计算机组成原理第9章 计算机外围设备
计算机组成原理名词解释
主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
运算器：计算机中完成运算功能的部件，则ALU 和寄存器构成。
外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备、输出设备和外存储设备。
数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。
指令：构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。
透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
位：计算机中的一个二进制的数据代码（0或1），是数据的最小表示单位。
字：数据运算和存储单位，其位数取决于计算机。
字节：衡量数据量以及存储器容量的基本单位，1字节等于8位二进制信息。
字长：一个数据字包含的位数，一般为8位、16位、32位和64位等。
地址：给主存储器不同的存储位置指定的一个二进制编号。
存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。
存储器的访问：对存储器中数据的读操作和写操作。
总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。
硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件两种。
兼容：计算机部件的通用性。
操作系统：主要的系统软件，控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。
汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。
编译程序：将高级语言的程序转换成机器语言程序的计算机软件。
解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，，解释并执行源程序的语句。
系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。
应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。
计算机原理课件——外围设备
键盘的接口有AT接口、PS/2接口和最新的USB接口， 现在的台式机多采用PS/2接口，大多数主板都提供PS/2 键盘接口。而较老的主板常常提供的AT接口也称为“大 口”，现在已经不常见了。USB是一种新型接口，一些公 司已经推出了USB接口的键盘。
早期，计算机主要用在科研和工程计算方面， 外围设备比较简单。20世纪60年代初，图像处理 技术逐步发展。至20世纪70年代，能显示文字和 图像的终端设备大量普及并应用。20世纪80年代 后，彩色显示设备和智能终端设备大量涌现。显 示终端设备问世以后，使人－机对话更为方便。 另一方面，20世纪70年代初微型计算机出现以后， 又需要能与微型计算机配套的小型、价廉而可靠 的外围设备。因此，从20世纪70年代末期到80年 代初期，小型化的硬磁盘机、软磁盘机、廉价的 针式打印机等外围设备都有大发展。
外围设备（Peripheral Device）是指能与主机连接、 交换信息的设备，除CPU和内存以外的计算机系统的其 他部件都可以称为“外设”。外围设备的种类很多，一 般按照对数据的处理功能进行分类。输入/输出设备属于 外围设备，但外围设备除输入/输出设备外，还应包括外 存储器设备、多媒体设备、网络通信设备和外围设备处 理机等。外围设备的分类如下图所示。
根据所采用传感器技术的不同，鼠标可以分成两类：
（1）机械式鼠标。其底部有一个圆球，鼠标移动时， 圆球滚动带动与球相连的圆盘。圆盘上的编码器把运动方 向与距离送给主机，经软件处理，控制光标作相应移动。 该类鼠标简单，使用方便，但也容易磨损，且精度差。
计算机组成原理(第二版) 第9章 计算机外部设备
2019年5月11日
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计算机组成原理(第二版)
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9.4 显示设备
软拷贝设备：不能生成持久性硬拷贝。 组成：由监视器和显示适配器组成 作用：将电信号转换成可以直接观察的字符，图形或图象 显示方式：
– 字符显示方式（A/N） – 全点可寻址图象显示方式（APA） 显示模式
2019年5月11日
第14页
计算机组成原理(第二版)
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9.3.1 点阵针式打印机
应用最多的硬拷贝输出设备，可以将打印在纸上的信息长 期保存。可以产生永久性记录的设备有打印机，绘图机， 静电印刷机以及纸带穿孔机，卡片穿孔机等。
分类
– 按打印方式的不同，分为击打式和非击打式两大类。
