第 8 章 输入输出设备
IBM—PC(80x86)汇编语言与接口技术-第8章 输入输出程序设计
8259A
76 5 4
中断屏蔽寄存器21H
打 印 机
3210
IN AL, 21H AND AL,0FDH
键定 时
盘器
OUT 21H,AL
76 5 4
中断命令寄存器20H
EOI
3 2 1 0 MOV AL, 20H OUT 20H, AL
11
中断向量表
00000 类型0的(IP) 类型0的(CS)
00004 类型1的(IP) 类型1的(CS)
speaker_on endp
speaker_off proc push ax in al, 61h and al, 0fch out 61h, al pop ax ret
speaker_off endp
end
8
3. 中断传送方式
中断源：引起中断的事件
外中断（硬中断）：
外设的 I/O 请求 —— 可屏蔽中断 电源掉电 / 奇偶错 —— 非屏蔽中断
15
例：用 DOS 功能调用存取中断向量
MOV AL, N
MOV AH, 35H
INT 21H
PUSH BX
; 保存原中断向量
PUSH DS
MOV AX, SEG INTHAND
MOV DS, AX
MOV DX, OFFSET INTHAND
MOV AL, N
MOV AH, 25H
08 系统定时器 09 键盘 0A 彩色/图形接口 0B 保留 0C 串行通讯口 0D 保留 0E 软盘 0F 打印机
10
中断的条件：
设置CPU中断允许位：
FLAGS 中的 IF 位 = 1 允许中断 （ STI ） = 0 禁止中断 （ CLI ）
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。
10
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。
9
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)
硬件8 计算机常用外部设备
三、显示器的性能指标
屏幕尺寸：显示器屏幕的对角线长度。 点间距：显示器屏幕上像素间的距离。 颜色数：每个像素点可显示的颜色数。 对比度：图像（字符）与背景的浓度差。 帧频：字符或图像每秒在屏幕上出现的次数。 行频：单位时间内电子束从屏幕左到右的扫描次数。 扫描方式：电子束扫过荧光屏上所有像素的方式， 分隔行和逐行扫描方式。
键盘自检、键盘扫描、键盘 与主机通信。
键盘缓冲区配合工作。
8.2.2 鼠标器
鼠标器是控制计算机显 示器上光标移动的输入 设备。一般有2到3个键。
特点：快速、精确地光标定位，优良的人机交互。 分类： 按工作原理分：光电式和机电式; 按与计算机通信方式分：有线鼠标和无线 鼠标(红外线型和无线电型)；
1、字符方式——显示字母、数字和特殊符号。 （1）显示缓冲存储器：字符方式下，计算机要 显示的字符以ASCII码形式存入特定的存储区， 每个字符占一个字节单元，这段存储区称显示 缓冲存储器。 （2）字符点阵代码：用一组排成方阵的二进制 数字来表示字符或汉字。 从显示缓冲存储器取出的ASCII码经字符发生 器变换为字型点阵码才能显示输出。
8.2.1 键盘 按结构原理划分
触点式： 利用机械触点的分离与闭合判断电路的通断， 由于磨损、氧化等易产生接触不良等故障。 无触点式：通过按键上下运动使电容的电量发生变化， 达到检测开关的通断，不存在磨损和接触不良等问题， 且密封组装有防尘特性。
按与主机通信信息划分
编码键盘：当某个键被按下后，能够提供一个与之相对 应的的编码信息。
按接口分：串口、PS/2和USB。 指标：分辨率，轨迹速度。
8.2.3
计算机系统的输入设备和输出设备.doc
1．输入设备输人设备是外部向计算机传送信息的装置。
其功能是将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换成计算机能接受的信息形式，输入到计算机内部。
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、图形板，（电子游戏机中的）操纵杆（移动）操纵杆是将纯粹的物理动作（手部的运动）完完全全地转换成数学形式（一连串0和1所组成的计算机语言）。
轨迹球是另外一种类型的鼠标，其工作原理与机械式鼠标相同，内部结构也类似。
轨迹球占用空间小，多用于笔记本电脑等便携机。
轨迹球有两个按钮，一个用于用户单击或双击，而另一个提供为选择菜单和拖动对象后需要的动作。
轨迹球通过读取可滚动的球滚动的方向和速度来定位。
、跟踪球或轨迹球，光笔、画笔（或游动标)；(3)图形板和游动标输入图形板和游动标结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图等。
将图纸贴到图形板上，游动标沿着图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。
