计算机组成与结构第9章

1、王爱英，计算机组成与结构王爱英，计算机组成与结构第第4 4版版（第9章）任课教师：郝尚富任课教师：郝尚富河北北方学院信息科学与工程学院河北北方学院信息科学与工程学院Email: Email: Tel:el:算机组成原理术第4版清华大学出版社第第9 9章章 输入输入/ /输出系统输出系统9.1 9.1 输入输入/ /输出系统概述输出系统概述9.2 9.2 输入设备输入设备9.3 9.3 显示设备显示设备9.4 9.4 打印设备打印设备9.5 9.5 汉字处理汉字处理计算机组成原理术第4版清华大学出版社9.1 9.1 输入输入/ /输出系统概述输

2、出系统概述输入输出系统概念输入输出系统概念中央处理器中央处理器(CPU)(CPU)和主存储器和主存储器(MM)(MM)构成计算机的主体，构成计算机的主体，称为称为主机主机。主机以外的大部分。主机以外的大部分 硬设备都称为硬设备都称为外部设备外部设备或或外围设备外围设备，简称，简称外设外设。它包括常用的输入输出设备，外存。它包括常用的输入输出设备，外存储器，脱机输入输出设备等。储器，脱机输入输出设备等。输入输出系统包括外部设备输入输出系统包括外部设备( (输入输出设备和辅助存输入输出设备和辅助存储器储器) )及其与主机及其与主机(CPU(CPU和存储器和存储器) )之间的控制部件。后者称之间的控

3、制部件。后者称之为设备控制器，诸如磁盘控制器、打印机控制器等，有之为设备控制器，诸如磁盘控制器、打印机控制器等，有时也称为设备适配器或接口，其作用是控制并实现主机与时也称为设备适配器或接口，其作用是控制并实现主机与外部设备之间的数据传送。外部设备之间的数据传送。计算机组成原理术第4版清华大学出版社2. 2. 外部设备概述外部设备概述接口接口计算机组成原理术第4版清华大学出版社9.2 9.2 输入设备输入设备在计算机中，输入设备主要完成输入程序、数据和操在计算机中，输入设备主要完成输入程序、数据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。当实现人作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。当实现

4、人工输入时，往往与显示器工输入时，往往与显示器( (输出设备输出设备) )联用，以便及时检验联用，以便及时检验并修正输入时的错误。也可利用软盘、磁带等可脱机录入并修正输入时的错误。也可利用软盘、磁带等可脱机录入的介质进行输入。的介质进行输入。计算机组成原理术第4版清华大学出版社 1. 1. 键盘键盘键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRTCRT显示器组显示器组成终端设备。成终端设备。键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码下一个键，产生一个相应的字符代码( (每个按

5、键的位置码每个按键的位置码) )，然后将它转换成然后将它转换成ASCIIASCII码或其他码，送主机。目前常用的标准码或其他码，送主机。目前常用的标准键盘有键盘有101101个键。个键。IBM PCIBM PC机的键盘内装有机的键盘内装有Intel 9049Intel 9049单片机来执行键盘扫单片机来执行键盘扫描功能描功能( (确定按键的位置码确定按键的位置码) )、键盘检测、消去重键、自动重、键盘检测、消去重键、自动重发、扫描码的缓冲以及与主机间的通信等。发、扫描码的缓冲以及与主机间的通信等。计算机组成原理术第4版清华大学出版社用于信息交换的美国标准代码用于信息交换的美国标准代码(Amer

6、ican Standard (American Standard Code for Information InterchangeCode for Information Interchange，简称，简称ASCll)ASCll)。另有一种字符编码，是主要用在另有一种字符编码，是主要用在IBMIBM计算机中的扩充的计算机中的扩充的二二十进制信息码十进制信息码(Extended Binary Coded Decimal (Extended Binary Coded Decimal Interchange CodeInterchange Code，简称，简称EBCDIC)EBCDIC)。它采用。它

7、采用9 9位码，有位码，有256256个个编码状态，但只选用其中一部分。编码状态，但只选用其中一部分。0 09 9十个数字符的高十个数字符的高4 4位编位编码为码为11111111，低，低4 4位仍为位仍为0000000010011001。大、小写英文字母的编码。大、小写英文字母的编码均同样满足正常的排序要求，而且有简单的对应关系，即同均同样满足正常的排序要求，而且有简单的对应关系，即同一个字母其大小写的编码值仅最高的第二位值不同，易于变一个字母其大小写的编码值仅最高的第二位值不同，易于变换与识别。换与识别。计算机组成原理术第4版清华大学出版社从打字机说起从打字机说起英文打字机的发明人英文打字

8、机的发明人众说纷纭众说纷纭公认的说法是公认的说法是克里斯托夫克里斯托夫肖尔斯肖尔斯1919世纪美国南北战争期间工匠世纪美国南北战争期间工匠克里斯托夫克里斯托夫肖尔斯肖尔斯及其合伙人研制成了第一台打字机，及其合伙人研制成了第一台打字机，18741874年年，在，在雷雷明顿工厂明顿工厂加工成加工成最初按照最初按照ABCDEFABCDEF的顺序排列按键的，为了使打出的的顺序排列按键的，为了使打出的字迹紧凑，按键距离很小。但当手指按下去的速度字迹紧凑，按键距离很小。但当手指按下去的速度稍微快一点，连接按键的金属杆就会相互干扰，使稍微快一点，连接按键的金属杆就会相互干扰，使打出的字迹模糊混乱打出的字迹模

