第二章计算机组成原理教材课件.ppt

1、计算机的组成与分类计算机的组成与分类 地点：美国宾夕法尼亚大学 名称：ENIAC 应用：为了计算弹道而研制18000电子管，1500个继电器，重30吨，运算速度5000次/秒n 计算机的发展计算机的发展计算机的组成与分类计算机的组成与分类代 别年 代主要元器件配置的软件主要应用第1代20世纪40年代中期50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓 使用机器语言和汇编语言编写程序科学计算和工程计算第2代50年代中后期60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯 使用FORTRAN等高级程序设计语言开始广泛应用于数据处理领域第3代6 0 年 代 中期70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI半导体存储

2、器 操作系统，数据库管理系统等开始使用在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用第4代20世纪70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器 软件工程、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机n 第第14代计算机的对比代计算机的对比计算机的组成与分类计算机的组成与分类计算机的应用模式计算机的应用模式发展趋势：智能化发展趋势：智能化 集中计算模式(5070年代) 分散计算模式(80年代) 网络计算模式(90年代)计算机的组成与分类计算机的组成与分类 计算机的巨大作用 信息处理工具 应用于科学研究 应用于工农业生产 应用于社会服

3、务 应用于社会文化 应用于办公室和家庭计算机的组成与分类计算机的组成与分类 计算机的组成硬件硬件软件软件计算机的组成与分类计算机的组成与分类硬件：硬件：计算机系统中所有实际物理装置的总称软件软件：在计算机中运行的各种程序及其处理的数据 和相关文档：用来向计算机指出应如何一步步地进行规定操作：程序处理的对象：提供给用户使用的操作说明、技术资料等 计算机的组成硬件是软件的工作基础，软件是硬件功能的扩充和完善。两者相互依存，相互促进计算机的组成与分类计算机的组成与分类 计算机硬件的组成计算机硬件中央处理器（CPU）内存储器外存储器输入设备输出设备系统总线主机CPU主存储器总线外围设备（外设）外存储器

4、输入设备输出设备计算机的组成与分类计算机的组成与分类系统总线中央处理器外存储器存储控制器输出设备输入设备控制器I/O接口控制器控制器外存储器接口内存储器计算机硬件的逻辑组成计算机的组成与分类计算机的组成与分类 输入设备 功能：把人可直接识别和感知的形式转换成计算机 中用“0” 和“1”表示的信息 常见的输入设备: 用来向计算机输入信息的设备键盘、鼠标器、扫描仪、麦克风、摄像头等计算机的组成与分类计算机的组成与分类 中央处理器 处理器：负责对输入信息进行各种处理（例如：计算、 排序、分类、检索等）的部件 微处理器: 简称P或或MP，通常指使用单片大规模集成电路 制成的、具有运算和控制功能的部件

5、中央处理器：承担系统软件和应用软件运行任务的处理器 并行处理：使用多个CPU实现超高速计算的技术计算机的组成与分类计算机的组成与分类 内存储器和外存储器 存储器：存储器：把程序和数据存储起来的部件 内存储器内存储器(简称内存或主存简称内存或主存) 存取速度快、容量相对小、价格相对高； 直接与CPU相连接； 易失性； 外存储器外存储器(简称简称外存外存或辅存或辅存) 存取速度慢、容量相对大，价格相对低； 不直接与CPU相连接； 非易失性；计算机的组成与分类计算机的组成与分类 输出设备：完成信息输出的设备功能：把计算机中用“0” 和“1”表示的信息转换成人可直接 识别和感知的形式常见的输出设备：显

6、示器、打印机、绘图仪、音 箱 等输入设备输出设备 I / O（Input / Output）设备计算机的组成与分类计算机的组成与分类 总线与I/O接口总线：总线：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间 传输信息并协调它们工作的一种部件 前端总线：前端总线：连接CPU和内存的总线 I/O 总线：总线：连接内存和I/O设备(包括外存)的总线I/O接口：接口：计算机系统中的I/O设备通过I/O接口与各自的 控制器连接，然后由控制器与总线相连计算机的组成与分类计算机的组成与分类 计算机的分类 单处理机、多处理机(并行机) 16位机、32位机或64位计算机等 巨型计算机巨型计算机（Superco

7、mputer） 大型计算机大型计算机（Mainframe） 小型计算机小型计算机（Minicomputer） 个人计算机个人计算机（Personal Computer）计算机的组成与分类计算机的组成与分类 巨型计算机 采用大规模并行处理的体系结构，由数以百计、千计、 万计 的CPU组成； 速度达到每秒数万亿次以上； 多用在军事、科研、气象预报、 石油勘探等领域计算机的组成与分类计算机的组成与分类 大型计算机 运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性 高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件 通常含有4、8、16、32个甚至更多个CPU; 为企业或政府的数据提供集中的存储、管理和处理，作

