1-3计算机输入输出设备
A理论部分
一、计算机的输入设备和输出设备概述
输入设备是外界向计算机传送信息的装置。常用的输入设备是键盘，其它输入设备有鼠标、光笔、数字化仪、扫描仪、游戏操纵器或摇杆、脚本写入器、条形码读入器、CCD（电荷藕合器件）摄像头、麦克等。
输出设备可以将计算机的数据传送到外部，转化为人们认识的形式。常用的输出设备是显示器，其它输出设备有打印机、绘图仪等等。 早期计算机输入输出是通过运算器进行的，在输入（Input）和输出（Output）设备与存储器间没有信号的通路。因PC机采用的总线结构，所以可在存储器与外设间直接进行传输（即直接存储器访问）-DMA(Direct Memory Access)。
二、常用的输入输出设备
1、键盘
键盘是在使用微机过程中接触最频繁的一种外部设备。用户编写的计算机程序、程序运行过程中所需要的数据以及各种操作命令等都是由键盘输入的。
键盘由一组按键排成的开关阵列组成。按下一个键就产生一个相应的扫描码。不同位置的按键对应不同的扫描码。键盘中的电路（实际上是一个单片计算机）将扫描码送到主机，再由主机将键盘扫描码转换成ASCII码。 目前，微机上常用的键盘有101键、102键、104键几种。
键盘上的主要按键有三大类：字符键、控制键和功能键。
字符键包括数字、英文字母、标点符号、空格等；字母键区的键位排列。
控制键包括一些特殊控制（如删除已输入的字符等）键、功能键等。主键盘区键位的排列
与标准英文打字机一样；小键盘区有数字键、光标控制键、加减乘除键和屏幕编辑键等。
功能键是F1-F12是12个，其功能是由软件或用户定义的。
2、显示器
显示器是目前计算机上最常用的输出设备。计算机用显示器可按工作原理分为两种，一种是阴极射线管显示器，另外一种是半导体平板显示器。
阴极射线管显示器里与家用电视机的显象原理类似。最重要的部件是一个显象管，显象管尾部末端有一个电子，前部是略有弧度、涂有特殊荧光材料的荧光屏。在控制电路的作用下，电子射出的电子束在荧光屏上扫描，打击荧光材料形成显示光点。屏幕上的文字或图形就是由这些显示光点组成的。屏幕上的一个画面称为一帧，一个显示帧由许多电子一行行扫描荧光屏而成的扫描线构成，目前常用显示器的一帧包含480或者更多的扫描线。每条扫描线又由许多显示点构成，每个点称为一个象素（pixel）。平板式显示器的工作原理与阴极射线管显示器不同，但其显示屏也是由排成阵列的象素构成，显示文字和图形的机制是相同的。
构成显示帧的行列数是显示器的一个重要技术指标，被称为显示器的分辨率，如果一帧有480行640列，就说这个显示器的分辨率是640×480。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800×6000，1024×768，1280×1024等多种。
微型机的显示器与主机之间是通过称之为“显示器适配器（显示卡）”的接口电路（通常是一块插卡）连接在一起的（其它计算机也都有类似的接口部件）。为了达到良好的显示效果，不同类型的显示系统需要不同的显示器和显示卡与之匹配。显示卡装在计算机机箱内，通过电缆与显示器连接。在这个显示卡上有一个帧存储器，也叫做显示缓冲存储器（显存）。显示帧的所有象素都存放在这个存储器里，每个象素都作为一个单位存放。在系统工作过程中，显示卡不断读出帧存储器里的象素信息，传送到显示器，显象管则根据象素内容控制扫描过程中光点的颜或亮度，在屏幕上形成视觉合成效果。目前微机常用的显示卡上帧存储器通常有16M、32M字节或者更大。帧存储器的存储容量是显示卡的一个重要功能指标，帧存储器的容量必须保证至少存储一屏所能显示的所有象素，才能达到其设计的分辨率。