显示板有控制逻辑和视频存储器VRAM两个部分，控制逻辑的 核心是MC6845 CRTC。视频存储器有字符存储器和属性存储器两部 分。对于每一个显示字符，用一个字节存储字符的ASCII码，用另一 个字节存储显示属性，属性字节表示字符的显示色，背景色（底色） 以及闪烁、下划线等属性。对于80列×25行字符，字符存储器和属 性存储器的容量均为2KB。
数字式RGB监视器要求显示适配器提供的信 号是RGB数字信号，受信号位数的限制，可以显 示的颜色的种数有限，模拟式RGB监视器要求显 示适配器提供的信号是用电压表示的RGB模拟信 号，是连续可变的，可以显示颜色的种数几乎没 有限制。
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计算机组成原理(第二版)
显示适配器
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2019年5月11日
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计算机组成原理(第二版)
清华大学出版社
计算机外部设备分类 （3/3）
（5）终端设备 终端设备的基本构成是一些通用的输入输出
第9章外围设备
（3） SCSI 接口
SCSI 的英文全称为 “Small Computer System
Interface” （小型计算机系统接口） 三、光盘 光盘一一种利用激光束在盘片上记录高密度信息的外存储
2017~2018 第一学期 （201709）
器。 1．信息存储方式 在只读型光盘上，信息以凹坑形式分布，一系列凹坑形成记 录光道。
3．信息的平均存取时间 磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为： T = 寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间 寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约 5ms) 旋转等待时间 —— 指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间 (大约 4～6ms) (转速： 4200/5400/7200/10000rpm) 数据传输时间——(大约 0.01ms/扇区)
作 业
课 后 感
2017~2018 第一学期 （201709）
2017~2018 第一学期 （201709）
《计算机原理》 教 案
学 科 计算机 应用 第九章 外围设备 课 题 9．3 外存储器 课的类型 讲授法、启发、指导 计算机一台、多媒体幻灯片演示 授课时数 新授课 2 课次
授课时间 Leabharlann 课方法教具授课班级
1. 了解软盘存储器的特点 2. 了解软盘驱动器的特点 教学目标 3. 了解硬盘存储器的特点 4. 了解光盘存储器的特点 5. 了解移动存储器的特点 审 批 意 见
MMC 卡 SD/SDHC 卡（包括 Mini SD 卡、Micro SD 卡） Memory Stick 卡(MS 卡)
3． 固态硬盘（SSD） 固态硬盘 （Solid State Drives） ， 简称固盘， 固态硬盘 （Solid State Drive） 用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH 芯片、DRAM 芯片）组成。
计算机组成原理-输入输出设备
❖ 外部设备概述
CPU和主存构成计算机的主机，主机之外的大部分硬件设备称
为外部设备或外围设备，简称外设。外设包括输入设备、输出设 备和外存储器。
❖ 输入设备
键盘
图形输入设备（鼠标，图形板，光笔等）
图像输入设备（扫描仪、数码相机 、摄像机、摄像头等）
条形码
光学字符识别（OCR）
阴极：发出电子； 栅极：控制电子束的强度； 加速阳极：对电子束进行加速； 将电子束的动能转化为光能。
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CRT的工作原理
❖ P306 图9.4
11
平板显示器
❖ 液晶显示器（LCD）
利用液态晶体调制(折射)外照光实现显示。本身不发光。 主要应用于便携式电子产品、监视器、消费类电子产品。
❖ 显示器的分类：
按显示设备所用的显示器件分类：CRT、LCD、PDP显示器。 按所显示的信息内容分类：字符、图形、图像显示器。 按设备功能分类：普通显示器和显示终端。
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CRT（阴极射线管）显示器
❖ CRT （cathode ray tube）：由电子枪、偏转装置、 荧光屏组成。
❖ 电子枪：由灯丝、阴极、栅极、加速阳极、聚焦极 组成。
❖ ASCII：美国标准信息交换码，每个字符用7 位二进制代码表示，是由128个字符组成的 字符集。见207页表9.1。用8位二进制代码表 示时是扩展ASCII码，也有128个。
❖ 汉字编码为16位二进制代码，叫机内码（区
位码）。
2
输入设备——键盘
3
输入设备——鼠标
❖ 鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择 能力而受欢迎，目前已经成为微机必备的输入 设备。