8、 为主服务器（企业级服务器）计算机的组成与分类计算机的组成与分类 小型计算机 为多个用户执行任务，但它没有大型机的高性能，支持 的用户较少 小型机的典型应用是帮助中小企业完成信息处理任务， 如库存管理、销售管理、文档管理等计算机的组成与分类计算机的组成与分类 个人计算机：一般在办公室或家庭中使用：便于外出携带 笔记本（膝上机） 手持式计算机（掌上机）计算机的组成与分类计算机的组成与分类 工作站l具有高速运算能力和强大的图形处理功能l通常运行UNIX操作系统，特别适合于工程与产品设计使用计算机的组成与分类计算机的组成与分类 是一种把处理器、存储器、输入输出控制与接口电路等都集成 在同一块芯片上的

9、大规模集成电路CPU的结构与原理的结构与原理 存储程序控制存储程序控制- 指令与数据都用二进制二进制编码形式存储、运行和运算 程序和数据预先存放存放在存储器内 计算机工作时，CPU从内存中一条一条地取出指令和和相应的数据，按指令的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止CPU的结构与原理的结构与原理CPU从内存中逐条从内存中逐条读取该程序的指令及读取该程序的指令及相关的数据相关的数据将指令的运算处理将指令的运算处理结果送回内存保存结果送回内存保存任务完成后，将处任务完成后，将处理得到的全部结果成理得到的全部结果成批传送到外存以长久批传送到外存以长久保存保存外存储器外存储器内存储器内存储器

10、CPU任务启动时，执行任务启动时，执行该任务的程序和数据该任务的程序和数据从外存成批传送到内从外存成批传送到内存存指令1指令2指令k指令n程序程序数据1数据2数据m数据数据CPU逐条逐条执行指令执行指令,按按指 令 要 求 完指 令 要 求 完成 对 数 据 的成 对 数 据 的运算和处理运算和处理CPU的结构与原理的结构与原理 Cpu的组成的组成 存取速度快存取速度快 临时存放参加运算的数据和得到的中间临时存放参加运算的数据和得到的中间(最后最后)结果结果（ALU） 对数据进行各种算术运算和逻辑运算对数据进行各种算术运算和逻辑运算 组成：组成： 取指令，解释指令的含义（指令译码）产生控制其它

11、部件的操取指令，解释指令的含义（指令译码）产生控制其它部件的操 作控制信号，记录内部状态作控制信号，记录内部状态CPU的结构与原理的结构与原理寄存器组运算器指 令数 据运算结果 中中 央央 处处 理理 器器内内 存存 储储 器器外存A: 任务启动时，程序从外存大量调入内存B: CPU依次从内存取出指令和数据C: CPU依次执行各条指令，完成数据的运算和处理D: CPU将指令和数据的运算和处理结果送回内存保存E: 任务结束时，将处理结果成批传回外存控 制 器指令计数器指令寄存器CPU的结构与原理的结构与原理指令与指令系统 l 用二进位表示，用来规定计算机执行什么操作l 是构成程序的基本单位 1.

12、 指令的定义指令的定义2. 指令的组成指令的组成 操作码：即命令词，指出计算机应执行何种操作 操作数地址：指出该指令所操作的数据或数据存放的位置操作码操作码操作数地址操作数地址CPU的结构与原理的结构与原理 指令执行的过程 CPU的控制器从存储器读取一条指令放入到 读取的指令经过译码，决定执行何种操作，操作数放在哪 根据操作数的位置取出操作数 运算器根据操作码的要求对操作数完成规定的操作 把运算结果放回寄存器 修改指令计数器，准备取下一条指令CPU的结构与原理的结构与原理 指令系统 CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统扩充功能更强的新指令CPU的结构与原理的结构与原理 CPU的性能指

13、标 字长(位数) 主频(CPU的时钟频率) CPU的总线速度 高速缓存的容量与结构 指令系统 逻辑结构 MIPS(百万条定点指令/秒) cache是一种小容量高速缓冲存储器，它由SRAM组成 cache直接制作在CPU芯片内，速度几乎与CPU一样快012345678910111213141589143444101010主存中的部分信息拷主存中的部分信息拷贝在贝在cache存储器中存储器中Cache存储器存储器主存储器主存储器2.3 PC机的主机机的主机扩展扩展空间空间台式台式PC机机(立式立式)的主机箱的主机箱CPU插座内存条插座 软驱、硬盘IDE连接器电源连接器PCI总线插槽 芯片组 I/O

