全屏显示专题章节

输入／输出设备是用户与计算机之间进行信息交流的主要设备。输入设备的功能是把用一定形式表示的程序和数据送入计算机，输出设备的功能是将计算机运算操作的结果转化为用户或其他设备能够接受和识别的信息形式。计算机的输入／输出设备种类繁多，不同设备可以满足人们使用计算机时的各种不同需要。下面介绍几种最常用的输入／输出设备。

输入设备用于把原始数据和处理数据的程序输入到计算机中。现在的计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中。计算机的输入设备按功能可分为下列四类：

●字符输入设备：键盘、光笔。

●图形输入设备：鼠标、操纵杆、条形码阅读器。

●图像输入设备：数码相机、扫描仪。

●语音输入设备：语言模数转换识别系统。

下面主要介绍几种目前常用的输入设备，并简要说明它们的功能。

键盘是微型计算机的主要输入设备，是计算机常用的输入数字、字符的输入设备，通过它可以输入程序、数据、操作命令，也可以对计算机进行控制。

键盘由一组按键排成的开关阵列组成，按下一个键就产生一个相应的扫描码，不同位置的按键对应不同的扫描码。键盘上的按键可以划分成四个区域，具体排列如图2．11所示。

①功能键区：包含12个功能键F1～F12，这些功能键在不同的软件系统中有不同的定义。

②主键盘区：包含字母键、数字键、运算符号键、特殊符号键、特殊功能键等。

③副键盘区（数字小键盘区）：包含10个数字键和运算符号键，另外还有回车键和一些控制键。所有数字键均有上、下两种功能，由数字锁定键（Num Lock）选择。

④控制键区：包含插入、删除、光标控制键、翻屏键等。

在主键盘区、控制键区和数字小键盘区有许多用于编辑或控制的功能键，其具体功能可参考第7章的表7．1。

PC机上的键盘接口有三种，一种是比较老式的直径13mm的PC键盘接口；二是直径8mm 的PS／2键盘接口，现在这两种已基本淘汰；三是USB接口，USB接口的键盘已逐渐流行。

鼠标是用于图形界面操作系统的快速输入设备，其功能主要用于移动显示器上的光标并通过菜单或按钮向主机发出各种操作命令，但不能输入字符和数据。

鼠标通常有两个按键，每个键的功能可以由软件来任意设定，一般左键用得较多。鼠标的操作包括两种：一种是鼠标的移动，另一种就是按键的按下和释放。当鼠标在平面上移动时，通过机械或光学的方法把鼠标移动的距离和方向转换成脉冲信号传送给计算机，计算机鼠标驱动程序将脉冲个数转换成鼠标的水平方向和垂直方向的位移量，从而控制显示屏上光标箭头随鼠标的移动而移动。

鼠标可按照接口类型分为五类：PS／2接口的鼠标、串行接口的鼠标、USB接口的鼠标、红外接口的鼠标和无线接口的鼠标。PS／2鼠标用的是6针的小圆接口；串口鼠标用的是9针的D型接口；USB鼠标使用USB接口，具有即插即用特性；红外接口鼠标利用红外线与计算机进行数据传输；无线接口鼠标则通过无线电信号与计算机进行数据传输。后两种鼠标都没有连接线，故称为“遥控鼠标”，使用起来较为灵活，但红外接口鼠标使用时要正对着计算机，角度不能太大。

鼠标还可按其工作原理分为机械式、光机式和光电式三类。较早的鼠标是机械式的，但由于其准确性和灵敏度差，很快就被淘汰了。光机式鼠标结合使用了机械及光电原理，精确度比机械式鼠标高，但需要在平整表面上操作。目前最流行的是光电鼠标，在鼠标底部用一个图形识别芯片时刻监视鼠标与桌面的相对移动，根据移动情况发出位移信号，这种鼠标传输速率快，灵敏度和准确度高。

笔记本电脑的鼠标包括内置式和外置式两种。外置式鼠标与普通台式机鼠标相同。内置式鼠标按其工作原理分为指点杆式、触摸屏式、触模板式和轨迹球式。

②鼠标的主要技术参数

鼠标最重要的参数是分辨率，它以dpi（dots per inch，像素／英寸）为单位，表示鼠标移动1英寸所通过的像素数。一般鼠标的分辨率为150～200dpi，高的可达300～400dpi。当屏幕分辨率为640×480时，鼠标只要移动1英寸，则对应通过屏幕上300～400像素的位置，基本遍历了屏幕的2／3，因此鼠标的分辨率越高，鼠标移动距离就越短。

数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机，是一种重要的图像输入设备。传统相机使用胶卷作为记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”则是成像感光器件。感光器件是数码相机的核心，也是最关键的技术。目前数码相机的核心感光器件有两种：一种是广泛使用的CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合）元件，另一种是CMOS （Complementary Metal－Oxide Semiconductor，互补金属氧化物导体）元件。

