清华计算机组成原理09输入输出设备课件

第九章输入输出设备2/6/20231计算机组成原理9.1I/O设备概述主机（主板及内存）以外的设备，也称外部设备。辅助存储器也属于外设。外设向多样化、智能化、功能复合化、高可靠性的方向发展，人类将最终通过‘能听会说’，“能读会写”的外部设备，使智能计算机成为现实。输入设备主要完成输入程序、数据、操作命令、各种图形、图像、声音等信息。输出设备输出计算机的处理结果或操作提示。可以是数据、文字、表格、图形、图像或语言。随着电子器件集成度的提高和价格的下降，主机价格不断下降，使得输入输出设备的成本相对提高，约占整个计算机的70%以上。2/6/20232计算机组成原理计算机i/o系统结构演示2/6/20233计算机组成原理9.2常用的输入设备鼠标器、跟踪球和操作杆输入键盘触摸屏图像输入设备（摄像机和数字照相机）扫描仪条形码及其技术光学字符识别技术和语音文字输入系统光笔、图形板和画笔（或游动标）输入2/6/20235计算机组成原理9.2.1键盘按结构原理划分：按键分有触点和无触点类型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:编码键盘和非编码键盘编码键盘就是当某个键被按下后，能够提供一个与之相对应的的编码信息，功能全部由硬件完成。非编码键盘是用较为简单的硬件和专用的程序来识别被按键的位置，提供一个与位置相对应的中间代码（扫描码），然后又专用软件将其转换成规定的编码。即功能由软件完成。2/6/20236计算机组成原理微机键盘组成原理计算机键盘常采用电容式无触点键盘，由83~110个键组成，排列成16行*8列的长方矩阵，内部由单片机控制。PC机键盘用单片机8048负责键盘控制键盘自检、键盘扫描、键盘与主机通信键盘缓冲区配合工作采用PS/2接口方式，引脚定义为+5V、信号线、时钟线、地线等6针小圆口结构。2/6/20237计算机组成原理2、按键抖动扫描+5V+5VQK硬件软件启动扫描程序键盘全行扫描有闭合键？延时并重扫描有闭合键？键盘逐行扫描输出按键扫描代码扫描结束NNYY2/6/20239计算机组成原理

3、IBM-PC机的键盘操作过程1）初始化：由复位信号禁止键盘工作，并清除移位寄存器和中段请求触发器，准备接收8048送来的扫描码。2）键盘扫描：由8048执行行列扫描程序，得到扫描码后以串行方式送接口中的移位寄存器。8048中有一个20字节的缓冲区，能存20个扫描码，快速按键时，若干个按键的扫描码可置入缓冲区暂存，按先进先出的原则从缓冲区取出扫描码送往接口。3）传送扫描码：扫描码由一位标志位和8位数码位组成。8位数码在移位寄存器中组成8位并行扫描码，一位标志位置1中断请求触发器，向CPU发出中断请求IRQ12/6/202310计算机组成原理

4）中断处理过程：CPU相应键盘中断后，执行由BIOS提供的键盘中断处理程序，首先从接口并行接收扫描码，并将键盘复位，解除对8048的封锁，键盘可向接口传送下一个扫描码。在中断处理程序中经查表将扫描码转换成相应的ASCII码，并在屏幕上显示出来后返回主程序。其中，ASCII码(AmericanStandardCodeForInformationInterchange,美国国家信息交换标准字符码)，每字符用一个字节表示,共有128个字符(最高位为0)。其中95个字符供显示、打印使用，余下33个为控制字符。如表9.2所示:(见第296页)扩展ASCII码可表示256个编码(EBCDIC码),目前微机上就采用。2/6/202311计算机组成原理9.2.3扫描仪扫描仪是把图形图像和字符变为二进制图像数据的计算机输入设备。分类台式、手持黑白和彩色指标分辨率、扫描幅面、扫描速度原理与接口配有专用软件的扫描仪可以把图形、图像和文字、字符变为二进制图像数据存入计算机存储器，另一方面通过显示器将输入的图形、图像显示出来。其接口有并行口和SCSI接口两种形式。2/6/202313计算机组成原理

9.2.4数字相机

当想把一幅美丽的风景变成计算机能够处理的图像，传统的处理过程是：通过使用胶片相机把风景拍摄下来，冲成照片，再通过扫描仪把照片扫描成计算机能够处理的图像。现在，有了数字相机，这一系列工序变得简单多了，当数字相机把某个风景拍摄下来时，它已经是计算机能够处理的图像了。数字相机与扫描仪类似,采用数千个微小的光传感器将反射光转换为电脉冲。不过,数字相机面临的困难要大一些，因为要在很短的时间里获取全部信息,而扫描仪可以花几十秒甚至几分钟的时间扫完一页。2/6/202314计算机组成原理

数字拍摄时，数字相机的镜头和普通胶片相机一样打开，但在相机后面接受反射光的不是基于卤化银的胶卷，而是一个布满成千上万个光敏晶体管的微型芯片,这些晶体管就是著名的电荷耦合设备CCD，将光转换成电脉冲，光线越强,电荷量越大。CCD可以把亮度分级，但并不认识颜色。和所有的数字设备一样，这些产品通过把三个基本色混合到一个像素来产生自然的彩色。为了做到这一点．数字相机必须分三次来完成一幅彩色相片。数字相机用三个彩色滤色镜来为CCD提供合适的光线:红色、绿色、蓝色。对每一种颜色,数字相机存储8位颜色信息（即256种颜色），这样每个像素经过三次拍摄,最后可以达到24位的颜色信息（即1670万种颜色），这个数值远远超过了人眼能够分辨的颜色数量。2/6/202315计算机组成原理

数字相机多数使用集成的硅存储器。现在Intel、Kodak和其它一些厂商推出基于PC卡的存储器规范作为数字相机的标准,主要的特点是模块化。当数字相机的存储器用完时只要插入另一块PC卡,就像以前装一个新的胶卷一样。而如果采用的是集成存储器保存相片，当存储器用完时,必须连上计算机,把相片传给计算机后,才能拍摄新的照片。数字相机的照片是以0、1来保存的数字图像信息,所以如果数字相片不送入计算机那就没有多少价值了。有几种方法可以把图像从数字相机传送到计算机中：使用串行电缆,USB电缆、闪存卡。2/6/202317计算机组成原理