9、糊混乱为了解决这个问题，为了解决这个问题，肖尔斯肖尔斯重新安排字母键的位置，重新安排字母键的位置，把把常用字母安排得尽可能远一些常用字母安排得尽可能远一些，特别将最常用的，特别将最常用的几个字母安置在相反方向，以人为放慢敲键速度，几个字母安置在相反方向，以人为放慢敲键速度，避免卡键，减少干扰，从而形成了今日的键盘格局避免卡键，减少干扰，从而形成了今日的键盘格局计算机组成原理术第4版清华大学出版社标准键盘非最优标准键盘非最优 远不是最优的设计远不是最优的设计左撇子的键盘：左手负担了左撇子的键盘：左手负担了57%57%的工作的工作排在中列的字母，其使用率仅占整个打字工作的排在中列的字母，其使用率仅

10、占整个打字工作的30%30%左左右右两小指及左无名指是最没力气的指头，却频频要使用它两小指及左无名指是最没力气的指头，却频频要使用它们们A A，P P，0 0，回车键，回车键 用的人多了就变成了标准用的人多了就变成了标准！计算机组成原理术第4版清华大学出版社更优的键盘设计？更优的键盘设计？更优的设计更优的设计最高频率最高频率9 9个英文字母是个英文字母是文本中：文本中：A A、E E、H H、I I、N N、O O、R R、S S、T T单词中：单词中：E E、T T、A A、O O、N N、I I、R R、S S、H H 最低频率最低频率8 8个英文字母是个英文字母是文本中：文本中： B B

11、、F F、J J、K K、Q Q、V V、X X、Z Z单词中：单词中： G G、B B、V V、J J、K K、Q Q、X X、Z Z 设计原则设计原则手指移动次数手指移动次数记忆方便？记忆方便？计算机组成原理术第4版清华大学出版社思考题思考题为什么手机键盘数字为什么手机键盘数字/ /字母顺序排列的，而字母顺序排列的，而没有按照使用频率排列？没有按照使用频率排列？计算机组成原理术第4版清华大学出版社IRQ1检 测检 测器器行行译译码码时时钟钟发发生生器器移移位位寄寄存存器器列译码列译码键盘矩阵键盘矩阵16行行8列列 中断请求中断请求 C DPCLKCLOCK CLKDATA D1图图12-2

12、 PC/XT键盘与接口框图键盘与接口框图输出输出 T1 8048键盘控制电路键盘控制电路计算机组成原理术第4版清华大学出版社 （1 1）将串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫描码，）将串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫描码，转换成并行数据并暂存转换成并行数据并暂存 （2 2）收到一个完整的扫描码后，立即向主机发中断请求）收到一个完整的扫描码后，立即向主机发中断请求 （3 3）主机中断响应后读取扫描码，并转换成相应的）主机中断响应后读取扫描码，并转换成相应的ASCIIASCII码存入键盘缓冲区码存入键盘缓冲区 （4 4）接收主机发来的命令，传送给键盘，并等候键盘的）接收主机发来的命令，传送给键

13、盘，并等候键盘的响应，自检时用以判断键盘的正确性响应，自检时用以判断键盘的正确性计算机组成原理术第4版清华大学出版社键盘插座示意图及各引脚功能键盘插座示意图及各引脚功能说 明 1、 KBD DATA 5 1 5 6 2、 保 留 3、 GND 3 4 3 4 4、 +5V 5、 KDB CLK 2 1 2 6、 保 留 （ a） （ b） 计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机

14、组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社1 1用浓度最好在用浓度最好在9797以上酒精棉花轻轻地在线路板上擦洗以上酒精棉花轻轻地在线路板上擦洗二遍。对于按键失灵部分的线路要多照顾几遍。二遍。对于按键失灵部分的线路要多照顾几遍。2 2查看按键失灵部分的导电塑胶，如果上面积攒了大量的查看按键失灵部分的导电塑胶，如果上面积攒了大量的污垢的话，同样使用酒精擦洗。假设导电塑胶有损坏的污垢的话，同样使用酒精擦洗。假设导电塑胶有损坏的话，可以把不常用按键上的导电塑胶换到已损坏的部分话，可以把不常用按键上的导电塑胶换到已损坏的部分。 3 3清除键盘

15、内角落中污垢，工具可用毛笔、小刷子等，但清除键盘内角落中污垢，工具可用毛笔、小刷子等，但要注意动作要轻柔一些。要注意动作要轻柔一些。 4 4查看焊接模块有无虚焊或脱焊，如果您会使用电烙铁的查看焊接模块有无虚焊或脱焊，如果您会使用电烙铁的话，可以进行补焊工作。话，可以进行补焊工作。键盘维修技巧键盘维修技巧 计算机组成原理术第4版清华大学出版社5.5.如果开机时提示如果开机时提示“Keyboard error or no keyboard Keyboard error or no keyboard present”present”，这种故障可能是键盘接口的插针弯曲或键盘、，这种故障可能是键盘接口的

16、插针弯曲或键盘、主板的接口损坏。在开机时注意键盘右上角的三个灯是否主板的接口损坏。在开机时注意键盘右上角的三个灯是否闪烁一下，如果没有闪烁，首先检查键盘的连接情况；接闪烁一下，如果没有闪烁，首先检查键盘的连接情况；接着观察接口有无损坏，用万用表测量主板上的键盘接口，着观察接口有无损坏，用万用表测量主板上的键盘接口，如果接口中的第如果接口中的第1 1、2 2、5 5芯中某一芯的电压相对于芯中某一芯的电压相对于4 4芯为芯为0 0伏伏，说明接口线路有断点，找到断点重新焊接好即可。如果，说明接口线路有断点，找到断点重新焊接好即可。如果主板上的键盘接口正常，则说明键盘损坏，需要更换新的主板上的键盘接口

