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1、电子科技,计算机组成原理设备本讲稿第一页，共三十二页主机CPUMM接接口口外设外设外设外设输出输入本讲稿第二页，共三十二页6.1 I/O6.1 I/O设备概述设备概述I/OI/O设备的功能：设备的功能：v完成信息转换v实现人机交互v存储信息资源v促进应用领域的拓展本讲稿第三页，共三十二页I/O设备类型设备类型v输入设备输入设备v输出设备输出设备v外存储器外存储器v过程控制设备过程控制设备v数据终端、通信设备数据终端、通信设备本讲稿第四页，共三十二页I/O设备与主机间信息交换设备与主机间信息交换1、代码格式、代码格式(二进制、二进制、ASCII等等)2、传送格式（、传送格式（并行并行+串行串行）
2、本讲稿第五页，共三十二页6.2 6.2 键盘及其接口键盘及其接口1、接触式（、接触式（机械触点、干簧式机械触点、干簧式）2、无触点式（、无触点式（电容式、霍尔键电容式、霍尔键）3、触摸式（、触摸式（薄膜、感应式、触摸屏薄膜、感应式、触摸屏）本讲稿第六页，共三十二页采用硬件扫描方法查采用硬件扫描方法查找按键位置，并转换找按键位置，并转换为相应代码。为相应代码。6.2.2 硬件扫描键盘硬件扫描键盘1.1.定义定义2.2.组成组成列译码列译码振振荡荡器器计计数数器器R RO OM M接接 口口键盘键盘8 8行行1616列列比较器比较器行行译译码码锁定信号(1)(1)键盘矩阵键盘矩阵128128键键8
3、 8行行1616列列每键每键7 7位位置码位位置码扫描码扫描码本讲稿第七页，共三十二页列译码列译码振振荡荡器器计计数数器器R RO OM M接接 口口 键盘键盘8 8行行1616列列比较器比较器行行译译码码锁定信号(2)(2)计数器（计数器（7 7位）位）在振荡器控制下对所有在振荡器控制下对所有字键轮流扫描查询，查字键轮流扫描查询，查找按键。找按键。(3)(3)符合比较器符合比较器键盘矩阵键盘矩阵列线列线输出与列输出与列译码输出比较，以确定译码输出比较，以确定按键位置。按键位置。(4)ROM(4)ROM实现代码转换：实现代码转换：ROMROM单元地址：单元地址：字键位置码字键位置码ROMROM
4、单元内容：单元内容：字键字键ASCIIASCII码码3.3.转换过程转换过程计数器计数计数器计数计数值等于按键位置码计数值等于按键位置码比较器送出锁定信号比较器送出锁定信号计数器停止计数计数器停止计数按计数按计数值（扫描码）访问值（扫描码）访问ROMROM获得按键获得按键ASCIIASCII码码接口接口本讲稿第八页，共三十二页通过键盘扫描程序识别按键位置，通过键盘扫描程序识别按键位置，并转换为相应代码。并转换为相应代码。6.2.3 6.2.3 软件扫描键盘软件扫描键盘1.1.定义定义2.2.扫描方法扫描方法(1)(1)逐行扫描法逐行扫描法 例例 简易扫描式键盘简易扫描式键盘1 1）键盘矩阵）键
5、盘矩阵+5V+5V0 1 2 30 1 2 30 01 12 23 32 2）扫描流程）扫描流程按键后产生中断请求，按键后产生中断请求，CPUCPU响响应，执行扫描子程序：应，执行扫描子程序：第第i i行送行送0 0，其余行送其余行送1 1行线送全行线送全0 0列线中有列线中有0 0？i=0i=0列线中有列线中有0 0？获得按键行列位置获得按键行列位置位置码位置码 ASCIIASCII码码转显示程序转显示程序Y YN NY YN Ni=i+1i=i+1本讲稿第九页，共三十二页(2)(2)行列扫描法行列扫描法 例例 IBM PCIBM PC键盘键盘1 1）键盘结构）键盘结构（送译码器）（送译码器
6、）列译码列译码 键键 盘盘1616行行88列列 行行译译码码80488048计数信号计数信号扫描码扫描码（送接口）（送接口）初始化初始化2 2）工作过程）工作过程 扫描键盘扫描键盘80488048控制行列扫描：控制行列扫描：判哪列有按键判哪列有按键判哪行有按键判哪行有按键先先逐列为逐列为1 1步进扫描，步进扫描，再再逐行为逐行为1 1步进扫描，步进扫描，获得按键位置码获得按键位置码（扫描码）（扫描码）串行传送扫描码串行传送扫描码80488048 串行扫描码串行扫描码接口移位接口移位R R并行扫描码并行扫描码接口申请中断接口申请中断 中断处理中断处理CPUCPU执行键盘中断子程序执行键盘中断子程