现在，大部分数字相机使用标准的串行电缆,串口连接意味着任何台式计算机或笔记本计算机均能与数字相机通信（当然需要有相应的软件）。但是，串行连接也意味着速度慢,可能会发生冲突，电缆也比较粗大笨拙。更新的数字相机具有USB总线功能。USB提供了更快的传输速度,可以达到12MB／S，而串口通信最多只能达到每秒几百KB,所以传送照片时USB的数字相机比基于串行方式连接的数字相机快得多。同时，采用USB方式的相机与计算机相连时，不需要拨下调制解调器或其它串行设备,因为它采用另外的端口。另一个正在发展的选项是使用前面提到过的标准的PC卡模块,这是一种闪存卡，可以存储高达几十MB的数据，而且存储满后可以换卡，当暂时没有计算机用来传送数据时，这种进项就极为重要了，这种卡对一个常在郊外或山地进行摄影工作的摄影工作者来说是非常有意义的。2/6/202318计算机组成原理

9.2.5数字摄像机数字摄像机的工作和普通摄像机非常相似,但有更多的功能和更快的速度。它和数字相机类似，采用电荷耦合器件CCD获取光线井将其转换成模拟电脉冲,然后再转换成0、1的数字信息。彩色摄像机通常用三个CCD芯片来建立真彩色合成。数字摄像机必须在1S内拍摄30幅图像，把光转换成电，再转换成二进制的数字信息，这样各个图像就可以连在一起成为相应的视频。摄像机还必须获取模拟的声音,对波形进行采样获取相应的数字信息。2/6/202319计算机组成原理

9.2.6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，人们正在研究如何让机器能够听懂话，识别字的功能。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、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别、文字识别、自然语言理解与机器视觉等学科。语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声波和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算机可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图形的识别，从学科上说这属于模式识别（Patternrecognition）范畴。例如每个英文字母在书写时，其形状大小都有变化。同一个字不同地区的人发音很不一样，但它们属于同一类。2/6/202321计算机组成原理

这里把待辨认的一段声波或一个文字图形称为‘样本’，把它们的类别叫做模式（nattern）。实现将样本划定其模式的系统叫做模式识别系统，具体来讲就称为语音识别系统或文字识别系统。图9.3是其系统构成，由信息获取、预处理、特征提取、分类器学习和分类决策等环节组成。

①信息获取利用传感器（sensor）将语音或文字转换成电信号，并进一步将模拟量转换成数字量，这就是信息获取过程。2/6/202322计算机组成原理

语音与文字识别系统的系统构成特征提取信息获取预处理分类器学习分类决策2/6/202323计算机组成原理

③特征提取

语音或文字输入到计算机后，通过与机内已存入的标准语音或文字相比较。找出其最相似者而实现识别。所以机器内存有标准语音库或文字库，统称模型库。但识别过程并不是将输入信号，例如某一汉字直接与模型库中每个汉字比较，实际上存在机器内的模型是根据该文字的特点并按某一规律转换成的某种代码或向量。待识别的输入信号也按同一规律转换成相应的代码或向量，比较是在这种代码或向量的基础上进行的。在模式识别中，把这种代码或向量称之为“特征表示”。2/6/202325计算机组成原理

④分类器学习分类器学习是将作为标准的文字或语音送入机器，它的方法是人们一方面用键盘敲入某个字符的代码。另一方面同时用传感器送入它的语音或文字，计算机将该字符的代码及从语音或文字抽取得到的特征表示，一起存到模型库内以备样本比较用。文字输入系统要送入不同字体或手写体模型。语音输入系统若按使用者来分，有特定人专用与非特定人使用两类。特定人专用，则要让指定的使用人按所用词汇逐个对机器进行训练；非特定人使用的系统需要选择若干口音不同的人对机器进行训练。2/6/202326计算机组成原理

⑤分类决策分类决策是对输入信号进行识别，并赋予识别结果、此时输入信号已转换成特征表示方式。有两种分类决策方法：1、将输入的特征表示与模型库中的模型（特征表示）逐个进行比较，找出最相似者，输出其类别代号。2、根据模型库所有模型特点设计出一些决策规则并使用这些规则对输入信号进行计算，确定其类别。2/6/202327计算机组成原理

印刷汉字识别系统又有单一字体印刷汉字识别系统和多种字体印刷汉字识别系统之分。后者可以用同一字库实现对宋、仿宋、黑、楷四大字体的识别，对字形变化有一定的适应能力，适应范围较宽，是研究方向。一个实用的印刷汉字识别系统，除了要有良好的核心，即识别算法以外，还有更大量的工作要在识别以前的‘预处理模块’和识别之后的‘预处理模块”中完成。预处理模块主要包括字的正确切分，人的认字过程是将字的切分识别和对字的理解在瞬间同时完成的，从而保证了字符切分的正确性。2/6/202329计算机组成原理

而计算机是串行工作的，使字符的正确切分变得很困难。在目前的识别系统中，大约有30％误识来自切分错误。对计算机来说，识别一篇文章是逐段、逐行、逐字地从上至下和从左到右进行的。对于报纸和杂志等版面较复杂的文章（即除了文字外，还有图或表格），则需要将一个版面分成很多块将图和表格区分出来，并把文字一行一行、一字一字划分开来。预处理模块的作用是利用上下文关系对若干个尚无完全确定的字（或词组），识别出正确结果；同时还要进行类似于人工校稿的工作，诸如编排文字、调整结构和修改错误等。至于联机手写输入（笔输入）指的是以手写的形式实现人与计算机交互的手段，它除了上述各特点外，还具有以下功能。2/6/202330计算机组成原理

笔输入由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括“笔’与供书写和定位的‘手写板’、手写板又有电磁式和电阻式两种。对于电磁式手写板必须与电磁式专用笔（有线与无线均可）相配合，而电阻式手写板，可以用一般的尖状硬物作为笔。笔输入技术采用绝对定位技术，使得手写板上写入的内容能以自然的方式从上到下、从左到右出现在计算机显示器屏幕上。笔迹保留是笔输入技术所提供的独特功能同时能方便地完成绘画、作图等功能。手写字符识别是笔输入技术中的核心问题、定位控制、笔迹保留和字符识别等功能均由软件完成。2/6/202331计算机组成原理

9.2.8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。自从日本在1981年提出第五代计算机的研制计划以后，人机语言通信越来越受到重视尽管最终没有取得预期结果，但产生了巨大宣传效果。语言识别系统，有孤立单词识别系统和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供任意人使用的两种。孤立单词和连续语言又有词汇量大小问题，美国的某些公司和大学，在大词汇量语言识别方面取得了较好的成绩。2/6/202332计算机组成原理

80年代中期中国在汉语孤立音节识别系统方面获得迅速发展。西方语言单音节词很少，孤立音节识别没用处。而汉语，一个音节就是一个单位，至少对应一个汉字（因有同音字），但到目前为止，识别率都没超过90％，孤立词语言识别率取决于同汇量的大小，可达95％以上。语言识别系统至今还没有达到真正实用水平。还有许多问题要研究。例如前面提到过的切分问题、训练问题等。2/6/202333计算机组成原理

