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知识路径： > 计算机系统知识 > 计算机硬件知识 > 计算机系统组成和主要设备的基本工作原理 > 常用I/O设备的性能和基本工作原理 >
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相关知识点：5个
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输入输出设备（又称外围设备）是计算机系统与人或其他设备之间进行信息交换的装置。输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音和电流、电压等信息，变成计算机可以接收和识别的二进制数字代码，供计算机进行运算处理。输出设备的功能是把计算机处理的结果，变成人最终可以识别的数字、文字、图形、图像和声音等信息，打印或显示出来，以供人们分析与使用。
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由于计算机技术的迅速发展与应用领域的不断扩大，输入输出设备种类日益增多，所处理的信息类型也不断增加。输入输出设备智能化程度越来越高，从而使得输入输出的速度、精度、质量、可靠性以及应用的灵活性，方便性不断提高。
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输入输出设备有多种分类的方法。如果按信息的传输方向来分可以分成输入、输出与输入／输出三类设备。
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键盘、鼠标、光笔、触摸屏、跟综球、控制杆、数字化仪、扫描仪、语言输入、手写汉字识别、以及光学字符阅读机（OCK）等。这类设备又可以分成两类：采用媒体输入的设备和交互式输入设备。采用媒体输入的设备如纸带输入机、卡片输入机、光学字符阅读机等，这些设备把记录在各种媒体（如纸带、卡片……）上的信息送入计算机。一般成批输入，输入过程中使用者不作干预。交互式设备有键盘、鼠标、触屏、光屏、跟踪对球等。这些设备由使用者通过操作直接输入信息，不借助于记录信息的媒体。输入信息可立即显示在屏幕上，操作员可以即时进行删除、修改、移动等操作。交互式输入设备是近年来研究的热门话题之一，通过它们以建立人机之间的友好界面。
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显示器、打印机、绘图仪、语音输出设备，以及卡片穿孔机、纸带穿孔机等。将计算机输出的数字信息转换成模拟信息，送往自动控制系统进行过程控制，这种数模转换设备也可以视为一类输出设备。
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磁盘机、磁带、可读／写光盘、CRT终端、通信设备等。这类设备既可以输入信息，又可以输出信息。
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键盘、鼠标、显示器、打印机等。这类设备用于人机交互信息，且操作员往往可以直接加以控制。这类设备又可以称为字符型设备，或面向字符的设备，即输入输出设备与主机交换信息以字符为单位，这时主机对外设的控制方法往往不同于其他类型设备。
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磁盘、光盘、磁带机等。这类设备用于存储大容量数据，作为计算机的外存储器使用。这类设备又可以称为面向信息块的设备，即主机与外设交换信息时不以字符为单位，而以由几十或几百个字节组成的信息块为单位，这时主机对外设的控制也不同于字符型设备。
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通信设备（包括调制解调器）、数／模、模／数转换设备，主要用于机—机通信。
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键盘是由一组按键和相应的键盘控制器组成的输入设备，其功能是使用者可通过击各键向计算机输入数据、程序和命令等，是计算机不可缺少的最常用输入设备。按键开关的作用是将操作员的按键动作转换成与该按键对应的字符或控制功能的电信号。按键开关可归纳成两类：一类是触点式按键，它借助由机械簧片构成的触点开关的接通或断开，来产生电信号；另一类是非触点式开关，利用电压、电流或电磁场的变化产生输出信号。计算机中基本上使用后一类开关。
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键盘控制器由一些逻辑电路或单片机组成，其功能是进行扫描，判断按键的位置，然后将键盘上的位置码转换成相应的ASCII码，输入计算机。由于键盘控制器的构成方式不同，键盘可以分成编码键盘和非编码键盘两类。
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键盘上也可以输入如汉字等非西文字符，这由各种汉字输入法自行定义。键盘位置码输入计算机，经过汉字输入软件的处理，转换成该汉字所对应的内码，再进行显示、存储等其他操作。
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鼠标器（mouse）是一种相对定位设备。它不像键盘那样能进行字符或数字的输入，主要是在屏幕上定位或画图用。它在计算机上的应用要比键盘晚，随着计算机图形学与图像处理技术的发展，鼠标得以广泛应用。
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鼠标器是由于其外形如老鼠而得名，通过电缆与主机相连接。鼠标器在桌上移动，其底部的传感器检测出运动方向和相对距离，送入计算机，控制屏幕上的鼠标光标作相应移动，对准屏幕上的图标或命令，按下鼠标上的相应按钮，完成指定的操作。
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根据鼠标器所采用传感器技术的不同，鼠标器可以分成两类：机械式与光电式。