游动标是一个手持的方形坐标读出器，上面有一块透明玻璃，玻璃上刻有十字标记。
十字标记的中心就是游动标的中心。
使用时将十字标中心对准在图形的坐标点上即可。
图形板是一种二维的A/D变换器，因此它又称作数字化板。
坐标测量的方法有电阻式、电容式、电磁感应式、超声波式几种。
● 图像输入设备:摄像机、扫描仪、传真机,数字相机● 模拟输入设备：模数转换器（模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小）, 语音输入设备条形码阅读器, 触摸感应屏幕,纸带输入机、声音识别输入利用人的自然语音实现人-机对话是新一代多媒体计算机的重要标志之一。
微机原理习题集答案
第1章 概述1．电子计算机主要由．电子计算机主要由 运算器运算器 、 控制器控制器 、 存储器存储器 、 输入设备输入设备 和 输出设备输出设备 等五部分组成。
等五部分组成。
等五部分组成。
2． 运算器运算器 和 控制器控制器 集成在一块芯片上，被称作CPU CPU。
3．总线按其功能可分．总线按其功能可分 数据总线数据总线 、 地址总线地址总线 和 控制总线控制总线 三种不同类型的总线。
三种不同类型的总线。
4．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为 系统总线（或通信总线）系统总线（或通信总线） ；用于连接微型机系统内各插件板的总线称为系统内总线（板级总线） ； CPU 内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为 内部总线内部总线 。
5．迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是 程序存储程序存储 和 程序控制程序控制 的工作原理。
的工作原理。
这种原理又称这种原理又称为 冯·诺依曼型冯·诺依曼型 原理。
原理。
第3章 微处理器及其结构1．8086/8088 CPU 执行指令中所需操作数地址由执行指令中所需操作数地址由 EU EU EU 计算出计算出计算出 16 16 16 位偏移量部分送位偏移量部分送位偏移量部分送 BIU BIU BIU ，由，由，由 BIU BIU BIU 最后最后形成一个形成一个 20 20 20 位的内存单元物理地址。
位的内存单元物理地址。
2．8086/8088 CPU CPU在总线周期的在总线周期的在总线周期的T1 T1 T1 时刻，用时刻，用时刻，用A19/S6A19/S6A19/S6～～A16/S3 A16/S3 输出输出输出 20 20 20 位地址信息的最高位地址信息的最高位地址信息的最高 4 4 4 位，而在位，而在其他时钟周期，则输出其他时钟周期，则输出 状态状态 信息。
《计算机组成原理》8-输入输出系统
允许中断３
INTA &
&
&
允许中断４ &
&
&
&
1
1
1
1
INTR1
INTR2
INTR3
（ b） 串 行 优 先 链 中 断 排 队 线 路
INTR4
&
至下一级
≥1
INT
程序中断方式
2、中断的处理过程
✓ 软件排队的基本做法是：当CPU访问到 INT0
中
有中断请求时，则保留好中断断点后立
断 服
即进入软件排队程序的入口。从最高优
✓ 中断排队的实现 可以用硬件排队或软件排队两种方法来实现
➢ 硬件排队方式 硬件排队的基本特点是，优先级别高的中断源提出中 断请求后，就自动封锁优先级别较低的中断源的中断请求
➢ 软件排队方式 软件排队是通过编写查询程序实现的。
程序中断方式
2、中断的处理过程
➢ 硬排队方式 I N T R0
INTR1 1
程序直接控制方式
2、条件传送方式
✓ 通过程序查询接口中的状态来控制数据传送的方式，也被称为程序查询 方式。
✓ 程序查询方式中，在执行一次有效的数据传送操作之前，必须对外部设 备的状态进行查询，如果外部设备准备就绪，才能执行数据传送操作。
程序直接控制方式
2、条件传送方式
检查状态标记
N 准备就绪？ Y 执行数据传送
I/O接口
1、接口的概念
✓ 介于主机与外部设备之间的一种缓冲电路称为I/O接口电路，简称I/O接口
（Interface）
✓ 对于主机，I/O接口提供了外部设备的工作状态及数据；对于外部设备，I/O
第8章输入输出设备
教学内容安排•第一章绪论•第二章数码系统•第三章运算方法和运算器•第四章存储系统•第五章指令系统•第六章中央处理器•第七章输入输出设备•第八章输入输出系统第八章输入输出系统•8.1输入输出设备的编址方式•8.2总线结构•8.3输入输出控制方式•教学重点和难点•输入输出控制方式第八章输入输出系统8.1 输入输出设备的编址方式•计算机主机要与输入输出设备交换信息，仿照存储器的编址方式，可给各台外部设备分配一个或多个端口地址•输入输出控制方式–统一编址方式–独立编址方式第八章输入输出系统8.1 输入输出设备的编址方式•I/O端口与存储器独立编址•是指系统中的输入输出设备与主存储器构成两个独立的空间–直接端口寻址：端口地址用8位地址码表示，并且是指令码的一部分。
