1、计算机组成原理第七章 磁带存储设备2022年12月16日星期五7.1 7.1 外围设备概述外围设备概述一、外围设备的一般功能一、外围设备的一般功能 l 外围设备的定义：外围设备的定义：这个术语涉及到相当广泛的计算机部件。除了这个术语涉及到相当广泛的计算机部件。除了CPUCPU和主存外，计算和主存外，计算 机系统的每一部分都可作为一个外机系统的每一部分都可作为一个外围设备来看待。围设备来看待。l 外围设备的功能：外围设备的功能：在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。间提供联系。2022年12月16日星期五7.1 7.1 外围设备概述外围设
2、备概述l 外围设备的基本组成：外围设备的基本组成：(1)(1)存储介质，它具有保存信息的物理特征。存储介质，它具有保存信息的物理特征。(2)(2)驱动装置，它用于移动存储介质。驱动装置，它用于移动存储介质。(3)(3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。介质接受数据。2022年12月16日星期五7.1 7.1 外围设备概述外围设备概述2022年12月16日星期五二、外围设备的分类二、外围设备的分类 一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实际需要来决定的。际需要来决定的。计算机的五大类外围设备请
3、参看计算机的五大类外围设备请参看CAICAI演示演示(图图7.1)7.1)。中央部分是中央部分是CPUCPU和主存，通过总线与第二层的适配和主存，通过总线与第二层的适配器器(接口接口)部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最外层则是外围设备。外层则是外围设备。7.1 7.1 外围设备概述外围设备概述2022年12月16日星期五 外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类。数据通信设备和过程控制设备几大类。每一种外围设备，都是在它自己的设备控制器控制每一种外围设备，都是在它自己的
4、设备控制器控制下进行工作，而设备控制器则通过适配器和主机连接，下进行工作，而设备控制器则通过适配器和主机连接，并受主机控制。并受主机控制。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五一、显示设备的分类与有关概念一、显示设备的分类与有关概念 以可见光的形式传递和处理信息的设备叫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，是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备。是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备。按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(CRT)(CRT)显示器、液晶显示器显示器、液晶显示器(LCD)(LCD)、等离
5、子显示器等。、等离子显示器等。显示显示适配器结构框图适配器结构框图7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器、图像显示器三大类。示器、图像显示器三大类。在在CRTCRT显示设备中，以扫描方式不同，分成光栅扫显示设备中，以扫描方式不同，分成光栅扫描和随机扫描两种显示器；以分辨率不同描和随机扫描两种显示器；以分辨率不同 ，分成高分，分成高分辨率显示器和低分辨率显示器；以显示的颜色分类，有辨率显示器和低分辨率显示器；以显示的颜色分类，有单色单色(黑白黑白)显示器和彩色显示器。以显示器和彩色
6、显示器。以CRTCRT荧光屏对角线荧光屏对角线的长度分类，有的长度分类，有1212英寸、英寸、1414英寸、英寸、1616英寸、英寸、1919英寸等多英寸等多种。种。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五1.1.分辨率和灰度级分辨率和灰度级 分辨率分辨率是指显示器所能表示的像素个数。像素越是指显示器所能表示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率取决于显象管密，分辨率越高，图像越清晰。分辨率取决于显象管荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和荧光粉的粒度、荧光屏的尺寸和CRTCRT电子束的聚焦能电子束的聚焦能力。同时刷新存储器要有与显示像素数相对应的存储力。同时刷新存储器
7、要有与显示像素数相对应的存储空间，用来存储每个像素的信息。空间，用来存储每个像素的信息。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 灰度级灰度级是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。灰度级差别，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对应刷新存储器单元的位数和CRTCRT本身的性能。字符本身的性能。字符显示器只用显示器只用“0”“1”0”“1”两级灰度表示字符的有无，这两级灰度表示字符的