14、端口华硕华硕P4T主板实物照片主板实物照片 存储器插座存储器插座 处理器处理器插槽插槽外部设备插口外部设备插口(I/O接口接口)软驱及硬盘的软驱及硬盘的IDE连接器连接器电源连接器电源连接器 PCI总线槽总线槽 CPU插座插座显示卡的显示卡的AGP插槽插槽南桥南桥芯片芯片 ROM BIOS CMOS 存储器存储器北桥北桥芯片芯片ROM ：存放最基础的软件基本输入/输出系统(BIOS) CMOS存储器：存放系统的基本参数（日期、时间、口令等）,易失性易失性芯片组 主板的核心主板的核心 芯片组与芯片组与CPU芯片同步发展芯片同步发展 芯片组决定了主板上所能安装的内存的最大容量、芯片组决定了主板上所

15、能安装的内存的最大容量、速度及可使用内存条的类型速度及可使用内存条的类型 网卡、显卡、声卡等集成在芯片组网卡、显卡、声卡等集成在芯片组芯片组举例芯片组举例芯片组的作用：芯片组的作用：是是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽机各组成部分相互连接和通信的枢纽北桥芯片：北桥芯片：1. 存储器控制功能；存储器控制功能；2. 连接连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽南桥芯片：南桥芯片：1. 多种多种I/O设备的控制功能；设备的控制功能；2. I/O总线总线(PCI总线总线) 功能；功能；3. 提供了各种提供了各种I/O接口接口Pentium 4CPU前端总线前端总线北桥

16、北桥82865PMCH图形卡接口图形卡接口双通道双通道南桥南桥82801E ICH5USB 2.0接口接口(x8)以太网接口以太网接口PCI 插槽插槽(6个个)ROM BIOS硬盘接口硬盘接口(x2)音频音频CodecSuper I/O键盘键盘,鼠标鼠标,软驱软驱,并并口口,串口等串口等电话电话ModemDDR 2电源管理、时钟生成电源管理、时钟生成DDR 2存储器存储器CPUBIOS 什么是BIOS （Basic Input/Output System） 中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序 功能： 诊断计算机故障 启动计算机工作 控制

17、基本的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等) BIOS 芯片 保存BIOS的只读存储器(ROM)芯片BIOS 芯片中包含的程序芯片中包含的程序 加电自检程序程序（POST） (Power On Self Test)用于检测计算机硬件故障 系统自举程序（Boot） 启动计算机工作，加载并进入操作系统运行状态 CMOS设置程序 设置系统参数：日期、时间、口令、配置参数等 常用外部设备的驱动程序（Driver） 实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制PC机的启动工作过程机的启动工作过程1. 接通电源时接通电源时CPU自动执行自动执行BIOS中的中的POST程序程序1

18、.1 按按CMOS中的内容来识别硬件的配置中的内容来识别硬件的配置, 测试各部件的工作状态测试各部件的工作状态 (发现发现错误则报错错误则报错)1.2 初始化初始化CPU、内存、内存、ROM、主板、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备硬盘等设备2. CPU自动执行自动执行自举程序自举程序 按照按照CMOS中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘）盘）3. 从外存储器读出引导程序，然后由引导程序读出操从外存储器读出引导程序，然后由引导程序读出操作系统并装入内存作系统并装入内存4. 最后，将控制权交给操作系统

19、，整个计算机由操作最后，将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制系统所控制关于关于CMOS 芯片芯片 这是一个容量很小的RAM存储器，由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息 作用： 存放计算机硬件的参数（称为“配置信息”），包括日期和时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等，供BIOS程序使用 设置和修改CMOS参数的方法： 在开机启动BIOS工作时，按下Del键(或F2或F8健)，即可进入BIOS中的CMOS设置程序自检程序开始通电有无DEL设备故障？读硬盘等驱动程序驱动程序到内存执行引导程序引导程序装

20、入OS启动结束显示出错CMOS设置YNYN系统的日期时间口令；软硬光盘的数目类型； 显卡类型，Cache的使用；外存访问的顺序；在启动过程中，键盘，显示器，等都要工作，它们的控制程序为驱动程序cache存储器存储器主存储器主存储器(RAM和和ROM)外存储器（软盘、硬盘、光盘）外存储器（软盘、硬盘、光盘）后备存储器（磁带库、光盘库）后备存储器（磁带库、光盘库）内存储器内存储器外存储器外存储器寄存器寄存器典型容量典型容量1KB1MB256MB-1GB40GB-200GB10TB-100TB典型存取时间典型存取时间1 ns2 ns10 ns10 ms10 s 工作过程：工作过程：1）CPU运行时，