17、正常，则说明键盘损坏，需要更换新的键盘。键盘。6.6.如果在主机自检时，屏幕显示如下：如果在主机自检时，屏幕显示如下：“Keyboard error Keyboard error Press F1 to RESUME”Press F1 to RESUME”，这很有可能是键盘自身故障。拆，这很有可能是键盘自身故障。拆开键盘后盖，检查电缆四根引线的电平，开键盘后盖，检查电缆四根引线的电平，VccVcc引线为引线为5V5V高高电平，电平，GNDGND引线为低电平，引线为低电平，DATADATA引线为高电平，而引线为高电平，而KBLCKKBLCK引引线为低电平，正常时线为低电平，正常时KBLCKKBL

18、CK引线应为高电平。关掉主机拔下引线应为高电平。关掉主机拔下键盘插头，用万用表键盘插头，用万用表11档测量电缆两端的对应引线，如档测量电缆两端的对应引线，如果果KBLCKKBLCK引线内部已断，更换一根键盘电缆即可。引线内部已断，更换一根键盘电缆即可。计算机组成原理术第4版清华大学出版社2. 2. 光笔、图形板和画笔光笔、图形板和画笔( (或游动标或游动标) )输入输入光笔光笔(1ight pen)(1ight pen)的外形与钢笔相似，头部装有一个透的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。在光笔头部附有开镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。在光笔头部附有开关，当按

19、下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取显示器屏关，当按下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取显示器屏幕上的坐标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔幕上的坐标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动，在屏幕上画出图形或修改图形，这个过程与人用钢笔移动，在屏幕上画出图形或修改图形，这个过程与人用钢笔画图的过程类似。经操作员确认后，即可存入计算机。画图的过程类似。经操作员确认后，即可存入计算机。计算机组成原理术第4版清华大学出版社 画笔画笔(stylus)(stylus)为笔状，但不是光笔。它不是用于显示为笔状，但不是光笔。它不是用于显示器屏幕，而是用于图形板器屏幕，而是用于图形板(tabl

20、et)(tablet)。当画笔接触到图形板。当画笔接触到图形板上的某一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传上的某一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传送到计算机中去，随着笔在板上的运动可以画出图形。图送到计算机中去，随着笔在板上的运动可以画出图形。图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图等。工程图等。 图形板图形板是一种二维的是一种二维的A AD D变换器，因此图形板也称作变换器，因此图形板也称作数字化板。坐标量测的方法有电阻式、电容式、电磁感应数字化板。坐标量测的方法有电阻式、电容式、电磁感应式和超声波式几种。以

21、电磁式为例，图形板是一块电磁感式和超声波式几种。以电磁式为例，图形板是一块电磁感应板，手持的游动标中有一个感应线圈，当线圈的中心应板，手持的游动标中有一个感应线圈，当线圈的中心( (十十字标的中心字标的中心) )置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。到坐标值。计算机组成原理术第4版清华大学出版社3. 3. 鼠标器、跟踪球和操作杆输入鼠标器、跟踪球和操作杆输入光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标。还光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标。还有一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐标。鼠标器、有一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐标。鼠标

22、器、跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须和显示器的光标跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须和显示器的光标配合。鼠标器、跟踪球和操作杆操作容易，制作简单而且配合。鼠标器、跟踪球和操作杆操作容易，制作简单而且造价低，但定位精度都比较差。造价低，但定位精度都比较差。鼠标器鼠标器(mouse)(mouse)是一种手持式的坐标定位部件。跟踪是一种手持式的坐标定位部件。跟踪球球(track boll)(track boll)是用手指或掌心推动的金属球体，操作杆是用手指或掌心推动的金属球体，操作杆(joystick(joystick也叫游戏棒也叫游戏棒) )是能用于前后左右移动的金属杆。是能用于前后左右移动

23、的金属杆。计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标的由来鼠标的由来 鼠标概念最早由美国斯坦福研究中心鼠标概念最早由美国斯坦福研究中心(Stanford (Stanford Research Center)Research Center)的道格拉斯的道格拉斯恩格尔巴特恩格尔巴特(Douglas (Douglas Engelbert) Engelbert) 在上个世纪在上个世纪6060年代提出，他的专利申请于年代提出，他的专利申请于19631963年被美国国家专利局批准。年被美国国家专利局批准。第一只鼠标的外壳是用木头精心雕刻而成的，只有一第一只鼠标的外壳是用木头精心雕刻而成的，只有一个按键，在底

24、部安装有金属滚轮，用以控制光标的移个按键，在底部安装有金属滚轮，用以控制光标的移动。动。最初的想法是设计一种人机交互的计算机定位设备，最初的想法是设计一种人机交互的计算机定位设备，当操作者移动他的手时，引起屏幕上的指示当操作者移动他的手时，引起屏幕上的指示( (光标光标) )做做相应的运动。相应的运动。使得计算机的输入操作变得更简单、容易使得计算机的输入操作变得更简单、容易计算机组成原理术第4版清华大学出版社“老鼠老鼠”之父之父道格拉斯道格拉斯恩格尔巴特恩格尔巴特19561956年在年在UC-BerkeleyUC-Berkeley获得获得电气工程与计算机博士学位，电气工程与计算机博士学位，后来

