第八章 常用外部设备
? 输入设备 (键盘, 鼠标, 扫描仪 )
? 显示系统
? 音频设备
? 打印机
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算
机
硬
件
技
术
基
础
8.1.1 键盘
键盘是计算机
的主要输入设备 。
1,键盘原理
键盘有机械式
和电容式两种 。
机械式键盘的
电路原理如图,
每个键对应一个
常断开关, 通过
CPU扫描按下的
键 。
8.1 输入设备 (键盘 )
并
行
输
出
端
口
输
入
C
P
U
键盘
接口
计算机
主机
键
盘
接
口
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机
硬
件
技
术
基
础
2,键盘接口
PC机键盘接口有 PC/AT(大口 ),PS/2(小口 ),USB、
红外和无线几种, 目前使用最多的是 PS/2接口 。
8.1 输入设备 (键盘 )
3 1
5 4
2
数据
时钟
地线电源 2
6
4
1
3
5
数据
地线电源
时钟
PC/AT
接口
PS/2
接口
多媒体键盘 无线键盘 人体工程学键盘
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机
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件
技
术
基
础
8.1.2 鼠标
鼠标是计算机的主要的指点式外设, 在 Windows操作
几乎不可缺少 。
鼠标有机械式和光学式两种 。
机械式鼠标：
8.1 输入设备 (鼠标 )
Y 输出的光
“遮断”轮
X 轴
滚轮
Y 轴
滚轮
光源
光监测器
X 输出的光
“遮断”轮
光源
光监测器
滚球
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机
硬
件
技
术
基
础
光学式鼠标：
老式光学鼠标需要带网格
的底版 (垫 ),现在的光学鼠标
可以分辨一般桌面的表面反
射 。
两种鼠标比较：
机械式成本低, 易磨损,
精度低；光学式成本高, 耐
用, 精度高 。
鼠标器接口：
串行口, PS/2(鼠标专用接
口 ),USB及无线接口 。 目前
使用最多的是 PS/2接口 。
8.1 输入设备 (鼠标 )
2键鼠标
2键 3D鼠标
带滚轮
3键轨迹球
光学鼠标
3键
PC mouse
2键 3D鼠标
无线、带滚轮
4键 3D鼠标
光学、带滚轮
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件
技
术
基
础
8.1.3 扫描仪
将印刷品的内容以图象方式
输入计算机 。
1,扫描仪的结构原理
扫描仪一般由机械传动, 光
成像和电路三大部分组成 。
8.1 输入设备 (扫描仪 )
机械传动,光源和镜面
的纵向平移 。
光成像,将横向光线反
射到光敏器件 。
电路,由 A/D,控制和接
口组成 。
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件
技
术
基
础
感光元件是扫描仪的核心部件, 它为一线状 (单色或三
色 )光电转换器件, 横向整行光信号经过几次反射后到达
感光器件, 决定着扫描仪的横向分辨率和色彩深度, 目
前使用的扫描仪大多采用 CCD(电耦合器件 ),是一种成
熟的技术 。 另一种感光器件是 CIS(接触式感光器件 ),是
一种发展中的感光技术 。
8.1 输入设备 (扫描仪 )
2,扫描仪的性能和指标
⑴ 分辨率 (每英寸横向点数 X每英寸纵向点数 )
光学分辨率,扫描仪固有分辨率, 横
向取决于 CCD,纵向取决于机械精度 。
是扫描仪的最重要技术指标 。
最大分辨率,经过软件插值运算的图
象分辨率 。
插值运算
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机
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件
技
术
基
础
一般光学分辨率有 300X600dpi(家用普及 ),600X1200
dpi (商用中挡 )和 2400X2400dpi(专业高档 )几种 。
⑵ 色彩深度 /灰度
扫描仪有彩色和黑白两种, 彩色扫描仪可扫描黑白图象 。
彩色深度 (灰度 )：扫描彩色 (黑白 )图象时每个像素所占
用的位数 。
一般彩色扫描仪有 24位, 30位, 36位和 48位几种, 黑
白扫描仪多为 8位 (256级灰度 )。
⑶ 扫描仪接口
一般有并行口, USB和 SCSI接口 。
⑷ 扫描幅面有 A4和 A3两种, A3幅面较贵 。
⑸ 其他性能如透射稿扫描, 底片扫描, 实物扫描等
8.1 输入设备 (扫描仪 )
Acer 640 A4
600X1200 48Bit
Epson GT-10000 A3
600X2400,24Bit
Epson GT-1000 A3
600X2400 36Bit
Canon FB636 A4
600X1200 36Bit
Epson 1200/Photo