8、有无，这种只有两级灰度的显示器称为种只有两级灰度的显示器称为单色显示器。单色显示器。具有多种具有多种灰度级的黑白显示器为多灰度级灰度级的黑白显示器为多灰度级黑白显示器。黑白显示器。图像显图像显示器的灰度级一般在示器的灰度级一般在256256级以上。级以上。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五2 2、刷新和刷新存储器、刷新和刷新存储器 CRTCRT发光是由电子束打在荧光粉上引起的。电子束发光是由电子束打在荧光粉上引起的。电子束扫过之后其发光亮度只能维持几十毫秒便消失。为了扫过之后其发光亮度只能维持几十毫秒便消失。为了使人眼能看到稳定的图像显示，必须使电子束不断地使人眼能看
9、到稳定的图像显示，必须使电子束不断地重复扫描整个屏幕，这个过程叫做重复扫描整个屏幕，这个过程叫做刷新。刷新。按人的视觉按人的视觉生理，刷新频率大于生理，刷新频率大于3030次次/秒时才不会感到闪烁。显示秒时才不会感到闪烁。显示设备中通常选用电视中的标准，每秒刷新设备中通常选用电视中的标准，每秒刷新5050帧图像。帧图像。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在信息存储在刷新存储器，刷新存储器，也叫也叫视频存储器。视频存储器。其存储容其存储容量由图像分辨率和灰度级决定。分辨率越高，
10、灰度级量由图像分辨率和灰度级决定。分辨率越高，灰度级越多，刷新存储器容量越大。刷新存储器的存取周期越多，刷新存储器容量越大。刷新存储器的存取周期必须满足刷新频率的要求。容量和存取周期是刷新存必须满足刷新频率的要求。容量和存取周期是刷新存储器的重要技术指标。储器的重要技术指标。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五3.3.随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描 随机扫描随机扫描是控制电子束在是控制电子束在CRTCRT屏幕上随机地运动，屏幕上随机地运动，从而产生图形和字符。电子束只在需要做图的地方扫从而产生图形和字符。电子束只在需要做图的地方扫描，而不必扫描全屏幕，因此这种扫描
11、方式画图速度描，而不必扫描全屏幕，因此这种扫描方式画图速度快，图像清晰。高质量的图形显示器快，图像清晰。高质量的图形显示器(如分辨率为如分辨率为409640964096)4096)采用随机扫描方式。由于这种扫描方式采用随机扫描方式。由于这种扫描方式的偏转系统与电视标准不一致，驱动系统较复杂，价的偏转系统与电视标准不一致，驱动系统较复杂，价格较贵。格较贵。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 光栅扫描光栅扫描是电视中采用的扫描方法。在电视中图是电视中采用的扫描方法。在电视中图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光栅扫描
12、是从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫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。光栅扫描的缺点是冗余时间多，分辨率描两种方式。光栅扫描的缺点是冗余时间多，分辨率不如随机扫描方式，但由于电视技术业已成熟，计算不如随机扫描方式，但由于电视技术业已成熟，计算机系统中除高质量图形显示器外，大部分字符、图形、机系统中除高质量图形显示器外，大部分字符、图形、图像显示器都采用光栅扫描方式。图像显示器都采用光栅扫描方式。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五二、字符二、字符/图形显示器图形显示器 不同的计算机系统，字符显示器的组成方式也不同。不同的计算机系统，字符显示器
13、的组成方式也不同。在大中型计算机中，显示器作为终端设备独立存在，即在大中型计算机中，显示器作为终端设备独立存在，即键盘输入和键盘输入和CRTCRT显示输出是一个整体，通过标准的串行显示输出是一个整体，通过标准的串行接口与主机相连。在微型机系统中，接口与主机相连。在微型机系统中，CRTCRT显示输出和键显示输出和键盘输入是两个独立的设备，显示系统由插在主机槽中的盘输入是两个独立的设备，显示系统由插在主机槽中的显示控制板和显示器两部分组成。显示控制板和显示器两部分组成。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五1.1.字符显示字符显示 显示字符的方法以点阵为基础。点阵显示字符的方
14、法以点阵为基础。点阵 是由是由m m*n n个点个点组成的阵列，并以此来组成的阵列，并以此来 构造字符。将点阵存入由构造字符。将点阵存入由ROMROM构构成的字符发生器中，在成的字符发生器中，在CRTCRT显示器中依次读出显示器中依次读出 某个字符某个字符的点阵，按照点阵中的点阵，按照点阵中0 0和和1 1代代 码不同控制扫描电子束的码不同控制扫描电子束的开火关，而开火关，而 在屏幕上显示出字符，见图在屏幕上显示出字符，见图7.27.2（a)a)。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 点阵的多少取决于显示字符的质量和字符窗口的大点阵的多少取决于显示字符的质量和字符窗口的
