第9章常用外设及其应用
9.1 外部设备概述
中央处理器(CPU)和主存储器(MM)构成计算机的主体，称为主机。
除了主机以外，计算机系统的每一部分都可作为外部设备或外围设备来看待，简称外设。它包括常用的输入输出设备，外存储器，脱机输入输出设备等。
早期的计算机结构相对简单，速度慢，应用面窄，所配外设种类少。在我国，直到70年代中期，计算机仍以纸带、卡片等作为数据输入输出的介质，利用当时已在邮电部门广泛使用的电传打字机以及穿孔机和纸带输入机等作为输人输出设备。进入80年代以来，以个人计算机和工作站为代表的微型机迅速普及，计算机的应用领域有了突破性的进展，外部设备开始向多样化、智能化的方向发展。
9.2.1 显示设备的分类及有关的概念
以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备。显示设备种类繁多。
按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管显示器(cathode raytube，简称CRT)，液晶显示器(liquid crystal display，简称LCD)，等离子显示器等。
CRT就是大家所熟悉的电视机显像管，以显示的颜色分类，有黑白和彩色两种。目前的台式计算机大部分使用CRT作为显示器件。液晶和等离子显示器是平板式显示器件，它们的特点是体积小、功耗少，是很有发展前途的新型器件。
按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器和图像显示器三大类。
按显示设备的功能分类，有普通显示器和显示终端两大类。显示器和终端是两个不同的概念。显示器的功能简单，它只能用于接收视频信号，显示器的控制逻辑和存储逻辑都在主机接口板中，目前使用的个人计算机系统就是这种结构。这种显示器也称作监视器(monitor)。终端是由显示器和键盘组成的一套独立完整的输入／输出设备，它可以通过标准通信接口接到远离主机的地方使用。终端的结构比显示器的结构复杂得多，它能
够完成显示控制与存储，键盘管理以及通信控制等功能，还可以完成简单的编辑操作。
9.2.2 显示技术中的有关术语
1.图形和图像
图形和图像是现代显示技术中常用的术语，图形(graphics)最初是指没有亮暗层次变化的线条图，如建筑机械所用的工程设计图、电路图等。早期的图形显示和处理只是局限在二值化的范围，只能用线条的有无来表示简单的图形。图像(image)则最初就是指具有亮暗层次的图，如自然景物、新闻照片等。经计算机处理后显示的图像称作数字图像，就是将图片上连续的亮暗变化变换为离散的数字量，并以点阵列的形式显示输出。
在显示屏幕上，图形和图像都是由称作像素的光点组成的。光点的多少称作分辨率，光点的深浅变化称作灰度级(在黑白显示器上表现为灰度级，在彩色显示器上表现为颜色)。分辨率和灰度级决定了所显示图像的质量。高分辨率多次度级的光栅扫描的显示器不仅可以显示图像，也可以显示图形。现在的图形也可以有颜色、深浅层次的变化。
图形学的主要任务是研究如何用计算机表示现实世界的各种事物，并且形象逼真地加以显示。如动画设计、花布图案设计、地图的显示等平面图，飞机、汽车、建筑物的造型设计等立体图。这些图要求形象逼真地显示，需要有深浅和颜色。图形学所用的技术包括点、线、面体等平面和立体图的表示和生成。同时，由于要在平面上显示立体图，还要研究阴影的产生隐藏线、隐藏面的消除技术以及光照方向与颜色的模拟等技术。
数字图像处理所处理的对象多半来自客观世界，例如由摄像机摄取下来存入计算机的数字图像(遥感图像、医用图像等)。图像与图形相比，由于后者可以按人的意志描绘．所以无噪音干扰，而目规则整齐，富有创造性。前者则可能充满噪音，图像很不清晰。由于摄取的位置随机，图像可能发生畸变。图像处理的任务是去除噪音，恢复原形，使图像清晰，并从中抽取有用的信息，以供观察。
2.分辨率及灰度级
分辨率(resolution)指的是显示设备所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图
像越清晰。分辨率取决于荧光粉的粒度，屏的尺寸和电子束的聚焦能力。例如，12英寸彩色CRT的分辨率为640×480个像素，因为对角线为12英寸=30.48cm，长和宽分别为24.384 cm和18.288cm，有效显示区域要小于这个数据。每个像素的间距为0.31mm，水平方向的640个像素所占显示长度为640×0.31mm=198.4mm。垂直方向为480个像素，是按照4:3的长宽比例分配的(640×0.75=480)。