1200X2400 36Bit
3,几款扫描仪
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机
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件
技
术
基
础
计算机操作 (人机对话 )平台的发展：
过去：电传打字机
目前：键盘 +鼠标 +CRT显示
将来：键盘 +笔 +平板显示, 语音输入, 投影
计算机显示系统由显示适配器 (显示卡 )和显示器组成 。
8.2 显示系统
计算机
主机系统 总线
显示
适配器 显示接口 显示器
ISA
EISA
VESA
PCI
AGP
MDA(字符 )
HGA(图形 )
CGA(图形 )
EGA(图形 )
VGA(图形 )
SVGA(图形 )
XGA(图形 )
CRT
LCD
投影
单色
多灰度
彩色
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (CRT)
显示适配器：字符 → 低分辨率图形 → 高分辨率图形
显示器：单色 CRT→ 彩色 CRT →LCD
8.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)显示器
1,CRT原理
电子束 经过聚焦和加速后
在偏转控制下轰击到涂有荧
光粉的屏面, 使被轰击点发
光 。
颜色,因荧光粉成分不同
而异, 亮度,和电子束强度
有关, 坐标,受场 (纵向 )、
行 (横向 )偏转电流控制 。
电子束
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (CRT)
扫描,当固定在显象管颈上的水平和垂直偏转线圈有电流
通过时, 会在电子束通道上产生偏转磁场, 改变电子束的
运动方向 。
垂直周期
正向
反向
水平周期
正向 反向
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技
术
基
础
8.2 显示系统 (CRT)
由显示适配器送到
显示器的信号主要有
垂直同步 (V),水平同
步 (H)和三基色信号 (R,
G,B)。
视频
放大
水平
扫描
垂直
扫描
RG
B
H
V
彩色成像,三基色原理 —— 任何
颜色都可以由红 (R),绿 (G),蓝 (B)
三种基本颜色按一定比例混合而
成 。
彩色显示器的每一个点都由红,
绿, 蓝三个点组成 。
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (CRT)
2,CRT的基本指标
尺寸,屏幕对角线长度 (英寸 ),有 14,15,17,19,21
英寸等 。
点距,两个同色光点间的距离 (mm),一般为 0.28mm，
较高挡产品为 0.24 ~ 0.21mm。
分辨率,每行点数 X行数, 一般有 640X480,800X600、
1024X768,1280X1024,1600X1200等, 一般满足 4:3。
带宽,电子束每秒钟扫过的点数 。 分辨率 X刷新频率 。
一般用于显示特定分辨率下的刷新频率 。
其他,固定频率与自动跟踪, 线性调整与数字控制, 直
角平面等 。
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (LCD)
8.2.2 LCD(Liquid Crystal Display)显示器
LCD是一种新型的平板显示器,
屏幕上的每一个点都有独立的发
光机制 。
有黑白多灰度和全彩色两种, 彩
色 LCD有无源阵列和有源阵列两
种 。
黑白多灰度一般用于抵挡笔记
本和中抵挡掌上电脑。
无源彩色阵列的成本低于有源
彩色阵列，但显示的亮度和响应
速度不及有源彩色阵列。
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硬
件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (LCD)
LCD的主要技术指标
① 响应时间,LCD屏幕内容的更新速度 。
文本显示要求响应时间为 250~500ms。
图形界面 要求响应时间为 100~200ms。
视频显示 要求响应时间为 30~50ms(有源阵列 )。
② 亮度：一般指 LCD背光的亮度 。
③ 对比度：全开像素与关像素的亮度比 。
一般为 10:1~400:1
④ 视角,LCD有效观察视线与显示平面法线的夹角 。
LCD和 CRT的比较
CRT：技术成熟, 成本低, 显示效果好, 耗电大, 体积大 。
LCD：体积小, 耗电少, 显示效果稍差, 成本高 。
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (适配器 )
8.2.3 显示适配器
1,显示标准
PC机的显示系统的发展
过程：字符 → 图形, 单色
→ 彩色, 低分辨率 → 高分
辨率 。
MDA
HGA
CGA
EGA
VGA
SVGA
XGA
标准 显示模式
字符
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