7、序,从接口取扫描码从接口取扫描码ASCIIASCII码码存入键盘缓冲区。存入键盘缓冲区。本讲稿第十页，共三十二页硬件组成硬件组成 6.3 6.3 显示设备显示设备显示器适配器显示器适配器 显示器件显示器件 （控制器、接口）（控制器、接口）（CRTCRT、LEDLED、PDPPDP、LCDLCD）本节主要讨论：本节主要讨论：CRTCRT显示器显示器 成象原理、成象原理、显示方式、显示方式、屏幕显示与显示缓存的对应关系屏幕显示与显示缓存的对应关系 控制器控制器接口接口显示器适配器显示器适配器显示器件显示器件CPUVRAM本讲稿第十一页，共三十二页CRTCRT的显示方式与显示规格的显示方式与显示规格
8、 显示方式显示方式 字符字符/数字数字(A/N)(A/N)方式方式：图形图形(APA)(APA)方式：方式：以字符为显示单位以字符为显示单位 以点以点(象素象素)为显示单位为显示单位 显示规格显示规格 显示方式显示方式 颜色颜色 A/NA/N：一帧画面显示的字符数：一帧画面显示的字符数 （字符行数（字符行数列数）列数）APAAPA：一帧画面显示的象点数：一帧画面显示的象点数 （每线点数（每线点数线数）线数）分辨率分辨率 25802580 640200640200 适配器提供显示规格适配器提供显示规格如如VGAVGA卡卡 A/NA/N：APAAPA：25402540、25802580，32020
9、0320200、2 2色、色、4 4色色 800600800600，2 2色、色、256256色色 本讲稿第十二页，共三十二页1.CRT1.CRT结构结构 光栅扫描成象原理光栅扫描成象原理 荧荧光光屏屏电电子子枪枪聚聚焦焦系系统统水水平平偏偏转转垂垂直直偏偏转转显示头显示头视频放大视频放大扫描控制扫描控制视频信号视频信号水平同步信号水平同步信号垂直同步信号垂直同步信号本讲稿第十三页，共三十二页2.2.扫描方式扫描方式 电子束无固定扫描路径，电子束无固定扫描路径，随机扫描：随机扫描：控制电路复杂。控制电路复杂。光栅扫描：光栅扫描：电子束扫描路径固定电子束扫描路径固定（自上而下，从左（自上而下，从
10、左向右全屏扫描），向右全屏扫描），控制电路简单。控制电路简单。3.3.光栅的形成光栅的形成 水平正扫水平正扫水平回扫水平回扫垂直回扫垂直回扫水平偏转线圈加锯齿波电水平偏转线圈加锯齿波电 流流,形成水平扫描线形成水平扫描线 （行扫描）（行扫描）垂直偏转线圈加锯齿波电垂直偏转线圈加锯齿波电 流流,使水平线垂直移动使水平线垂直移动 （场扫描）（场扫描）行扫描电流：行扫描电流：场扫描电流：场扫描电流：帧频不低于帧频不低于25HZ 25HZ 本讲稿第十四页，共三十二页水平、垂直同步水平、垂直同步分别控制电子束分别控制电子束X X向与向与Y Y向偏向偏转转 I I R R G G B B 颜色颜色 4.4
11、.象点存在的因素象点存在的因素视频视频=0=0，点暗，点暗 红红 象点象点 位置：位置：亮度：亮度：颜色：颜色：视频信号视频信号控制电子束通、断控制电子束通、断 视频视频=1=1，点亮，点亮 红、绿、蓝三基色红、绿、蓝三基色控制控制 红点红点 绿点绿点 蓝点蓝点 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 淡红淡红 0 0 1 0 0 0 1 0 绿绿 1 0 1 0 1 0 1 0 淡绿淡绿 0 1 1 1 0 1 1 1 白白 本讲稿第十五页，共三十二页例例.2513.2513字符发生器，字符发生器，5.5.字符点阵的形成与屏幕组织字符点阵的形成与屏幕组织可提供可提供6