15、大小。字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包小。字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括括字符显示点阵和字符间隔。字符显示点阵和字符间隔。在在IBMIBMPCPC系统中，屏幕系统中，屏幕上共显示上共显示8080列列*2525行行=2000=2000个字符，故字符窗口数目为个字符，故字符窗口数目为 20002000。在单色字符方式下，每个字符窗口为。在单色字符方式下，每个字符窗口为 9 9*1414点阵，点阵，字符为字符为 7 7*9 9点阵。点阵。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 对应于每个字符
16、窗口，所需显示字符的对应于每个字符窗口，所需显示字符的ASCIIASCII代代码被存放在视频存储器码被存放在视频存储器VRAMVRAM中，以备刷新，故中，以备刷新，故VRAMVRAM应应有有20002000个单元存放被显示的字符信息。字符发生器个单元存放被显示的字符信息。字符发生器ROMROM的高位地址来自的高位地址来自VRAMVRAM的的ASCIIASCII代码，低位地址来自代码，低位地址来自光栅地址计数器的输出光栅地址计数器的输出RA3RA3RA0RA0，它具体指向这个字，它具体指向这个字形点阵中的某个字节。在显示过程中，按照形点阵中的某个字节。在显示过程中，按照VRAMVRAM中的中的S
17、ACIISACII码和光栅地址计数器访问码和光栅地址计数器访问ROMROM，依次取出字形点，依次取出字形点阵，就可以完成一个字符的输出，见图阵，就可以完成一个字符的输出，见图7.27.2（b b）。）。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 图图7.27.2（C C）是字符显示器的原理框图。其中虚线）是字符显示器的原理框图。其中虚线框为定时控制电路，在框为定时控制电路，在PCPC机中已做成机中已做成CRTCRT的专用控制的专用控制芯片芯片MC6845MC6845。其中的核心是点计数器、水平地址计数。其中的核心是点计数器、水平地址计数器、光栅地址计数器和垂直地址计数器，由它
18、们来控器、光栅地址计数器和垂直地址计数器，由它们来控制显示器的逐点、逐字、逐行、逐屏的刷新显示。制显示器的逐点、逐字、逐行、逐屏的刷新显示。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 点振荡器产生点振荡器产生16.257MHZ16.257MHZ的点时钟，用来控制的点时钟，用来控制ROMROM中中每行每行9 9个点依次移位输出。点计数器对点时钟个点依次移位输出。点计数器对点时钟9 9分频，输分频，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
19、器的加载（S S为移位控制端，为移位控制端，L L为并行输入控制为并行输入控制端）。当一个字符的端）。当一个字符的9 9个点阵输出结束以后，输出下一个点阵输出结束以后，输出下一个字符中同一行的个字符中同一行的9 9个点。水平地址计数器对一行的显个点。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示进行控制，送出当前要显示的这一行字符的VRAMVRAM地址。地址。每行有效显示每行有效显示8080个字符个字符7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 当光栅从一行结束回到另一行开始时，屏幕上不应该当光栅从一行结束回到另一行开始时，屏幕上不应该显示，这一段称为水平
20、回扫消隐期，在此期间产生水平同显示，这一段称为水平回扫消隐期，在此期间产生水平同步信号，输出到显示器，与此同时水平消隐信号控制移位步信号，输出到显示器，与此同时水平消隐信号控制移位寄存器不要加载。水平消隐期共占用寄存器不要加载。水平消隐期共占用1818个字符时钟的时间。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。因字符窗口光栅地址计数器对字符窗口的高度进行控制。因字符窗口的高度为的高度为1414，字符点阵高度为，字符点阵高度为9 9，行间隔为，行间隔为5 5个点阵，故光个点阵，故光栅地址计数器控制一个字符的栅地址计数器控制一个字符的9 9行点阵逐行输出，并在最行点阵逐行输出，并在
21、最后后5 5行进行行间消隐。行进行行间消隐。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 垂直地址计数器控制一屏幕垂直地址计数器控制一屏幕2525行字符的显示，与水平行字符的显示，与水平回扫类似，光栅到达屏幕底部最后一行字符时需要回到屏回扫类似，光栅到达屏幕底部最后一行字符时需要回到屏幕顶部第一行，这一过程称为垂直回扫，它需要一行的显幕顶部第一行，这一过程称为垂直回扫，它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，故垂直销隐信号控制移位寄存器不加载。要消隐，故垂直销隐信号控制移位寄存器不加载。7.2 7