灰度级(gray level)指的是所显示像素点的暗亮差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清楚逼真。灰度级取决于每个像素对应刷新存储器单元的位数和CRT本身的性能。如果用4位表示一个像素，则只有16级灰度或颜色，如果用8位表示一个像素，则有256级灰度或颜色。字符显示器只用“0”，“1”两级灰度就可以表示字符的有无，这种只有两级灰度的显示器称为单色显示器或黑白显示器。具有多种颜色的显示器称为彩色显示器，具有多种灰度级的黑白显示器称为多灰度级黑白显示器。
分辨率和灰度级是显示器的两个重要技术指标。根据不同的分辨率，有不同的显示器接口(或称为适配器)与之配合。IBM公司制定了显示器分辨率的标准，并被业界所接受。
3.刷新和帧存储器
CRT器件的发光是由电子束射在荧光粉上引起的。电子束扫过之后，其发光亮度只能维持短暂一瞬(大约几十毫秒)便消失。为了使人眼能看到稳定的图像就必须在图像消失之前使电子束不断地重复扫描整个屏幕。这个过程叫做刷新(refresh)。每秒刷新的次数称刷新频率或扫描频率。结合人的视觉生理，刷新频率应大于30次／秒，人眼才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视中的标准，每秒刷新50帧(frame)图像。
为了不断提供刷新图像的信号，必须把图像存储起来，存储图像的存储器叫“帧存储器”或“视频存储器”(VRAM)(电视不用帧存储器也可以看到图像，是因为电视接收机不断接收从天线来的信号)。帧存储器的容量由图像分辨率和灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，帧存储器的容量越大。如分辨率为1024 ×1024，256级灰度的图像，存
储容量为1024×1024 ×8bit=1MB。帧存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。容量和存取周期是帧存储器的两个重要技术指标。
4.随机扫描和光栅扫描
电子束在荧光屏上按某种轨迹运动称为扫描(scan)，控制电子束扫描轨迹的电路叫扫描偏转电路。扫描方式有两种：随机扫描和光栅扫描。
随机扫描是控制电子束在CRT屏幕上随机地运动，从而产生图形和字符。电子束只在需要作图的地方扫描，而不必扫描全屏幕，所以这种扫描方式画图速度快，图象清晰。光栅扫描是电视中采用的扫描方法。在电视中，要求图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光栅扫描是从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫描两种方式。逐行扫描就是从屏幕顶部开始一行接一行地扫描，一直到底反复进行。电视系统采用隔行扫描。它把一帧图像分为奇数场和偶数场，1，3，5，7等奇数行构成奇数场，0，2，4，6等偶数行构成偶数场。我国电视标准是625行，奇数场和偶数场各312.5行。扫描顺序是先偶数场，再奇数场，交替传送，每秒显示50场。
9.2.3 字符显示器
字符显示设备是计算机系统中最基本的外部设备。在中大型的计算机系统中，为了不影响主机的数据处理能力，显示器作为终端设备独立存在。键盘输入和CRT显示输出是一个整体，由专门的微处理器负责屏幕编辑管理功能，并通过标准的串行接口与主机连接。在微型机系统中，显示输出和键盘输入分别接入系统，它们是两个独立的设备，显示系统由插在主机中的显示控制板和显示器两部分组成。本小节以IBM/PC机单色字符显示系统为例，说明字符显示器的工作原理。
光栅扫描显示器显示字符的方法是以点阵为基础的。这种方法将字符分解成m ×n个点组成阵列，将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出点阵，按照点阵的0和1控制扫描电子束的开关，就可以在屏幕上组成字符。点阵的多少取决于显示字符的质量和字符块的大小。字符块指
的是每个字符在屏幕上所占的点数，也称作字符窗口，它包括字符显示点阵和字符间隔。
定时控制电路的核心是点计数器、水平地址计数器、光栅地址计数器和垂直地址计数器四个计数器，由它们来控制显示器的逐点、逐字、逐行、逐屏幕的刷新显示。
