计算机组织与系统结构季福坤电子教案 第7章.ppt

7.1.1 外部设备的分类 外部设备包括常见的输入设备、输出设备、外部存储器、数据通信设备、脱机输入输出设备及过程控制设备等。每一种外部设备的工作都是在自己的控制器控制下进行的，而每一种控制器又是通过接口与主机进行连接，受主机控制。 1．输入设备 输入设备是人机交互最重要的接口，负责把各种命令、程序和数据等输入到计算机中。常用的输入设备分为字符输入（如键盘、条形码阅读器、磁卡机等）、图形输入（如鼠标、触摸屏、图形数字化仪等）、图像输入（如摄像机、数码相机、扫描仪等）、声音输入（如话筒）等几类。由于输入到计算机中的信息多种多样，并且各种形式的信息都要转换成二进制的形式，因此不同输入设备在工作原理上、工作速度上存在很大差别。 2．输出设备 能将计算机的处理结果以人们熟悉的形式反馈给用户所使用的设备就是输出设备，如显示器（LCD显示器和CRT显示器等）、打印机、音箱等。 3．外部存储器 外部存储器简称外存，也称为辅助存储器（辅存），用来存储大量的、暂时不用的程序和数据的存储器，允许有较低的处理速度。外部存储器在第4章已有介绍，在此不再赘述。 4．数据通信设备 数据通信设备用于构建计算机网络通信的平台，以实现资源共享。包括多路通信控制器、调制解调器、网络适配器（网卡）等。 5．脱机输入输出设备 脱机输入输出设备是指在脱离主计算机的情况下，由设备本身完成数据传输的设备。主要用于大型的计算中心，作为数据的输入输出和转换装置。例如，软盘数据站就是一种脱机输入输出设备，用户可按要求利用软盘数据站实现原始数据的集中和修改，并将初步处理过的数据记录在软盘上，以后再通过输入设备将盘片上的数据成批地输入到计算机中。脱机输入输出设备其工作原理和普通设备相同。 6．过程控制设备 计算机在进行实时控制时，需要从控制对象取得参数，而直接来自现场的参数多是模拟量，需要转换成数字量才能被计算机处理，因此，在计算机和现场之间需要中间设备进行模拟到数字的转换，即模/数转换器（A/D）；另一方面，经计算机处理产生的数据需要反馈给现场，也需要有数字量到模拟量的转换，即数/模转换器（D/A）。A/D和D/A均是过程控制设备，有关的进行现场信号采集的传感器、传动器等检测设备也是过程控制设备。 7.1.2 外部设备的地位和作用 外设是计算机的重要组成部分，它是计算机与人类、计算机之间进行信息交换的桥梁、接口和界面。如果没有外设，计算机将无法进行工作。计算机科学之所以飞速发展，外设功不可没。现在的计算机系统配置的外设越来越多，可多至几百台。随着大规模集成电路的发展，在一般的微机系统中，外设的价格已远远超过主机的价格。人们对外设的依赖越来越强，外设在计算机系统中的地位也越来越高。 外设的作用可归纳出下列几个方面： ⑴提供人机对话的通道 外设是用来实现用户与计算机之间交流信息的设备。无论计算机用于何处，都要由人直接或间接与计算机交互联系，实现这—联系的装置是外设。例如，有了显示器、键盘等外设，用户可直接、方便地与计算机联系，大大提高计算机的效能，加速计算机的应用推广，并充分发挥人的智能作用。 ⑵完成数据格式的转换 外设能将人可识别的信息转换成机器可识别的信息，即二进制形式的信息。这类设备如键盘、鼠标、手写板、图形扫描仪、摄像机、语言识别器等等。反之，计算机的处理结果是二进制形式的信息，也需要转换为人可识别的信息形式，这类设备如打印机、显示器、绘图仪、语音合成器等等。 ⑶存储系统软件和大型应用软件 随着计算机功能的增强，系统软件的规模和被处理的信息量也日益扩大，不可能将它们全部存于主存。外设就成了系统软件和大型应用软件的驻留设备。这类设备多数可作为计算机系统的辅助存储器，如磁盘、光盘、磁带等等。 ⑷计算机在各个领域应用的桥梁 外设是计算机在各个领域应用的重要物质基础。计算机的应用范围早已从早期的数值计算拓展到文字、图形、图像、语音、表格等形式的信息处理，外设作为计算机系统的重要组成部分，便以多种多样的形式进入各个领域。为满足自动化控制过程的需要，计算机需要“模/数”、“数/模”转换器的协助；在网络普遍应用的今天，少不了调制解调器、网卡、音频设备和视频设备；语音输入识别装置、智能打印机、传真机等现代化外设使人们办公效率得到提高。计算机应用领域越来越多，无论在哪一个领域，都要有相应的外设作为桥梁才能使得计算机得以充分利用。 7.2.1 输入输出接口 外设是计算机系统的重要组成部分。外部设备种类繁多，在工作原理、驱动方式、信息格式和工作速度上都有较大差异，因此外设与CPU不能直接相连，必须经过中间电路进行连接，这部分中间电路就是输入输出接口电路，简称输入输出（I/O）接口。也就是说，I/O接口是位于系统与外设间协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，是系统与外界进行信