25、在著名的斯坦福研究所后来在著名的斯坦福研究所供职供职1 9 8 91 9 8 9 年 ， 和 女 儿 克 里 蒂年 ， 和 女 儿 克 里 蒂娜娜恩格尔巴特在美国硅谷恩格尔巴特在美国硅谷创建了创建了BootstrapBootstrap研究所研究所19971997年获图灵奖年获图灵奖计算机组成原理术第4版清华大学出版社 世界上第一个鼠标世界上第一个鼠标 19671967年年6 6月月2121日，道格日，道格拉斯拉斯. .恩格尔巴特将他恩格尔巴特将他的鼠标用的鼠标用“X-YX-Y定位器定位器”的名称。的名称。 19681968年，恩格尔巴特应年，恩格尔巴特应邀参加一次在旧金山举邀参加一次在旧金山举

26、行的电脑会议，在会议行的电脑会议，在会议上，他拿出鼠标。这是上，他拿出鼠标。这是鼠标第一次作为搜寻工鼠标第一次作为搜寻工具公开亮相。具公开亮相。 世界上第一个鼠标世界上第一个鼠标 计算机组成原理术第4版清华大学出版社名字的由来名字的由来为什么叫做为什么叫做“老鼠老鼠” ” (Mouse)(Mouse)？这是因为它形状与老鼠相似，而且也像老鼠一样拖着一这是因为它形状与老鼠相似，而且也像老鼠一样拖着一条长长的尾巴，所以，发明者及其同事们在实验室里都条长长的尾巴，所以，发明者及其同事们在实验室里都把它戏称为把它戏称为老鼠老鼠。直到今天还没有人能够给它想出一个更恰当的新名字，直到今天还没有人能够给它想

27、出一个更恰当的新名字，只好让它屈尊继续使用这个不太雅观的名字了。只好让它屈尊继续使用这个不太雅观的名字了。MouseMouse在翻译成中文时，被译为鼠标，鼠标比老鼠在翻译成中文时，被译为鼠标，鼠标比老鼠更为贴切：更为贴切：鼠鼠像老鼠像老鼠标标具有定位功能具有定位功能。计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标的实用化鼠标的实用化7070年代初，恩格尔巴特所年代初，恩格尔巴特所在的实验室经费开始缩减，在的实验室经费开始缩减，他手下有几位研究人员另他手下有几位研究人员另谋高就，被正在四处招兵谋高就，被正在四处招兵买马的施乐公司位于硅谷买马的施乐公司位于硅谷的研究中心帕洛阿尔托的研究中心帕洛阿尔托(P

28、ARC)(PARC)罗致门下。罗致门下。在施乐公司研制第一台有在施乐公司研制第一台有显示器的电脑显示器的电脑“阿尔托阿尔托(Alto)(Alto)时，恩格尔巴特的时，恩格尔巴特的发明派上了用场。发明派上了用场。AltoAlto采采用新式的人机交互界面，用新式的人机交互界面，屏幕上经常有许多图像要屏幕上经常有许多图像要移动，鼠标是最好的输入移动，鼠标是最好的输入工具。工具。早期的两键鼠标早期的两键鼠标计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标的种类鼠标的种类鼠标原理鼠标原理原始鼠标原始鼠标纯机械式鼠标纯机械式鼠标机械式鼠标机械式鼠标光机鼠标光机鼠标光电鼠标光电鼠标光学鼠标光学鼠标计算机组成原理术第

29、4版清华大学出版社原始鼠标原始鼠标原理原理鼠标移动鼠标移动电阻变化电阻变化电流强弱电流强弱两个片状圆轮两个片状圆轮机械变阻器机械变阻器模拟技术，非数字技术模拟技术，非数字技术反应慢反应慢定位精度低定位精度低磨损严重磨损严重计算机组成原理术第4版清华大学出版社纯机械式鼠标数字鼠标数字鼠标主体结构主体结构滚球，滚轴，译码轮（有金属片），电刷滚球，滚轴，译码轮（有金属片），电刷工作过程工作过程译码轮转动译码轮转动电流接通电流接通/ /断开断开0/10/1相对位置变化相对位置变化计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学机械式光学机械式光机鼠标光机鼠标19831983年，由罗技公司推出年，由罗技公司推出

30、通常所说的机械式鼠标通常所说的机械式鼠标半光学鼠标半光学鼠标内部结构内部结构滚球，滚轴，光栅轮滚球，滚轴，光栅轮( (码盘码盘) )，发光二极管，感光芯片发光二极管，感光芯片计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学机械式光学机械式光机鼠标光机鼠标工作原理工作原理移动鼠标时滚球随之滚动，便会带动旁边的滚轴移动鼠标时滚球随之滚动，便会带动旁边的滚轴前方的滚轴代表前后滑动，右方的滚轴代表左右滑动前方的滚轴代表前后滑动，右方的滚轴代表左右滑动光栅轮转动阻隔光栅轮转动阻隔/ /接通发光两极管发出的光束接通发光两极管发出的光束光电感应芯片光电感应芯片 0 / 1 0 / 1信号信号优点优点灵敏度高灵敏度高

31、滚球不耐脏，导致光的阻隔滚球不耐脏，导致光的阻隔计算机组成原理术第4版清华大学出版社光电鼠标光电鼠标光电鼠标光电鼠标19851985年，施乐帕洛阿尔托研究中心年，施乐帕洛阿尔托研究中心(PARC) (PARC) 推出推出纯光电，完全没有机械结构纯光电，完全没有机械结构内部结构内部结构两个发光二极管，感光芯片，控制芯片两个发光二极管，感光芯片，控制芯片鼠标垫板鼠标垫板专用反射板，带有网格专用反射板，带有网格缺点缺点专用垫易脏，垂直使用，贵专用垫易脏，垂直使用，贵与光机鼠标同时代与光机鼠标同时代很快被光机所淘汰很快被光机所淘汰计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学鼠标光学鼠标 光学鼠标光学鼠标1

