第 14章 显示器、打印机、磁盘
14.1 显示器
14.1.1 显示系统的组成一个完整的微型计算机显示系统由显示控制适配器和显示器
( 即监视器 ) 组成 。 如下图所示:
主机系统 显示系统主机系统显示控制适配器
(显示卡或显示接口)
显示器
(监视器)
14.1.2 显示系统的工作原理
VGA方式显示系统的工作原理,如下页图所示。
显示接口卡从主机接收显示输出信号,经过处理和变换然后输出。显示器从 VGA显示卡的输出端口接收红、蓝、绿三色模拟信号及行同步信号和场同步信号,
并对它们进行不同的处理后送到 CRT,这样才可以在屏幕上显示出字符和图像。
红 红蓝绿三色信号蓝 CR T
绿场 场偏转 加 聚 阳速 焦行 行偏转 极 极 极
V G A
显示接口适配器视频处理电路场振荡电路 场输出电路行振荡电路 行输出电路开关稳压电源高、中压输出电路
VGA方式 CRT显示系统工作原理框图
1.显示器的类型按显示屏的结构,分为 CRT阴极射线管式和 LCD液晶式显示器;
按色彩形式,分为单色显示器和彩色显示器;
按视频信号的输入形式,分为数字式和模拟式显示器;
按分辨率,分为高分辨率和低分辨率显示器;
按显示方式,分为 MDA,CGA,EGA,VGA,SVGA及 XGA等几种方式 。 现在基本上使用的是 CRT和 LCD。
2.几个概念
( 1) 像素,指显示屏幕上颜色和亮度可以被控制的最小单元,
即一个圆点 。
( 2) 分辨率,水平方向显示的像素数与垂直方向显示像素数的乘积 。
( 3) 视频模式,分为文本和图形两种类型 。 文本模式下屏幕被划分为矩形的字符位置 —— 屏幕的横向为 80列字符;图形模式下屏幕被分为由许多很小的点 ( 即像素 ) 构成的点阵,使用这些点可以在屏幕上构成任何图案 ( 包括字符 ) 。
( 4) 光栅扫描,由水平和同步信号控制的电子束在 CRT屏幕上从左到右,从上到下地作有规律的运动 。
3.显示接口卡与显示器之间连接显示接口卡与显示器之间的数据联接采用 9根或 15根数据线连接 。 并用 D型插头与显示接口卡进行物理连接 。 如下页图所示为 VGA显示方式数据线及其定义情况和接口插座的外形图,表为显示器接插件信号配置表 。
Re d
G re e n
Blu e
——
— Ch e e k 6
— Re d 1 1 1
— G re e n
— Blu e
—— 5 1 0
G nd
G n d V G A 显示器
—— 插头
Ho riz
V e rt
——
1
2
3
4
5
V G A 6
显 7
示 8
适 9
配 1 0
接 1 1
口 1 2
13
14
15
V G A
图形显示器
VGA显示方式数据线定义及其接口插头外形显示器数据接插件信号配置表
4,显示器的性能指标显示器的性能指标主要有分辨率、颜色和灰度。
( 1) 分辨率 取决于显示器的规格、适配器的类型和适配器的工作方式。一般用屏幕像素数表示。如,800× 600,1600× 1280,
第一项为屏幕的水平像素点,第二项为屏幕的垂直像素点。
( 2) 颜色的种类 是指一个像素点能够显示多少种颜色。颜色的种类取决于显示器的规格、适配器的类型和适配器的工作方式。
如,16色,256色,64K色,16.7M色等。
( 3) 灰度 是专用于单色显示器的指标,是指黑白对比度的层次。
可为 64级到 256级。
14.1.3 显示控制适配器
1,显示控制适配器的种类
( 1) 单色显示适配器 MDA:显示 80列 × 25行字符,每个字符为
9× 14点阵,分辨率为 720× 350,不能兼容图形方式 。 ( 不用 )
( 2) 彩色图形适配器 CGA:可兼容图形与字符两种显示方式,
16K显示内存,4种颜色,字符采用 8× 8点阵 。
( 3) 增强型图形适配器 EGA:它能兼容 CGA的所有功能 。
256K显示内存,16种颜色,分辨率为 640× 350,字符显示采用
8× 14点阵 。
( 4) 视频图形阵列 VGA,VGA能兼容 CGA,EGA,32MB显示内存,256种颜色,分辨率为 640× 480,字符显示采用 9× 16点阵 。