22、.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l VRAM VRAM的地址由水平地址计数器（列地址）和垂直地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。址计数器（行地址）决定。VRAMVRAM输出的输出的ASCIIASCII代码作代码作为为ROMROM的高位地址，的高位地址，ROMROM的低位地址来自光栅地址计数的低位地址来自光栅地址计数器。器。ROMROM的输出在的输出在L L信号控制下并行装入移位寄存器，信号控制下并行装入移位寄存器，然后在点时种控制下移位输出形成视频信号，输出到然后在点时种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
23、号的显示器。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，从而呈现稳定而控制下，连续不断地进行屏幕刷新，从而呈现稳定而不消失的字符图象。不消失的字符图象。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五例例1 1 某某CRTCRT显示器可显示显示器可显示6464种种ASCIIASCII字符，每帧可显示字符，每帧可显示6464字字*2525排；字符字形采用排；字符字形采用7 7*8 8点阵，即横向点阵，即横向7 7点，字间间隔点，字间间隔1 1点，纵点，纵向向8 8点，排间间隔点，排间间隔6 6点；帧频点；帧频50Hz50Hz，采取通行扫描方式。问：，采取通行
24、扫描方式。问：（1 1）缓存容量有多大？）缓存容量有多大？（2 2）字符发生器（）字符发生器（ROMROM）容量有多大？）容量有多大？（3 3）缓存中存放的是）缓存中存放的是ASCIIASCII代码还是点阵信息？代码还是点阵信息？（4 4）缓存地址与屏幕显示位置如何对应？）缓存地址与屏幕显示位置如何对应？（5 5）设置哪些计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同）设置哪些计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步？它们的分频关系如何？步？它们的分频关系如何？7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五解：解：（1 1）缓存容量为）缓存容量为6464*25=160025=1600字节
25、。字节。（2 2）ROMROM容量为容量为 6464*8=5128=512字节。字节。（3 3）缓存中存放的是待显示字符的）缓存中存放的是待显示字符的ASCIIASCII代码。代码。（4 4）显示位置自左至右，从上到下。相应地，缓）显示位置自左至右，从上到下。相应地，缓存地址由低到高，每个地址码对应一个字符显示位置。存地址由低到高，每个地址码对应一个字符显示位置。（5 5）由计数器）由计数器8:18:1分频；字计数器分频；字计数器(64+12):l(64+12):l分频；分频；行计数器（行计数器（8 86 6）:1:1分频；排计数器（分频；排计数器（25+125+1）:1:1分频。分频。7.2
26、 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五2 2、图形显示、图形显示 是指用计算机手段表示现实世界的各种事物，并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，分形象逼真地加以显示。根据产生图形的方法，分随机随机扫描图形显示器扫描图形显示器和和光栅扫描图形显示器。光栅扫描图形显示器。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五(1)(1)随机扫描图形显示器随机扫描图形显示器 工作原理是将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组工作原理是将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组成显示文件存放在缓冲存储器，缓存中的显示文件送矢成显示文件存放在缓冲
27、存储器，缓存中的显示文件送矢量量(线段线段)产生器，产生相应的模拟电压，直接控制电子产生器，产生相应的模拟电压，直接控制电子束在屏幕上的移动。为了在屏幕上保留持久稳定的图像，束在屏幕上的移动。为了在屏幕上保留持久稳定的图像，需要按一定的频率对屏幕反复刷新。需要按一定的频率对屏幕反复刷新。这种显示器的优点是分辨率高这种显示器的优点是分辨率高(可达可达4096409640964096个像个像素素)，显示的曲线平滑。目前高质量图形显示器采用这种，显示的曲线平滑。目前高质量图形显示器采用这种随机扫描方式。缺点是当显示复杂图形时，会有闪烁感。随机扫描方式。缺点是当显示复杂图形时，会有闪烁感。7.2 7.