CCD由一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，然后通过模／数转换器芯片将电信号转换成数字信号，数字信号经过压缩处理由USB接口传到计算机上就形成所采集的图像。CMOS主要是利用硅和锗做成的半导体。CCD在影像品质等各方面均优于CMOS，但CMOS具有低成本、低耗电的特性。目前市场上绝大多数的中高端数码相机都使用CCD作为感光器，而CMOS感光器则作为低端产品应用于数字摄像头。

CCD中有很多相同的感光元件，每个感光元件称为一个“像素”，因此数码相机的像素和CCD的大小有密切的关系。现在市面上的消费级数码相机主要有2／3英寸、1／1．8英寸、1／2．7英寸、1／3．2英寸四种。CCD尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好，但价格也越高。

衡量数码相机性能的重要参数是分辨率和存储容量。

●分辨率：单位为dpi，其数值大小将直接影响到最终图像的质量。常见的分辨率有640×480、1024×768、1600×1200、2048×1536，其中前者为水平分辨率，后者为垂直分辨率，长宽比一般为4：3，两者相乘即为图片的像素。图像的分辨率越高，那么图像的尺寸和体积都将越大。

●存储容量：数码相机采用存储卡（闪存）作为存储设备，即使断电也不会丢失信息。在图像分辨率和质量要求相同的情况下，存储容量越大，可存储的照片越多。

对于数码相机中图像分辨率的选择要根据自己的需要，不能一味的追求质量，或者单纯考虑存储卡容量，一切要从自身的需求出发。例如印刷出版的图像的分辨率一般在500万（2560×1920）像素以上，而供计算机显示的图像的分辨率在1024×768左右。

扫描仪就是将照片、书籍上的文字或图片获取下来，以图片文件的形式保存在计算机里的一种设备，照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片等都可作为扫描对象。

①扫描仪的分类

根据扫描仪的工作原理，我们把扫描仪分为两种：滚筒式扫描仪和平板式扫描仪。滚筒式扫描仪输出的图像普遍具有色彩还原逼真、放大效果好的特点，但占地面积大、价格昂贵（是平板式扫描仪的5～50倍），市场上很少见到。而随着科技的不断进步，目前高、中档平板式扫描仪已具有滚筒式扫描仪的大多数优点，从而可以满足大多数的应用需求。

②扫描仪的性能指标

●分辨率：分辨率是扫描仪最主要的技术指标，它表示扫描仪对图像细节的表现能力，决定了扫描仪记录图像的细致度。通常用每英寸长度上扫描图像所含像素点的个数来表示扫描仪的分辨率。目前大多数扫描仪的分辨率在300～2 400dpi之间。dpi数值相对越大，扫描的分辨率越高，扫描图像的品质就越高，但这并不意味着分辨率越高越好。当分辨率大于某一特定值时，只会使图像文件增大而不易处理，并不能对图像质量产生显著的改善。

●灰度级：灰度级表示图像的亮度层次范围。级数越多，扫描的图像的亮度范围越大，层次越丰富。目前多数扫描仪的灰度为256级。

●色彩数：色彩数表示彩色扫描仪所能产生颜色的范围，通常用描述每个像素点颜色的比特位（bit）表示，越多的比特位数可以表现越丰富的颜色。例如常说的真彩色图像指的是每个像素点由3个8比特位的红、绿、蓝彩色通道所组成，即24位二进制数表示的红、绿、蓝通道结合可以产生2²⁴种颜色的组合。

●扫描幅面：表示扫描图稿尺寸的大小，常见的幅面有A4、A3、A0等。

●扫描速度：扫描速度与分辨率、内存容量、图像大小等因素有关，通常用指定的分辨率和图像尺寸下的扫描时间来表示。

●与主机的接口：目前市场上的扫描仪有SCSI接口、USB接口和最新的IEEE1394接口，其中USB接口的扫描仪使用非常广泛。

键盘是一种重要的文字输入设备，因此用户需要熟悉汉字输入法才能快速地进行中文的输入。但随着现代电子技术的发展，人们已经研制出了手写输入方法，其代表产品就是光笔。光笔的原理是用一支与笔相似的定位笔（光笔）在一块与计算机相连的书写板上写字（如图2．12所示），根据压敏或电磁感应将笔在运动中的坐标位置不断送入计算机，使得计算机中的识别软件通过采集到的笔的轨迹来识别所写的字，然后再把得到的标准代码作为结果存储起来。因此手写输入的核心技术是识别软件，软件的识别率越高，就越能快而准确地得到所写的汉字。

输出设备（Output Device）是用户与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。它把各种信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和语音输出系统等。