❖ 彩色等离子显示器 PDP(Plasma Display Panel)
计算机组成外围设备课件
02
音响设备的类型包括扬声器、耳 机、音箱等。
201 4
04
音响设备的连接方式包括音频线 、蓝牙、Wi-Fi等，选择合适的连
接方式可以保证音质效果。
04
网络设备
网卡
网卡
网卡是计算机与网络连接的重 要设备，负责将计算机与网络 连接起来，实现数据的传输和
共享。
网卡的作用
网卡的主要作用是实现计算机 与网络之间的数据传输、信号 转换和通信协议的转换。
鼠标
01
鼠标是用于在屏幕上选 择、移动、点击等操作 的输入设备。
02
鼠标按工作原理可分为 机械式、光感应式和激 光式三种。
03
鼠标按接口类型可分为 PS/2、USB和无线三种 。
04
鼠标按功能可分为普通 鼠标和多功能鼠标（如 轨迹球、手写板等）。
扫描仪
01
02
03
04
扫描仪用于将纸质文档转化为 数字格式，便于保存和传输。
打印机
打印机是计算机的主要输 出设备之一，用于将计算 机中的数据打印成纸质文 档。
打印机的打印质量、打印 速度和打印成本是评价打 印机性能的重要指标。
ABCD
打印机的类型包括喷墨打 印机、激光打印机、针式 打印机等。
打印机的兼容性和连接方 式也是选择打印机时需要 考虑的因素。
投影仪
01
投影仪是用于将计算机中的数据 投影到大屏幕上的设备。
扫描仪按工作原理可分为平板 式和滚筒式两种。
扫描仪按接口类型可分为USB 和SCSI两种。
扫描仪的分辨率是衡量其性能 的重要指标，分辨率越高，扫
描效果越好。
触摸屏
触摸屏是一种集输入和显示功能于一体的显示设备。
外围设备
显示器
显示器（Display）是计算机必备的输出设备，常用的有阴极射线管显示器、液晶显示器和等离子显示器。
阴极射线管显示器（简称CRT）由于其制造工艺成熟，性能价格比高，至今占据显示器市场的主导地位。随 着液晶显示器（简称LCD）技术的逐步成熟，开始在市场上崭露头角。
谢谢观看
现在的计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、 图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中，进行存储、处理和输出。
分类
计算机的输入设备按功能可分为下列几类： 字符输入设备：键盘； 光学阅读设备：光学标记阅读机，光学字符阅读机； 图形输入设备：鼠标器、操纵杆、光笔； 图像输入设备：摄像机、扫描仪、传真机； 模拟输入设备：语言模数转换识别系统。
显示器工作原理
阴极射线管显示器可分为字符显示器和图形显示器。字符显示器只能显示字符，不能显示图形，一般只有两 种颜色。图形显示器不仅可以显示字符，而且可以显示图形和图像。图形是指工程图，即由点、线、面、体组成 的图形；图像是指景物图。不论图形还是图像在显示器上都是由像素（光点）所组成。显示器屏幕上的光点是由 阴极电子枪发射的电子束打击荧光粉薄膜而产生的。彩色显示器的显像管的屏幕内侧是由红、绿、蓝三色磷光点 构成的小三角形（像素）发光薄膜。由于接收的电子束强弱不同，像素的三原色发光强弱就不同，就可以产生一 个不同亮度和颜色的像素。当电子束从左向右、从上而下地逐行扫描荧光屏，每扫描一遍，就显示一屏，称为刷 新一次，只要两次刷新的时间间隔少于0.01s，则人眼在屏幕上看到的就是一个稳定的画面。
外围设备
介绍
01 功能
计算机组成原理--外围设备
计算机组成原理–外围设备1. 介绍外围设备是计算机系统中与计算机核心部件（如CPU、内存等）相连的一些输入/输出设备，用于完成人机交互和数据传输的任务。
在计算机组成原理中，外围设备是指与计算机核心部件相连的各种输入/输出设备，包括但不限于键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪等。
本文将重点介绍常见的外围设备并探讨其工作原理。
2. 键盘键盘是一种常见的输入设备，用于向计算机输入文本、命令和控制信息等。
键盘通常采用矩阵排列的按键结构，具有各种控制键和功能键。
当用户按下键盘上的按键时，按键会触发开关，产生一个电信号，然后通过连接到计算机主板的电路传递给CPU。
CPU解释这个电信号，将其转化为二进制数据，进而进行相应的处理，例如输入字符、执行命令等。
3. 鼠标鼠标是一种常用的输入设备，在计算机图形用户界面中起到了重要的作用。
鼠标通常由几个按钮和一个移动球或光学传感器组成。
通过移动鼠标，用户可以控制光标在屏幕上的位置，并通过鼠标左键和右键与计算机进行交互。
当用户点击鼠标按钮时，鼠标会产生一个电信号，然后通过连接到计算机主板的电路传递给CPU。
CPU解释这个信号，将其转化为相应的操作，例如在屏幕上选中文本、打开应用程序等。
4. 显示器显示器是一种常用的输出设备，用于将计算机处理的数据和图像以可视化的方式显示给用户。
显示器通常使用液晶显示技术或荧光显示技术，通过控制每个像素点的亮度和颜色来显示图像。
当CPU处理完数据后，它将通过显卡将数据发送到显示器。
显卡将数据转化为显示器可识别的信号，然后通过显示器的电路驱动屏幕上的像素点发出光来显示图像。
5. 打印机打印机是一种常见的输出设备，用于将计算机处理的数据和图像打印到纸张上。
打印机通常具有喷墨打印、激光打印、热敏打印等多种打印技术。