28、2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五(2)(2)光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器 产生图形的方法称为产生图形的方法称为相邻像素串接法，相邻像素串接法，即曲线是即曲线是由相邻像素串接而成。因此光栅扫描图形显示器的原由相邻像素串接而成。因此光栅扫描图形显示器的原理是：把对应于屏幕上每个像素的信息都用存储器存理是：把对应于屏幕上每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。其起来，然后按地址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。其组成结构如图：组成结构如图：7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五图图7.3 7.3 光栅扫描图形显示器组成框图光栅扫描
29、图形显示器组成框图7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 程序段缓冲存储器存放由计算机送来的显示文件和交互式的程序段缓冲存储器存放由计算机送来的显示文件和交互式的图形操作命令。由图形输入设备指定操作性质和操作位置，如图形操作命令。由图形输入设备指定操作性质和操作位置，如图形的局部放大、平移、旋转、比例变换及图形检索等。这些图形的局部放大、平移、旋转、比例变换及图形检索等。这些操作在缓存中完成比传送到主机中用软件实现效率高得多。操作在缓存中完成比传送到主机中用软件实现效率高得多。l 刷新存储器中存放一帧图形的形状信息，它的地址和屏幕上刷新存储器中存放一帧图形的形状信息，它
30、的地址和屏幕上的地址的地址一对应，如屏幕的分辨率为一对应，如屏幕的分辨率为10241024*10241024个象素，刷存个象素，刷存就要有就要有IO24IO24*10241024个单元；屏幕上象素的灰度为个单元；屏幕上象素的灰度为256256级，刷存每级，刷存每个单元的字长就是个单元的字长就是8 8位。因此刷存的容量直接取决于显示器的位。因此刷存的容量直接取决于显示器的分辨率和灰度级。换言之，此时需要有分辨率和灰度级。换言之，此时需要有1MB1MB的刷存与之对应。的刷存与之对应。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 程序段缓存和刷存之间有一个程序段缓存和刷存之间有一个
31、DDADDA部件，它是一种进部件，它是一种进行数据插补的硬件，其作用是行数据插补的硬件，其作用是 把显示文件变换为象把显示文件变换为象素信息，即根据显示文件给出的曲线类型和坐标值，素信息，即根据显示文件给出的曲线类型和坐标值，生成直线、圆、抛物线乃至更复杂的曲线。插补后的生成直线、圆、抛物线乃至更复杂的曲线。插补后的数据（象素信息）存入刷存用于刷新显示。数据（象素信息）存入刷存用于刷新显示。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 光栅扫描图形显示器的优点是通用性强，灰度层次光栅扫描图形显示器的优点是通用性强，灰度层次多，色调丰富，显示复杂图形时无闪烁现象；所产生多，色调
32、丰富，显示复杂图形时无闪烁现象；所产生的图形有阴影效应、隐藏面消除、涂色等功能。它的的图形有阴影效应、隐藏面消除、涂色等功能。它的出现使图形学的研究从简单的线条图扩展到丰富多彩、出现使图形学的研究从简单的线条图扩展到丰富多彩、形象逼真的各种立体及平面图形，从而扩大了计算机形象逼真的各种立体及平面图形，从而扩大了计算机图形学的应用领域，成为三种图形显示器中目前应用图形学的应用领域，成为三种图形显示器中目前应用最多的显示器。最多的显示器。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 【例例2 2】下图为下图为IBM PCIBM PC机汉字显示原理图，请分析此原机汉字显示原理图，请分