•IN AL,21H–间接寻址方式：端口地址由16位地址码表示，并存放在DX中，即DX寄存器的内容作为端口地址。
•OUT DX,AL第八章输入输出系统8.1 输入输出设备的编址方式•与内存统一编址–优点：不需专门的输入输出指令，缩小了指令规模–缺点：挤占了可供用户使用的内存空间第八章输入输出系统•8.1输入输出设备的编址方式•8.2总线结构•8.3输入输出控制方式•教学重点和难点•总线分类第八章输入输出系统8.2 总结结构•总线控制方式–串行链式查询方式–计数定时查询方式–独立请求方式第八章输入输出系统8.2 总结结构•总线通信方式–同步方式–异步方式第八章输入输出系统8.2 总结结构•总线上信息的传送方式–串行传送方式–并行传送方式第八章输入输出系统•8.1输入输出设备的编址方式•8.2总线结构•8.3输入输出控制方式•教学重点和难点•程序中断方式第八章输入输出系统8.2 输入输出控制方式•输入输出数据传送控制方式•主机速度与外围设备速度匹配问题•如何提高整机系统性能的问题第八章输入输出系统8.2 输入输出控制方式•程序查询方式•信息在主机和外设之间的传输完全靠计算机程序控制，是在CPU控制下进行的。
单片机原理及应用第三版课后答案
单片机原理及应用第三版课后答案1. 第一章题目答案:a) 单片机的定义: 单片机是一种集成电路，具有CPU、存储器和输入输出设备等功能，并且可以根据程序控制进行工作的微型计算机系统。
b) 单片机的核心部分是CPU，它可以通过执行程序指令来完成各种计算、逻辑和控制操作。
c) 存储器分为程序存储器和数据存储器，程序存储器用于存放程序指令，数据存储器用于存放数据和暂存中间结果。
d) 输入输出设备用于与外部环境进行数据交换，如开关、LED、数码管等。
e) 单片机的应用广泛，包括家电控制、智能仪器、工业自动化等领域。
2. 第二章题目答案:a) 单片机中的时钟系统用于提供CPU运行所需的时序信号，常见的时钟源有晶体振荡器和外部信号源。
b) 时钟频率决定了单片机的运行速度和精度，一般通过控制分频器、定时器等来调整时钟频率。
c) 单片机中的中断系统用于处理紧急事件，如外部输入信号、定时器溢出等，可以提高系统的响应能力。
d) 中断源包括外部中断、定时器中断和串口中断，通过编程设置中断向量和优先级来处理不同的中断事件。
e) 中断服务程序是处理中断事件的程序，包括保存现场、执行中断处理和恢复现场等步骤。
3. 第三章题目答案:a) I/O口是单片机与外部设备进行数据交换的接口，包括输入口和输出口两种类型。
b) 输入口用于接收外部信号，如开关、传感器等，可以通过编程设置输入口的工作模式和读取输入口的状态。
c) 输出口用于控制外部设备，如LED、继电器等，可以通过编程设置输出口的工作模式和输出口的状态。
d) I/O口的工作模式包括输入模式、输出模式和双向模式，可以根据具体应用需求设置相应的模式。
e) 串行通信接口是单片机与外部设备进行数据传输的一种常见方式，包括UART、SPI和I2C等多种通信协议。
4. 第四章题目答案:a) 定时器的作用是产生指定时间间隔的定时信号，可以用于延时、计时、PWM等功能。
b) 单片机的定时器一般由计数器和一些控制寄存器组成，通过编程设置定时器的工作模式和计数值。
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⑵ 如何进行软件扫描？
• ① 逐行扫描 • ② 行列扫描
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1．逐行扫描法
VC X0 输 出 寄 存 器
CPU
1 0 DB 1 1 1 1 1
1
X1
0 0
Y15 Y14 Y1
输入寄存器 DB
X7
Y0
1111111111111101
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34Leabharlann CPU2013-12-6 15
计算机的键盘
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键盘的分类
• 1. 按键的种类分
接触式 机械触点式键 干簧键
键
无触点式
电容式键
霍尔键 薄膜式 感应式 触摸屏
触摸式
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• 2. 按键码的产生方式分
• ⑴ 编码键盘：将按键产生的电信号输入到编码 电路，由编码器产生对应按键的编码，即键码。
• 2．串行传送 • 采用单根信号线(对公共地形成电位差)，或采 用一对传送线(一根信号线，一根地线)，一次 一位地串行发送数据信号。 • 串行传送方式一般用于计算机与远距离设备交 换信息的场合，如远程终端。 • 串行传送方式的特点是传送速度较低，不过硬 件成本也较低。