21、需要的操作数大部分来自寄存器运行时，需要的操作数大部分来自寄存器2）如需要从）如需要从(向向)存储器中取存储器中取(存存) 数据时，先访问数据时，先访问cache，如在，取自，如在，取自cache3）如操作数不在）如操作数不在cache，则访问，则访问RAM，如在，如在RAM中，则取自中，则取自RAM4）如操作数不在）如操作数不在RAM，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出，则访问硬盘，操作数从硬盘中读出RAM cache半导体存储器只 读存储器ROM随机存取存储器RAM静态随机存储器SRAM（高速）动态随机存储器DRAM（低速）掩膜ROM（Mask ROM）可编程ROM（PROM）可擦除PROM（

22、EPROM）快擦除存储器（Flash ROM）（用于Cache） （用于主存储器）特点：特点：以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：MB或GB）存取时间：从CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间（单位：ns，1 ns = 10-9 s）0110100110101010存存储储内内容容00001000000001000011001001111011111存储存储单元单元地址地址地址码地址码存储单元地址寄存器地址译码器读写控制电路读读/写的数据写的数据读读/写控制

23、信号写控制信号(64位)(36位)I/O总线与总线与I/O接口接口将输入设备输入的信息送入主存储器的指定区域，或者将主存储器指定区域的内容送出到输出设备lI/OI/O总线上的信号类别总线上的信号类别 数据信号、 地址信号、 控制信号lI/OI/O总线上线路类别总线上线路类别 数据线 、 地址线、 控制线lI/OI/O总线的带宽（总线的数据传输速率）总线的带宽（总线的数据传输速率） 单位时间内总线上可传送的数据量(字节数)l计算公式：计算公式：总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）总线工作频率（MHz） I/O 总总 线线 与与 I/O 接接 口口计算机中用于连接输入/输出设备与各自控制器接口

24、 从数据传输方式来分串行（一次只传输1位）：COM1, COM2并行（8位或者16位、32位一起进行从数据传输速率来分高速 低速从是否能连接多个设备来分总线式（可连接多个设备，被多个设备共享，例如，USB接口）独占式（只能连接1个设备）从是否符合标准来分标准接口 （通用接口 , 例如 USB）专用接口 （专用接口 例如 VIDEO 视频口)名 称数据传输方式数据传输速率标 准 插头/插座形式可连接的设备数目通常连接的设备串行口串行,双向5019200B/sRS-232E或RS-422 DB25F或DB9F1鼠标器，MODEM并行口(增强式)并行,双向1.5MB/sIEEE 1284 DB25M

25、1打印机，扫描仪USB（1.1） 串行,双向0.1875MB/s或1.5MB/sUSB A最多127鼠标器，数码相机，移动盘，扫描仪等USB（2.0） 串行,双向60MB/sUSB A最多127外接硬盘，数字视频设备等高速设备FireWire (i.Link)串行,双向12.5,25,50MB/s最高400MB/sIEEE 1394 最多63数字视频设备SCSI并行,双向5,10,20,40,80或160MB/sSCSI-2SCSI-3Ultra SCSI C50F最多7或15硬盘，扫描仪，光驱，磁带机显示器输出接口并行,单向200500MB/sVGAHDB151显示器PS/2接口串行,单向低

26、速IBM1键盘或鼠标器键盘接口串行,单向低速1键盘红外线接口(IrDA)串行,双向115000b/s或4Mb/s红外线数据协会 不需要1键盘，鼠标器，打印机等U S B U S B 接接 口口USB接口：通用串行总线式接口(Universal Serial Bus)传输速率： USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/s USB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s）即插即用、热拔插使用“USB集线器” 扩展机器的USB接口，最多连接127个设备可通过USB接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）IEEE-1394接口接口 FireWire (i.LinkFireWire

27、 (i.Link) )主要用于连接需要高速传输大量数据的主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备音频和视频设备数据传输速度特别快（高达数据传输速度特别快（高达400 MB/s400 MB/s），连接器共有），连接器共有6 6线，采用级联方式线，采用级联方式连接外部设备连接外部设备在一个接口上最多可以连接在一个接口上最多可以连接6363个设备，设备间以菊花链方式进行转接个设备，设备间以菊花链方式进行转接2.4 常用输入设备常用输入设备2.4.1 键盘2.4.2 鼠标器2.4.3 触摸屏2.4.4 扫描仪2.4.5 数码相机2.4.1 键盘（键盘（Keyboard）键盘键盘 作用：向计算机