33、析此原理图并进行文字说明。理图并进行文字说明。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五【解解】在在IBM PCIBM PC系列微型计算机系统中，汉字输出是利系列微型计算机系统中，汉字输出是利用通用显示器和打印机用通用显示器和打印机 ，在主机内部由通用的图形，在主机内部由通用的图形显示卡形成点阵码以后，将点阵码送到输出设备，输显示卡形成点阵码以后，将点阵码送到输出设备，输出设备只要具有输出点阵的能力就可以输出汉字。以出设备只要具有输出点阵的能力就可以输出汉字。以这种方式输出的汉字是在设备可以画点的图形方式下这种方式输出的汉字是在设备可以画点的图形方式下实现的，因此常称这种汉字
34、为图形汉字。实现的，因此常称这种汉字为图形汉字。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 如图如图7.47.4所示，通过键盘输入的汉字编码，首先所示，通过键盘输入的汉字编码，首先要经代码转换程序转换成汉字机内代码，转换时要用要经代码转换程序转换成汉字机内代码，转换时要用输入码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码，输入码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码，字形检索程序用机内码检索字模库，查出表示一个字字形检索程序用机内码检索字模库，查出表示一个字形的形的3232个字节字形点阵送显示输出。个字节字形点阵送显示输出。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日
35、星期五三、图象显示设备三、图象显示设备 图象的概念与图形的概念不同。图形是用计算机表图象的概念与图形的概念不同。图形是用计算机表示和生成的图，称作示和生成的图，称作主观图象。主观图象。在计算机中表示图形，在计算机中表示图形，只需存储绘图命令和坐标点，没有必要存储每个象素点。只需存储绘图命令和坐标点，没有必要存储每个象素点。而图象所处理的对象多半来自客观世界，即由摄象机摄而图象所处理的对象多半来自客观世界，即由摄象机摄取下来存入计算机的数字图象，这种图象称为取下来存入计算机的数字图象，这种图象称为客观图象。客观图象。由于数字化以后逐点存储，因此图象处理需要占用非常由于数字化以后逐点存储，因此图象
36、处理需要占用非常庞大的主存空间。庞大的主存空间。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 图象显示器采用光栅扫描方式，其分辨率在图象显示器采用光栅扫描方式，其分辨率在256256*256256或或512512*512512个象素，与图形显示兼容的图象显示个象素，与图形显示兼容的图象显示器已达器已达10241024*10241024，灰度组在，灰度组在64.25664.256级。级。图象显示器有两种类型。一种是图图象显示器有两种类型。一种是图7.47.4所示的所示的简单简单图象显示器，图象显示器，它仅仅显示由计算机送来的数字图象。图它仅仅显示由计算机送来的数字图象。图象处理操
37、作在计算机中完成，显示器不做任何处理。象处理操作在计算机中完成，显示器不做任何处理。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 虚线框中的虚线框中的I/OI/O接口、图象存储器（刷新存储器）、接口、图象存储器（刷新存储器）、A/DA/D与与D/AD/A变换等组成单独的一个部分，称作图象输入变换等组成单独的一个部分，称作图象输入控制板或视频数字化仪。图象输入控制板的功能是实控制板或视频数字化仪。图象输入控制板的功能是实现连续的视频信号与离散的数字量之间的转换。图象现连续的视频信号与离散的数字量之间的转换。图象输入控制
38、板接收摄象机模拟视频输入信号，经输入控制板接收摄象机模拟视频输入信号，经A/DA/D变变换为数字量存入刷新存储器用于显示，并可传送到计换为数字量存入刷新存储器用于显示，并可传送到计算机进行图象处理操作。处理后的结果送回刷存，经算机进行图象处理操作。处理后的结果送回刷存，经 D/AD/A变换成模拟视频输出，由监视器进行显示输出。变换成模拟视频输出，由监视器进行显示输出。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 监视器只包括扫描、视频放大等与显示有关的电路及监视器只包括扫描、视频放大等与显示有关的电路及显象管。也可以接入电视机的视频输入端来代替监视显象管。也可以接入电视机的视
