计算机组成原理第10-11章.ppt

计算机组成原理教学课件 王 诚 宋佳兴 清华大学计算机系 2012年1月 第10章 输入 / 输出设备 第11章 输入 / 输出系统 基本输入 / 输出设备 计算机总线和接口 常用的输入 / 输出方式 计算机基本组成 Datapath: 即运算器，完成算术和逻辑运算，通常包括其中的寄存器。 Control:CPU的重要组成部分，它根据程序指令来指挥datapath，memory以及I/O运行，共同完成程序功能。 Memory: 是存放运行时程序及其所需要的数据的场所。 Input: 信息进入计算机的设备，如键盘、鼠标等。 Output: 将计算结果展示给用户的设备，如显示器、打印机等。 1、 输入输出设备概述 计算机输入输出设备 概念：具有一定操作功能的比较完整和相对独立的精密机械电子装置； 功能：进行人机交互，完成输入输出功能； 特点：种类繁多，功能多样，组成与运行原理各不相同； 发展：智能化、高可靠性、小型廉价。 2、 常用的输入输出设备 点阵式设备运行原理 把字形、图形、图像等信息以不同的点阵布局方式表现出来，在计算机显示器屏幕上，这些被显示的内容，是以可见光形式表现出来的；而在打印纸上，通常是以“印刷”（染色）的效果表现出来的。 显示器或者打印机等设备它们共同的特点是，要表示的信息，最终要以平面上的各种可见的“形状”体现出来，而这些“形状”原理上又都是以许多断续的点的不同布局表示出来的。 点阵式表示举例 点阵式设备需要解决的问题 点阵布局规律 确定形状的对象（保存对象的布局） 无确定规律对象（保存所有点信息） 点阵的密度 更密的点阵可以把要表示的形状呈现得更精细准确 表示同样大小的形状，点阵密则所用数据数量更多 点阵越密则对输入输出设备的处理精度要求也越高 点阵中点的属性 二值表示（0、1表示点的有、无） 单色表示（灰度级表示不同亮度） 彩色表示（RGB三基色混和表示彩色） 键盘的运行原理 键盘功能 计算机的键盘是通过手工输入字符，用于向计算机送入操作命令、源程序语句、运行程序所使用的数据等内容的输入设备。 基本组成 机械部分：按键（导电件）＋弹簧＋金属件（由导电件控制实现电信号连通与断开） 电子线路部分：识别按键，给出编码；通过串行接口把编码送给主机。由键盘上专门的芯片完成。 键盘接口 串口、USB接口 键盘的运行原理 识别闭合键的具体实现： 是用行列扫描的方法，即把每个键分配在一个 m 列 * n 行矩阵的一个交叉点上，通过并行接口向 n 行依次送出仅有一行为 0、其余各行均为 1 的值，再用并行接口读入 m 列上的取值。当该值不为 FFH （全 1 码）时，表明有键按下，若该值仅含一位零，表明取值为 0 的行、列的交叉点的键被按下，用一个对照表即可得到相应键的编码。 尚需解决如下的一些问题： 抖动：按下和松开按键时按键在接通和断开位置之间跳动几次才能稳定下来。 重键：多键同时被按下，如何处理。 鼠标的运行原理 鼠标的产生 图形界面的出现，需要鼠标来进行拖动等操作 鼠标的功能 根据鼠标的移动，在屏幕上移动位置 选中某个对象，进而执行某些操作 鼠标的种类 机械式鼠标 光电式鼠标 鼠标的接口 串口、USB接口 机械式鼠标 鼠标内部有一个橡胶球，橡胶球紧贴着两个互相垂直的轴（X、Y轴），每个轴上有一个光栅轮，光栅轮两边对应着有发光二极管和光敏三极管。 鼠标在移动的时候，橡胶球便带动两个轴旋转，同时光栅轮也就开始旋转，光敏三极管在接收发光二极管发出的光时被光栅轮间断地阻挡，从而产生脉冲信号，通过鼠标内部的芯片处理之后被CPU接受。 脉冲信号的频率和数量，经过CPU计算后则表示为屏幕上的距离和速度。 光电式鼠标 光电鼠标的工作原理是，在光电鼠标内部有一个发光二极管，二极管发光照亮鼠标底部的表面。同时表面会反射回一部分光线，反射光通过一组光学透镜后，在一个微成像器内成像。 当鼠标移动的时候，移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图象，鼠标内部有一块专用的图象分析芯片（DSP），对移动轨迹上摄取的一系列图象进行分析处理，通过对这些图象上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。 常用输出设备 显示器 阴极射线管显示器 液晶显示器 等离子显示器 打印机 针式打印机 喷墨打印机 激光打印机 阴极射线管显示器 成像原理 电子束撞击荧光板上的荧光粉 受撞击的荧光粉发光产生亮点 基本组成 电子枪 显示屏 偏转控制装置 阴极射线管的构成和工作原理 一些相关概念 分辨率