28、输入字母、数字、符号、命令等信息 按键的布局与类型：其它按键：其它按键： Windows 控制键控制键; 多媒体播放控制键多媒体播放控制键; 若干指示灯若干指示灯小键盘小键盘光标控制键光标控制键功能键功能键打字键盘打字键盘修饰键修饰键PC键盘中主要控制键的作用键盘中主要控制键的作用控制键名称主 要 功 能AltAlternate的缩写，它与另一个(些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定 Break经常用于终止或暂停一个DOS程序的执行CtrlControl的缩写，它与另一个(些)键一起按下时，将发出一个命令，其含义由应用程序决定Delete删除光标右面的一个字符，或者删除一个(

29、些)已选择的对象End一般是把光标移动到行末EscEscape的缩写，经常用于退出一个程序或操作F1F12共12个功能键，其功能由操作系统及运行的应用程序决定Home通常用于把光标移动到开始位置，如一个文档的起始位置或一行的开始处Insert输入字符时有覆盖方式和插入方式两种，Insert键用于在两种方式之间进行切换Num Lock数字小键盘可用作计算器键盘，也可用作光标控制键，由本键进行切换Page Up使光标向上移动若干行（向上翻页）Page Down使光标向下移动若干行（向下翻页）Pause临时性地挂起一个程序或命令Print Screen记录当时的屏幕映像，将其复制到剪贴板中PC键盘上

30、的特殊控制键键盘上的特殊控制键电源控制键： Power：开/关机 Sleep：使机器进入待机状态 Wake Up：从待机状态唤醒多媒体控制键： 音量控制、静音控制，音轨的前进与后退，节目的播放、暂停、停止，弹出光盘等因特网控制键： 打开浏览器，转向前一网页，转向后一网页，启动电子邮件程序等 键盘的结构与接口键盘的结构与接口 机械式键盘：(早期)噪声大、易磨损、维修方便 电容式键盘：(现在)噪音小、磨损小、工艺复杂 与主机的接口 PS/2接口 USB接口 无线接口（红外线或无线电波） 键盘的结构与接口键盘的结构与接口敲击键盘的正确姿势敲击键盘的正确姿势正正 确确不正确不正确2.4.2 鼠标器（鼠

31、标器（Mouse）鼠标器的作用鼠标器的作用作用：控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键）发出命令，完成各种操作工作过程：1.用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X方向和Y方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机2.计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动优点：外型轻巧，操纵自如，使用方便，价格低廉鼠标器的类型与组成鼠标器的类型与组成 类型：光电式鼠标器发光发光二极管二极管微型镜头微型镜头右键右键左键左键滚轮滚轮（当前流行使用）（当前流行使用）n 机电式鼠标器机电式鼠标器（曾经流行使用）（曾经流行

32、使用）滚轮滚轮按键按键传动球传动球鼠标垫鼠标垫教学参考教学参考: 机电式鼠标器工作原理机电式鼠标器工作原理Windows中鼠标器的操作及功能中鼠标器的操作及功能 移动鼠标：移动屏幕上的光标箭头 单击左键：选择对象，或选择执行某个菜单命令 双击左键：打开文件/文件夹，或启动运行与所指对象相关联的应用程序 左键拖放：移动对象/复制对象/创建对象快捷方式等 单击右键：弹出所指对象的快捷菜单 向前/向后转动滚轮：显示窗口中前面/后面的内容（滚屏） 鼠标器与键盘同时工作会使某些操作更简单和方便： 鼠标器与Ctrl键的配合使用可以复制一个对象鼠标器与Shift键的配合使用可以移动一个对象）鼠标箭头的常见形

33、状及含义鼠标箭头的常见形状及含义 鼠标形状鼠标形状含义含义鼠标形状鼠标形状含义含义标准标准选择选择调整窗口垂直大调整窗口垂直大小小文字选择文字选择调整窗口水平大调整窗口水平大小小帮助选择帮助选择窗口对角线调整窗口对角线调整后台操作后台操作窗口对角线调整窗口对角线调整忙忙移动对象移动对象在在Windows操作系统中，不同的鼠标形状有不同的含义：操作系统中，不同的鼠标形状有不同的含义：几种不同形式的鼠标器几种不同形式的鼠标器无线鼠标无线鼠标接收器接收器发送器发送器轨迹球轨迹球 操纵杆操纵杆指点杆指点杆 触摸板触摸板笔记本电脑使用：笔记本电脑使用：鼠标器与主机的接口鼠标器与主机的接口 接口类型 RS