39、频输入端来代替监视器。显然，通用计算机配置一块图象板（又称图象卡）器。显然，通用计算机配置一块图象板（又称图象卡）和监视器就能组成一个图象处理系统。和监视器就能组成一个图象处理系统。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 另一种是另一种是图形处理子系统，图形处理子系统，其硬件结构较前一种复其硬件结构较前一种复杂得多。它本身就是一个具有并行处理功能的专用计杂得多。它本身就是一个具有并行处理功能的专用计算机，不仅能完成显示操作，同时由于子系统内部有算机，不仅能完成显示操作，同时由于子系统内部有容量很大的存储器和高速处理器，可以快速执行许多容量很大的存储器和高速处理器，可以快
40、速执行许多图象处理算法，减轻主计算机系统的运算量。这种子图象处理算法，减轻主计算机系统的运算量。这种子系统可以单独使用，也可以联到通用计算机系统。目系统可以单独使用，也可以联到通用计算机系统。目前流行的图形工作站就属于图形处理子系统。前流行的图形工作站就属于图形处理子系统。由于新一代多媒体计算机的发展，图象的处理与由于新一代多媒体计算机的发展，图象的处理与显示技术越来越受到人们的重视。显示技术越来越受到人们的重视。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五四、四、IBM PCIBM PC系列机的显示系统系列机的显示系统 1.1.显示标准显示标准 IBM PC IBM PC系列
41、微型机配套的显示系统有两大类。一类系列微型机配套的显示系统有两大类。一类是基本显示系统，用于字符图形显示；另一类是专用是基本显示系统，用于字符图形显示；另一类是专用显示系统，用于高分辨率图形或图象显示。显示系统，用于高分辨率图形或图象显示。随着随着IBM PCIBM PC系列机的升级发展，系列机的升级发展，PCPC机采用的显示机采用的显示标准经历了如下变化：标准经历了如下变化：MDA CGA EGA VGA SuperVGA MDA CGA EGA VGA SuperVGA7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l MDAMDA是是PCPC机最早使用的显示标准。机最早使用的
42、显示标准。MDAMDA是单色字符显示是单色字符显示适配器，采用适配器，采用9 91414点阵的字符窗口，点阵的字符窗口，满屏显示满屏显示8080列列2525行字符，对应分辨率为行字符，对应分辨率为720720350350个像素。个像素。l CGACGA是彩色图形是彩色图形/字符显示适配器，可以兼容字符和图字符显示适配器，可以兼容字符和图形两种显示方式。在图形方式下，可以显示形两种显示方式。在图形方式下，可以显示320320200200像素四种颜色的彩色图形。像素四种颜色的彩色图形。l EGAEGA显示标准兼容显示标准兼容CGACGA和和MDAMDA各种显示方式，在图形方各种显示方式，在图形方式
43、下分辨率为式下分辨率为640640350350，1616种颜色。种颜色。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 VGA VGA显示标准下，字符窗口为显示标准下，字符窗口为9 91616点阵，图形方式下点阵，图形方式下分辨率为分辨率为640640480480，1616种颜色，或种颜色，或320320200200，256256种颜色。种颜色。扫描频率扫描频率(水平同步水平同步)是是31.5kHz31.5kHz，刷新频率，刷新频率(垂直同步垂直同步)是是60Hz60Hz。VGAVGA显示适配器还增添了一个新接口显示适配器还增添了一个新接口VFCVFC，允许来自，允许来自其他设备
44、的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合成。其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合成。自自IBMIBM公司推出公司推出VGAVGA后，后，VESA(VESA(美国视频电子标准协会美国视频电子标准协会)定义了一个定义了一个VGAVGA扩展集，将显示方式标准化，从而成为著扩展集，将显示方式标准化，从而成为著名的名的SuperSuperVGAVGA模式。该模式除兼容模式。该模式除兼容MDAMDA，CGACGA，EGAEGA，VGAVGA的显示方式外，的显示方式外，还支持还支持1280128010241024像素光栅，每像素点像素光栅，每像素点2424位颜色深度，刷新频率可达位颜色深度，刷新
