口 声卡、Midi接口 12V电源接口串行接口 IDE接口外设接口返回 IDE 集成设备电子部件，连接硬、软盘、光盘等

CMOS电源 • 供主板时钟电源。返回

计算机中的信息采用二进制编码来表示。 • 二进制表示数字容易实现（只有0、1）。 • 二进制运算规则简单（逢二进一）。 • 二进制编码在物理上最容易实现；自然界中具有两个固定状态的物理量很多，例如：电流的有无、电压的高低等。

计算机编码和进制转换

十进制表示法 • 在按位定制的计数制中，十进制数可以表示成下列形式(用D代表): (D)10= å Di×10i = Dn-1×10n-1+Dn-2×10n-2++D0×100+D-1×10-1++D-m×10-m • 特点：有0-9十个数字符号，逢10进位。 • 举例: 519.02 = 5×102+ 1×101+ 9×100+ 0×10-1+ 2×10-2 n-1 i= -m

二进制表示法 • 一个二进制数可以表示成下列形式(用B代表): (B)2= å Bi×2i =Bn-1×2n-1+Bn-2×2n-2++B0×20+B-1×2-1+ B-m×2-m • 特点：有0和1两个数字符号，逢2进位。 • 举例: 1101.01 = 1×23+ 1×22+ 0×21+1×20+ 0×2-1+1×2-2 n-1 i= -m

十六进制表示法 • 一个十六进制数可以表示成(用H代表): (H)16= å Hi×16i =Hn-1×16n-1+Hn-2×16n-2++H0×20+H-1×16-1+ H-m×16-m • 特点：有0-9及A-F共16个数字符号，逢16进位。 • 举例: A3F.3B =10×162+3×16+15×160+3×16-1+11×16-2 n-1 i= -m

2 30 0 低位 2 15 1 2 7 1 2 3 1 1 高位 10进制转换为2进制用辗转相除法例如，将10进制的30转换成2进制最后得到的2进制数（从下往上写出）：11110

将2进制转换成10进制。 例如， 11110 = 1×24+ 1×23+1×22+ 1×21+0×20 = 30

将3位2进制数编码，即可转换为1位8进制数。 例如，1101110= 001 101 110 = 156 将8进制转换为10进制 156 = 1×82 + 5×81 +6×80 = 110

将4位2进制数组合编码为1位十六进制数， 例如 101110 101110 = 0010 1110 = 2E 16进制数转换为10进制 2E = 2×161 + 14×160 = 46

用多长的编码来表示，取决于计算机要处理的符号有多少。例如，在计算机的键盘中常用的字符符号最多有128个（27），因此，用一个字节就可以表示128种不同的编码组合。用多长的编码来表示，取决于计算机要处理的符号有多少。例如，在计算机的键盘中常用的字符符号最多有128个（27），因此，用一个字节就可以表示128种不同的编码组合。 • 而汉字有成千上万个，显然一个字节是无法表示所有编码组合的。

计算机是美国人发明的，因此计算机的字符集中自然包含了英文的26个字母。计算机是美国人发明的，因此计算机的字符集中自然包含了英文的26个字母。 • 计算机要在全世界通用，必须采用公认的标准格式对字符、符号进行编码。 • 常用的字符编码有ASCII码、BCD码等。

字符十六进制十进制 空格 20H 32 ‘0’～‘9’ 30H～39H 48～57 ‘A’～‘Z’ 41H～5AH 65～90 ‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～122 • ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码是美国标准信息交换码，编码从0到127。控制字符： 0～31 （共32个）普通字符：32～127 （共96个） • 每个字符占一个字节，用7位，最高位为0。

0001 0100 A 0 1 0 0 0 0 0 1 4 1 • 将字节的最高位置成“1”，其取值为128～255，也是128个，称为ASCII码的扩充码。各国把扩充的ASCII码规定成本国语言的字符代码，我国把这128个字符作为汉字的代码。 • 例如，字母‘A’的ASCII编码是‘65’，对应的十六进制值是‘41H’，在一个字节中的表示是：

（2）BCD码（Binary-Coded Decimal）是每位十进制数用四位二进制数来表示的编码（压缩BCD码，而扩展BCD码用8位二进制码表示）。例如，十进制数864，其二进制编码为：(1000 0110 0100)2 。

汉字要比英文字母多得多，如何解决汉字的编码问题，这是用计算机处理汉字首先要解决的一个最大难题。汉字要比英文字母多得多，如何解决汉字的编码问题，这是用计算机处理汉字首先要解决的一个最大难题。 • 汉字处理又包括两方面：汉字输入和汉字识别。英文的26个字母在键盘上都有，但上万个汉字是无法放在一个键盘中。 • 处理汉字就要解决汉字的输入、编码、在计算机中保存、汉字转换识别等一系列问题。

在计算机中处理汉字，首先要解决汉字的输入问题。英语26个字母的输入通过键盘上的键字就可以实现。而要借助键盘上有限的键字输入汉字，则必须使用编码机制。在计算机中处理汉字，首先要解决汉字的输入问题。英语26个字母的输入通过键盘上的键字就可以实现。而要借助键盘上有限的键字输入汉字，则必须使用编码机制。 • 目前，世界上各种不同的汉字编码方案有一千多种，它们各有其自身的特点，适合不同的需要及不同的使用者。 • 请列举出汉字编码……？

西文字符处理起来比较简单，而中文信息处理起来就复杂了。汉字是图形文字，常用汉字就有3000～6000个，形状和笔画差异很大。这就决定了汉字字符的编码方案必须完全不同于西文的编码方案。西文字符处理起来比较简单，而中文信息处理起来就复杂了。汉字是图形文字，常用汉字就有3000～6000个，形状和笔画差异很大。这就决定了汉字字符的编码方案必须完全不同于西文的编码方案。 • 要想能在计算机中处理汉字，必须解决汉字的输入编码、存储编码、显示和打印字符的编码问题。

国标码 汉字输入编码自动转换机内码 16点阵字模 24点阵字模显示码打印码输出汉字

输入码是解决汉字输入采用的编码，如“国标区位码”、“全拼”、“双拼”、“五笔”、“智能ABC”等输入编码。输入码是解决汉字输入采用的编码，如“国标区位码”、“全拼”、“双拼”、“五笔”、“智能ABC”等输入编码。 • 每一种输入码之所以能存在，是因为各有其特点。如果有人问，哪种输入码最好，回答是“你熟练掌握的那种输入码就是最好的”。

我国在1980年制定了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》作为国家标准GB2312-80编码字符集，称为国标码。GB2312-80中规定了信息交换用的6763个汉字和682个非汉字图形符号（包括字母、数字和符号，例如英文、俄文、日文平、片假名等）的代码。我国在1980年制定了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》作为国家标准GB2312-80编码字符集，称为国标码。GB2312-80中规定了信息交换用的6763个汉字和682个非汉字图形符号（包括字母、数字和符号，例如英文、俄文、日文平、片假名等）的代码。 • 在国家标准GB2312-80中，每个汉字采用双字节表示。每个字节只用ASCII码中的低7位，最高位为0。 • 例如，汉字“中国”在两个字节中的存放为：中 5650H 国 397AH 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0

三、 常用外部设备