34、232 串行口（ D形9针） PS/2（圆形6针） USB 无线鼠标USB接口接口PS/2插口插口触摸屏的原理与应用触摸屏的原理与应用 触摸屏是在液晶面板上覆盖一层压力板，它对压力很敏感，当手指或笔尖施压其上时会有电流产生以确定压力源的位置，并对其进行跟踪，然后通过软件识别出用户所输入的信息。公共场所的多媒体公共场所的多媒体电脑或查询终端电脑或查询终端演播室或会议室使用的演播室或会议室使用的带触摸屏的显示器带触摸屏的显示器带触摸屏带触摸屏的手机的手机笔输入笔输入设备设备笔输入设备笔输入设备( (手写手写板板) )简述简述 作用：兼有键盘、鼠标和写字笔的功能，可以替代键盘和鼠标输入文字、 命令和

35、作图输入汉字时，需运行“手写汉字识别软件” 类型电阻式电容式电磁感应式 与主机的接口类型串行口 USB电磁感应式手写板的组成电磁感应式手写板的组成512级压力传级压力传感器感器按钮按钮1：相当于鼠：相当于鼠标器的右键标器的右键按钮按钮2：相当于鼠：相当于鼠标器的滚轮标器的滚轮笔尖：相当于鼠笔尖：相当于鼠标器的左键标器的左键电磁感应电磁感应笔笔1.5V 电池电池USB接口接口高分辨率识别高分辨率识别工作空间工作空间基板基板电磁感应笔发出电磁波，基板接受到电磁波后计算出笔的位置信息，电磁感应笔发出电磁波，基板接受到电磁波后计算出笔的位置信息，然后传送给主机，主机立刻在屏幕上显示出笔的运动轨迹然后传

36、送给主机，主机立刻在屏幕上显示出笔的运动轨迹2.4.4 扫描仪扫描仪扫描仪的作用扫描仪的作用 扫描仪是将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种 输入设备 扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象”(bitmap)蓝蓝色色分分量量绿绿色色分分量量红红色色分分量量滚筒式和胶片专用扫描仪滚筒式和胶片专用扫描仪 高分辨率的专业扫描仪，技术性能高分辨率的专业扫描仪，技术性能很高，多用于专业印刷排版领域很高，多用于专业印刷排版领域手持式扫描仪手持式扫描仪 扫描头较窄，只适用扫描头较窄，只适用于扫描较小的图件于扫描较小的图件平板式扫描仪平板式扫描仪 主要扫描反射式稿件，适用范围较主要扫描反射式稿件，适用

37、范围较广。其扫描速度、精度、质量比较好广。其扫描速度、精度、质量比较好 扫描仪扫描仪的的3 3种种类型类型 扫描臂扫描臂 扫描方向扫描方向反射镜反射镜反射镜反射镜反射镜反射镜镜头镜头CCD玻璃板玻璃板被扫描原稿被扫描原稿 光源光源平板式扫描仪工作原理平板式扫描仪工作原理 （CCD 电荷耦合器件：进行光电转换电荷耦合器件：进行光电转换, 产生电流并输出）产生电流并输出）平板式扫描仪工作流程平板式扫描仪工作流程1 被扫描的文稿正面朝下放置在玻璃上2 一束强光从下方打到文稿上并移动3 文稿的图像被反射到一系列透镜上4 光线通过透镜反射到达CCD芯片，并转换为模拟电流5 模拟电流信号通过模数转换器(A

38、DC)被转换为数字信号6 数字信息被送到计算机中,由软件进行处理之后，以文件形式保存在硬盘中7 在屏幕上显示被扫描的图像。扫描仪的性能指标扫描仪的性能指标 光学分辨率（dpi）反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示例如：6001200 dpi，12002400 dpi 色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实例如：24 bit，32 bit，36 bit，42 bit， 48 bit 扫描幅面指容许原稿的最大尺寸。例如： A4幅面, A3幅面， A0幅面 与主机的接口类型SCSI， US

39、B，1394接口等2.4.5 数码相机数码相机数码相机的作用数码相机的作用 作用：获取现实世界中景物的数字图像 与普通相机的区别？ 与扫描仪的区别？普通数码相机普通数码相机专业数码相机专业数码相机数码相机是怎样工作的？数码相机是怎样工作的？1 将数码相机对准景物，按下快门，被将数码相机对准景物，按下快门，被景物反射出来的光线进入相机镜头景物反射出来的光线进入相机镜头3 CCD将光信号转将光信号转换为电信号换为电信号4 模数转换器模数转换器(ADC)把模把模拟信号转换为数字信号拟信号转换为数字信号5 数字信号处理器数字信号处理器(DSP)修整图像的质量、压缩修整图像的质量、压缩图像数据、将图像存