点振荡器输出16.257MHZ的点时钟，用来控制字符发生器中每行9个点依次移位输出。点计数器对点时钟9分频，输出的字符时钟是显示控制器的定时信号，同时它也控制移位寄存器的加载(移位寄存器S端为移位控制端，L为并行输入加载控制端)。当一个字符的9个点输出结束以后，输出下一个字符中同一行的9个点。水平地址计数器对一行的显示进行控制，送出当前要显示的这一行字符的VRAM地址。每行有效显示80个字符。另外，当光栅从一行的结束回到另一行开始时，在屏幕上不应该显示，这一段称为水平回扫消隐期。在水平消隐期间产生水平同步信号，输出到显示器，水平消隐信号同时控制移位寄存器不要加载。水平消隐期共占用18个字符时钟的时间。光栅地址计数器对字符窗口的高度进行控制。因为字符窗口的高度为14，但字符点阵高度为9，行间隔为5个点阵，它控制一行字符的9行点阵逐行输出，并在最后5行进行行间消隐。垂直地址计数器控制一屏幕25行字符的显示，与水平回扫类似，当光栅到达屏幕底部时需要回到屏幕顶部，这一过程称为垂直回扫。垂直回扫需要一行的显示时间，并向显示器输出垂直同步信号，回扫期间同样需要消隐，垂直消隐命令控制移位寄存器不要加载。视频存储器(VRAM)的地址由水平地址计数器（列地址）和垂直地址计数器（行地址）决定，VRAM输出的ASCII代码作为字符发生器ROM的高位地址，ROM的低位地址来自光栅地址计数器。ROM的输出在L信号的控制下并行加载到移位寄存器。然后在点时钟控制下移位输出形成视频信号，输出到显示器。显示器在水平同步、垂直同步和视频信号的控制下，连续不断地进行屏幕刷新，就能保持稳定而不消失的字符图像。
9.2.4 图形和图像显示器
图形显示是指用计算机手段表示现实世界的各种事物，并形象逼真地加以显示。根据产生图形的方法，分随机扫描图形显示器、存储管型图形显示器和光栅扫描图形显示
器。光栅扫描图形显示器是当今应用最多的显示器。
光栅扫描显示器的特点是把对应于屏幕上每一个像素的信息都用存储器存起来，然后按地址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。
这里有两个存储器，一个称作程序段缓冲存储器，另一个是帧存储器。程序段缓存中存储由计算机送来的显示文件和交互式图形图像操作命令，如图形的局部放大、平移、旋转、比例变换、图形的检索以及图像处理等。这些操作在显示处理器中完成，比在主机中用软件实现效率要高得多。在微机系统中，主机和CRT设备之间的电路都放在显示适配器的接口中。
帧存储器中存放了一帧图形的形状信息，和屏幕上的像素—一对应，如果屏幕的分辨率为1024×1024个像素，帧存就要有1024 ×1024个单元；如果屏幕上像素的灰度为256级，帧在每个单元的字长就要是8位。因此，帧存的容量直接取决于显示器的分辨率和灰度级，对本例，要有1024 ×1024 ×8bit=1MB的帧存容量。
9.2.5 IBM-PC机的视频子系统
1.视频显示原理
显示器通过显示适配器与PC机相连。显示器可以简单地分为单色显示器和彩色显示器。随着显示技术的发展，显示器的种类也更加丰富，常见的显示器有阴极射线管(CRT)、存储管式显示器、光栅扫描显示、液晶显示器、等离子显示器、场效发光显示器等。目前，微机系统广泛使用的是光栅扫描显示器，它的显示原理与电视机相似，是以光栅扫描的方式控制像素点阵的亮度来显现字符和图形的，它也分为单色和彩色显示器。
显示适配器也称为显示卡，是计算机和显示器的接口。早期的PC机通常使用两种显示适配器，一种是单色显示适配器(monochrome display adaptor ，MDA)，一种是彩色图形适配器(color graphics adaptor CGA)。MDA连接单色显示器，它只能显示ASCII码字符，字符由标准字母，数字和各种符号组成，还有一些简单的图形，如菱形、矩形及笑脸符等。CGA可用在彩色显示器上，能以红、绿、蓝彩色显示以点绘制的图形以及ASCII码
字符。1984年IBM公司基于PC和PS/2系列计算机开发了增强型图形适配器(enhanced graphics adaptor ，EGA)图形标准，1987年又开发了视频图形阵列适配器(video graphics array，VGA)，这两种显示适配器的分辨率和彩色功能比MDA和CGA有很大提高，可以设置为多种字符方式和图形方式，可以驱动单色显示器和彩色显示器。EDA、VGA在字符显示方式下是与MDA和CGA兼容的。