最高
分辨率
720X350
720X350
640X200
640X350
640X480
1600X1200
1024X768
最大
色彩数
2(单色 )
2(单色 )
4
16
256
16M
64K
MDA:(Monochrome Display Adapter)单色显示适配卡
HGA:(Hercules Graphics Adapter)大力神图形卡
CGA:(Color Graphics Adapter)彩色图形适配器
EGA:(Enhanced Graphics Adapter)增强型图形适配器
VGA:(Video Graphics Array)视频图形阵列
SVGA:(Super Video Graphics Array)超级视频图形阵列
XGA:(eXtended Graphics Adapter)扩展图形阵列适配卡
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (适配器 )
2,显示模式
显示模式有字符模
式和图形模式两种 。
字符模式,显示单位
为字符, 将字符的
ASCII码及显示属性 送
显示适配器, 适配器
将所显示字符的 ASCII
码转换成字模 。
图形模式,显示单位
为像素 。 直接将像素
的 RGB分量或色彩编
码 送显示缓冲区 。
●
● ●
● ●
● ●
●●●●●
● ●
● ●
显示
缓冲区 A
固化字模库
ASCII码
显
示
缓
冲
区
像素数据 调色板
寄存器
组
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机
硬
件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (适配器 )
3,标准 VGA显示模式
目前 Windows的最低显示标准 。 640X480,16色 。
4,PC显示系统的发展
目前 PC机常用的显示模式主要有：
800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色
1024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G (32Bits)色
其他高级功能：
2D加速：用于窗口更新, 图形, 2维动画, VCD/DVD
播放加速 。
3D加速：用于 3维漫游, 虚拟现实加速 。
视频输入 /输出端子：用于连接电视, 录象机等视频设
备 。
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (适配器 )
5,显示适配器
① 构成
图形控制器：数据逻辑运算
时序发生器：产生各部分同步定时
CRT控制器：产生行、场扫描信号
调色板寄存器：完成色彩查表
显示 BIOS：固化的显示卡操作程序
显示
存储器
显示
BIOS
串行
发生器 调色板寄存器组
总
线
图形
控制器
数摸
转换器
CRT
控制器
R
G
B
V
H
时序发生器
地址数据
PCI / AGP
并行数据 串行数据 真色彩数据
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技
术
基
础
8.2 显示系统 (适配器 )
显示存储结构
显示存储器和显
示像素的对应关系 。
显示存储器的存
储结构有位平面结
构和线性存储结构
两种 。
位平面结构,用于
16色显示模式 。
线性存储结构,用
于 256色及 64K色 。
１
０
０
１
１００１
16色位平面结构
10001001 10001001
256色线性存储结构
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件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (适配器 )
② 总线
目前的显示卡几乎全部为 PCI和
AGP总线 。
传输方式
数据位宽
总线时钟
最高速度
扩展槽数
PCI
同步
32位
33MHz
133MB/s
5
AGP
同步
32位
66MHz
533MB/s
1
③ VGA接口
VGA接口使用 DB15连接器,
主要信号有 RGB视频, 水平和垂
直同步, 显示器标识和地线 。
1
2
3
4
5
红视频
绿视频
蓝视频
显示器标识 2
数字地
出
出
出
入
6
7
8
9
10
红模拟地
绿模拟地
蓝模拟地
同步地
11
12
13
14
15
显示器标识 0
显示器标识 1
水平同步
垂直同步
显示器标识 3
入
入
出
出
入
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件
技
术
基
础
8.3 音频设备
8.3.1 音频设备的发展和用途
声卡由 CREATIVE(创通 )公司于 80年代后期研制成功 。
声卡的主要功能是数字化录音 /放音和数字化音乐合成 。
8.3.2 声卡的工作原理
1,音频数字化原理
10101110
10110101
10111000
00001110