9.2.9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射率不同的平行相邻的“条’和“空”，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。这组数据可以是数字、字母或某些符号。条码元素用以组成条码符号的条和空，统称条码元素。条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成一个字符。条码是表示数据的符号，在市场上即表示某种商品的代号，这个符号可由机器自动识别并送入计算机中。在超级市场中的商品，都用条码识别。条码也可应用于仓库管理、图书管理等领域。2/6/202334计算机组成原理

条码技术主要包括条码编码规则及标准、条码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技术、计算机技术等。要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置，根据目前的印刷技术。条码符号最窄元素的宽度可达到0.15mm左右，扫描器的分辨率应与之对应。在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距离称为工作距离，而允许的最大工作距离和最小工作距离之差称为扫描景深。2/6/202335计算机组成原理

扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码器译码，按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译码器采用微处理器及相应硬件来完成译码工作。80年代后期已有专用译码芯片上市。扫描器和译码器合起来称为阅读器。一个完整的条码符号由两侧静区、起始字符、数据字符、校验字符（可选）和终止字符组成。在印制条码符号时要留出静区。在扫描条码时要从静区开始，以保证阅读效果。条码符号的第一个字符是起始字符，是特殊规定的条空结构。在它后面才是真正的数据字符。条码符号最后一个字符是终止字符。如选用的条码还要求有校验字符，则校验字符位于数据字符与终止字符之间。有的条码符号在字符之间留有“位空”，有的则不留，分别称为离散型条码和连续型条码。2/6/202336计算机组成原理

9.2.10光笔、图形板和画笔（或游动标）等输入1.光笔（LightPen）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。在光笔头部附有开关，当按下开关时进行光的检测，光笔就可始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。

2.画笔（Stylus）为笔状，它不是用于显示器屏幕，而是用于图形板（Tablet）。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工程图等。2/6/202337计算机组成原理

将图纸贴在图形板上，画笔沿着图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。为了提高读图精度，常用游动标（Cursor）代替画笔与图形板配合使用。游动标是一个手持的方形坐标读出器，游动标上有一块透明玻璃，玻璃上刻有十字标记。十字标记的中心就是游动标的中心。使用时将十字中心对准图形的坐标点上，它比画笔读取的坐标更精确。3.图形板是一种二维的A／D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（十字标的中心）置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。2/6/202338计算机组成原理

图形板与画笔（或游动标）配合的输入方式，比光笔与屏幕相结合的输入方式有许多优点。光笔不能输入纸上的图形信息，而图形板方式很容易做到。光笔和持笔的手能挡住图形，而且由于屏幕玻璃的厚度，光的折射作用和人眼与光笔的视角等影响常使画出的图形偏离预想的位置。而图形板无此问题，而且长时间使用光笔，悬空的手臂会感到疲劳。由于上述种种优点，目前图形板输入方式得到广泛应用，尤其是在集成电路图、机械、建筑图等用图纸输入的系统中。更是如此。2/6/202339计算机组成原理

4.跟踪球其原理与机械式鼠标器完全一样，只是将滚球做得大一些并放置在固定的球座里。使用时用手指转动球，就可实现鼠标器一样的功能。由于它的座子是固定不动的。不需要供鼠标器滑动的额外桌面空间，甚至可安装在键盘上，这对要求尺寸紧凑和使用空间窄小的场合很有利，如便携机可用这种跟踪球。5.操作杆便携机中经常采用操作杆（Stick）。其结构是在一种薄片状底盘的上面设置一个操作杆（直径约5mm的小圆杆）其露在便携机键盘面板上的部分只是这个操作杆，底盘结构也很小巧，占用很小空间。这是鼠标器和跟踪球不能相比的，它通常被设置在空格键下面的空余地方。2/6/202340计算机组成原理

使用时用手指轻压小圆杆，显示器上的光标将按照圆杆受力的方向在屏幕上移动。一般在底盘上设置4个应变规片或压敏电阻来感受圆杆所受的压力。当按杆时应变规片产生细微形变被检测，将其转换成电压信号。然后将电压信号经模／数（A／D）变换器转换成数字信号，再经专用IC转换成移动光标信号。经上述一系列变换，就把按杆的压力信号变成移动光标的信号。2/6/202341计算机组成原理

9.2.11触摸屏触摸屏就是为改善人机对话而兴起的一种输入方式，触摸屏已被广泛应用在各个应用领域的控制和查询等方面。触摸屏是透明的，可安装在任何一种显示器屏幕的外面（表面）。使用时，展示器屏幕上根据实际应用的需要显示出用户所需控制的项目或查询的内容（标题），供用户选择。用户只要用手指（或其他东西）点一下所选择的项目（或标题），即可由触摸屏将此信息送到计算机中。所以显示屏上显示的项目或标题相当于‘伪按键”。实际上触摸屏是一种定位设备，用户通过与触摸屏的直接接触，向计算机输入的是接触点的坐标位置，以后的工作就由程序去执行了。2/6/202342计算机组成原理

触摸屏系统一般包括两部分，触摸屏控制器（卡）和触摸检测装置。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。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。触摸屏根据其所采用的技术可分成5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。红外线触摸屏的传输介质是红外线。安装外挂式红外触摸屏的方法非常简单，只要用双面胶将一个框架装在显示器上面即可。2/6/202343计算机组成原理

红外触摸屏的电路就藏在这个框架的边框里，触摸屏内的微处理器通过键盘接口直接与计算机通信，不需要任何控制卡和电源。自带键盘接口的红外触摸屏安装更加简单，不必打开机箱甚至不必关断计算机电源，用双面胶固定好触摸屏后，将插头插入主机键盘口就安装完毕。键盘接口的红外触摸屏一般还提供一个自动信号切换盒以便与键盘共享计算机的键盘接口，自动信号切换盒内部是一个敏感的翘翘板式电路控制的四路双向模拟开关，信路切换时间只有50us，因此和键盘几乎可以同时使用。2/6/202344计算机组成原理