显示器的屏幕通常划分为行和列的一个二维系统，适配器就在行列组成的网格位置上显示字符。例如，屏幕以25行80列的格式来显示字符，一副屏幕上就有2000个字符(25 ×80)，0行0列相对于屏幕左上角的位置，24行79列相对于右下角的位置。
对应屏幕上的每个字符位置，主存空间都有相应的存储单元与之对应，因此可以说显示屏幕是“存储器映像”的。这种存储器的映像，使显示器电路很容易知道那个单元的内容对应屏幕上的那个位置，也能使程序员从行列值算出主存地址空间中的显示存储区的地址。
对应显示屏幕上的每个字符，在存储器中由连续的两个字节表示，一个字节保存ASCII码，另一个字节保存字符的属性。在屏幕上处理字母、数字以及一些字符图形称为文本方式。在文本方式下，属性字节对单色显示和彩色显示都是有效的。
(1)单色字符显示
对单色显示，字符的属性定义了字符的显示特性，如字符是否闪烁，是否加强亮度，是否反相显示。
属性可以有不同的组合，例如可以在屏幕上显示白底黑字(反相显示)代替通常的黑底白字。正常的属性是07(二进制00000111)，即背景为黑色(000)，前景为白色(111)，而闪烁位为正常(0)，加强亮度位也是正常(0)。为改变成反相显示，必须使背景为白色(111)，前景为黑色(000)，所以属性字节的值应为70，即二进制01110000。如果想要黑底白字及闪烁显示，属性值应为87(10000111)。背景为000，前景为001，这种组合可产生下划线。
(2) 彩色字符显示
在显示彩色文本时，属性字节能够选择前景(显示的字符)和背景的颜色。每个字符可以选择16种颜色中的一种，背景有8种颜色可以选择。前景的16种颜色由位0～3组合，RGB分别表红、绿、蓝，BL表示闪烁，1为亮度，闪烁和亮度只应用于前景。
(3)显示存储器
对于所有的显示适配器，文本方式下显示字符的原理都是一样的，所不同的是各种适配器的视频显示存储器(又称为显存)的起始地址不同：对MDA，显存的起始地址为B000：0000；对CGA、EGA、VGA是B800：0000。每个字符的ASCII码和属性码字节存放于连续的两个字节中。
在25×80的文本显示方式下，屏幕可有2000个字符位置，因每个字符需要用两个字节来表示，所以显存容量需要4KB(只使用4000B)。如果显存有16KB，则可保存4屏幕的字符数据，通常称为4页数据。对CGA，EGA和VGA的80列显示方式，0页在显存中的起始地址是B800：0000；1页是B800：1000；2页是B8000：2000；3页是B800：3000。
屏幕上某一字符位置在显存中的偏移地址可由下列公式算出：
char_offset = Page_offset + ((row × width) + column) ×byte
在这个公式中，Page_offset是页偏移地址，width是每行可显示的字符数，在25 ×80的字符显示方式下，width=80，Byte是表示一个字符所用的字节数，在字符显示方式中byte=2，row和column是相对于屏幕左上角位置(0，0)的行列坐标。例9.2.6定义了一个宏Video_addr计算屏幕位置在显存中的地址。
2. BIOS显示中断调用及编程
本部分详细信息请参照附录C的中断类型10H(INT 10H)的相关内容，在本节我们只讲解常用的几个功能调用。
(1) 设置显示方式(功能号0)
入口参数：(AH=0) (AL)=方式(0～7)
AL=0 40×25黑白文本方式
1 40×25彩色文本方式
2 80×25黑白文本方式
3 80×25彩色文本方式
4 320×200黑白图形方式
5 320×200彩色图形方式
6 640×200黑白图形方式
7 80×25黑白文本方式(单色显示器)
出口参数：无。
例9.2.2：设置显示方式为方式2，80×25黑白文本方式。
MOV AH, 0 ；请求设置显示方式
MOV AL, 2 ；80×25黑白文本方式2àAL
INT 10H ；调用BIOS的10H号中断处理程序
(2) 设置光标大小(功能号1)
光标在屏幕上指示字符的显示位置，它不是ASCII字符表中的字符。计算机有专门的硬件来控制光标，我们熟悉的光标符一般是一个下划线或方块符。
利用INT 10H的功能
1使光标显现或关闭。这个功能也控制光标行的开始和结束，也就是说控制光标的大小。表示光标行开始和结束的数据分别放在CH和CL的低4位(0～3)，当CH的第4位为1 时，光标不显现出来(关闭)；当第4位为0时，光标在屏幕上显现出来。单色显示器的光标大小的范围从0到13。