10001111
10010011
模拟音频信号 模拟音频信号
音频
文件
将模拟音频信号转换
为数字音频信号：
ADC(Analog-to-Digital
Conversion)
将数字音频信号转换
为模拟音频信号：
DAC(Analog-to-Digital
Conversion)
5
43
2
1
-1-2
-3
-4-5
对波形
进行抽样
对抽样
值进行
数字化
(AD)
成为数
字化文件
磁盘
将数字
化文件
变换为
电压波
形
(D/A)
经过
低通滤波
t t
t t
香农定理：当抽样频率大于
信号最高频率的 2倍时，可根
据抽样值完全恢复源波形。
第 26 页
计
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件
技
术
基
础
AD 数字音频 DA
声卡输出的波形和原波形的差别：
产生失真, 由于采样频率不足够高。提高采样频率
可减小失真。
增加噪声, 由于量化等级不足够多。提高数字化位
数可以增大信噪比。
音频数字化的失真和信噪比
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计
算
机
硬
件
技
术
基
础
2,音频数字化的主要指标
采样频率,11.025~44.1KHz，
抽样频率越高, 保真度越高 。
人耳可的听到的最高频率约
20KHz。
数字化精度,8位 /16位。影
响量化的信号噪声比。 8位量化
有较明显的背景噪声。
1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k
能量
电话质量,11.025KHz / 8bit
AM广播质量,22.5KHz / 8bit
CD质量,44.1KHz / 16bit
DVD音频,96KHz / 24bit
8.3 音频设备
一般保留
0~4KHz 不影响
语音的可懂度 。
人耳可的听到
的最高频率约
20KHz。
第 28 页
计
算
机
硬
件
技
术
基
础
3,MIDI(Musical Instrument Digital Interface)
将各种乐器的音符进行编码, 音符的发音利用数字化合
成 。 这样计算机可以直接按乐谱合成乐曲 。 曲谱的编码文
件称为 MIDI文件 (.MID)。
声卡的音效合成部分的主要指标是通道数 (可以同时合成
的乐器数 )和复音数 (影象合成保真度 )。
4,声卡的接口
声卡的音频输入一般有 麦克风输入 和 线路输入 (用于连接
音源设备 ),音频输出有 扬声器输出 和 线路输出 (用于连接
音源设备 )。
MIDI接口和游戏杆接口, 两接口共用一个 DB15连接器 。
卡上音频输入, 用于连接来自光驱的音频 。
8.3 音频设备
第 29 页
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算
机
硬
件
技
术
基
础
连
到CD-ROM
驱
动
器
话筒
音箱
立体声放
大器
盒式磁带播
放机C D 播放
机等线路输入
声卡
游戏操纵杆
8.3 音频设备
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计
算
机
硬
件
技
术
基
础
8.4 打印机
目前用于计算机的打印机主要有针式打印机, 激光打印
机和喷墨打印机 。 除通用打印机外, 有各种专用打印机,
如各种票据打印机, 条形码打印机等 。
1,三种常用打印机的比较
针式打印机,成本较低, 耐用, 可多联复写打印, 消耗低 。
打印质量差, 速度慢, 噪声大, 不能打印全彩色和多灰度 。
激光打印机,打印质量高, 速度快, 噪声小 。 成本高 (尤其
是彩色激光打印机 )。
喷墨打印机,打印质量高, 成本低 。 消耗大, 速度慢 。
2,打印机的主要指标
打印幅面 (A3/A4),速度 (页 /分钟 ),分辨率 (点 /英寸 )。
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机
硬
件
技
术
基
础
3,打印机接口
一般为并行口, 也有串行口和 USB接口产品 。 接口速
度对打印速度影响不大 。
Epson LQ-1600K
24针, A3幅面
针式打印机
Lexmark S1855
A4幅面,1200dpi
高速黑白激光打印机
Canon BJC-8200
A4幅面，照片质量
彩色喷墨打印机
8.4 打印机
第 32 页
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机
硬
件
技
术
基
础
本章习题
P277第 6,8,10,12,13：
6,简述计算机显示系统的构成。
8,显示器的主要性能指标有哪些？
10,显示卡所支持的颜色和分辨率分别由哪几个因素决
定？
12,简述声卡的特性与功能。
13,什么是采样频率和采样精度，如何决定数字音频的
品质？
? 输入设备 (键盘, 鼠标, 扫描仪 )
? 显示系统
? 音频设备
? 打印机
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机
