计算机组成原理 王诚 郭超峰 计算机组成第8章

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1、计算机组成原理教学课件王诚教授清华大学计算机系2009年10月第8章输入/输出设备和输入/输出系统系统8.1基本输入/输出设备8.2计算机总线和街口8.3常用的输入/输出方式计算机基本组成Datapath:即运算器，完成算术和逻辑运算，通常包括其中的寄存器。Control:CPU的重要组成部分，它根据程序指令来指挥datapath，memory以及I/O运行，共同完成程序功能。Memory:是存放运行时程序及其所需要的数据的场所。Input:信息进入计算机的设备，如键盘、鼠标等。Output:将计算结果展示给用户的设备，如显示器、打印机等。Com

2、puterMemoryInputOutputDatapathControl1、输入输出设备概述计算机输入输出设备概念：具有一定操作功能的比较完整和相对独立的精密机械电子装置；功能：进行人机交互，完成输入输出功能；特点：种类繁多，功能多样，组成与运行原理各不相同；发展：智能化、高可靠性、小型廉价。输入输出设备常用的输入输出设备输入设备输出设备键盘图形输入设备：鼠标器，图形板，操纵杆，光笔图象输入设备：扫描仪，传真机，摄像机，数码相机条形码阅读器语音与文字输入显示器（字符、图形、图像）打印机（针式、喷墨、激光）绘图仪语音输出点阵式设备运行原理把字形、

3、图形、图像等信息以不同的点阵布局方式表现出来，在计算机显示器屏幕上，这些被显示的内容，是以可见光形式表现出来的；而在打印纸上，通常是以“印刷”（染色）的效果表现出来的。显示器或者打印机等设备它们共同的特点是，要表示的信息，最终要以平面上的各种可见的“形状”体现出来，而这些“形状”原理上又都是以许多断续的点的不同布局表示出来的。点阵式表示举例以十六进制数的形式把平面上点阵布局写出来点阵式设备需要解决的问题点阵布局规律确定形状的对象（保存对象的布局）无确定规律对象（保存所有点信息）点阵的密度更密的点阵可以把要表示的形状呈现得更精细准确表示同样大小的形

4、状，点阵密则所用数据数量更多点阵越密则对输入输出设备的处理精度要求也越高点阵中点的属性二值表示（0、1表示点的有、无）单色表示（灰度级表示不同亮度）彩色表示（RGB三基色混和表示彩色）键盘的运行原理键盘功能计算机的键盘是通过手工输入字符，用于向计算机送入操作命令、源程序语句、运行程序所使用的数据等内容的输入设备。基本组成机械部分：按键（导电件）＋弹簧＋金属件（由导电件控制实现电信号连通与断开）电子线路部分：识别按键，给出编码；通过串行接口把编码送给主机。由键盘上专门的芯片完成。键盘接口串口、USB接口键盘的运行原理识别闭合键的具体实现：是用行列扫

5、描的方法，即把每个键分配在一个m列*n行矩阵的一个交叉点上，通过并行接口向n行依次送出仅有一行为0、其余各行均为1的值，再用并行接口读入m列上的取值。当该值不为FFH（全1码）时，表明有键按下，若该值仅含一位零，表明取值为0的行、列的交叉点的键被按下，用一个对照表即可得到相应键的编码。尚需解决如下的一些问题：抖动：按下和松开按键时按键在接通和断开位置之间跳动几次才能稳定下来。重键：多键同时被按下，如何处理。1101...并行接口并行接口+5V10K0列1列m-1列0行1行n-1行键盘键.....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。…...0

6、11A键并行接口送来10…1的n位数值到二极管的负极，并行接口接收键盘线路m列送出的m位数据。当A键按下去后，5V电源送出经电阻、A键、二极管到0信号处的电流，从而在第2列产生0电平（红线所示）,其他各列都给出高电平（黑线所示），故并行接口接收到的是110…1这样的m位数据。110...。1101...二极管鼠标的运行原理鼠标的产生图形界面的出现，需要鼠标来进行拖动等操作鼠标的功能根据鼠标的移动，在屏幕上移动位置选中某个对象，进而执行某些操作鼠标的种类机械式鼠标光电式鼠标鼠标的接口串口、USB接口机械式鼠标鼠标内部有一个橡胶球，橡胶球紧贴着两个互

7、相垂直的轴（X、Y轴），每个轴上有一个光栅轮，光栅轮两边对应着有发光二极管和光敏三极管。鼠标在移动的时候，橡胶球便带动两个轴旋转，同时光栅轮也就开始旋转，光敏三极管在接收发光二极管发出的光时被光栅轮间断地阻挡，从而产生脉冲信号，通过鼠标内部的芯片处理之后被CPU接受。脉冲信号的频率和数量，经过CPU计算后则表示为屏幕上的距离和速度。光电式鼠标光电鼠标的工作原理是，在光电鼠标内部有一个发光二极管，二极管发光照亮鼠标底部的表面。同时表面会反射回一部分光线，反射光通过一组光学透镜后，在一个微成像器内成像。当鼠标移动的时候，移动轨迹便会被记录为一组高速拍

8、摄的连贯图象，鼠标内部有一块专用的图象分析芯片（DSP），对移动轨迹上摄取的一系列图象进行分析处理，通过对这些图象上特征点位置的变化进行