红外触摸屏在屏幕四边放置红外发射管和红外接收管，微处理器控制驱动电路依次接通红外发射管并检查相应的红外接收管，形成横竖交叉的红外线阵列。例如32X32的红外触摸屏即在上下左右各有32对红外传感器，检查完这64对红外传感器大约需要30ms时间。用户在触摸屏幕时手指挡住经过这一点的横竖两条红外线，微处理器能在15ms的时间内检测到这个点的位置并发给计算机相应的X坐标和Y坐标。能被感知的触针可以是手指或其他任何不透明或者对光散射的透明物体。2/6/202345计算机组成原理9.3常用的输出设备-显示器输出设备输出计算机的处理结果或操作提示。可以是数据、文字、表格、图形、图像或语言。监视器打印机2/6/202346计算机组成原理9.3.1显示器概述1.分类：CRT、液晶、等离子性能：屏幕尺寸、点间距、对比度、幀频、行频、扫描方式、灰度等级或彩色数量。显示方式：字符/数字（A/N)方式、全点可寻址(APA)方式2/6/202347计算机组成原理视频放大电路同步信号帧扫描电路行扫描电路高压CRT主机信号2/6/202348计算机组成原理显示器结构演示2/6/202349计算机组成原理9.3.2显示器的性能指标屏幕尺寸：显示器屏幕的对角线长度，长宽比例为4：3点间距：显示器屏幕上象素间的距离颜色数：每个像素点可显示的颜色数（灰度级）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2/6/202350计算机组成原理

9.3.3字符显示器字符显示设备是计算机系统中最基本的外部设备。光栅扫描显示器显示字符的方法是以点阵为基础的。这种方法将字符分解成m*n个点组成阵列，将点阵存入由ROM构成的字符发生器中。在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出点阵，按照点阵的0和1控制扫描电子束的开关，就可以在屏幕上组成字符。点阵的多少取决于显示字符的质量和字符块的大小。字符块指的是每个字符在屏幕上所占的点数，也称作字符窗口，它包括字符显示点阵和字符间隔。图9.5（a）是字符‘A’用点阵（7X9）表示的例子以及它位于字符窗口中的情况，图9.5（b）为字符发生器的逻辑结构。2/6/202351计算机组成原理

7*9点阵2/6/202352计算机组成原理2/6/202353计算机组成原理

对应于每个字符窗口，所需显示字符的ASCll代码被存放在视频存储器（VRAM）中，对于在屏幕上能显示25行80列的显示器，应有2000个单元存放字符信息。字符发生器ROM的高位地址来自VRAM的ASCll代码，低位地址来自称为光栅地址计数器的输出RA3～RA0,它具体指向这个字形点阵中的某个字节。在显示过程中，按照VRAM中的ASCll码和光栅地址计数器访问ROM依次取出字形点阵，就可以完成一行字符的输出。2/6/202354计算机组成原理

视频信号

移位寄存器SL

字符发生器(ROM)

加载控制

水平消隐

行间消隐

加载控制

CPU控制

VRAM

ASCII代码

17+2

180+18

19+5

125+1

RA3~RA0

水平同步电路

OSC

点计数器

水平地址计数器

点振荡器

(16.257MHz)

光栅地址计数器

垂直地址计数器

水平同步信号

垂直同步电路

垂直同步信号

定时控制电路

2/6/202355计算机组成原理

图9.6是字符显示器的原理框图，其中定时控制电路的核心是点计数器、水平（字符）地址计数器、光栅（线）地址计数器和垂直（帧）地址计数器。由它们控制显示器的逐点、逐字、逐（线）行、逐屏（帧）的刷新显示。字符采用7列*9行点阵形式。点振荡器输出16.257MHZ的点时钟，用来控制字符发生器中每（线）行9个点（7+2）依次移位输出，其中2点为空格。点计数器对点时钟（7+2）分频；输出的字符时钟是显示控制器的定时信号，同时它也控制移位寄存器的加载（S端为移位控制端，L为并行输入控制端）。当一个字符的9个点输出结束以后，输出下一个字符中同一行的9个点。2/6/202356计算机组成原理

水平地址计数器对一行的显示进行控制。送出当前要显示的这一行字符的VRAM地址。每行有效显示80个字符。另外，当光栅从一行（线）的结束回到另一行开始时，在屏幕上不应该显示，这一段称为水平回扫消隐期，它控制移位寄存器不要加载。水平消隐期占用18个字符时钟的时间。这样水平计数器分频为（80+18）。光栅地址计数器（线计数器）对字符窗口的高度进行控制。因为字符窗口的高度（即分频）为14（9+5），其中字符点阵高度为9，行间隔为5个点阵。它控制一行字符的行点阵逐行输出，并在最后5行进行行间消隐。2/6/202357计算机组成原理

垂直（帧）地址计数器控制一屏幕25行字符的显示，与水平回扫类似，当光栅到达屏幕底部时，需要回到屏幕顶部这一过程称为垂直回扫，垂直回扫需要一行的显示时间。回扫期间同样需要消隐，垂直消隐命令控制移位寄存器不要加载。这样垂直地址计数器分频数为（25+1）。视频存储器（VRAM）的地址由水平地址（字符）计数器和垂直（帧）地址计数器决定，VRAM输出的ASCll代码作为字符发生器ROM的高位地址，ROM的低位地址来自光栅（线）地址计数器。ROM的输出在L信号的控制下并行加载到移位寄存器，然后在点时钟控制下移位输出形成视频信号，输出到显示器。显示器在水平同步、垂直同步和视频信号的控制下，连续不断地进行屏幕刷新，就能保持稳定而不消失的字符图像。2/6/202358计算机组成原理字符显示原理地址VRAM字符发生器显示器屏幕行列（ASCII码）ROM00000001..0079..2479ASCII码作为ROM的高地址，光栅计数器为低地址扫描屏幕

RE……S............TR编码E编码S编码T编码........T点阵E点阵R点阵.0079242/6/202359计算机组成原理

VRAM的地址是由行计数值（高位）和字计数值形成（低位），这两个值也表示了其字符在屏幕上的具体位置。VRAM中的内容是该位置应该显示字符的ASCII代码。用该代码作为高位地址和线（光栅）计数值作为低地址组成了字符发生器中字符成型存储器ROM的地址。从ROM中就可获得该字符的点阵代码。2/6/202360计算机组成原理

例题：某显示器工作在A/N方式下屏幕可以显示25行×80列字符，其字符点阵为7列×9行，字符列间隔为2，字符行间隔为5。点脉冲频率为16.257MHZ，其中行回扫时间相当L＝18个字符，帧回扫时间为M＝1。求:1.扫描一行象素点的频率（光栅（线）计数器）？2.扫描一行字符所用的频率（水平计数器）？3.扫描一帧信息所用的频率（垂直计数器）？

解：已知点时钟频率为16.257MHZ.点计数器的频率＝6.257MHZ/(7+2)=1.806MHZ扫描象素行（线）的频率1.806MHZ/(80+18)=18.43KHZ字符行显示频率＝18.43KHZ/(9+5)=1.32KHZ帧扫描频率＝1.32KHZ/(25+1)≈50HZ