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件
技
术
基
础
8.1.1 键盘
键盘是计算机
的主要输入设备 。
1,键盘原理
键盘有机械式
和电容式两种 。
机械式键盘的
电路原理如图,
每个键对应一个
常断开关, 通过
CPU扫描按下的
键 。
8.1 输入设备 (键盘 )
并
行
输
出
端
口
输
入
C
P
U
键盘
接口
计算机
主机
键
盘
接
口
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机
硬
件
技
术
基
础
2,键盘接口
PC机键盘接口有 PC/AT(大口 ),PS/2(小口 ),USB、
红外和无线几种, 目前使用最多的是 PS/2接口 。
8.1 输入设备 (键盘 )
3 1
5 4
2
数据
时钟
地线电源 2
6
4
1
3
5
数据
地线电源
时钟
PC/AT
接口
PS/2
接口
多媒体键盘 无线键盘 人体工程学键盘
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机
硬
件
技
术
基
础
8.1.2 鼠标
鼠标是计算机的主要的指点式外设, 在 Windows操作
几乎不可缺少 。
鼠标有机械式和光学式两种 。
机械式鼠标：
8.1 输入设备 (鼠标 )
Y 输出的光
“遮断”轮
X 轴
滚轮
Y 轴
滚轮
光源
光监测器
X 输出的光
“遮断”轮
光源
光监测器
滚球
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机
硬
件
技
术
基
础
光学式鼠标：
老式光学鼠标需要带网格
的底版 (垫 ),现在的光学鼠标
可以分辨一般桌面的表面反
射 。
两种鼠标比较：
机械式成本低, 易磨损,
精度低；光学式成本高, 耐
用, 精度高 。
鼠标器接口：
串行口, PS/2(鼠标专用接
口 ),USB及无线接口 。 目前
使用最多的是 PS/2接口 。
8.1 输入设备 (鼠标 )
2键鼠标
2键 3D鼠标
带滚轮
3键轨迹球
光学鼠标
3键
PC mouse
2键 3D鼠标
无线、带滚轮
4键 3D鼠标
光学、带滚轮
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机
硬
件
技
术
基
础
8.1.3 扫描仪
将印刷品的内容以图象方式
输入计算机 。
1,扫描仪的结构原理
扫描仪一般由机械传动, 光
成像和电路三大部分组成 。
8.1 输入设备 (扫描仪 )
机械传动,光源和镜面
的纵向平移 。
光成像,将横向光线反
射到光敏器件 。
电路,由 A/D,控制和接
口组成 。
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技
术
基
础
感光元件是扫描仪的核心部件, 它为一线状 (单色或三
色 )光电转换器件, 横向整行光信号经过几次反射后到达
感光器件, 决定着扫描仪的横向分辨率和色彩深度, 目
前使用的扫描仪大多采用 CCD(电耦合器件 ),是一种成
熟的技术 。 另一种感光器件是 CIS(接触式感光器件 ),是
一种发展中的感光技术 。
8.1 输入设备 (扫描仪 )
2,扫描仪的性能和指标
⑴ 分辨率 (每英寸横向点数 X每英寸纵向点数 )
光学分辨率,扫描仪固有分辨率, 横
向取决于 CCD,纵向取决于机械精度 。
是扫描仪的最重要技术指标 。
最大分辨率,经过软件插值运算的图
象分辨率 。
插值运算
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技
术
基
础
一般光学分辨率有 300X600dpi(家用普及 ),600X1200
dpi (商用中挡 )和 2400X2400dpi(专业高档 )几种 。
⑵ 色彩深度 /灰度
扫描仪有彩色和黑白两种, 彩色扫描仪可扫描黑白图象 。
彩色深度 (灰度 )：扫描彩色 (黑白 )图象时每个像素所占
用的位数 。
一般彩色扫描仪有 24位, 30位, 36位和 48位几种, 黑
白扫描仪多为 8位 (256级灰度 )。
⑶ 扫描仪接口
一般有并行口, USB和 SCSI接口 。
⑷ 扫描幅面有 A4和 A3两种, A3幅面较贵 。
⑸ 其他性能如透射稿扫描, 底片扫描, 实物扫描等
8.1 输入设备 (扫描仪 )
Acer 640 A4
600X1200 48Bit
Epson GT-10000 A3
600X2400,24Bit
Epson GT-1000 A3
600X2400 36Bit
Canon FB636 A4
600X1200 36Bit
Epson 1200/Photo
1200X2400 36Bit
3,几款扫描仪
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基
础
计算机操作 (人机对话 )平台的发展：
过去：电传打字机
目前：键盘 +鼠标 +CRT显示
将来：键盘 +笔 +平板显示, 语音输入, 投影