( 5) 超级 VGA:它与 VGA完全兼容,256种颜色甚至 64M真彩色 。 对应产品有 SVGA,TVGA等,这些新的显示标准都向下兼容 CGA,EGA。 可实现 640× 480,800× 600,1024× 768、
1280× 1024,1600× 1280等多种分辨率,颜色种类有 16色,256
色,64K色,16.7M色等 。
此外,还有 HGC( 大力神图形卡 ),PGA( IBM专用的图形适配器 ),XGA( 扩充的图形阵列 ) 。
2,显示控制适配器的性能指标主要有:分辨率、颜色的种类、显示方式(字符方式和图形方式)、显示速度。
3.显示控制适配器的结构如下页图所示。
视频控制器 CR T C
刷新缓存 DR A M (显存)
V G A 输出接口
DA C 及 DA C RA M
逻辑转换芯片
V G A BIO S
与系统板总线接口下图是一种 AGP( 高速图形卡连接端口 ) 接口的视频适配器的外形图,其组成由图形处理控制芯片,显示缓存
DRAM,BIOS芯片,DAC及输出接口插座组成 。
显示接口电路中的新技术
1,多芯片集成
2,增加数据通道
3,更快的内存
4,显存带宽改进技术
5,可升级架构
6,多显示器支持
14.2 打印机打印机可分为针式、喷墨式和激光式三种
14.2.1 针式打印机针式打印机是一种典型的击打式打印机,按其打印精度
(即针数多少)可分为 9针打印机和 24针打印机、按其输出幅宽可分为宽行打印机和窄行打印机。如 LQ— 9为窄行打印机,LQ—
1600K为宽行打印机。
针式打印机由打印头、字车、色带、电磁传动机构、走纸机构等组成。
打印原理,打印机工作状态时,主机便向打印机发出一个 8位数据 。 这时打印机向主机发出信号请求暂停,直到主机准备好,
才发出下一个数据 。 打印机一旦收到数据,就按其字符发生器的点阵在列计数器的控制下一列一列地输出 。 列点经过列逻辑控制将其转换成打印针所需的脉冲信号,再经过驱动电路转换为线圈电流,使打印头中的打印针动作,即可打印出字符或图形 。 其原理简图如下图示 。
A SCI I 码输入打印头字符发生器列控制逻 辑电 路打印针驱动电路列计数器
14.2.2 喷墨打印机组成,喷墨打印机主要由接口及控制电路、喷墨打印头、字库、
走纸驱动机构等组成。
工作原理,主机来的数据通过接口和打印控制电路转换后,将喷墨盒中的电阻丝加热使墨盒中的墨水产生膨胀而喷射到纸张上形成字符或图形。
8.2.3 激光打印机组成,激光打印机由接口电路、光学系统、感光机构、电晕和静电清除器、走纸控制驱动机构及控制面板等组成。
工作原理,感光硒鼓的清理、调节硒鼓、激光扫描、色粉显影、
在纸张上成像、将色粉溶化在纸张上。
14.2.4 打印机与主机之间的连接打印机与主机之间可采用并口连接,也可采用串口连接。
1,主机采用并口连接打印机通常按 Centronics标准定义连接线。见下页表。
2,主机采用串口连接打印机通常采用 RS-232C,USB接口标准。
打印机 Centronics标准引脚信号引脚 名 称 方向 功 能
1 STROBE 入 数据选通,有效时接收数据
2-9 DATA1-DATA8 入 数据线
10 ACKNLG 出 响应信号,有效时准备接收数据
11 BUSY 出 忙信号,有效时不能接收数据
12 PE 出 纸用完
13 SLCT 出 选择联机,指出打印机不能工作
14 AUTOLF 入 自动换行
31 INIT 入 打印机复位
32 ERROR 出 出错
36 SLCTIN 入 有效时打印机不能工作
1 4 2 5
13 1
SE L ECT IN
P E
BU SY
A C K G N D
D 7
S E L E C T I N
I N I T
D 0 ERR
ST RO B A UT O F D
打印机 25针插头的信号分布情况打印机数据线电缆说明:
STROB,由 CPU发出的选通信号,用于通知打印机此时数据总线
DB上的打印数据可用 。
DB0~ DB7,为 8根数据线,用于主机 CPU提供 ASCII码打印数据 。