2/6/202361计算机组成原理图形及汉字的显示原理(APA)图形的像素组合不规则，无法做图形发生器。而是在显示存储器中为每个像素点存储一个影像。根据灰度级的不同决定使用几个bit来表示。00001111显示缓冲存储器显示器屏幕2/6/202362计算机组成原理显示器缓存（视频存储器）容量M与像素总数（行Nc×列Nr）和显示色彩数C的关系M（字节）=（Nc×Nr×LOG2C）/8位汉字的显示通过汉字的机内码找到汉字点阵码送到显示缓存的指定位置。汉字的点阵码存放在硬件ROM中或软件字库中。2/6/202363计算机组成原理显示控制适配器是监视器的控制电路和接口部件，可将显示缓冲区送出的信息转换成视频控制信号，控制CRT的显示组成：显示缓冲存储器、字符发送器ROM、CRT控制电路、屏幕扫描控制逻辑电路等指标：分辨率（垂直点数*水平点数）、颜色数C、VRAM容量与分辨率和颜色数C的关系C=V容量（位）/（垂直点数*水平点数）颜色属性N（位）=LOG2C2/6/202364计算机组成原理显示适配器结构图BIOSROM系统总线接口及FIFO控制寄存器时序控制器位块传送画线填域颜色扩充等调色板CLUT256×24R,G,BDACVRAM接口点时钟和存储器时钟VRAM(1,2或4MB)系统总线至显示器2/6/202365计算机组成原理

以上适配器是由刷新存储器VRAM、显示控制器、ROMBIOS三部分组成，插在PCI总线槽（或将其做在主板上）。它一方面与系统总线相接，另一方面通过15针D型插口与显示器电缆连接，将水平、垂直同步信号和R、G、B三色模拟信号送至显示器。显示器上边有以24针插头与视频卡连接。VRAM存放显示图案的点阵数据，其存储容量取决于设定的显示工作方式。如设定VESA显示模式中的方式码为118H时，其分辨率位1024*768，颜色深度为24位，则显示一屏画面需要如下的存储器容量。

1024*768*24/8=2304KB2/6/202366计算机组成原理

ROMBIOS含有少量的固化软件，用于支持显示器所需的显示环境。显示控制器它依据设定的显示方式，反复的读取显存中的图像点阵数据，将它们转换成R、G、B三基色信号，并配以同步信号送至显示器刷新屏幕。另外还有图形加速功能，有位、块传送，画线等如图所示，采用的是AVGA芯片。在电子枪中设有一个控制栅极，用控制栅和阴极之间的电位差来控制电子束电流的大小。当控制栅所加的信号为1时，电子枪发射具有一定能量的电子束，是屏幕上相应位置的象素点发亮；当信号为0时，电子枪不发射电子束，使其象点称为暗点。若改变所加信号的电平大小，则可控制象点具有不同的灰度。2/6/202367计算机组成原理

彩色CRT在其显示头中设有三个电子枪，分别发射能产生红、绿、蓝三种基色的电子束。它们受三套视频放大电路的控制，用R,G,B信号与亮度信号I的不同组合可控制三束电子的强弱。相应地荧光屏上的象点由能发出红、绿、蓝光的小点组成，当一束（或二束、三束）电子流轰击对应的荧光粉小点时，屏幕上的象点便出现红、绿、兰三基色之一或由三基色合成的其他颜色。例如IRGB为0100，对应象点为红色；为1100淡红色；0010时为绿色；0111时为白色。IRGB能组合成16种颜色，加下表所示。若IRGB分别有多位代码信号控制，则可合成更多的颜色。见下面介绍的调色板技术。2/6/202368计算机组成原理强白1111黄1110淡紫红1101淡红1100淡青1011淡绿1010淡兰1001灰1000白0111棕0110紫红0101红0100青0011绿0010兰0001黑0000组合成的颜色I（亮度）R（红）G绿）B（兰）2/6/202369计算机组成原理

调色板技术

为了节约硬件开销在显示卡的存储器中设置了一个256×24位的颜色查找表CLUT(ColorLook-UpTable),如下图所示。图中每一行有24位用来选择保存其颜色值，由于共有256行，故可在表中选择保存256种真彩色颜色值。在显示存储器中，每个象素用8位表示。将这8位值作为CLUT的地址码，从中读出24位数据送到DAC,便可从16.8M种颜色中选择合适的256种颜色参加显示。只要改变24位中得值表可改变一种颜色。当象素颜色位宽在8位以上时，一般就不使用调色板了，显示存储器中像素的颜色位数直接送到DAC进行数字量到红R、绿G、兰B三种模拟量信号的转换。2/6/202370计算机组成原理

CLUT工作原理显示存储器8位/pixel

7………00……70……70……7输出级输出级输出级DACDACDACCLUT01GBR25522/6/202371计算机组成原理

在微机中的VGA接口中，设置了字长为18位的彩色调色板，从VRAM取出的像素信息通过调色板来选择显示的颜色，因此最多可选择218=256K种颜色。但是每个像素实际可供选择的颜色数取决于每个像素在VRAM中所存储的位数、如果每个像素对应4位信息，可从256K种颜色中选择16种输出，如果每个像素对应8位信息，可以从256K种颜色中选择256种输出。彩色调色板的输出（18位）送到彩色编码器，它由3个D／A转换器组成（6位／个），产生显示所需的三基色（红、绿、蓝）信号。2/6/202372计算机组成原理显示卡的主要技术参数分辨率：显示卡能够支持的在屏幕上显示的最多像素数。颜色数：由显示缓冲区中采用几位二进制数)来表示决定,2i常用PC机显示模式分辨率CGAEGAVGASVGAXGASXGA640*200640*350640*480800*6001024*7681280*10242/6/202373计算机组成原理

9.3.4图形和图像显示

光栅扫描图形显示器是当今应用最多的显示器。其特点是把对应于屏幕上每个像素的信息都用存储器存起来，然后按地址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。这里有两个存储器，一个称作程序段缓冲存储器，另个是帧存储器。程序段缓存中存储由计算机送来的显示文件和交互式图形图像操作命令，如图形的局部放大、平移旋转、比例变换、图形的检索以及图像处理等，这些操作在显示处理器中完成比在主机中用软件实现效率要高得多。在微机系统中主机和CRT设备之间的电路都放在显示适配器的接口中。帧存储器中存放了一帧图形的形状信息，与屏幕上的像素一一对应，如果屏幕的分辨率为1024X1024个像素，帧存就要有1024X1024个单元。2/6/202374计算机组成原理