计算机显示系统由显示适配器 (显示卡 )和显示器组成 。
8.2 显示系统
计算机
主机系统 总线
显示
适配器 显示接口 显示器
ISA
EISA
VESA
PCI
AGP
MDA(字符 )
HGA(图形 )
CGA(图形 )
EGA(图形 )
VGA(图形 )
SVGA(图形 )
XGA(图形 )
CRT
LCD
投影
单色
多灰度
彩色
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机
硬
件
技
术
基
础
8.2 显示系统 (CRT)
显示适配器：字符 → 低分辨率图形 → 高分辨率图形
显示器：单色 CRT→ 彩色 CRT →LCD
8.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)显示器
1,CRT原理
电子束 经过聚焦和加速后
在偏转控制下轰击到涂有荧
光粉的屏面, 使被轰击点发
光 。
颜色,因荧光粉成分不同
而异, 亮度,和电子束强度
有关, 坐标,受场 (纵向 )、
行 (横向 )偏转电流控制 。
电子束
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术
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8.2 显示系统 (CRT)
扫描,当固定在显象管颈上的水平和垂直偏转线圈有电流
通过时, 会在电子束通道上产生偏转磁场, 改变电子束的
运动方向 。
垂直周期
正向
反向
水平周期
正向 反向
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术
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8.2 显示系统 (CRT)
由显示适配器送到
显示器的信号主要有
垂直同步 (V),水平同
步 (H)和三基色信号 (R,
G,B)。
视频
放大
水平
扫描
垂直
扫描
RG
B
H
V
彩色成像,三基色原理 —— 任何
颜色都可以由红 (R),绿 (G),蓝 (B)
三种基本颜色按一定比例混合而
成 。
彩色显示器的每一个点都由红,
绿, 蓝三个点组成 。
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术
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8.2 显示系统 (CRT)
2,CRT的基本指标
尺寸,屏幕对角线长度 (英寸 ),有 14,15,17,19,21
英寸等 。
点距,两个同色光点间的距离 (mm),一般为 0.28mm，
较高挡产品为 0.24 ~ 0.21mm。
分辨率,每行点数 X行数, 一般有 640X480,800X600、
1024X768,1280X1024,1600X1200等, 一般满足 4:3。
带宽,电子束每秒钟扫过的点数 。 分辨率 X刷新频率 。
一般用于显示特定分辨率下的刷新频率 。
其他,固定频率与自动跟踪, 线性调整与数字控制, 直
角平面等 。
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8.2 显示系统 (LCD)
8.2.2 LCD(Liquid Crystal Display)显示器
LCD是一种新型的平板显示器,
屏幕上的每一个点都有独立的发
光机制 。
有黑白多灰度和全彩色两种, 彩
色 LCD有无源阵列和有源阵列两
种 。
黑白多灰度一般用于抵挡笔记
本和中抵挡掌上电脑。
无源彩色阵列的成本低于有源
彩色阵列，但显示的亮度和响应
速度不及有源彩色阵列。
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8.2 显示系统 (LCD)
LCD的主要技术指标
① 响应时间,LCD屏幕内容的更新速度 。
文本显示要求响应时间为 250~500ms。
图形界面 要求响应时间为 100~200ms。
视频显示 要求响应时间为 30~50ms(有源阵列 )。
② 亮度：一般指 LCD背光的亮度 。
③ 对比度：全开像素与关像素的亮度比 。
一般为 10:1~400:1
④ 视角,LCD有效观察视线与显示平面法线的夹角 。
LCD和 CRT的比较
CRT：技术成熟, 成本低, 显示效果好, 耗电大, 体积大 。
LCD：体积小, 耗电少, 显示效果稍差, 成本高 。
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术
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8.2 显示系统 (适配器 )
8.2.3 显示适配器
1,显示标准
PC机的显示系统的发展
过程：字符 → 图形, 单色
→ 彩色, 低分辨率 → 高分
辨率 。
MDA
HGA
CGA
EGA
VGA
SVGA
XGA
标准 显示模式
字符
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