(3) 设置光标位置(功能号2)
INT 10H的功能2设置光标位置。光标位置的行号设在DH寄存器中，列号设在DL 中。在24 ×
80的显示方式中，坐标设在(0，0)是屏幕的左上角，(24，79)是屏幕的右下角。BH 中必须包含被输出的页号，对单色显示器来说，页号总是0。
例9.2.3: 设置光标开始行为5，结束行为7，并把它设置到第5行第6列。
MOV CH，5 ；BEGINNING OF CURSOR AND TURN ON
MOV CL，7 ；END OF CURSOR
MOV AH，1 ；DEFINE CURSOR
INT 10H ；CALL BIOS
MOV DH，4 ；ROW 5
MOV DL，5 ；COLUMN 6
MOV BH，0 ；PAGE 0
MOV AH，2 ；PLACE CURSOR
INT 10H ；CALL BIOS ROUTINE
(4)读光标位置(功能号3)
INT 10H功能3是读光标位置，页号必须在BH中指定。
此功能把光标位置的行号回送给DH，列号回送给DL，光标大小的参数填入CH和CL，也就是说，在CH和CL中回送的是用功能1设置的光标参数。
例9.2.4: 读0页的当前光标位置。
MOV AH，3
MOV BH，0
INT 10H
(5) 选择显示页(功能号5)
INT 10H的功能5可由程后确定显存中的显示区域。ROM BIOS将CGA的显存分为4页，每页25 ×80个字符，或分为8页，每页25 ×
40个字符。每一页的起始地址在1KB的边界。这4页的起始地址分别为B800：0000，
B800：1000，B800：2000，B800：3000。
例9.2.5: 选择显示页。
MOV AL，VPAGE ；AL=VIDEO PAGE NUMBER
MOV AH，5 ；FUNCTION NUMBER
INT 10H ；CALL BIOS
(6) 屏幕上滚(功能号6)
INT
10H功能6能使屏幕内容上卷指定的行，这个功能需要设置7个参数。如果屏幕的起始行列不为(0，0)，结束的行列不为(24，79)，则屏幕只有指定的一部分具有上卷的功能，这个屏幕上的部分区域叫做窗口(Window)，像这样的窗口可以在屏幕上设置多个，这些窗口都可独立使用。如果上卷超过指定窗口的顶部这些行的内容就消失，出现在窗口底部的新行被填为空格，其属性由BH寄存器决定。如果AL=0，则实际完成的工作是清除屏幕的功能，它将按AL中的Blank字符(0)使指定的窗口为空白。
入口参数：(AH)=6
(AL)=上滚行数
(CX)=上滚部分左上角的行、列号
(DX)=上滚部分右下角的行、列号
(BH)=显示属性
(AL)=0时，清屏
(AL)=非0时，窗口底部为空白输入行
例9.2.6: 编写清除全屏幕的子程序
CLEAR_SCREEN PROC NEAR
PUSH AX
PUSH BX
PUSH CX
PUSH DX
MOV AH, 6
MOV AL, 0
MOV BH, 7
MOV CH, 0
MOV CL, 0
MOV DH, 24
MOV DL, 79
INT 10H
MOV DX, 0
MOV AH, 2
INT 10H
POP DX
POP CX
POP BX
POP AX
RET
CLEAR_SCREEN ENDP
(7) 屏幕上滚(功能号7)
10H的功能7和功能6类似，也能使屏幕(或窗口)初始化或使屏幕(或窗口)的内容下卷指定的行，其他参数的设置与功能6一样。
(8) 在当前光标位置写字符和属性(功能号9)
10H的功能9把一个字符(字符及其属性)送到显示屏幕，然后光标返回到它的初始位
置，所以在当前光标位置上写一个字符之后，必须用INT 10H的功能
02移动光标到下一个字符位置上。
入口参数：(AH)=9，(BH)=页号，(AL)=要写字符的ASCII码，(BL)=属性值，(CX)=重复次数。
出口参数：无
(9) 在当前光标位置写字符(属性不改变)
10H的功能9和功能0AH都能把一个字符送到显示屏幕，然后光标返回到它的初始位置，所以在当前光标位置上写一个字符之后，必须用INT 10H的功能02移动光标到下一个字符位置上。
这两种功能的区别是，AH=9的功能把字符及其属性输出到当前光标位置上而AH=0AH的功能只输出字符，它的属性值就是这一位置上先前已具有的属性。0AH功能在使用单色显示器时特别方便，因为此时我们很少改变显示字符的属性。10H的功能8可读取当前光标位置的字符及属性。