显示器有单和彩两种。最低级的单显示器的每个象素只能是黑或白两种状态，用
一个二进制位就可以表示；彩显示器按每个象素可以显示的颜数不同而用不同位注1来表示。例如，如果每个象素可以显示16种颜，则需要用4个二进制位（4 bits）表示。常见的彩显示标准有256（8 bits）、64K（16 bits）、16M（24 bits）等多种。其中16M显示方式又称为真彩方式，这时每个象素信息由三个字节表示，各字节（8 位）分别代表红、黄、蓝三种基之一的强度，三混合总共可以产生约一千六百万种颜，为表现真实世界的彩提供了足够多的种类。
由于显示帧的象素信息存储在显示卡上的帧存储器里，所采用的显示标准自然就决定了对帧存储器容量的要求。例如要支持显示640×480的黑白两图形，帧存储器至少需要有 640×480约等于30K字节容量，而为了支持640×480分辨率的真彩显示方式，帧存储器需要约 640×480×3字节，将近1M字节的容量。较大的帧存储器能够支持更高分辨率和更多彩的显示方式。
在微型计算机的发展过程中，逐步形成了许多图形显示硬件标准。早期（80年代初）微型机的显示标准有MDA、CGA、EGA几种，前一种是单显示标准，后二种是彩显示标准，其分辨率分别为720(350，640(200，640(350 。与显示器配套的显示卡规格有单显示卡、CGA显示卡、EGA显示卡。
计算机显示技术最近几年发展很快。制造高分辨率、大屏幕显示器的成本大大下降，原来的低分辨率和中分辨率显示器已经基本被淘汰。新的显示硬件（显示器和显示卡）大都满足Super VGA标准，显示器分辨率为1024×768或更高。与显示器配套的显示卡规格为SVGA显示卡。
鼠标器现在也已经成为微机上普遍配置的输入设备。从外形看，鼠标器是一个可以握在手掌中的小盒子，通过一条缆线与计算机连接，就像老鼠拖着一条长尾巴。
较早的鼠标器是机械式的，它的基本结构分为两部分：其一是位于顶部前端的两个或三个按键；其二是位于底部的圆珠。输送信息的连线接到键盘，或直接连到微机的输入输出
端口。使用时把鼠标器放在一个平坦的表面上，移动鼠标器时圆珠也转动，同时把这种运动由光标体现在屏幕上，按下顶部的按键，就可以向计算机发出执行输入方式选择及基本编辑功能等各种命令。
机械式鼠标器在操作时要给内部的圆珠施压。为方便鼠标器的移动，要有足够大的平面，而且图形的精确度受到限制。如果需要较高的分辨率或者较为稳定的信号，可以采用光学鼠标器，这种鼠标器配有带接头的电缆和一块塑料垫板。
鼠标器上一般有三个键或两个键，各个键的功能可以由软件来任意规定，一般左键用得较多。
现在多数鼠标器都采用串行接口。直接插入主机箱后面板上的一个插孔，不需要任何其它外部电路。通常鼠标器总是与键盘同时使用的。鼠标器可以用多种插头与主机连接。
使用鼠标器要有驱动程序（如MOUSE.COM）。操作系统通过调用鼠标器驱动程序就可以得到鼠标器的移动和按钮信息。由于鼠标器驱动程序要通过显示接口板来控制光标在屏幕上的移动，因此鼠标器驱动程序必须支持现有的显示接口板来保证它在系统里正确工作。
除了鼠标器以外，还可以见到许多形式不同但功能类似的输入设备。例如便携式计算机上常装有一个称为“轨迹球”的小圆球，拨动这个小球就可以移动屏幕光标。其使用方法与鼠标器大体相同。
4、打印机
（1）打印机的分类
打印机可按字符（图形、表格）印出的顺序分为串行打印机（字符式打印机）、行式打印机和页式打印机。串行打印机一次打印一个字符，通过多次打印字符形成行和页，针式打印机就是串行打印机；行式打印机一次并行地印出一行字符，早期的所谓快速打印机（只适合于像英文这样字符数较少的文字）多是这种打印机；页式打印机每次输出一页，激光打印机就是一种页式打印机。