下面简要介绍常用的输出设备（显示器、打印机和绘图仪）的基本工作原理及性能指标。

显示器是计算机系统中最基本的输出设备，它是用户操作计算机时传递各种信息的窗口。显示器能以数字、字符、图形、图像等形式显示各种设备的状态和运行结果，从而建立起计算机和用户之间的联系。最常用的显示器有两种类型：阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）显示器和液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）。阴极射线管显示器具有分辨率高、可靠性高、速度快、成本低等优点，曾经是图形显示器中应用最广泛的一种。但随着科学技术的发展，目前的液晶显示器可以达到较高的分辨率，在色彩的丰富程度和细腻程度上都可以与CRT显示器媲美，而且液晶显示器重量轻、体积小、功耗低、辐射小，是一种日益流行的显示设备。

①显示器的硬件工作原理

CRT显示器屏幕上的光点是由阴极电子枪发射的电子束打击荧光粉薄膜而产生的。彩色CRT显示器的显像管的屏幕内侧是由红、绿、蓝三色磷光体构成的小三角形（像素）发光薄膜。由于接收的电子束强弱不同，像素的三原色发光强弱就不同，就可以产生一个不同亮度和颜色的像素。当电子束从左向右、从上而下地逐行扫描荧光屏时，每扫描一遍，就显示一屏，称为刷新一次，只要两次刷新的时间间隔少于0．01s，那么人眼在屏幕上看到的就是一个稳定的画面。

LCD显示器的原理与CRT大不相同，它是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。

②显示器的主要技术参数

●屏幕尺寸：屏幕尺寸是指矩形屏幕的对角线长度，以英寸为单位。现在使用较多的是17、19、22英寸等。传统显示屏的宽度与高度之比为4∶3，而宽屏液晶显示器的屏幕比例还没有统一的标准，常见的有16∶9和16∶10两种。值得注意的是，在相同屏幕尺寸下，无论是16∶9还是16∶10的宽屏液晶显示器，其实际屏幕面积都要比普通的4∶3液晶显示器要小。

●点距：点距是不同像素的两个颜色相同的磷光体间的距离。点距越小，显示出来的图像越细腻，分辨率越高。目前多数显示器的点距为0．28mm。

●像素：像素是指屏幕上能被独立控制其颜色和亮度的最小区域，是显示画面的最小组成单位。一个屏幕像素点数的多少与屏幕尺寸和点距有关。例如，14英寸显示器的横向长度是240mm、点距为0．31mm，则横向像素点数是774个。

●分辨率：分辨率是指整屏可以显示的像素个数。通常写成水平分辨率×垂直分辨率的形式，例如320×200、640×480、800×600、1024×768。通常分辨率越高，显示的图像越清晰。

●刷新频率：刷新频率是指每秒屏幕画面更新的次数。刷新频率越高，画面闪烁越小。一般在1024×768的分辨率下要达到75Hz的刷新频率。

显卡是显示器与主机通信的桥梁，是显示器控制电路的接口。显卡负责把需要显示的图像数据转换成视频控制信号，从而控制显示器显示该图像。因此，显示器和显卡的参数必须相当，只有二者匹配合理，才能达到最理想的显示效果。

显卡通过接口与主板相连，该接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，也就是瞬间所能传输的最大数据量，因而不同的接口能为显卡带来不同的性能。显卡发展至今共出现ISA、PCI、AGP等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。而采用新一代的PCI－E接口的显卡也在2004年正式推出，从而使显卡的数据带宽得到进一步的增大，解决了显卡与系统数据传输的瓶颈问题。目前一些性能较好的显卡还具有图形加速功能，它拥有自己的图形函数加速器和显示存储器（Video Random Access Memory，VRAM），其主要功能是使图形显示速度加快。

打印机是仅次于显示器的一种重要输出设备，用户经常利用它将计算机中的文档、数据信息打印出来。

①打印机的分类

打印机的种类繁多，分类方法也很多。按照打印机的工作原理，可以分为击打式打印机和非击打式打印机。击打式打印机是利用打印针撞击色带和打印纸打出点阵，组成字符或图形。非击打式打印机是使用各种物理或化学的方法印刷字符，如激光扫描、喷墨、热敏效应等。目前市场上有常用的有针式打印机、激光打印机和喷墨打印机，另外还有用于高级印刷的热升华打印机、热蜡打印机等。

针式打印机属于击打式打印机，激光打印机和喷墨打印机属于非击打式打印机。目前市场上流行的针式打印机一般有24根针头，通过调整打印头与纸张的间距，可以适应打印纸的厚度，而且可以改变打印针的力度，以调节打印的清晰度。针式打印机具有价格便宜、耐用、穿透能力强、能够多层套打等优点，广泛用于银行、税务等部门的票据和报表类打印。但针式打印机的打印质量不高，而且噪音较大，所以很少用在在普通家庭及办公应用中。