字符 /图形
最高
分辨率
720X350
720X350
640X200
640X350
640X480
1600X1200
1024X768
最大
色彩数
2(单色 )
2(单色 )
4
16
256
16M
64K
MDA:(Monochrome Display Adapter)单色显示适配卡
HGA:(Hercules Graphics Adapter)大力神图形卡
CGA:(Color Graphics Adapter)彩色图形适配器
EGA:(Enhanced Graphics Adapter)增强型图形适配器
VGA:(Video Graphics Array)视频图形阵列
SVGA:(Super Video Graphics Array)超级视频图形阵列
XGA:(eXtended Graphics Adapter)扩展图形阵列适配卡
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8.2 显示系统 (适配器 )
2,显示模式
显示模式有字符模
式和图形模式两种 。
字符模式,显示单位
为字符, 将字符的
ASCII码及显示属性 送
显示适配器, 适配器
将所显示字符的 ASCII
码转换成字模 。
图形模式,显示单位
为像素 。 直接将像素
的 RGB分量或色彩编
码 送显示缓冲区 。
●
● ●
● ●
● ●
●●●●●
● ●
● ●
显示
缓冲区 A
固化字模库
ASCII码
显
示
缓
冲
区
像素数据 调色板
寄存器
组
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8.2 显示系统 (适配器 )
3,标准 VGA显示模式
目前 Windows的最低显示标准 。 640X480,16色 。
4,PC显示系统的发展
目前 PC机常用的显示模式主要有：
800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色
1024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G (32Bits)色
其他高级功能：
2D加速：用于窗口更新, 图形, 2维动画, VCD/DVD
播放加速 。
3D加速：用于 3维漫游, 虚拟现实加速 。
视频输入 /输出端子：用于连接电视, 录象机等视频设
备 。
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8.2 显示系统 (适配器 )
5,显示适配器
① 构成
图形控制器：数据逻辑运算
时序发生器：产生各部分同步定时
CRT控制器：产生行、场扫描信号
调色板寄存器：完成色彩查表
显示 BIOS：固化的显示卡操作程序
显示
存储器
显示
BIOS
串行
发生器 调色板寄存器组
总
线
图形
控制器
数摸
转换器
CRT
控制器
R
G
B
V
H
时序发生器
地址数据
PCI / AGP
并行数据 串行数据 真色彩数据
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8.2 显示系统 (适配器 )
显示存储结构
显示存储器和显
示像素的对应关系 。
显示存储器的存
储结构有位平面结
构和线性存储结构
两种 。
位平面结构,用于
16色显示模式 。
线性存储结构,用
于 256色及 64K色 。
１
０
０
１
１００１
16色位平面结构
10001001 10001001
256色线性存储结构
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8.2 显示系统 (适配器 )
② 总线
目前的显示卡几乎全部为 PCI和
AGP总线 。
传输方式
数据位宽
总线时钟
最高速度
扩展槽数
PCI
同步
32位
33MHz
133MB/s
5
AGP
同步
32位
66MHz
533MB/s
1
③ VGA接口
VGA接口使用 DB15连接器,
主要信号有 RGB视频, 水平和垂
直同步, 显示器标识和地线 。
1
2
3
4
5
红视频
绿视频
蓝视频
显示器标识 2
数字地
出
出
出
入
6
7
8
9
10
红模拟地
绿模拟地
蓝模拟地
同步地
11
12
13
14
15
显示器标识 0
显示器标识 1
水平同步
垂直同步
显示器标识 3
入
入
出
出
入
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8.3 音频设备
8.3.1 音频设备的发展和用途
声卡由 CREATIVE(创通 )公司于 80年代后期研制成功 。
声卡的主要功能是数字化录音 /放音和数字化音乐合成 。
8.3.2 声卡的工作原理
1,音频数字化原理
10101110
10110101
10111000
00001110
10001111
10010011
模拟音频信号 模拟音频信号
音频
文件
将模拟音频信号转换
为数字音频信号：
ADC(Analog-to-Digital
Conversion)