当CPU处理完数据后，它将通过打印机接口将数据发送给打印机。
打印机通过控制喷墨头或激光束在纸张上打印出相应的图像或文本。
6. 扫描仪扫描仪是一种常见的输入设备，用于将纸质文档或照片转化为电子文件。
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分辨率和灰度级
★分辨率：是指显示设备所 能表示的像素个数。 ★灰度级：是指所显示像素 点的暗亮差别，在彩色显示 器中则表现为颜色的不同。
随机扫描和光栅扫描
★随机扫描：是控制电子束 在CRT屏幕上随机地运动， 从而产生图形和字符。 ★光栅扫描：要求电子束扫 描整个屏幕。
9.3 显示设备
9.3.3 显示器的工作原理
★把各种数据转换成计算机能够识别的二进制代码；★把计算机的处 理结果转换成人们熟悉的表现形式。
外围设备是程序和数据的驻存地
★计算机要对数目繁多的信息进行管理和组织，就必须由外围设备来 装载，如数据库、程序库等，供计算机随时读写。
9.1 计算机外围设备概述
9.1.2 外围设备的分类
输入设备
网络通讯设备
电子化和智能化
多种技术并存
9.2.1 键盘
9.2 输入设备
键盘
键盘的类型 键盘的功能和电路结构 键盘的工作原理
PS/2接口
9.2.2 鼠标
9.2 输入设备
键盘
鼠标的工作原理
鼠标的分类
按接口分 按工作原理分
鼠标的接口
9.2 输入设备
9.2.3 扫描仪
键盘
扫描仪的分类 扫描仪的组成结构 扫描仪的工作过程
以用户使用视点给出目前计算机常用的外 围设备的基本工作原理、结构、技术指标等。
9.1 计算机外围设备概述
9.1.1 外围设备的功能
外围设备的人机对话的传递工具
★借助外围设备输送程序和数据；★获取计算机处理结果必须借助外 围设备送回信息，必须通过外围设备传达参数，了解计算机的状态。
外围设备是信息转换工具
2.按所显示的信息内容分类 字符显示器、图形显示器、图像显示器。
3.按功能分类 普通显示器和显示终端两大类。
9.3 显示设备
9.3.2 显示技术的术语
图形和图像
★图形：最初是指没有亮暗 层次变化的线条图。 ★图像：最初是指具有亮暗 层次变化的图。
刷新和帧存储器
★刷新：是指在图像消失之 前使电子束不断地重复扫描 整个屏幕的过程。 ★帧存储器：用来存储图像 的存储器叫“帧存储器”。
9.4 打印设备
9.4.1 打印机的分类
打印机
按工作原理分
按工作方式分
按用途分
击打式打印机
非击打式打印机
点阵打印机
办公和事务通用
串式全形字符
串式点阵字符
针式打印机
商用打印机
行式全形字符
行式点阵字符
喷墨式打印机
专用打印机
串式点阵字符
激光打印机
家用打印机
行式点阵字符
便携式打印机
网络打印机
9.4 打印设备
9.6.2 磁带存储器
知识点
磁带机的分类
磁带机的结构 磁带的记录格式
9.6 辅助存储器
9.6.3 光盘存储器
知识点
光盘存储器的分类
光盘存储器的工作原理 光盘存储器的组成
9.6 辅助存储器
9.6.4 新型存储器
知识点
U盘
移动硬盘
9.4.2 打印机的主要技术指标
分辨率
打印速度
技术 指标
内存
色彩数目 最大幅面 打印机接口
9.5 其他输出设备
9.5.1 绘图仪
主要性能 绘图笔数 图纸尺寸 分辨率 接口形式 绘图语言
滚筒式绘图仪 种类
平台式绘图仪
9.5 其他输出设备
9.5.2 音箱
音箱的分类
按使用场合
按放音频率
按用途
按箱体结构
扫描仪的性能指标
9.2 输入设备
9.2.4 数码相机
键盘
数码相机的分类 数码相机的组成
数码相机的工作过程 数码相机的主要性能指标
9.2 输入设备
9.2.5 其他输入设备
光笔
手写板
9.3 显示设备
9.3.1 显示设备的分类
1.按所使用的显示器件分类 CRT显示器、液晶显示器、等离子显示器 和电子发光显示器等。
家用音箱
全频带音箱
主放音音箱
密封式音箱
专业音箱
低音音箱监听音箱源自倒相式音箱超低音音箱
返听音箱
迷宫式音箱
声波管式音箱
扬声器
音箱的结构
分频器
多腔谐振式音箱
箱体
9.6 辅助存储器
9.6.1 磁盘存储器
硬盘存储器的种类及基本结构 磁盘驱动器
知识点
磁盘控制器 磁盘阵列存储器 磁盘存储器的技术指标
9.6 辅助存储器
9.3 显示设备
9.3.4 显示器的主要性能指标
分辨率
点距
刷新频率
扫描方式
带宽
亮度和 对比度
尺寸
9.3 显示设备
9.3.5 显示控制卡
显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进 行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号。显卡是连 接显示器和计算机主板的重要元件，是“人机对话”的 重要设备之一。显卡作为主机的一个重要组成部分， 承担输出显示图形的任务，其基本功能是完成计算机 数字信号和显示器模拟信号之间的信号转换。
外围设备
输出设备
多媒体设备
外存储器设备
9.1 计算机外围设备概述
9.1.3
CPU
RAM
ROM
外
围
设
备
与 主
设备译码器
状态寄存器
机
的 连
控制逻辑电路 数据缓冲寄存器 控制寄存器
接
设备驱动电路
外围设备
9.1 计算机外围设备概述
9.1.4 外围设备的应用和发展趋势
大型高性能和小型及微型的高可 靠性、易维护性、低价格