图9.7光栅扫描器的硬件结构

主机

如果屏幕上像素的灰度为256级，帧存每个单元的字长就要是8位。因此，帧存的容量直接取决于显示器的分辨率和灰度级。对本例，要有1024X1024X8bit=1MB的帧存容量。显示处理器程序段缓存

帧

处理器CRT2/6/202375计算机组成原理

早期的VGA显示图形适配器只起到CPU与显示器之间的接口作用；如今还起到处理图形／图像数据，加速显示等作用。其核心部分图形／图像加速芯片，是一个固化了一定数量、常用基本图形程序模块和三维图形／图像处理部件的芯片。三维处理大体上可分为几何变换和色彩渲染两种处理，这两种处理如果都由CPU来完成，则CPU的负担过重，而且大量位图数据的传输量很大，对传输率要求太高；如果都由适配器来完成，则要采用三维图形芯片和大容量显存来完成色彩渲染处理，但显存成本较高。要降低适配器成本需要减少卡上显存容量，而将结构数据存储在主存储器中。原有的总线难以胜任图形数据传送，Intel公司提出了新型视频标准AGP，并推出了三维图形／图像加速芯片。附合AGP标准的适配器也随之出现在市场上。在微机中是否具有AGP接口卡对图形／图像的处理效果影响很大。2/6/202376计算机组成原理9.3.5汉字处理技术1、汉字编码标准1981年，我国的国家技术监督局公布了国家标准GB2312《信息交换用汉字编码字符集——基本集》，收集了常用汉字6763个，其中一级汉字3755个，二级汉字3008个。在大多数情况下，这些汉字已够用，但遇到户籍管理或古籍整理等这一字符集就不够用了。经过世界各国标准化组织的积极参与。1993年由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）公布了国际标准ISO／IEC106461，即《信息技术——通用多八位编码字符集（UCS））。汉字被分配在该区的4E00H到9FFFH，共20902个位置，即20902个汉字。2/6/202377计算机组成原理

（1）GB2312-80国标码国标码：我国在1981年颁布了《通讯用汉字字符集（基本集）及其交换码标准》GB2312-80方案，简称国标码，共7445字，各用两字节表示。

各种字母、数字、符号682个

一级3755个汉字，按拼音排序 二级3008个汉字，按部首排列2/6/202378计算机组成原理（2）区位码：将国标码中的字符按其位置划分成94个区，每个区中94个字符1…………..94

1~9区

10~15区空

16~55区

56~87区88~94区空

区位码是国标码的变形：国标码=区位码+2020H国标码、区位码均用4位数字进行一个汉字编码。字母、数字、各种符号等682个一级汉字3755个二级汉字3008个2/6/202379计算机组成原理2、汉字的输入方法汉字编码和汉字输入方法可归纳成音码、形码和音形码三大类。评价汉字编码方案的优劣应该符合易学易用、操作方便、重码少、规则简明、记忆量少等原则。上述的汉字编码用于键盘输入，除此以外还有语音输入方式、手写输入方式和印刷体扫描识别输入方式。1)键盘输入方式(1)音码输入音码是以国家文字改革委员会公布的汉语拼音方案为基础进行编码的。但因汉字同音字多而造成重码很多，因此还要进行选字，影响输入效率。2/6/202380计算机组成原理（2）形码输入汉字是一种音形义俱全的图形文字，一个字一个样，由38种笔画组成500多个部件，再由500多个部件组成6万多个汉字。但是由于汉字结构复杂，构成汉字的部件大多数还没有规范化，有的汉字很难正确拆成部件，还要牢记拆字的规则也不是一种理想的输入方式。（3）音形码（或形音码）输入先建好电脑汉字库借助与电脑连接的笔输入设备（图形板和画笔）和软件，可将手写汉字输入电脑，2）印刷体扫描识别输入2/6/202381计算机组成原理3、汉字的存储汉字的存储有两个方面的含义，一种是汉字内码的存储，另一种是字形码的存储。字形码也称字模码，目前计算机显示器和打印机都用点阵表示汉字字形代码，它是汉字的输出形式。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为16X16点阵，提高型汉字为24X24点阵，甚至更高。字模点阵的信息量是很大的。所占存储空间也很大以16×16点阵为例，每个汉字就要占用32个字节，两级汉字大约占用256KB字节、因此字模点阵只能用来构成字库，而不能用于机内存储。字库中存储了每个汉字的点阵代码，当显示输出时才检索字库，输出字模点阵，得到字形。为了提高字形质量以后开始采用矢量表示继而采用轮廓曲线，或同时采用矢量和曲线来表示数字和拼音字母。汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等的机内代码，内码比字形点阵码占用空间少，一般用两个字节就可以表示汉字。2/6/202382计算机组成原理15158702/6/202383计算机组成原理汉字在计算机内的表示机内码是指机器内部处理和存储汉字的一种代码常用的机内码在国标码基础上每个字节最高位置1机内码=国标码+8080H=区位码+A0A0H“京”字国标码为3E29H，其机内码为BEA9H，其区位码为1E09H。2/6/202384计算机组成原理

4、汉字的输出汉字输出有打印输出和显示输出两种形式。汉字显示器多采用与图形显示兼容的光栅扫描显示器，一般采用16×16点阵。以这种方式输出的汉字是利用设备可以画点的图形方式实现的，因此，常称这种汉字为图形汉字。图9.1.5是IBM／PC机汉字显示原理图通过键盘输入的汉字编码，首先要经代码转换程序转换成汉字机内代码转换时要用输入码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码字形检索程序由机内码检索字模库。查出表示一个字形的32个字节字形点阵送显示输出。2/6/202385计算机组成原理汉字的输出汉字字型描述：点阵字型:西文7X9，中文16X1632X3248X48轮廓字型:truetype（WORD中就使用）汉字字库实现有两种：软字库、硬字库（汉卡）汉字的显示输出过程：输入码->机内码->字型码->显示器2/6/202386计算机组成原理IBMPC机汉字显示原理点阵码32字节

汉字键盘

输入

键盘处理程序

代码转换程序

汉字内码

（2字节）

字型检索程序

显示驱动程序

码表

汉字

字模库

显示

存储器

CRT

2/6/202387计算机组成原理9.4打印机分类：接口：串行、并行打印方式：击打、非击打字形：点阵、非点阵打印机工作原理点阵打印机：计算机接口打印行缓冲器字符发生器驱动电路激光打印机：潜像、显影、定影喷墨打印机：热式喷墨、压电喷墨2/6/202388计算机组成原理