32、9991999年，安捷伦公司与微软合作推出年，安捷伦公司与微软合作推出采用采用IntelliEyeIntelliEye光学引擎光学引擎具有革命性意义的光学定位传感器具有革命性意义的光学定位传感器 后续发展后续发展20002000年，安捷伦与罗技公司推出相关产品年，安捷伦与罗技公司推出相关产品20012001年，微软推出第二代年，微软推出第二代IntelliEyeIntelliEye光学引擎光学引擎非微软、罗技鼠标均采用安捷伦技术非微软、罗技鼠标均采用安捷伦技术计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学鼠标光学鼠标核心部件核心部件发光二极管发光二极管只有一个只有一个作用：照明作用：照明种类种类红光

33、：早，成熟红光：早，成熟蓝光蓝光透镜组件透镜组件棱光镜棱光镜将发光二极管的光线折射到底部将发光二极管的光线折射到底部透镜透镜( (摄像头镜片摄像头镜片) )收集鼠标底下的反射光收集鼠标底下的反射光计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学鼠标光学鼠标核心部件核心部件光学引擎光学引擎CMOSCMOS图像传感器图像传感器光电转换芯片光电转换芯片图像分析图像分析DSPDSP计算位移和速度计算位移和速度安捷伦安捷伦S2020 DSPS2020 DSP芯片，处理速度：芯片，处理速度：65006500帧（帧（800dpi800dpi图像）图像）计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学鼠标光学鼠标工作原理工作

34、原理工作原理工作原理鼠标在移动过程中对接触界面不断鼠标在移动过程中对接触界面不断“拍照拍照”，对比前后图像，得出鼠标的具体位移和速度对比前后图像，得出鼠标的具体位移和速度计算机组成原理术第4版清华大学出版社光学鼠标工作原理核心算法核心算法配准配准计算机组成原理术第4版清华大学出版社激光鼠标激光鼠标20042004年年1212月，罗技发布全球首款利用激光定位月，罗技发布全球首款利用激光定位技术的鼠标技术的鼠标罗技罗技MX1000MX1000激光无线鼠标激光无线鼠标 只是把发光二极管换成了激光二极管来照射鼠标所只是把发光二极管换成了激光二极管来照射鼠标所移动的表面移动的表面激光具有一致的特性，当光

35、线从表面反射时可产生激光具有一致的特性，当光线从表面反射时可产生高反差图形，出现在传感器上的图形会显示物体表高反差图形，出现在传感器上的图形会显示物体表面上的细节，即使是光滑表面。反之，若以面上的细节，即使是光滑表面。反之，若以LEDLED作作为光源，则这类表面看起来会完全一样。为光源，则这类表面看起来会完全一样。罗技推出罗技推出MX1000MX1000号称号称MXMX激光引擎的精确度要比传统激光引擎的精确度要比传统光学鼠标平均高光学鼠标平均高2020倍倍 计算机组成原理术第4版清华大学出版社其他鼠标其他鼠标轨迹球鼠标轨迹球鼠标工作原理与机械式鼠标相同，内部结构也类似。工作原理与机械式鼠标相同

36、，内部结构也类似。不同的是轨迹球工作时球在上面，直接用手拨不同的是轨迹球工作时球在上面，直接用手拨动，而球座固定不动动，而球座固定不动计算机组成原理术第4版清华大学出版社无线接口鼠标无线接口鼠标对于有特殊要求的用户，可使对于有特殊要求的用户，可使用红外或射频用红外或射频(RF)(RF)无线鼠标无线鼠标但红外线没有穿透能力，发射器但红外线没有穿透能力，发射器和接收器中间不能有任何障碍物，和接收器中间不能有任何障碍物，这样就大大降低了无线连接的方这样就大大降低了无线连接的方便性便性红外线的特性也决定其接受信号红外线的特性也决定其接受信号的范围很小，一般在的范围很小，一般在1 1米以内，米以内，而且

37、角度范围也很小而且角度范围也很小罗技罗技MX700(无线鼠标无线鼠标)计算机组成原理术第4版清华大学出版社蓝牙技术鼠标蓝牙技术鼠标蓝牙蓝牙(Blue tooth)(Blue tooth)无线技无线技术术在在1010米内不受连接线及角米内不受连接线及角度的拘束，功耗低度的拘束，功耗低未来蓝牙键盘与鼠标将逐未来蓝牙键盘与鼠标将逐渐成为市场的主流渐成为市场的主流在微软的在微软的Home PCHome PC概念中，概念中，蓝牙键盘与鼠标是不可或蓝牙键盘与鼠标是不可或缺的一部分缺的一部分罗技蓝牙鼠标，内置激光指罗技蓝牙鼠标，内置激光指示器，既是示器，既是Power PointPower Point演示演

38、示的遥控器，又是电脑鼠标的遥控器，又是电脑鼠标计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标接口的进化鼠标接口的进化串口串口梯形梯形9 9针或针或2525针接口针接口PS/2PS/2接口接口小圆形接口小圆形接口USBUSB接口接口无线接口无线接口红外红外/ /射频射频RFRF蓝牙蓝牙计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标按键的进化鼠标按键的进化单键单键双键双键三键三键双键双键+ +滚轮滚轮19961996年，年，Microsoft IntelliMouseMicrosoft IntelliMouse上市，率先上市，率先安装了鼠标滚轮安装了鼠标滚轮 计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理

39、术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标常见故障分析与维修技巧鼠标常见故障分析与维修技巧 一、找不到鼠标一、找不到鼠标1.1.鼠标彻底损坏，需要更换新鼠标。鼠标彻底损坏，需要更换新鼠标。2.2.鼠标与主机连接串口或鼠标与主机连接串口或PS/2PS/2口接触不良，仔细接好线口接触不良，仔细接好线后，重新启动即可。后，重新启动即可。3.3.主板上的串口或主板上的串口或PS/2PS/2口损坏，这种情况很少见，如果口损坏，这种情况很少见，如果是这种情况，只好去更换一个主板或使用多功能卡上的串口是这种情况，只好