12、464种字符点阵种字符点阵 字符点阵图形字符点阵图形 （1 1）字符发生器）字符发生器 产生字符点阵代码。产生字符点阵代码。（7 799）（5 588点阵）点阵）.字符点阵代码：字符点阵代码：1111111 1111111 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 0000001 1000000 ROM字符译码字符译码648648单元单元 行行译译码码字符编码（字符编码（ROMROM高高6 6位地址）位地址）扫扫描
13、描线线序序号号（R RO OM M低低3 3位位地地址址）输出输出本讲稿第十六页，共三十二页 例例 A B C D E F A B C D E F （2 2）屏幕组织）屏幕组织 每行字符逐线扫描。每行字符逐线扫描。字符字符7979，字符区，字符区9149141 1）扫描顺序）扫描顺序 2 2）间隔）间隔 横向间隔横向间隔2 2点点（消隐）（消隐）纵向间隔纵向间隔5 5线线（消隐）（消隐）本讲稿第十七页，共三十二页6.3 6.3 屏幕显示与显示器缓存屏幕显示与显示器缓存(VRAM)(VRAM)的对应关系的对应关系 显存功能显存功能 数据缓冲数据缓冲 屏幕刷新屏幕刷新 对显存的操作直接影响屏幕显示
14、。对显存的操作直接影响屏幕显示。对应关系表现在：对应关系表现在：显存内容和容量的确定、显存地址组织、信息转换、同步显存内容和容量的确定、显存地址组织、信息转换、同步控制。控制。本讲稿第十八页，共三十二页若显示规格为若显示规格为2525行行8080列，列，（1 1）A/NA/N方式方式 VRAMVRAM内容：内容：基本容量基本容量=2580=2KB=2580=2KB1.1.显存内容和容量显存内容和容量 字符的编码（字符的编码（ASCIIASCII码）码）VRAMVRAM容量：容量：（一字节存放一字符编码）（一字节存放一字符编码）（2 2）APAAPA方式方式 图形的象点代码图形的象点代码 VRA
15、MVRAM内容：内容：（一位存放一点，单色）（一位存放一点，单色）VRAMVRAM容量：容量：若显示规格为若显示规格为640640点点200200线，线，基本容量基本容量=8 8640200640200若考虑字符属性，显存容量增加。若考虑字符属性，显存容量增加。=16KB=16KB若考虑颜色若考虑颜色分辨率不变：分辨率不变：颜色颜色容量容量容量不变：容量不变：颜色颜色分辨率分辨率本讲稿第十九页，共三十二页 屏幕显示从左向右，自上而下，显存地址从屏幕显示从左向右，自上而下，显存地址从 低到高安排。低到高安排。2.2.显存地址组织显存地址组织 3.3.信息转换信息转换 能实现将能实现将A A从屏幕
16、左上角逐渐移向屏幕右下角吗？从屏幕左上角逐渐移向屏幕右下角吗？显存单元的地址由屏幕显显存单元的地址由屏幕显示的行、列号决定。示的行、列号决定。0 1 2 790 1 2 790 01 12 22424ABGF行号决定地址的高位行号决定地址的高位列号决定地址的低位列号决定地址的低位AAAAAA能实现在屏幕上将能实现在屏幕上将一行字符一行字符自下而上地滚动吗？自下而上地滚动吗？如何将显存中的信息（字符编码如何将显存中的信息（字符编码/图形点代码）转换图形点代码）转换为字符为字符/图形显示在屏幕上。图形显示在屏幕上。本讲稿第二十页，共三十二页（1 1）A/N A/N VRAM VRAM A A编码编
17、码 N N编码编码 D D编码编码VRAM A A点阵点阵 B B点阵点阵 C C点阵点阵 D D点阵点阵 N N点阵点阵ROM屏幕屏幕 移移位位寄寄存存器器并行并行串行串行AND字符编码字符编码 字符发生器字符发生器 扫描时序扫描时序 一行点阵代码一行点阵代码(并并)移位器移位器 视频信号视频信号(串串)显示头显示头 本讲稿第二十一页，共三十二页（2 2）APA APA VRAM VRAM 屏幕屏幕 移移位位寄寄存存器器并行并行串行串行一字节点代码一字节点代码(并并)移位器移位器 视频信号视频信号(串串)显示头显示头 00001111 00001111 0000000000000000000