将数字音频信号转换
为模拟音频信号：
DAC(Analog-to-Digital
Conversion)
5
43
2
1
-1-2
-3
-4-5
对波形
进行抽样
对抽样
值进行
数字化
(AD)
成为数
字化文件
磁盘
将数字
化文件
变换为
电压波
形
(D/A)
经过
低通滤波
t t
t t
香农定理：当抽样频率大于
信号最高频率的 2倍时，可根
据抽样值完全恢复源波形。
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基
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AD 数字音频 DA
声卡输出的波形和原波形的差别：
产生失真, 由于采样频率不足够高。提高采样频率
可减小失真。
增加噪声, 由于量化等级不足够多。提高数字化位
数可以增大信噪比。
音频数字化的失真和信噪比
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2,音频数字化的主要指标
采样频率,11.025~44.1KHz，
抽样频率越高, 保真度越高 。
人耳可的听到的最高频率约
20KHz。
数字化精度,8位 /16位。影
响量化的信号噪声比。 8位量化
有较明显的背景噪声。
1k 2k 3k 4k 5k 6k 7k
能量
电话质量,11.025KHz / 8bit
AM广播质量,22.5KHz / 8bit
CD质量,44.1KHz / 16bit
DVD音频,96KHz / 24bit
8.3 音频设备
一般保留
0~4KHz 不影响
语音的可懂度 。
人耳可的听到
的最高频率约
20KHz。
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3,MIDI(Musical Instrument Digital Interface)
将各种乐器的音符进行编码, 音符的发音利用数字化合
成 。 这样计算机可以直接按乐谱合成乐曲 。 曲谱的编码文
件称为 MIDI文件 (.MID)。
声卡的音效合成部分的主要指标是通道数 (可以同时合成
的乐器数 )和复音数 (影象合成保真度 )。
4,声卡的接口
声卡的音频输入一般有 麦克风输入 和 线路输入 (用于连接
音源设备 ),音频输出有 扬声器输出 和 线路输出 (用于连接
音源设备 )。
MIDI接口和游戏杆接口, 两接口共用一个 DB15连接器 。
卡上音频输入, 用于连接来自光驱的音频 。
8.3 音频设备
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机
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技
术
基
础
连
到CD-ROM
驱
动
器
话筒
音箱
立体声放
大器
盒式磁带播
放机C D 播放
机等线路输入
声卡
游戏操纵杆
8.3 音频设备
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技
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基
础
8.4 打印机
目前用于计算机的打印机主要有针式打印机, 激光打印
机和喷墨打印机 。 除通用打印机外, 有各种专用打印机,
如各种票据打印机, 条形码打印机等 。
1,三种常用打印机的比较
针式打印机,成本较低, 耐用, 可多联复写打印, 消耗低 。
打印质量差, 速度慢, 噪声大, 不能打印全彩色和多灰度 。
激光打印机,打印质量高, 速度快, 噪声小 。 成本高 (尤其
是彩色激光打印机 )。
喷墨打印机,打印质量高, 成本低 。 消耗大, 速度慢 。
2,打印机的主要指标
打印幅面 (A3/A4),速度 (页 /分钟 ),分辨率 (点 /英寸 )。
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机
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3,打印机接口
一般为并行口, 也有串行口和 USB接口产品 。 接口速
度对打印速度影响不大 。
Epson LQ-1600K
24针, A3幅面
针式打印机
Lexmark S1855
A4幅面,1200dpi
高速黑白激光打印机
Canon BJC-8200
A4幅面，照片质量
彩色喷墨打印机
8.4 打印机
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机
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基
础
本章习题
P277第 6,8,10,12,13：
6,简述计算机显示系统的构成。
8,显示器的主要性能指标有哪些？
10,显示卡所支持的颜色和分辨率分别由哪几个因素决
定？
12,简述声卡的特性与功能。
13,什么是采样频率和采样精度，如何决定数字音频的
品质？