40、去更换一个主板或使用多功能卡上的串口。4.4.鼠标线路接触不良，这种情况是最常见的。接触不良鼠标线路接触不良，这种情况是最常见的。接触不良的点多在鼠标内部的电线与电路板的连接处。故障只要不是的点多在鼠标内部的电线与电路板的连接处。故障只要不是再再PS/2PS/2接头处，一般维修起来不难。通常是由于线路比较短接头处，一般维修起来不难。通常是由于线路比较短，或比较杂乱而导致鼠标线被用力拉扯的原因，解决方法是，或比较杂乱而导致鼠标线被用力拉扯的原因，解决方法是将鼠标打开，再使用电烙铁将焊点焊好。还有一种情况就是将鼠标打开，再使用电烙铁将焊点焊好。还有一种情况就是鼠标线内部接触不良，是由于时间长而造成

41、老化引起的，这鼠标线内部接触不良，是由于时间长而造成老化引起的，这种故障通常难以查找，更换鼠标是最快的解决方法。种故障通常难以查找，更换鼠标是最快的解决方法。计算机组成原理术第4版清华大学出版社二、鼠标能显示，但无法移动二、鼠标能显示，但无法移动鼠标的灵活性下降，鼠标指针不像以前那样随心所欲，鼠标的灵活性下降，鼠标指针不像以前那样随心所欲，而是反应迟钝，定位不准确，或干脆不能移动了。这种情况而是反应迟钝，定位不准确，或干脆不能移动了。这种情况主要是因为鼠标里的机械定位滚动轴上积聚了过多污垢而导主要是因为鼠标里的机械定位滚动轴上积聚了过多污垢而导致传动失灵，造成滚动不灵活。维修的重点放在鼠标内部

42、的致传动失灵，造成滚动不灵活。维修的重点放在鼠标内部的X X轴和轴和Y Y轴的传动机构上。解决方法是，可以打开胶球锁片，轴的传动机构上。解决方法是，可以打开胶球锁片，将鼠标滚动球卸下来，用干净的布蘸上中性洗涤剂对胶球进将鼠标滚动球卸下来，用干净的布蘸上中性洗涤剂对胶球进行清洗，摩擦轴等可用采用酒精进行擦洗。最好在轴心处滴行清洗，摩擦轴等可用采用酒精进行擦洗。最好在轴心处滴上几滴缝纫机油，但一定要仔细，不要流到摩擦面和码盘栅上几滴缝纫机油，但一定要仔细，不要流到摩擦面和码盘栅缝上了。将一切污垢清除后，鼠标的灵活性恢复如初。缝上了。将一切污垢清除后，鼠标的灵活性恢复如初。计算机组成原理术第4版清华

43、大学出版社三、鼠标按键失灵三、鼠标按键失灵1 1、鼠标按键无动作，这可能是因为鼠标按键和电路板、鼠标按键无动作，这可能是因为鼠标按键和电路板上的微动开关距离太远或点击开关经过一段时间的使用而反上的微动开关距离太远或点击开关经过一段时间的使用而反弹能力下降。拆开鼠标，在鼠标按键的下面粘上一块厚度适弹能力下降。拆开鼠标，在鼠标按键的下面粘上一块厚度适中的塑料片，厚度要根据实际需要而确定，处理完毕后即可中的塑料片，厚度要根据实际需要而确定，处理完毕后即可使用。使用。2 2、鼠标按键无法正常弹起，这可能是因为当按键下方、鼠标按键无法正常弹起，这可能是因为当按键下方微动开关中的碗形接触片断裂引起的，尤其

44、是塑料簧片长期微动开关中的碗形接触片断裂引起的，尤其是塑料簧片长期使用后容易断裂。如果是三键鼠标，那么可以将中间的那一使用后容易断裂。如果是三键鼠标，那么可以将中间的那一个键拆下来应急。如果是品质好的原装名牌鼠标，则可以焊个键拆下来应急。如果是品质好的原装名牌鼠标，则可以焊下，拆开微动开关，细心清洗触点，上一些润滑脂后，装好下，拆开微动开关，细心清洗触点，上一些润滑脂后，装好即可使用。即可使用。计算机组成原理术第4版清华大学出版社鼠标电路图鼠标电路图计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社4. 4. 触摸屏触摸屏触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏控制器触摸屏系统一

45、般包括两部分：触摸屏控制器( (卡卡) )和触摸和触摸检测装置。检测装置。触摸屏控制卡上有微处理器和固化的监控程序，其主要触摸屏控制卡上有微处理器和固化的监控程序，其主要作用是将触摸检测装置送来的触摸信息转换成触点坐标，再作用是将触摸检测装置送来的触摸信息转换成触点坐标，再送给计算机；同时它能接收计算机送来的命令，并予以执行。送给计算机；同时它能接收计算机送来的命令，并予以执行。触摸屏的控制卡及其电源可以安装在显示器内，称为内置式；触摸屏的控制卡及其电源可以安装在显示器内，称为内置式；也可放在显示器外面，称为外挂式。也可放在显示器外面，称为外挂式。触摸屏根据其所采用的技术可分成触摸屏根据其所采