激光打印机的原理类似于静电复印机，是将微粒炭粉固化在纸上而形成字符和图形，打印质量好，速度很快，噪音小，但对纸张质量有一定的要求。激光打印机的分辨率很高，有的可以达到600dpi以上，打印效果精美细致，但其价格相对较高，所以常用于办公应用中。目前激光打印机逐渐趋于智能化，它没有电源开关，平时自动处于关机状态，当有打印任务时自动激活。它有自己的内存和处理器，能单独处理打印任务，大大减轻了计算机的负担。激光打印机也有宽行、窄行及彩色、黑白之分，但宽行和彩色机型都很昂贵，所以用于打印A4单页纸的窄行黑白机型是目前比较普遍使用的。

喷墨打印机是靠喷出的细小墨滴而形成字符或图形的，它噪音小，价格便宜，能够输出彩色图像，而且打印速度相对较快。但喷墨打印机也有它的不足之处，就是对纸张有要求，而且消耗的墨水多，墨水的成本也较高，因此喷墨打印机对一般用户而言有“买得起，用不起”的感觉。

②打印机的性能指标

了解打印机的性能指标对于正确选择和使用打印机是很重要的。打印机的主要性能指标有以下几个方面：

●分辨率：分辨率用dpi表示，即每英寸打印点数。分辨率越高，图像清晰度就越好。针式打印机分辨率较低，一般为180～360dpi，激光打印机为300～2 880dpi，喷墨打印机一般为300～1 440dpi。

●打印速度：针式打印机的速度用每秒打印字符数（Characters Per Second，CPS）表示，一般为100～200CPS；而激光打印机和喷墨打印机的打印速度以每分钟打印页数（Pages Per Minute，PPM）表示，一般在几PPM到几十PPM。

●打印幅面：打印幅面就是打印机所能打印的纸张的大小。对于针式打印机而言，规格有两种：80列和132列，即每行可打印80个或132个字符。对激光打印机和喷墨打印机而言，幅面一般为A3、A4和B4。

●打印缓冲存储器：打印缓冲存储器的存在是为了满足高速打印和打印大型文件的需要，缓冲存储器的大小将影响打印速度。针式打印机的缓冲存储器一般为16KB。喷墨打印机和激光打印机打印时需要整页装入，因此其缓冲存储器较大，一般为4～16MB。

●接口类型：打印机接口类型主要有并行接口、串行接口和USB接口三种。并行接口一次可以传输一个字节，串行接口一次只能传输一个二进位，而目前流行的USB接口依靠其支持热插拔和输出速度快的特性，在各类打印机接口中应用最为广泛。

绘图仪是一种输出设备，它能按照用户要求将计算机的输出信息以图形的形式精确地输出，主要用于绘制各种管理图表、统计图、工地测量图、建筑设计图、电路布线图、机械图和计算机辅助设计图等。绘图仪一般由驱动电机、插补器、控制电路、绘图台、笔架、机械传动等部分组成。绘图仪除了必要的硬件设备之外，还必须配备丰富的绘图软件，只有软件与硬件结合起来，才能实现自动绘图。

①绘图仪的分类

绘图仪的种类很多，分类方法也很多。从工作原理上来划分，绘图仪可以分为笔式、喷墨式、热敏式、静电式等；而从结构上划分，又可以分为平台式和滚筒式两种。绘图仪在计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）中应用非常广泛，它能将图形准确地绘制在图纸上，供工程技术人员参考。目前的绘图仪已具有智能化，它自身带有微处理器，具有直线和字符演算处理等功能。

②绘图仪的性能指标

●打印速度：打印速度是指单位时间内能够完成的打印面积，一般用m²／hr（平方米／小时）来表示。目前主流的绘图仪的打印速度基本上在10～20m²／hr之间。与绘图仪的打印速度最直接相关的因素是喷头上喷嘴的数量，一般来说，同一品牌的打印机，喷头上喷嘴的数量越多，打印的速度越快，同时打印质量也相对较高。

●分辨率：分辨率是绘图仪最基本的一个技术指标，一般用dpi表示，即每一个平方英寸可以表现出多少个点，它直接关系到产品输出的文字和图像质量的高低。分辨率一般用垂直分辨率×水平分辨率表示，如720×1440dpi。分辨率越高，数值越大，就意味着产品输出的质量越高。

●幅面尺寸：幅面尺寸有许多种，如滚筒式绘图仪的绘图纸有两种规格：一种是宽270 mm，长36m；另一种是宽750mm，长50m。平台式绘图仪的绘图纸幅面的大小则受机器平台幅面的限制。