40、储图像数据、将图像存储在存储卡中在存储卡中6 将数码相机与计将数码相机与计算机连接，把图像算机连接，把图像传送到计算机中传送到计算机中7 运行有关运行有关软件，将图软件，将图像显示在屏像显示在屏幕上幕上2 光线被聚焦在光线被聚焦在CCD芯片上芯片上PC机机镜镜头头CCD阵列阵列A/D转换转换存存储储器器接口接口电路电路图像图像处理处理与与数据数据压缩压缩打印机打印机电视机电视机光光信信号号模拟模拟电信号电信号数字数字信号信号图像图像数据数据图像图像数据数据数码相机原理图数码相机原理图 光信号聚焦在光信号聚焦在CCD或或CMOS成像芯片上，并成像芯片上，并由成像芯片转换成电信由成像芯片转换成电信

41、号。号。 成像芯片的像素成像芯片的像素数目越多，图像的分辨数目越多，图像的分辨率就越高率就越高 使用嵌入式处理使用嵌入式处理器和数字信号处理器和数字信号处理器器(DSP)对图像进对图像进行色彩处理和数据行色彩处理和数据压缩等处理，然后压缩等处理，然后将图像以将图像以JPEG格格式表示式表示 使用闪烁存储器使用闪烁存储器做成的可插拔的存做成的可插拔的存储卡。种类很多，储卡。种类很多，如如SD卡、卡、XD卡、卡、CF卡、卡、Memory Stick卡和卡和MMC卡卡 USB接口或接口或1394接接口口数码相机的主要性能指标数码相机的主要性能指标 CCD 像素数目 决定数字图像能够达到的最高分辨率

42、例如，分辨率最高达 16001200 时，共有 192000 个像素 (200万像素) 存储器容量 SM卡（Smart Media卡） CF卡（Compact Flash卡） Memory Stick (记忆棒) SD(mini SD)卡2.5 常用输出设备常用输出设备2.5.1 显示器与显示卡2.5.2 打印机2.5.1 显示器与显示卡显示器与显示卡计算机显示器的作用与组成计算机显示器的作用与组成 作用： 是计算机必不可少的图文输出设备，它能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来 组成与分类：阴极射线管显示器阴极射线管显示器(简称简称CRT)液晶显示器液晶显示器(简称简称LCD

43、)集成显卡集成显卡独立显卡独立显卡显示器显示器(Monitor)显示控制器显示控制器(显卡、图形卡显卡、图形卡)计算机显示器计算机显示器(Display device)电电 源源帧帧 扫扫 描描行行 扫扫 描描亮度控制亮度控制视频放大器视频放大器十十 五五 针针 插插 头头GreenBlueCRT视频放大器视频放大器视频放大器视频放大器行同步信号行同步信号帧同步信号帧同步信号Red显像管显像管选讲：选讲： 阴极射线管显示器阴极射线管显示器( (CRT)显像管后部的电子枪发出显像管后部的电子枪发出3个电子束个电子束，经过偏转磁，经过偏转磁场，轰击到荧光屏上，产生场，轰击到荧光屏上，产生1个像素个

44、像素(点点)每个每个像素像素由红、绿、蓝三基色由红、绿、蓝三基色组成，通过对三基色亮度的控组成，通过对三基色亮度的控制合成出不同的制合成出不同的颜色颜色偏转磁场偏转磁场使电子束从左到右，从上至下，逐行使电子束从左到右，从上至下，逐行逐点轰击荧光屏，从而形成一帧图像逐点轰击荧光屏，从而形成一帧图像 液晶显示器液晶显示器(LCD)原理原理 什么是液晶？ 液晶是介于固态和液态之间的一种物质，它是具有规则分子排列的有机化合物。 加热时呈现透明的液体状态，冷却时则出现结晶颗粒的混浊固体状态。因此既具有液体的流动性，又具有固态晶体排列的有向性。 它是一种弹性连续体，在电场的作用下它能快速地展曲、扭曲或者弯