46、用的技术可分成5 5类：电阻式、电容类：电阻式、电容式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。计算机组成原理术第4版清华大学出版社红外线式触摸屏红外线式触摸屏 在屏幕前框架的在屏幕前框架的 ( y ( y 轴轴) ) 和和 ( x ( x 轴轴) ) 分别装有红外线发射管分别装有红外线发射管, ,各自的对边各自的对边又装有对应的接收管又装有对应的接收管( (如图如图1) ,1) ,管的排列管的排列密度与其分辨率有关。密度与其分辨率有关。 工作时在屏幕前工作时在屏幕前形成纵横交叉的红外线矩阵形成纵横交叉的红外线矩阵, ,用户的手指用户

47、的手指触摸点将阻挡经过该点的横竖两方向的触摸点将阻挡经过该点的横竖两方向的红外线红外线, ,通过接收管通过接收管, ,计算机便由此参数计算机便由此参数计算出触摸点的位置计算出触摸点的位置, ,再执行对计算机的再执行对计算机的操作目的。红外触摸屏的矩阵电路及微操作目的。红外触摸屏的矩阵电路及微处理器控制电路都装在屏前的框架内处理器控制电路都装在屏前的框架内, ,并并通过键盘接口直接与主机通讯通过键盘接口直接与主机通讯, ,不需独立不需独立电源。电源。 其价格低其价格低, ,安装简易安装简易, ,但由于发射但由于发射、接收管排列有限、接收管排列有限, ,分辨率不高分辨率不高, ,且怕外且怕外界红外

48、光的干扰及不防水防尘、框架易界红外光的干扰及不防水防尘、框架易碎等缺点碎等缺点, , 主要应用于室内站台等简单主要应用于室内站台等简单操作的地方。操作的地方。计算机组成原理术第4版清华大学出版社电阻触摸屏电阻触摸屏 电阻技术是一块与显示屏紧电阻技术是一块与显示屏紧贴的玻璃为基层贴的玻璃为基层, ,其外表面涂有一其外表面涂有一薄层透明氧化铟薄层透明氧化铟InO ,InO ,作为电阻层作为电阻层, ,其水平方向加有其水平方向加有5V 5V 到到0V 0V 的直流的直流工作电压工作电压, ,形成均匀连续的电压分形成均匀连续的电压分布。布。 在该导电层上再盖有一层外在该导电层上再盖有一层外表面经防刮硬

49、化处理而内表面也表面经防刮硬化处理而内表面也涂有相同氧化金属层的保护层涂有相同氧化金属层的保护层, ,其其垂直方向也加有垂直方向也加有5V 5V 到到0V 0V 的直流的直流连续分布电压。连续分布电压。 两电阻层之间用两电阻层之间用约千分之一英寸的许多透明绝缘约千分之一英寸的许多透明绝缘隔离点隔开隔离点隔开( (如图如图2)2)。 按摸屏幕按摸屏幕时时, ,两电阻层在触点位置就有一个两电阻层在触点位置就有一个接通接通, ,经过模拟量电压模数经过模拟量电压模数(ATD) (ATD) 转换转换, ,控制器就能计算出触点的控制器就能计算出触点的x x , y , y 坐标值。坐标值。计算机组成原理术

50、第4版清华大学出版社表面声波技术触摸屏表面声波技术触摸屏 利用机械超声波矩阵波面的动态传播在显示屏上进行触点定利用机械超声波矩阵波面的动态传播在显示屏上进行触点定位的。在显示屏左上角和右下角分别固定有垂直向下发射和位的。在显示屏左上角和右下角分别固定有垂直向下发射和水平向左发射的超声波换能发射器。其各自同方向的屏边及水平向左发射的超声波换能发射器。其各自同方向的屏边及对边都刻有对边都刻有4545用于反射波导向的由疏到密间隔非常精密的用于反射波导向的由疏到密间隔非常精密的反射条纹反射条纹( (其参数与波长有关其参数与波长有关) )。 沿着对边传导波的末端沿着对边传导波的末端即显示屏的右上角又分别

51、对应安装着超声波即显示屏的右上角又分别对应安装着超声波x x 轴轴y y 轴接轴接收换能器。收换能器。 工作时工作时, ,由表面声波屏的控制器产生由表面声波屏的控制器产生5. 53MHz 5. 53MHz 的高频电信的高频电信号送经换能发射器分别发出相互垂直的超声波号送经换能发射器分别发出相互垂直的超声波, ,形成动态超形成动态超声波矩阵波面声波矩阵波面, ,当这一工作面上有触点时将吸收通过该点的当这一工作面上有触点时将吸收通过该点的声能声能, ,换能器接收到这一改变后通知控制器确定出该触点的换能器接收到这一改变后通知控制器确定出该触点的坐标值坐标值2 2 。计算机组成原理术第4版清华大学出版

52、社电容技术触摸屏电容技术触摸屏 它是在紧贴显示屏前的双夹层玻璃中涂有一层透明的氧化它是在紧贴显示屏前的双夹层玻璃中涂有一层透明的氧化、金属导体层、金属导体层, ,四角引出四个电极受控于控制器。四角引出四个电极受控于控制器。 通过引线通过引线, ,夹夹层导体中有高频电流流动层导体中有高频电流流动( (如图如图5)5)。 由于人体电场的存在由于人体电场的存在, , 触触摸点手指与屏幕内涂层构成一个微小的耦合电容摸点手指与屏幕内涂层构成一个微小的耦合电容, ,而高频电流对而高频电流对于通过小电容是很容易的。于通过小电容是很容易的。 这样这样, , 对称四电极上的高频电流通对称四电极上的高频电流通过触