45、频率可达75MHz75MHz。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五2.VESA2.VESA显示模式显示模式 VESAVESA扩充的标准显示模式见文字教材的表扩充的标准显示模式见文字教材的表7.17.1。早期的早期的MDAMDA，CGACGA，EGAEGA的显示方式是由的显示方式是由BIOSBIOS的一的一 组功组功能调用能调用(INT 10h)(INT 10h)来设置和管理的，使用来设置和管理的，使用7 7位的方式码。位的方式码。VESA VESA保留了这种方式，将保留了这种方式，将VGAVGA类显示器及适配器类显示器及适配器所能支持的新的显示方式进行定义，并为新的显示
46、方所能支持的新的显示方式进行定义，并为新的显示方式指定了式指定了1515位的方式码位的方式码 。方式码的。方式码的b8b8位为位为VESAVESA标志标志位，位，b14b9b14b9为保留位为保留位(目前全为目前全为0)0)，故，故VESAVESA的显示方的显示方式号为式号为 1 1h h。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五 3.3.显示适配器显示适配器 显示适配器由刷新存储器、显示控制器、显示适配器由刷新存储器、显示控制器、ROM BIOSROM BIOS三部三部分组成，请参看分组成，请参看CAICAI演示。演示。刷新存储器刷新存储器 存放显示图案的点阵数据。其存储
47、容量取存放显示图案的点阵数据。其存储容量取决于设定的显示工作方式。决于设定的显示工作方式。ROM BIOS ROM BIOS 含有少量的固化软件，用于支持显示控制器含有少量的固化软件，用于支持显示控制器建立所要求的显示环境。此建立所要求的显示环境。此BIOSBIOS软件主要用于软件主要用于DOSDOS操作系统。操作系统。在在WindowsWindows环境下，它的大部分功能不被使用，而由后者的环境下，它的大部分功能不被使用，而由后者的设备驱动程序建立操作系统与适配器硬件的衔接。设备驱动程序建立操作系统与适配器硬件的衔接。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 显示控制器
48、是适配器的心脏。它依据设定的显示工显示控制器是适配器的心脏。它依据设定的显示工作方式，自主地、反复不断地读取显存中的图像点阵作方式，自主地、反复不断地读取显存中的图像点阵(包括图形、字符文本包括图形、字符文本)数据，将它们转换成数据，将它们转换成R R，G G，B B三色信号，并配以同步信号送至显示器刷新屏幕。显三色信号，并配以同步信号送至显示器刷新屏幕。显示控制器还要提供一个由系统总线至刷存总线的通路，示控制器还要提供一个由系统总线至刷存总线的通路，以支持以支持CPUCPU将主存中已修改好的点阵数据写入到刷存，将主存中已修改好的点阵数据写入到刷存，以更新屏幕。这些修改数据一般利用扫描回程的消
49、隐以更新屏幕。这些修改数据一般利用扫描回程的消隐时间写入到刷存中，因此显示屏幕不会出现凌乱。时间写入到刷存中，因此显示屏幕不会出现凌乱。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五l 先进的显示控制器具有图形加速能力，这样的控制器芯片称先进的显示控制器具有图形加速能力，这样的控制器芯片称为为AVGAAVGA芯片。典型的图形加速功能有：芯片。典型的图形加速功能有：(1)(1)位和块传送，用于生成和移动一个矩形块位和块传送，用于生成和移动一个矩形块(如窗口如窗口)数据；数据；(2)(2)画线，由硬件在屏上任意两点间画一向量；画线，由硬件在屏上任意两点间画一向量；(3)(3)填域，以
50、预先指定的颜色或花样填满一个任意多边形；填域，以预先指定的颜色或花样填满一个任意多边形；(4)(4)颜色扩充，将一个单色的图像放到屏上某一位置后，给颜色扩充，将一个单色的图像放到屏上某一位置后，给它加上指定的前景颜色和背景颜色。它加上指定的前景颜色和背景颜色。7.2 7.2 显示设备显示设备2022年12月16日星期五【例例3 3】刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的总带宽的50%50%用于刷新屏幕，保留用于刷新屏幕，保留50%50%带宽用于其他非带宽