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14
8.2
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3
• 在计算机发展初期，I/O设备的作用从功能上讲 只是单纯地作用于信息形式的转换，并起输入 或输出的作用。 • 随着计算机技术的发展与进步，现代计算机的 外存储器，也同时具有I/O设备的功能。 • 主机或处理机：CPU与内存等在系统中主要进行 数据运算处理的部分。 • 外设（外部设备或外围设备）：主机以外的系 统中其余部分，如外存储器，I/O设备等。 • 传统意义上的I/O设备，只是外设的一个组成部 分。
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8
4．终端设备
• 终端设备：与计算机网络的用户一端相连接的 设备。 • 在大型计算机系统中，通过通信线路连接到主 机的输入输出装置也是一种终端设备。 • 终端在不同系统不同场合有不同的含义。 • 智能终端：具有一定的数据处理能力的终端。 • 哑终端：只负责输入输出的终端。 • 本地终端：与主机距离较近的终端。如在一个 计算中心的机房中的终端。 • 远程终端：与主机距离较远的终端。远程终端 往往要通过公共通信线路(如电话线)利用调制 解调器与主机交换信息。
X0
X1
X2
X7
Y15
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Y14
22
Y1
Y0
扫描式键盘的特点
• ① 当键盘逻辑固定后，某一位置上的键就具 有固定的位置码； • ② 更换转换表的内容，即可重新定义键名与 键码。 • 在通用键盘以及键的数量较多时，普遍采用扫 描方式产生键码。
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8.2.1
硬件扫描键盘
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2．行列扫描法
X0 DB 双 向 寄 存 器 X1
CPU 0 1 0 0 0 0 0 0
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X7 Y15 Y14 Y1 双向 寄存器 Y0
0000000000000010
DB
CPU
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行列扫描法的工作原理
• CPU通过数据线输出代码，先逐列为“1”地步进扫 描，读入行线的状态，测试是哪一列为1时行线输 出中有“1” ，从而判明按键的列号，记录列号。 再逐行为“1”地步进扫描，测试是哪一行为“1” 时列线输出中有1，判明按键的行号，记录行号。 将行号和列号组合，即可得到按键的位置编码。
＋Vc
. . .
编 码 电 路
键 码
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• 编码键盘存在的问题 • ① 当键的数量较多时，编码逻辑的成本较高。 • ② 直接编码产生键码的方法不够灵活，一旦 编码逻辑电路固定，如果需要重新定义键名与 键码，就不够方便。
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21
• ⑵ 扫描式键盘：将键连接成矩阵，每个键位 于某行、某列交点上，先通过扫描方法找到按 下的键的行列位置，称为位置码或扫描码；再 查表（用ROM构成或用软件实现）将位置码转 换为键码。
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• 重键的处理：当快速按键时，有可能发生前一 次按键的键码尚未送出，后面按键产生了新键 码，造成键码的重叠混乱的情况。可以依靠锁 定信号来防止重键现象。在扫描找到第一次按 键位置时，符合比较器输出锁定信号，使计数 器停止计数，只认可第一次按键产生的键码。 仅当键码送出之后，才解除对计数器的封锁， 允许扫描识别后面按下的键。不过这种暂停扫 描的方法只能防止两键重叠。 • 如果由于CPU延缓接收而发生多键重叠，中间 的按键编码就会丢失。所以在功能更强的键盘 中，采取存储多个键码的方法，来解决重键问 题。
000 X0 ┇ 0000
000
001 X1
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1111
0000 0001 1111 X1行Y1列有键按下
001 ┇ 001 26
硬件扫描式键盘的逻辑组成