ACK,应答当打印机正常接收数据时,用于通知 CPU准备下一个数据 。
BUSY,打印机正在打印,向 CPU发出打印机,忙,的信号 。 BUSY
期间不接收总线数据 。
PE,打印纸尽,是打印机当检测到纸空或移到纸尾时,发出的状态信号 。
SELECT OUT,选择输出线,是主机 CPU发来的,高电平有效,表示打印机被选中 。
AUTO FD,动走纸信号线,该信号使打印机产生一个换行动作 。
ERROR,出错状态信息,当打印机纸尽,打印机脱机或检测到一个硬件错误时,用低电平使状态寄存器置位而向主机 CPU报告一个出错信号 。
INIT,打印初始化信号,是主机 CPU向打印机发出初始化命令的引脚,低电平有效 。
SELECT IN,当多台打印机与主机相连时,现役的打印机就发出一个低电平通知其他打印机或外设自己为在线状态 。
GND,接地线,连接适配器与打印机的公共地线 。
打印机适配器打印机适配器 是打印设备与计算机间的接口电路,打印数据要从主机系统的 I/O端口输出。打印机适配器(接口)由若干端口寄存器、数据缓冲器、地址译码器和数据驱动部件组成。
写数据
X DB 0 ~ 7 DI R 索 内部数据总线 25 针打印数据线主机系统总线
BU SY
A CK
PE
SL CT
A EN 读数据
IO R 读状态 ERRO R
IO W ST B
写控制 A U T OFD
X A 0 ~ X A 1 2 读控制 IN IT
SL CT
RESE T IRQ EN
数据收发器数据锁存器命令译码器数据缓冲器数据缓冲器控制锁存驱动器状态缓冲器
14.3 磁盘
1,磁记录原理磁记录是以磁介质受外磁场的磁化,当去掉外磁场后仍有介质剩余磁化状态这一性质为基本原理。磁盘机是由介质、读写磁头、
读写电路、马达及伺服驱动电路等组成。磁盘的读写原理如图所示。
读写缝隙磁盘面导磁磁铁芯读写电流磁头伺服控制电路主轴电机伺服控制电路磁盘检索电路( FDD )
磁盘读写电路磁盘盘片数据数据 主轴电机磁头读写
2,读写过程:
读写磁头与转动平面垂直接触,在读写窗做前后方向运动;
当线圈通过不同方向电流时,在磁铁芯中形成磁场,并产生不同方向的磁通;磁通透过读写缝隙与涂磁盘面接触,使磁化因子运动。这样盘面上的磁化运动与代表数据的电流构成了关系。
3,磁盘的种类,硬磁盘、软盘
4,磁盘的磁道和扇区磁道,把磁盘的记录面分成许多个以盘片的中心为圆心的同心圆环,
每个圆环称为一个磁道。
道密度,沿磁盘径向单位长度上的磁道数称为道密度。常用每英寸上的磁道数表示,记作 TPI。
位密度,在磁道上数据的记录密度称为位密度。
扇区,把每个磁道分为若干个存储区,每个存储区称为扇区。
磁盘基本是按磁道来存储数据的,都含有三类字段:索引字段、
标识字段和数据字段。这三种字段有时组合起来,构成几个区域,
如地址区、数据区等。
一般 1.44MB软盘的磁道为 80个磁道,每个磁道为 9个扇区。
5,软盘的主要性能指标磁道、道密度、位密度、扇区、存储容量。
6,硬磁盘
( 1)硬盘的盘片采用铝合金制成,比较坚硬;软盘的盘片采用聚酯朔料制成,比较柔软;故又软、硬盘之分。
( 2)硬盘的磁头是浮动的(避免损伤盘片),软盘的磁头采用接触式的。
( 3)硬盘驱动器的转速( 3600转 /分)比软盘驱动器( 300转 /
分)的转速高出许多倍。
( 4)硬盘的存储容量较大( 100GB),软盘的存储容量较小
( 1.44MB)。
7,硬盘驱动器( HDD),软盘驱动器( FDD)
8,其他外部存储设备其他存储设备主要是光盘,U盘。
一般光盘驱动器主要有 CD-ROM,MO磁光盘,CD-RW,DVD-
ROM驱动器等。光盘盘片的尺寸一般为 5.25英寸。光盘介质的存储容量各不相同。如 CD-ROM光盘的存储容量一般为 650MB;
MO光盘的存储容量一般为 230MB; DVD-ROM的存储容量可达
4.7GB。
光盘的特点:容量大、速度快,不易损坏、性价比较高。
光盘可分为只读光盘和读写光盘。
作业:
1,显示器的性能指标有哪三种?
2,叙述打印机的分类。
3,叙述磁盘的性能指标和分类。