53、点小电容被分流。过触点小电容被分流。 这个被破坏了对称的变化量由控制器侦这个被破坏了对称的变化量由控制器侦测到。测到。 由于流入四电极的电流与手指触点到四角的距离成反比由于流入四电极的电流与手指触点到四角的距离成反比, ,故可计算出触点坐标值。故可计算出触点坐标值。电容技术触摸屏灵敏度极高电容技术触摸屏灵敏度极高, , 能感知轻微快速的触碰能感知轻微快速的触碰( (响应响应时间最快为时间最快为3ms) ,3ms) ,所以它不怕污染和带手套触摸等所以它不怕污染和带手套触摸等, ,但它怕外界但它怕外界强电场干扰强电场干扰计算机组成原理术第4版清华大学出版社6. 6. 图像输入设备图像输入设备( (

54、摄像机和数字照相机摄像机和数字照相机) ) 摄像机摄像机 摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像存入磁摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像存入磁盘或磁带，如果被摄对象在微观世界，可以将摄像机装在盘或磁带，如果被摄对象在微观世界，可以将摄像机装在显微镜上，组成显微图像输入系统。显微镜上，组成显微图像输入系统。 当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读出当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读出图像。如记录在录像带上的图像要用录像机读出，再将视图像。如记录在录像带上的图像要用录像机读出，再将视频信号经图像板量化输入计算机。如果想把纸上的图像输频信号经图像板量化输入计算机。如果想把纸上

55、的图像输入计算机，一种方法是用摄像机对着纸上的图像摄像输入。入计算机，一种方法是用摄像机对着纸上的图像摄像输入。另一种方法是利用装有另一种方法是利用装有CCD(CCD(电荷耦合器件电荷耦合器件) )的图文扫描仪的图文扫描仪(scanner)(scanner)或图文传真机。或图文传真机。计算机组成原理术第4版清华大学出版社 数字照相机数字照相机 近年来推出的数字照相机在色彩质量和图像清晰度等近年来推出的数字照相机在色彩质量和图像清晰度等方面不断改进，但还不能与基于胶片的相机所能提供的最方面不断改进，但还不能与基于胶片的相机所能提供的最佳清晰度和色彩相媲美。佳清晰度和色彩相媲美。 数字照相机内置有

56、数字照相机内置有1M1M几几M M字节存储器，并带用字节存储器，并带用LCDLCD预预映屏幕。在拍照时观察屏幕可将最佳快照录入相机的存储映屏幕。在拍照时观察屏幕可将最佳快照录入相机的存储器中，并即时删除不理想的照片。其最大的特点是可以联器中，并即时删除不理想的照片。其最大的特点是可以联机。因此人们可以在瞬间获取图像，也可在照片拍摄后把机。因此人们可以在瞬间获取图像，也可在照片拍摄后把其载到因特网上。其载到因特网上。计算机组成原理术第4版清华大学出版社7. 7. 条形码及其技术条形码及其技术 条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和反条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和反射率不同的平行相

57、邻的射率不同的平行相邻的“条条”和和“空空”，按照预先规定的，按照预先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。这组数据编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。这组数据可以是数字、字母或某些符号。图可以是数字、字母或某些符号。图9 92(a)2(a)为条码符号基为条码符号基本术语示意图。本术语示意图。计算机组成原理术第4版清华大学出版社计算机组成原理术第4版清华大学出版社7. 7. 光学字符识别光学字符识别(OCR)(OCR)技术和语音文字输入系统技术和语音文字输入系统 光学字符识别技术光学字符识别技术 OCROCR系统是多项技术结合的产物，识别技术是其核心系统是多项技术结合的产物，识

58、别技术是其核心内容，还包括图形文本的扫描输入，光电信号变换，电信内容，还包括图形文本的扫描输入，光电信号变换，电信号的数字化处理，版面分析与理解，字的切分处理以及输号的数字化处理，版面分析与理解，字的切分处理以及输入信息载体入信息载体( (页页) )的自动传送技术等。的自动传送技术等。计算机组成原理术第4版清华大学出版社 语音与文字输入系统语音与文字输入系统 目前计算机输入字符与数据，主要用键盘敲入，人们目前计算机输入字符与数据，主要用键盘敲入，人们正在研究如何让机器听懂话、识别字。为了达此目的，一正在研究如何让机器听懂话、识别字。为了达此目的，一系列相应学科正在形成与发展，其中包括模式识别、

59、人工系列相应学科正在形成与发展，其中包括模式识别、人工智能、信号处理和图像处理，并在此基础上产生了语音识智能、信号处理和图像处理，并在此基础上产生了语音识别、文字识别、自然语言理解与机器视觉等学科。别、文字识别、自然语言理解与机器视觉等学科。计算机组成原理术第4版清华大学出版社 语言识别语言识别 语言信息处理技术，包括自动语言识别、语言合成、语言信息处理技术，包括自动语言识别、语言合成、语言理解、自动电话查询和翻译等，是当今世界上研究的语言理解、自动电话查询和翻译等，是当今世界上研究的一个重要方面。一个重要方面。 语言识别系统，有孤立单词识别系统和连续语言识别语言识别系统，有孤立单词识别系统和

60、连续语言识别系统两种。在语言理解系统中要求适应自然语言，自然语系统两种。在语言理解系统中要求适应自然语言，自然语言的语法不很规范，并带有习惯性的无意义的发音。语言言的语法不很规范，并带有习惯性的无意义的发音。语言识别系统根据使用范围的不同又可分成供特定人使用的和识别系统根据使用范围的不同又可分成供特定人使用的和供任意人使用的两种。供任意人使用的两种。计算机组成原理术第4版清华大学出版社9.3 9.3 显示设备和打印设备显示设备和打印设备9.3.1 9.3.1 输出设备输出设备显示器显示器显示设备种类显示设备种类按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管