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.机械式鼠标器：其底部有一个圆球，鼠标移动时，圆球滚动带动与球相连的圆盘。圆盘上的编码器把运动方向与距离送给主机，经软件处理，控制光标作相应移动。该类鼠标器简单，使用方便，但容易磨损，精度差。
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.光电式鼠标器：其底部无圆球，而是由光敏元件和光源组成。使用时，光源发射光线在网格上反射后为光敏器件所接收，测出移动方向和距离，送入计算机，控制光标的移动。这类鼠标器精度高，可靠性好，但要有专门的网格板。
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鼠标器与主机相连有两种方式，通过总线接口或通信接口。总线接口需要鼠标接口板，通信接口则是把鼠标器接在通信口上。目前大部分个人计算机把鼠标器接在串行通信口COM1或COM2上。
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打印机是计算机系统中最基本的输出设备。由于打印机打印结果直观、易阅读，便于永久保存，且由于目前打印机的打印质量不断提高，能打印单色或彩色的高清晰度的文字、图形或图像。目前使用的打印机，以印字原理可以分成击打式打印机和非击打式打印机两类，以输出方式又可分为串行打印机和并行打印机两种。
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击打式打印机是以机械力量击打字锤从而使字模隔着色带在纸上打印出字来的设备，这是最早研制成功的计算机打印设备。该类设备按字锤或字模的构成方式来分，又可以分成整字形击打印设备和点阵打印设备两类。
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整字形击打设备利用完整字形的字模每击打一次印出一完整字形。这类设备的优点是印字美观自然，可同时复印数份。缺点是噪音大，印字速率低，字符种类少，无法打印汉字或图形，且易磨损，这类打印设备若按字模载体的形态分，又可以分成球形、菊花瓣形、轮式、鼓式等打印机。点阵式击打设备是利用多根针经色带在纸上打印出点阵字符的印字设备，它又称为针式打印机。目前有7针、9针、24针或48针的印字头。这类打印设备结构简单，印字速度快，噪声小，成本低，且可以打印汉字或图形、图像，是目前仍在广泛使用的一类打印设备。
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非击打式印字机是一种利用物理的（光、电、热、磁）或化学的方法实现印刷输出的设备。与击打式打印设备不同，这类设备的印字头不与纸或其他媒体接触，或虽接触但无击打动作。这类设备打印无噪声，印字速度快，可以打印汉字、图形与图像等，不少设备还可以实现彩色打印。由于该类设备价格已逐步降低，所以深受用户欢迎。
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.激光印字机：是利用激光打印出精美文字和图片的一种输出设备。激光印字机印刷速度快，印字质量好，噪音低，分辨率高，印刷输出成本低，这是目前应用最广泛的一种非击打式印字机。
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.喷墨打印机：是利用喷墨头喷射出可控的墨滴从而在打印纸上形成文字或图片的一种设备。这也是目前应用较多的一种打印输出设备。
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.热敏打印机：有热印纸式和热转印式两种。利用印字头上多个电热元件在特殊的热敏纸上瞬时加热形成字符的设备叫热敏纸打印机；利用转印色带将字符转印到纸上的设备叫热转印打印机。热敏打印机可以印刷出色彩精美逼真的图像。
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显示器是用来显示数字、字符、图形和图像的设备，它由监视器和显示控制器组成，是计算机系统中最常用的输出设备之一。
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监视器由阴极射线管（CRT）、亮度控制电路（控制栅）、以及扫描偏转电路（水平／垂直扫描偏转线圈）等部件构成，工作原理如下图所示。
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由热发射产生的电子流在真空中在几千伏高压的影响下射向CRT前部，控制栅的电压决定有多少电子被允许通过，经过聚焦的电子束在水平与垂直偏转电路控制下射向屏幕，轰击涂有荧光粉的CRT屏幕，产生光点。通过控制栅电压强弱的控制，达到控制光点有无的目的，从而形成显示图像。
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在光栅扫描显示器中，为了保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以50帧／秒至70帧／秒的速度进行刷新。这样，固定分辨率的图形显示器其行频、水平扫描周期、每像素读出时间，均有一定要求。例如当分辨率为640 × 480时，且假定水平回扫期和垂直回扫期各占水平扫描周期和垂直扫描周期的20%。
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则行频为480线 ÷ 80/100×50帧／s=30kHz
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每一像素读出时间为33μs×80%÷ 640=40～50ns
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若分辨率提高到1024 × 768，帧频为60帧／秒，则行频提高到57.6kHz，水平扫描周期HC=17.4μs，每像素读出时间减少到13.6μs。从这里可以清楚看到，分辨率越高，为保证图像不闪烁，则时间要求越高（每一像素读出、显示的时间越短），成本也随之迅速上升。另外，光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描与隔行扫描方式两种。
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