9.4.1点阵针式打印机点阵针式打印机的特点是结构简单、体积小、重量轻、价格低，字符种类不受限制，较易实现汉字打印，还可以打印图形和图像。针式打印机的印字方法是由打印针印出的n（横）×m（纵）个点阵组成字符图形。显然，点越多，印字质量越高，西文字符的点阵通常有5X7，7X7，7X9等几种，若要打印汉字至少要加密到16X16点阵或24X24点阵。值得注意的是，字符由n×m个点阵组成，并不意味着打印头就装有n×m根打印针。为减少打印头制造的难度，串行点阵打印机的打印头中一般只装有一列m根打印针，每根针可以单独驱动印完一列后打印头沿水平方向移动一步微小距离，n步以后，形成一个n×m点阵，照此逐个字符打印。针式打印机有单向打印和双向打印两种。当打印完一行字符以后，打印纸在输纸机构控制下前进一行，同时打印头（字车）回到一行的起始位置重新由左至右打印2/6/202389计算机组成原理

这个过程为单向打印。双向打印指的是自左至右一行字符打印完毕后，字车无须回车，在输纸的同时字车走到反向打印的起始位置再从右至左打印一行。反向打印结束，字车又回到正向打印起始位置。由于省去了空回车时间，所以打印速度大大提高。针式打印机由打印头与字车、输纸机构、色带机构及控制器四部分组成。书中图9.8为针式印字机构原理图。打印头是针打的关键部件，它由打印针、磁铁、衔铁等组成。打印针是钢针或由钨铁合金材料制成，简易型点阵打印机有7根或9根打印针，在打印位置垂直排列。有的打印头有两列各7根或9根针交错排列，可以同时打印两列点阵。中文打印机LQ1600有两排共24根针。打印控制器与显示控制器类似，主要包括字符缓冲存储器、字符发生器、时序控制电路和接口电路四部分。2/6/202390计算机组成原理

主机将要打印的字符通过接口电路送到缓冲存储器，在打印时序逻辑控制下，从缓存中顺序取出字符代码，对字符代码进行译码，得到字符发生器ROM的地址，逐列取出字符点驱动打印头。形成字符点阵。输纸机构由步进电机驱动，每打印完一行字符，要按给定的要求走纸，走纸的步距由字符行间距离决定。输纸机构有摩擦传动输纸和链式传动输纸两种。摩擦传动输纸机构的印纸两侧没有孔，靠压轮带动纸前进。链式传动输纸机构将打印纸的纸孔套在链轨上。链带动打印纸前进。色带的作用是供给色源。打印过程中，色带必须不断移动，以改变其受击打的位置，否则色带极易破损。驱动色带不断移动的装置称色带机构。针式打机中使用的多为环形色带，它装在一个塑料的带盒内，色带可以随打印头的动作自动循环。针式打印机打印时，驱动的仅仅是质量很小的打印针，惯性小，速度快。2/6/202391计算机组成原理

选字操作是全电子线路控制。所以选字时间很短。串行针式打印机的打印速度为每秒100个字符左右。彩色针式打印机的工作原理与单色的基本相同。仅是使用的色带和色带机构不同，色为四色带，在一条色带上平行地分为黑、蓝、红和黄4种颜色。打印时，色带机构既要带动带做单向循环移动又要带动包带盒做上下位移，变换打印头所接触的色带部位，从而打出不同颜色。虽然色带上只有4种颜色，但可打印两次，从而可获得7种颜色（黑、蓝、红、黄、紫、橙、绿）。2/6/202392计算机组成原理

9.4.2激光打印机1.激光打印机内部结构激光打印机的内部结构如书中图9.9所示。其主要部件如墨粉、感光鼓（硒鼓）、显影轧辊、显影磁铁、初级电晕放电极、清扫器等，都装置在墨盒内。当墨盒内墨粉用完后，可以将整个盒卸下更换。其中感光鼓一般是用铝合金制成的一个圆筒，鼓面上涂敷一层感光材料。激光发生器是激光打印机的光源，具有很好的单色性和方向性。可以聚焦成细的光束，激光束通过扫描反射镜反射到感光鼓上。打印的图像形成于墨盒中央的感光鼓上，墨粉由显影轧辊传送到鼓上，再传送到打印纸上，最后墨粉由定影轧辊熔融到打印纸上。感光鼓的直径较小，要打印一页纸，感光鼓必须转动好几圈。2/6/202393计算机组成原理

2.激光打印过程随着感光鼓的旋转，整个过程分7步进行。1）充电：预先在暗处由充电电晕靠近感光鼓放电，使鼓面充以均匀电荷。2）曝光：当充有电荷的鼓面转到激光束照射处时，便进行曝光。由于激光束已按字符点阵信息条值，使鼓面上不显示字符的部分被照射，而显示字符的部分不被光照射。光照部位电阻下降，电荷消失。其他部位仍然保持静电荷，于是在鼓面形成一行静电潜象。3）显影：当载有静电潜象的感光鼓转到显影处时，磁刷中带相反电荷的墨粉便按鼓面上静电分布的情况，被吸附在鼓面带有电荷的部位，从而在鼓面显影成可见的字符墨粉图像。2/6/202394计算机组成原理

4）转印：墨粉图像随鼓面转到转印处，在纸的背面用转印电晕放电，使纸面带上与墨分极性相反的静电荷，于是墨粉便靠静电吸引而粘附到纸上，完成图像的转印。5）分离：当感光鼓转到分离电晕处时，用电晕不断地向纸施放正、负电荷，消除纸与鼓面因正、负电荷所产生的相互吸引力，使纸面离开鼓面。6）定影：将分离后的纸送定影热辊。墨粉中含有树脂，纸接触到热辊时，树脂被加热而熔化，使墨粉紧贴在纸上，同时使热辊挤压纸面。这样经过热压处理，图像便牢牢地定影在纸上。7）消毒、清洁：完成转印后，利用电晕向鼓面施放相反极性的电荷，使鼓面残留的电荷被中和掉。感光鼓再转到清扫刷处，刷去鼓面的残余墨粉。这样便恢复原来的状态，可开始新的一次打印过程。2/6/202395计算机组成原理

3.印字原理激光印字过程可以分成六个步骤:带电、曝光、显影、转印、定影和清除残像。4.激光扫描系统5.激光打印机性能激光打印机输出速度快，印字质量高，而且可以使用普通纸张。它的印字质量明显优于点阵式打印机。普通激光印字机的印字分辨率都能达到300DPI（每英寸300个点）或400DPI，甚至600DPI。特别是对汉字或图形／图像输出，是理想的输出设备。激光打印机是非击打式硬拷贝输出设备，也是逐页输出的。常用的输出幅面为A4，此也将这一类设备称为页式输出设备。而普通击打式打印机是逐字或逐行输出。页式输出设备的输出速度用每分钟输出的页数（PagesPerminute，简称PPM）来表示。高速激光打印机的速度在100PPM以上，中速为30～60PPM，2/6/202396计算机组成原理