在编写字符显示程序时，彩色显示和单色显示类似。例如，利用BIOS
10H的09功能显示彩色字符时，BL中设置的数据应为前景和背景的属性值，属性值的典型组合如表9.2.4。
例9.2.7: 在品红背景下，显示5个浅绿色闪烁的星号。
MOV AH, 09 ；DISPLAY A CHAR AND ATTR
MOV AL, ’*’；ASTERISK
MOV BH, 0 ；PAGE 0
MOV BL, 0DAH ；COLOR ATTRIBUTE
MOV CX, 05 ；FIVE TIMES
INT 10H ；CALL BIOS
使用INT 10H的13H功能显示字符串有4种方式，前两种方式(A=0，1)要指定整个
显示字符串的属性，后两种方式(AL=2，3)必须指定每个字符的属性。
表9-4 属性字节的典型组合
9.3.1 输入设备
1.键盘
(1) 键盘工作原理
键盘是计算机最基本的一种输入设备，用来输入信息，与CRT显示器组成终端设备，以达到人机对话的目的。键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码(每个按键的位置码)，然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机。目前常用的标准键盘有101个键，它除了提供通常的ASCII字符以外，还有多个功能键(由软件系统定义功能)、光标控制键(上、下、左、右移动等)与编辑键(插入或消去字符)等。键盘主要由三种基本类型的键组成：
1)字符数字键。如字母A(a)～Z(z)，数字0～9以及％，$，#等常用字符。
2)扩展功能健。如Home，End，Backspace，Arrows，Return，Delete，Insert，PgUp，PgDn以及程序功能键
F1～F10等。
3)和其他组合键使用的控制健。如Alt，Ctrl和Shift等。
字符数字键给计算机传送一个ASCII码字符，而扩展功能键产生一个动作，如按下Home键能把光标移到屏幕的左上角，End键使光标移到屏幕上文本的末尾，使用组合控制键能改变其他键所产生的字符码。
键盘和主机通过五芯电缆相连，这五根线分别是电源线、地线、复位线以及键盘数据线和键盘时钟线。
2.光笔、图形板和画笔(或游动标)输入
光笔(light pen)的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光汇聚为一个光点。在光笔头部附有开关，当按下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取显示器屏
幕上的坐标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动，在屏幕上画出图形或修改图形，这个过程与人用钢笔画图的过程类似。经操作员确认后，即可存入计算机。
画笔(stylus)为笔状，但不是光笔。它不是用于显示器屏幕，而是用于图形板(tablet)。当画笔接触到图形板上的其一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传送到计算机中去，随着笔在板上的运动可以画出图形。图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图等。将图纸贴在图形板上，画笔沿着图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。
图形板是一种二维的A/D变换器，因此图形板也称作数字化板。坐标量测的方法有电阻式、电容式、电磁感应式和超声波式几种。
3.鼠标器、跟踪球和操作杆输入
光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标，即只要把光笔点到屏幕上某点或者把游动标放到图形板的某一点，就可以读取这一点的坐标值。还有一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐标。鼠标器、跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须和显示器的光标配合。计算机先要给定光标的初始位置，然后用读取的相对位移移动光标。