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• 硬件扫描式键盘由键盘矩阵、振荡器、计数器、 行译码器、列译码器、符合比较器、ROM、接口、 去抖电路等组成。 • 只读存储器ROM：存放代码转换表，按键的位置 码送往ROM作为地址输入，即可从ROM中读出对应 的按键字符编码或功能编码。由ROM输出的键码， 经接口芯片送往CPU。更换ROM中写入的内容，即 可重新定义各键的编码与功能含义。 • 去抖电路：控制按键后，延迟数十毫秒之后才识 别读取键码，保证键已稳定闭合。 • 为避开键在闭合过程中存在的一些机械性抖动， 避免输出信号产生抖动，误认为多次按键，需在 硬件扫描键盘中设置硬件延时电路(如单稳电路)， 即去抖电路。
• 在键盘上，各键的安装位置可根据操作的需要而 定，但在电气连接上，可将各键连接成n行×m列 的矩阵形式，每个键连接于某个行线与某个列线 之间。通过硬件扫描或软件扫描，识别所按下的 键的行列位置，得到位置码（扫描码）。 • 如果由硬件逻辑实现扫描，这种键盘称为硬件扫 描键盘，或称为电子扫描式编码键盘。所用的硬 件逻辑可称为广义上的编码器。
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IBM-PC/XT机的键盘工作原理
PCLK
行 译 码
键盘矩阵
检 测 器
8048 T1
时 钟 发 生 器
CLOCK DATA
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主机与外设间的传送格式
• 1．并行传送 • 利用一组信号线，同时传送多位(一个字节或一个 字)二进制信息的传送方式。 • 并行传送方式多用于计算机系统内部以及计算机 与一些近距离外设之间的数据交换。 • 并行传送方式的特点是传送速度高，但硬件代价 高。
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1. 输入设备
• ① 字符输入设备：键盘、联机手写识别器等。 • ② 图形输入设备：数字化仪、鼠标器、跟踪球、 操纵杆等。 • ③ 图像输入设备：摄像机、扫描仪等。 • ④ 其它类型的设备：如数模转换、声音输入等。 • ⑤ 特殊的输入设备：磁盘，磁带及光盘等。
外设的作用
• • • • ① ② ③ ④ 人—机对话的主要渠道 不同信息形式的转换装置 软件和信息的驻留地 计算机在不同领域中应用的桥梁
外设的特点
• ① 工作速度比主机慢 • ② 与主机处理的信息格式不同 • ③ 多与主机处于异步工作状态
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信息交换代码与传送格式
• I/O设备与主机之间的信息的输入或输出，统称为 信息交换。 • 信息交换涉及到所使用的代码格式、传送格式(并 行、串行)及传输速率等。 • 信息交换代码均采用数字化信号代码格式 • 信息在输入到计算机内部和从计算机内部送到外 部时，都采用二进制编码，即都为数字化信号。 • 为了使表示各种媒体的信息具有通用性，能为各 种计算机系统所识别，要制定出表示各种信息的 代码标准。如对字符信息的表示有ASCII标准。
第 8 章
I/O设备
2013-12-6
1
©2012第8版
本章学习内容
• • • • I/O设备的基本概念 键盘的基本工作原理 显示器的基本工作原理 打印机的分类和基本工作原理
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8.1 I/O设备概述
• I/O设备：实现计算机系统与外部世界之间进行信 息交换或信息存储的装置。 • 输入设备：将现实世界各种形式表示的信息，转 换为计算机所能识别、处理的信息形式并输入计 算机。 • 输出设备：将计算机处理的结果，转换为适当的， 以现实世界所能接受的信息形式输出出来，以便 为人或其它系统所用。
键 盘
• 在计算机系统中，键盘是最基本、最常用的输 入设备。通过键盘上的各个键，按某种规范向 主机输入各种信息，如汉字、外文、数字等。 • 键盘由一组排列成阵列形式的按键开关组成。 键盘上的按键包括字符键和控制功能键两类。 • 字符键：包括字母、数字和一些特殊符号键。 • 控制功能键：产生控制字符的键（由软件系统 定义功能），还有控制光标移动的光标控制键， 用于插入或消除字符的编辑键等。
2013-12-6
6
2．输出设备
• ① 字符输出设备：行式打印机、点阵式打印 机、喷墨和激光打印机，显示器等。 • ② 图形输出设备：绘图仪，显示器，喷墨及 激光打印机等。 • ③ 图像输出设备：显示器，喷墨及激光打印 机等。 • ④ 其它类型的设备：如声音输出设备等。 • ⑤ 特殊的输出设备：磁盘，磁带等。
2013-12-6 29
• 硬件扫描键盘的优点： 不需要主机担负扫描任务。当键盘产生键码之 后，才向主机发出中断请求，CPU以响应中断 方式，接收随机按键产生的键码。 • 现已很少用小规模集成电路来构成这种硬件扫 描键盘，而是尽可能利用全集成化的键盘接口 芯片，如Intel 8279。