45、曲。选讲：选讲： LCD成像原理成像原理背光源背光源彩色滤光片彩色滤光片上偏光片上偏光片下偏光片下偏光片背光源背光源TFT晶体管晶体管液晶层液晶层玻璃基板玻璃基板透明电极透明电极信号线信号线扫描线扫描线玻璃基板玻璃基板透明电极透明电极TFT基板基板TFT管管接通接通TFT管管断开断开液晶显示器的结构液晶显示器的结构液晶显示器工作原理液晶显示器工作原理显示器的性能指标显示器的性能指标 显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15寸，17寸， 19寸，21寸 屏幕横向与纵向的比例普通屏：4 3宽屏： 16 10 , 或 16 9 显示分辨率 整屏可显示像素的最大数目，分辨率越高, 图像越清晰 表示： 水

46、平像素个数垂直像素个数 例：19201200,12801024 ,1024768, 800600, 640480在显卡的控制下，屏幕分辨率是可变的，有多种不同的显示分辨率（显示模式）可供选择 画面刷新速率 画面每秒钟更新的次数。刷新速率越高，图像稳定性越好LCD的类型和保养的类型和保养 液晶显示器的类型： 如何保养LCD？ 千万不要让水进入LCD 不用就关机 使用屏幕保护程序，不要长时间显示同一画面 不要用尖利的东西撞击 屏幕 反射型反射型LCD 透射型透射型LCD 半穿透反射式半穿透反射式LCD 背光源采用荧光灯管背光源采用荧光灯管 背光源采用发光二极管（背光源采用发光二极管（LED） S-

47、Video接口接口DVI接口接口VGA接口接口绘图处理器绘图处理器显示控制卡显示控制卡( (显示卡显示卡) )显示存储器显示存储器(VRAM)显示控制电路显示控制电路与北桥与北桥芯片的芯片的接口接口显示器显示器绘图处理器绘图处理器（显示卡）（显示卡）北桥芯片北桥芯片CPU内存条内存条用于存储屏幕上每用于存储屏幕上每个像素的颜色信息个像素的颜色信息等等(容量为容量为64MB、128MB甚至更高甚至更高)一种专用的高速绘图处一种专用的高速绘图处理器，负责在显存中生理器，负责在显存中生成需要显示的图像成需要显示的图像 视频输出视频输出接口接口负责对显示负责对显示卡的操作进卡的操作进行控制行控制 两种

48、高速接口：两种高速接口：1 AGP接口接口2 PCI-E接口接口显示卡与显示器的工作过程显示卡与显示器的工作过程CPU将需要显示将需要显示的图文内容从内的图文内容从内存传送到显示卡存传送到显示卡显卡上的绘图处显卡上的绘图处理器在显示存储理器在显示存储器中生成被显示器中生成被显示内容的映像，然内容的映像，然后由数模转换器后由数模转换器将数字映像转换将数字映像转换为红、绿、蓝三为红、绿、蓝三路模拟信号路模拟信号当电子束轰击显当电子束轰击显像管荧光屏背面像管荧光屏背面的磷光点时，屏的磷光点时，屏幕上便显示出彩幕上便显示出彩色的图像和文字色的图像和文字红、绿、蓝三红、绿、蓝三路模拟信号通路模拟信号通过

49、电缆线送到过电缆线送到CRT红、绿、蓝三红、绿、蓝三路信号控制电路信号控制电子枪发射出相子枪发射出相应的应的3个电子束个电子束轰击显像管的轰击显像管的荧光屏荧光屏 显卡的性能指标显卡的性能指标绘图处理器（图形引擎）类型显存容量128MB2GB，大多采用DDR2, GDDR3 或 GDDR4存储器组成 主机接口AGP x4, x8PCI-E x16（4GB/s ）显示器接口：VGA接口（D-Sub接口）：模拟接口DVI接口：数字接口HDMI： 全高清多媒体接口（以无压缩方式传送1920 x 1200的数字视频信号和5.1声道音频信号）VGA接口DVI接口HDMI接口选讲：选讲： 显卡的发展显卡的

50、发展 由于3D游戏大量出现和硬件价格迅速下降，现在显示卡一般都采用具有3D功能的绘图处理器(GPU)芯片，使得游戏能取得更为逼真的效果 目前流行的GPU芯片：nVIDIA公司：GeForce FX5200、GeForce FX5700、GeForce FX5900、GeForce FX6800、 GeForce 8800GTAMD公司的ATI系列：Radeon 9600、Radeon 9700、Radeon 9800、Radeon X800系列等 功能：带有专用的几何图形加速器采用硬件来完成诸如3D造型、Z缓冲、纹理映射、明暗处理、透明色处理、反锯齿、透视校正等绘制操作和特殊效果处理选讲：选讲