鼠标器(mouse)是一种手持式的坐标定位部件，由于它拖着一根长线与接口相连，样子像老鼠，由此得名。跟踪球(trackboll)是用手指或掌心推动的金属球体，操作杆(joystick 也叫游戏棒)是能用于前后左右移动的金属杆，它们读取坐标的方式与鼠标器类似，都是得到相对位移量，用相对坐标定位。
4.触摸屏
触摸屏就是为改善人机对话而兴起的一种输入方式，触摸屏已被广泛应用在各个应用领域的控制和查询等方面。触摸屏是透明的，可安装在任何一种显示器屏幕的外面(表面)。使用时，显示器屏幕上根据实际应用的需要显示出用户所需控制的项目或查询的内容(标题)，供用户选择。用户只要用手指(或其他东西)点一下所选择的项目(或标题)，即可由触摸屏将此信息送到计算机中，所以显示屏上显示的项目或标题相当于“伪按键”。
实际上触摸屏是一种定位设备，用户通过与触摸屏的直接接触，向计算机输入的接触点的坐标位置，以后的工作就由程序去执行了。
触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置。触摸屏控制卡上有微处理器和固化的监控程序，其主要作用是将触摸检测装置送来的触摸信息转换成触点坐标，再送给计算机；同时它能接收计算机送来的命令，并予以执行。触摸屏根据其所采用的技术可分成5类：电阻式、电容式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。
5.图像输入设备(摄像机和数字照相机)
6.条形码及其技术
7.光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统
9.3.2 打印设备
打印输出是计算机系统最基本的输出形式，可将打印在纸上的信息长期保存。人们将一切可以产生永久性记录的设备统称为硬拷贝设备，如打印机、绘图机、静电印刷机以及早期使用的纸带穿孔机、卡片穿孔机等都是硬拷贝设备。计算机的打印设备种类繁多，性能各异，结构上的差别也很大。
按印字原理分类，分为击打式和非击打式两大类。击打式打印机是利用机械作用使印字机构与色带和纸相撞击而打印字符，目前使用的是点阵针式打印机。非击打式是采用电、磁光、喷墨等物理、化学方法印刷字符。如激光印字机、静电印字机、喷墨印字机等。击打式设备成本低，缺点是噪音大，速度慢。按工作方式划分，可分为串行打印机和行式打印机两种。所谓串行打印机，是逐字打印的。
另外，按打印纸的宽度不同，可分为宽行打印机和窄行打印机；还有能输出图的图形／图像打印机，具有彩色效果的彩色打印机等等。
1.点阵针式打印机
2.激光打印机
激光打印机的主要部件，如墨粉、感光鼓(硒鼓)、显影轧辊、显影磁铁、初级电晕放电极、清扫器等，都装置在墨盒内。其中感光鼓一般是用铝合金制成的一个圆筒，鼓面上涂敷一层感光材料(如硒一碲一砷合金)、激光发生器是激光打印机的光源，具有很好的单色性和方向性，可以聚焦成极细的光束。激光束通过扫描反射镜反射到感光鼓上。打印的图像形成于墨盒中央的感光鼓上，墨粉由显影轧辊传送到鼓上，再传送到打印纸上，最后墨粉由定影轧辊熔融到打印纸上。
激光印字过程可分为六个步骤：
(1)带电
(2)曝光
(3)显影
(4)转印
(5)定影(固定)
(6)清除残像
3.喷墨打印机
(1)连续式喷墨打印机工作原理
连续式喷墨打印机主要由喷头、充电电极、偏转电极、墨水供应及过滤回收系统和相应控制电路组成。其工作原理如下：喷墨头后部的压电陶瓷受振荡电脉冲激励产生电致伸缩，使墨水断裂形成墨滴而喷射出来，只要电脉冲存在，墨滴就能连续喷射出来。墨滴是不带电的，在其前面设置充电电极，施加静电场给墨滴充电，所充电荷的多少，由字符发生器控制，根据所印字符各点位置的不同而充以不同的电荷，充电电极所加电压越高充电电荷越多，墨滴经偏转电极后偏移的距离也越大，最后墨滴落在印字纸上。
(2)随机式喷墨打印机工作原理
这种系统供给的墨滴只在需要印字时才喷出，因此不需要墨水循环系统，省去了墨水泵和收集槽等。与连续式相比，喷墨机构简单、价廉、可靠性高。为提高印车速度，
这种印字头采用单列、双列或多列小孔，一次扫描喷墨即可打印出所需的字符或图像。
产生墨滴的机构可采用不同的技术。流行的有压电式和热电式。
1)压电式喷墨技术
有压电管型、压电隔膜型和压电薄片型等多种。其机械结构虽不同，但有共同的特点，即加高电压脉冲于墨水压电换能器上，使墨水受力，生成墨滴并喷出，完成印字过程。顶出的墨滴是不连续的，墨滴的发生频率最大可超过10KHz。
2)热电式喷墨技术
热电式，也称气泡式，其换能元件为加热器件，可采用电阻。
4.热转印打字机