按照印字方式的不同，也可将打印机分为击打式打印机和非击打式打印机两类。击打式打印机也叫机械式打印机，其工作原理是通过机械动作打击浸有印字油墨的带，将印转移到打印纸上，形成打印效果，这也就是“打印机”这个名称的由来。非击打式打印机是利
用其它化学、物理方式来打印的，许多这类打印机的输出过程中并没有“打”的动作。常见的非击打式打印机有喷墨打印机和激光打印机等。
（2）字符打印机
其工作原理与机械式英文打字机类似。打印机中有一组或多组用金属材料或其它硬质材料刻成的字符模型（字模）。当需要输出一个字符时，打印机把相应字模移到纸的对应位置，然后启动击锤隔着带撞击纸张，字符就被印在纸上。字符（击打式）打印机按照结构又分为字符式打印机和行式打印机两种。
字符打印机的主要缺点是只能打印固定数目的字符，无法打印汉字和图形。
（3）点阵打印机
点阵式打印机是通过安装在打印头上的数根“打印针”打击带产生打印效果的，因此也称为针式打印机。常见的有9针单排排列的（称为 9 针打印机）和24针双排错落排列的（24针打印机）两种。打印头中的电磁装置按照要打印字符的点阵（参看图1.14）分别驱动不同位置上的打印针，每个打印针打击带一次在纸上印出一个小墨点。几根针同时出击便
可印出字样的一列，然后，打印头前移再打下一列，......，打好一个字符后，打印头前移再打下一个字符。一行打印完成后，打印机移动纸张，将纸张下一行移到与打印头对应的位置，继续打印。用这种方法可以在纸张上打印出由小墨点组成的任何输出形式的文字和图形。有些点阵式打印机允许安装多条不同颜的带，就可以进行彩输出了。它的缺点是打印速度较慢。
（4）喷墨打印机
喷墨打印机在印字方式上与点阵打印机相似，但印在纸上的墨点是通过打印头上的许多（数十到数百个）小喷孔喷出的墨水形成的。与点阵式打印机的打印针相比，这些喷孔直径很小，数量更多。微小墨滴的喷射由压力、热力或者静电方式驱动。由于没有击打，故在工作过程中几乎没有声音，而且打印纸也不受机械压力，打印效果较好，在打印图形、图像时（与点阵打印机相比）效果更为明显。有些喷墨打印机可以把三四种不同颜的墨水混合喷射，印出彩文字或图形。
（5）激光打印机
激光打印机是用电子照相方式记录图像，通过静电吸附墨粉后在纸张上印字的。它的基本原理与静电复印机类似。它用接收到的信号来调制激光束，使其照射到一个具有正电位的感光鼓（硒鼓）上，被激光照射的部位转变为负电位，能吸附墨粉。激光束扫描使硒鼓上形成了所需要的结果影像。在硒鼓吸附到墨粉后，再通过压力和加热把影象转移到输出在一页打印纸上。由此可见，激光打印机的输出是按页进行的。由于激光束极细，能够在硒鼓上产生非常精细的效果，所以激光打印机的输出质量很高。可以超过以前铅字印刷的水平。
由于激光打印机输出速度快、印字质量高，而且可以使用普通纸，因而是理想的输出设备。激光打印机的主要缺点是耗电量大，墨粉价格较贵，因此运行费用较高。
5、图输入输出设备
⑴ 图形数字化仪
是一种常见的图形输入设备，由一块较大的平板和一个类似于鼠标器的手持“游标器”组成。把游标器上的准星（十字交叉点）在平板上移动，依次采集准星的坐标位置（X，Y）
就是一串输入数据。在这种平板上铺上各种图纸，拿着游标器，对准图纸上的每个点、线和区域边界不断地移动，所形成的轨迹作为一连串的输入数据存储在计算机内并进行处理。
⑵ 图形扫描仪
是最常用的图像输入设备，其功能是把实在的图像划分成成千上万个点，变成一个点阵图，然后给每个点编码，得到它们的灰度值或者彩编码值。也就是说，把图像通过光电部件变换为一个数字信息的阵列，使其可以存入计算机并进行处理。通过扫描仪可以把整幅的图形或文字材料，如图画、照片、报刊或书籍上的文章等，快速地输入计算机。