18、01001000010010 0VRAM0000000000000000000010010000100100001111 00001111 本讲稿第二十二页，共三十二页视频的发送与电子束扫描严格同步：视频的发送与电子束扫描严格同步：4.4.同步控制同步控制 电子束扫描到某点位置，相应视频应同时送到，电子束扫描到某点位置，相应视频应同时送到，控制点亮或不亮。控制点亮或不亮。需解决：需解决：何时访问显存，取字符编码或图形点代码？何时访问显存，取字符编码或图形点代码？以控制产生视频信号。以控制产生视频信号。何时发水平同步信号？何时发水平同步信号？何时发垂直同步信号？何时发垂直同步信号？以控制电子束扫
19、描。以控制电子束扫描。在显示器中设置若干级在显示器中设置若干级计数器计数器，对显示器，对显示器点频点频进行若进行若干级分频，产生相应控制信号。干级分频，产生相应控制信号。本讲稿第二十三页，共三十二页例例.显示规格显示规格2525行行8080列，列，（1）A/N方式方式 字符字符79,79,字符区字符区914 914 7299点点514线线80字符字符25行行设置设置4 4级计数级计数器器本讲稿第二十四页，共三十二页1 1）点计数器：）点计数器：点计数器点计数器字符字符 计数器计数器 线计数器线计数器 行计数器行计数器对一个字符的一行点计数。对一个字符的一行点计数。点频点频 9 9：1 1 一次
20、点计数循环访问一次一次点计数循环访问一次VRAMVRAM、ROMROM。2 2）字符计数器：）字符计数器：对一帧的字符列计数。对一帧的字符列计数。(80+(80+l)l)：1 1 一次字符计数循环发一次水平同步信号。一次字符计数循环发一次水平同步信号。3 3）线计数器：）线计数器：对一行字符的扫描线计数。对一行字符的扫描线计数。1414：1 1 线计数值提供线计数值提供ROMROM低位地址。低位地址。4 4）行计数器：）行计数器：对一帧的字符行计数。对一帧的字符行计数。(25+m(25+m)：1 1 帧频帧频 一次行计数循环发一次垂直同步信号。一次行计数循环发一次垂直同步信号。字符计数值提供字
21、符计数值提供VRAMVRAM列地址（低地址）。列地址（低地址）。行计数值提供行计数值提供VRAMVRAM行地址（高地址）。行地址（高地址）。本讲稿第二十五页，共三十二页 例例 显示规格显示规格800800点点200200线、单色线、单色 （1）APA方式方式 8点点200线线100字节字节设置几级计数器？何时访问设置几级计数器？何时访问VRAMVRAM？何时发水平、垂直同步信号？何时发水平、垂直同步信号？8点点本讲稿第二十六页，共三十二页6.46.4打印设备及接口打印设备及接口按工作方式：串行打印、并行打印按工作方式：串行打印、并行打印按印字方法：击打、非击打按印字方法：击打、非击打按字符产生
22、：字模打印、点阵打印按字符产生：字模打印、点阵打印本讲稿第二十七页，共三十二页性能指标性能指标1 1、分辨率、分辨率(dpi)(dpi)2 2、打印速度、打印速度3 3、打印幅面（、打印幅面（A4A4）4 4、打印接口（并行接口）、打印接口（并行接口）5 5、缓冲区、缓冲区本讲稿第二十八页，共三十二页打印机举例打印机举例1、点阵针式打印机、点阵针式打印机文本字符方式文本字符方式点图形方式点图形方式结构：打印头、小车横移、走纸、色带、结构：打印头、小车横移、走纸、色带、保护装置、控制系统保护装置、控制系统本讲稿第二十九页，共三十二页2、激光打印机、激光打印机组成：组成：激光扫描系统、电子摄影系统、控激光扫描系统、电子摄影系统、控制系统制系统3、喷墨打印机、喷墨打印机本讲稿第三十页，共三十二页6.5 磁盘存储器及接口磁盘存储器及接口1、磁盘容量、磁盘容量2、工作速度、工作速度1）平均寻道时间2）平均旋转延迟时间3）数据传输率本讲稿第三十一页，共三十二页盘片、盘组、盘阵列盘片、盘组、盘阵列光光 盘盘CD-ROM倍速：1倍速=150KB/S本讲稿第三十二页，共三十二页