它们主要用于大型计算机系统。低速激光打印机的速度为10～20PPM，主要用于办公自动化系统和文字编辑系统。打印设备与计算机之间的接口比较简单分为串行接口和并行接口两种。串行接口采用标准的RS－232接口，每次输出一位数据。井行接口每次输出一个字节数据。9.4.3喷墨打印机喷墨打印机是类似于用墨水写字一样的打印机可直接将墨水喷射到普通纸上实现印刷,如喷射多种颜色墨水则可实现彩色硬拷贝输出。喷墨打印机的喷墨技术有连续式和随机式两种目前币场上流行的各种型号打印机大多采用随机式喷墨技术。而早年的喷墨打印机以及当前输出的大幅面打印机采用连续式喷墨技术。2/6/202397计算机组成原理

1连续式喷墨打印机工作原理书中图9.11示出一种电荷控制式打印机的印刷原理和字符形成过程。主要由喷头、充电电极、偏转电极、墨水供应及过滤回收系统和相应控制电路组成。其工作原理如下；喷墨头后部的压电陶瓷受振荡电脉冲激励产生电致伸缩，使墨水断裂形成墨滴面喷射出来，只要电脉冲存在，墨滴就能连续喷射出来。墨滴是不带电的，在其前面设置无电电极，施加静电场给墨滴充电，所充电荷的多少由字符发生器控制根据所印字符各点位置的不同而充以不同的电荷，充电电极所加电压越高，充电电荷越多，墨滴经偏转电极后偏移的距离也越大，最后墨滴落在印字纸上。上面介绍的打印机只有一个喷头，因此速度较慢。2/6/202398计算机组成原理

2.随机式喷墨打印机工作原理这种系统供给的墨滴只在需要印字时才喷出，因此不需要墨水循环系统省去了墨水泵和收集槽等。与连续式相比，喷墨机构简单、价廉，可靠性高。为提高印字速度，这种印字头采用单列、双列或多列小孔，一次扫描喷墨即可打印出所需的字符或图像。产生墨滴的机构，可采用不同的技术，流行的有压电式和热电式。（1）压电式喷墨技术（2）热点式喷墨技术2/6/202399计算机组成原理

9.5IP电话

当Internet时代和多媒体时代刚到来时,有人已经开始了利用Internet在国际间实时传送话音。方法很简单,通话双方同时上网,双方的计算机都有多媒体功能,都有一个全双工的声卡和麦克风。当甲方对着麦克风讲话时,专门的软件把声音记录下来并通过Internet迅速传给乙方。当乙方的计算机接收到这些声音数据时,就通过它的声卡把这些数据用专门的软件播放出来,这样乙方就能够听到甲方说话的内容了。由于双方的声卡都是全双工的,他们彼此都可以同时说话,倾听对方的声音。2/6/2023100计算机组成原理

目前来讲,人们通过电话线拨号上Internet,通过Internet与国外通话一个小时的开销不足几元,而通过国际长途的通话费可能为几百元。由此可见,人们通过Internet进行国际通话的费用远远低于国际长途电话费。正是这个差价的诱人之处,使得人们几年来对这方面进行了不少的研究,开发出了很多成果，IP电话就是其中一个成果。目前已有IP电话面市,它的外形象是一个普通电话,但工作机制不同于普通电话。它实际上是一个网络终端设备,其工作原理同前面介绍用计算机通过Internet通话一样,与利用多媒体计算机通话不同的是IP电话把有关的一些软件固化在自身上了。之所以称为IP电话,是因为它利用了TCP/IP网络技术。

2/6/2023101计算机组成原理

在我国,中国电信和联通公司现在正在推出了IP电话服务,联通公司130的用户可以通过拨某个特别号码即可用手机拨打IP电话了。但由于现在的Internet的带宽有限,及传输速度还不是很快,所以IP电话的音质一般不好,听起来老是断断续续的,不是很清晰,音质比不上普通电话。不过,相信在不久的将来,Internet骨干网络的速度一定会得到大幅度的提高,到那时,也许只有IP电话的存在,而传统电话只能在博物馆才能见到。2/6/2023102计算机组成原理

9.6声卡

随着现在电脑技术的飞速发展，声卡已经成为多媒体电脑不可缺少的部分：玩游戏、语音输入、打IP电话等等，每一样都少不了它。声卡的关键技术包括：数字音频、音乐合成、MIDI和音效。数字音频部分包括44.1KHz的频率采样和以16位的分辨率录制和播放声音信号，还包括声音信号的压缩方法。一般采用自适应脉冲码调制法（ADPCM）。音乐合成主要有FM合成和波形表和成法。音效是近年来集成电路工业中数字声音信号处理技术的结晶，它从硬件上实现了回声、和声等。使得声卡发出的声音更生动。现在的声卡一般都具有Line-in、Lin-out、MIC、SPEAK、游戏杆/MIDI五个接口和三个连接器。2/6/2023103计算机组成原理

(1)

line-in用来连接其他外部声源，如微型CD播放器、调协器、数字录音机（DAT）等，进行播放或录音。(2)

line-out连接的是我们常见的有源音箱。(3)

MIC专门用于连接外接语音输入话筒（麦克风）。(4)

SPEAK用来连接无源音箱或功率很小的音箱。(5)

游戏杆/MIDI专门用来连接游戏操纵杆或者数字电声乐器MIDI设备。(6)

CD源连接器（CDAudioInterface）该连接器用于连接光驱尾部的四针连接器，从而实现在播放CD时，将光驱的音频输出信号直接送往声卡，并通过声卡对该信号进行处理后再输出。2/6/2023104计算机组成原理

不过，USB和闪存PC卡都有一个基本的缺点—有些计算机没有同它们的接口，这样造成无法处理它的数字信息。这就意味着也许要进行I/O升级以利用这两种较新的数字相机如果不愿意升级,那么基于串口的数字相机是最好的选择。(7)PC喇叭连接器该连接器用于连接主板上的PC喇叭。(8)

CD-ROM驱动器接口该连接器用于连接光驱。ADC(AnlogtoDigitalConvertor,模拟数字转换器)的功能就是把声音从模拟信号转换成数字信号，用一连串的字来表示模拟信号的电压及电流的复杂变化，这个过程又称为“采样”。这样，就可以随心所欲地编辑声音了。2/6/2023105计算机组成原理

与ADC的功能相反，DAC(DigitaltoAnlogConverter，数字模拟转换器)则是把那些经过处理的数字信号再还原为模拟信号，以便驱动音箱的扬声器单元振动发声，这样才能通过音响发出经过