大学计算机基础(文科)
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2.2.3 输入/输出设备

输入/输出设备简称I/O设备,它是外部与计算机交换信息的渠道,用户通过输入设备将程序、数据、操作命令等输入计算机,计算机通过输出设备将处理的结果显示或打印出来。计算机最常用的输入设备有键盘、鼠标,最常用的输出设备有显示器、打印机。

1.键盘

键盘是向计算机提供指令和信息的必备工具之一,是计算机系统一个重要的输入设备。键盘通过一条电缆线连接到主机机箱,主要用于输入数据、文本、程序和命令。常用键盘为104键,按照各类按键的功能和排列位置,可将键盘分为5个功能区域:主键盘区、编辑键区、小键盘区、功能键区和状态指示区,如图2-11所示。

图2-11 键盘示意图

PC上的键盘接口有三种:第一种是比较老式的直径为13mm的PC键盘接口,现在已被淘汰;第二种是直径为8mm的PS/2键盘接口,这种接口曾经最为常用;第三种是USB接口,USB接口的键盘目前正在流行。另外还有无线键盘。

2.鼠标

鼠标是计算机不可缺少的一种重要输入设备,它在专利证书上的正式名称为“屏幕坐标位置指示器”。作为输入设备,鼠标极大地方便了对软件的操作,尤其是在图形环境下的操作。

鼠标按其工作原理及其内部结构的不同可以分为机械式、光机式、光电式和光学鼠标。机械式鼠标中存在一个滚球,利用滚球在桌面上移动,使屏幕上的光标随着移动;光机式鼠标是在纯机械式鼠标基础上进行改良,通过引入光学技术来提高鼠标的定位精度;光电式鼠标是通过检测鼠标的位移,将位移信号转换为电脉冲信号,再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动;光学鼠标是借助于光学技术而设计制造出的集高精度、高可靠性和耐用性的新型鼠标。按照接口类型分类:有PS/2接口鼠标、串行接口鼠标、USB接口鼠标、红外接口鼠标和无线接口鼠标。

3.显示器

显示器是计算机中最重要的输出设备,是人机交互的桥梁。显示器的主要功能是以数字、字符、图形、图像等形式显示计算机各种设备的状态和运行结果,显示用户编辑的各种程序、文本、图形和图像。显示器通过显卡连接到系统总线上,显卡负责将需要显示的图像数据转换成视频控制信号,控制显示器显示图像。

常用的显示器有阴极射线管(CRT)显示器和液晶显示器(LCD)两种。CRT显示器的特点是显示分辨率高,价格便宜,使用寿命较长,电源消耗大,体积大。LCD与CRT显示器相比,其特点是外观尺寸相同时,可视面积更大,体积小(薄),外形美观,图像清晰,不存在刷新频率和画面闪烁的问题。

4.打印机

打印机也是计算机中重要的输出设备之一,它可以将计算机运行的结果、文本、图形、图像等信息打印在纸上。现在打印机与主机之间的数据传送方式主要采用并行接口和USB接口。

打印机按照打印原理可分为:击打式打印机和非击打式打印机。击打式打印机是用机械方法,使用打印针或字符锤击打色带,在打印纸上印出字符。非击打式打印机是通过激光、墨、热升华、热敏等方式将字符印在打印纸上。

5.设备驱动程序

(1)设备驱动程序的一般概念

设备驱动程序是一种软件,其作用是对连接到计算机系统的设备进行控制驱动,使设备能够正常工作。在当前流行的几乎所有的操作系统中,设备驱动程序都被认为是最核心的一类部件,处于操作系统的最深层。

计算机中所有的硬件都需要驱动程序,只不过有些设备(如键盘、鼠标和硬盘)的驱动程序在计算机生产过程中已经被预先安装到了系统中(被固化在BIOS中),因此,用户使用时无须安装。其他设备在使用之前,必须安装驱动程序。利用驱动程序控制硬件设备的好处有两点:一是使应用程序不需要关心硬件设备的具体操作细节,大大降低了软件的开发难度和软件的复杂程度;二是增强了软件的兼容性。例如,更换设备后,只更换相应的驱动程序即可,而无须将整个操作系统或应用程序都换掉。

(2)硬件设备的“即插即用”概念

微软公司在开发Windows 95时,为解决用户对外围设备硬件参数设置的困扰而开发了一项新的功能:即插即用(Plug and Play,PnP)。这是一项用于自动处理PC硬件设备安装的工业标准,由Intel和Microsoft两大公司联合制定。

用户需要安装新的硬件时,往往要小心地分配该设备所使用的各种资源,以避免设备之间因竞争而出现冲突(比如两个设备可能占有同样的中断号、I/O地址等),这是一项很麻烦的工作。而有了“即插即用”功能,就使得硬件设备的安装大大简化。用户无须再选择如何跳线,也不必使用软件配置程序来进行资源的分配,一切都可由操作系统代为完成。但要做到“即插即用”,对所安装的硬件就有一定的要求,即必须符合PnP规范,否则无法做到即插即用。即插即用是Windows 95及以后的操作系统最显著的特征之一,即插即用特性还需要主板具有PnP功能,在系统启动时由主板上的BIOS自动读取具有PnP功能的接口卡的设定参数,并为其分配各项资源。