印字原理：热转印打印机中的印字头是用半导体集成电路技术制成的薄膜头，头中有发热电阻，它由一种能耐高功率密度和耐高温的薄膜材料组成。如将若干个发热电阻(如60个)纵向排成一行，则构成串式印字；如将若于个发热电阻(如1728个)横向排成一行，则构成行式印字。将具有热敏性能的油墨涂在涤纶基膜上便构成热转印色带，色带位于热印字头与记录纸之间。印字时，脉冲信号将印字头中的发热电阻加热到几百度(如300℃)，而印字头又压在涤纶膜上，使膜基上的油墨熔化而转移到记录纸上留下色点，由色点组成字符、图形或图像。若色带为彩色三基色色带，由程序控制色带转动换色，色带上的颜色在记录纸上经过一次或多次重合叠加即可形成彩色图像。
9.4.1 硬盘系统
1.硬盘存储器的种类及基本结构
硬盘存储器指的是记录介质为硬质圆形盘片的辅助存储器系统。它以铝合金等金属作为盘基，盘面敷有磁性记录层，磁层可以采用甩涂工艺制成，此时磁粉呈不连续的颗粒存在；也可以用电镀、化学镀和溅射等方法制取连续膜磁盘。
硬盘存储器种类很多，结构各异，性能差别很大，为便于叙述，采用以下分类方法。
(l)根据磁头的工作方式分类
按此法可分成移动头磁盘存储器和固定头磁盘存储器。
(2)根据磁盘可换与否分类
按此法分类有可换盘存储器和固定盘存储器两种。
磁盘存储器由驱动器(hard disk drive ，简称HDD)和控制器(hard disk controller，简称HDC)组成。
磁盘驱动器又称磁盘机或磁盘子系统，它是独立于主机之外的一个完整装置。
磁盘控制器一般是指插在主机总线描槽中的一块电路板。控制器的作用是接受主机发送的命令和数据，并转换成驱动器的控制命令和驱动器可以接受的数据格式，以控制驱动器的读写操作。一个控制器可以控制一台或几台驱动器。
2.硬磁盘驱动器(HDD)及硬磁盘控制器(HDC)
磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置，对于温盘驱动器，还要求在超净工作环境下组装。
驱动器的主要组成部分是定位驱动系统，数据控制系统，主轴系统和盘组(或盘片)。
(1)磁头定位驱动系统
在可移动磁头的磁盘驱动器中，驱动磁头沿盘面径向位置运动以寻找目标磁道位置的机构叫磁头定位驱动机构。精密、快速的磁头驱动定位系统是实现高密度存储高速存取的最基本的技术保障。
定位驱动系统由驱动部件和运载部件(也称为磁头小车)组成。在磁盘存取数据时，磁头小车的运动驱动磁头进入指定磁道的中心位置，并精确地跟踪该磁道。
定位驱动系统的驱动方式主要有步进电机驱动和音圈电机驱动两种。步进电机驱动机构的结构紧凑，控制简单，但是整个驱动定位系统是开环控制，步进电机靠脉冲信号驱动，因此定位精度比较低，一般用于软磁盘驱动器和道密度不高的硬磁盘驱动器，其道密度在300TPI左右。步进电机驱动的另一个问题是找道时问比较长，因此，存取时间较长。
磁盘驱动器普遍采用音圈电机驱动和伺服盘定位。音圈电机是线性电机，可以直接驱动磁头作直线运动。整个驱动定位系统是一个带有速度和位置反馈的闭环调节自动控制系统，驱动速度快，而且定位精度高。
工作时各部分作用如下：
1)位置检测电路检出磁头当前所在位置。
2)由控制器送来要求磁头寻找的目的磁道的位置。
3)逻辑电路求出目标位置与磁头当前所在位置的差值。
4)模拟控制电路根据差值及磁头现在运行速度求出磁头运动方向和速度。
5)功率放大器把信号放大为驱动磁头运动的电流。
6)音圈电机推动小车到预定位置。
为使磁头快速精确地定位，必须采用四环控制方式。除了有电机驱动机构以外，还应有位置检测机构和速度控制机构反馈磁头当前所在位置及运动速度，根据磁头当前位置和目标位置的差值控制磁头运动的速度和方向，以逐步精确定位到目标磁道。
位置检测的方法很多，有光栅位置检测、感应同步器检测、伺服盘定位检测以及嵌入式伺服检测等。在伺服盘定位检测机构中，伺服盘(servodisk)就是在盘组中设置一个用作位置传感的专用盘面，在该盘面上记录有磁道位置信息，定位时由一个专用磁头伺服磁头读出，便得到反映磁道位置的信号。
前硬盘机寻道定位一般采用嵌入式伺服，这就要求磁头既能读取记录数据，又能读取磁道伺服信息。
(2)主轴系统与数据控制系统
主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴电机和有关控制电路。
数据控制系统的作用是控制数据的写入和读出。它包括磁头、磁头选择电路、读写电路和索引区标电路等。