《输入输出设备》PPT课件.ppt

第4章 输入输出设备,4.1 显卡和显示器 4.2 声卡和音箱 4.3 机箱和电源 4.4 基本输入输出设备,4.1 显卡和显示器,4.1.1 显卡 1 认 识 显 卡 2 显卡的基本结构 3 显卡的技术指标,1、认 识 显 卡,显卡又称视频适配器，也叫图形加速卡，如图4-1所示。目前主要的电脑游戏或是3D制作都需要一块强劲的显卡，由于和3D息息相关，所以现在的显卡也被称为3D图形加速卡。大部分显卡都是以附加卡的形式安装在PC主板的扩展槽中，或集成在主板上。目前，市面流行的显卡大多是使用3D图形芯片的AGP显卡和最新的PCI-Express接口的显卡。,图4-1 显卡,2、显卡的基本结构,每一块显卡基本上都是由显示芯片、显示内存、视频BIOS、RAMDAC、显卡接口以及PCB板及板上的电容、电阻等元器件组成的。多功能显卡还配备了视频输出/输入接口，供特殊需要。下面以华硕PCI Express版X800XT PCI Express（如图4-2所示）为例详细地介绍一下显卡的基本结构。,图4-2 显卡的基本结构,（1）显示芯片 显示芯片也称加速引擎和图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU），是显卡的核心，它的主要任务就是处理系统输入的视频信息并对其进行构建、渲染等工作。 图4-3所示为X800XT PCI Express的显示芯片。,图7-3 显示芯片,（2）显存 显存即显示缓存，主要作用就是将显示芯片处理的数据临时储存起来，这些数据包括已经处理和将要处理的数据，所以显示芯片和显存之间的通道就十分地重要，畅通与否直接关系到显卡的性能。图4-4所示为该显卡的显示内存。,图4-4 显存,显存从封装上来说通常有3种： TQFP（Thin Quad Flat Package，小型方块平面封装）、TSOP（Thin Small OutLine Package，薄型小尺寸封装）和MBGA（Micro Ball Grid Array，微型球栅阵列封装），其外观分别如图4-5所示。,图4-5,显存从类型上来说目前主要有以下几种：SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存取存储器）、DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM，双倍速数据传输同步动态随机存取存储器）和DDRII/III SDRAM。,（3）RAMDAC RAMDAC（Random Access Memory Doptal nalog ConVene，随机访问存储数字模拟转换器）是显卡中比较重要的芯片。在视频处理中，它的作用就是把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号。 数模转换工作频率的单位是MHz，与最大分辨率的关系式为： 数模转换的工作频率=最大分辨率显示刷新频率带宽系数,（4）BIOS 显卡的BIOS芯片，通常是一片闪存，它存储了显卡的一些基本的配置信息及驱动程序，如经常说的核心频率和显存频率，默认值就存放在BIOS芯片中。所以如果不改变BIOS内容，即使在操作系统中超频使用显卡了，重启之后还会恢复到原来的默认值。,另外还存放显卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS内一段控制程序，可将这些信息显示到屏幕上。 目前主流的显卡BIOS采用EEPROM芯片，可以在特定条件下重新修改升级。,（5）显卡接口 图7-2所示显卡提供的是两个DVI接口。另外有些显卡的接口比较丰富。如图4-6所示，可以看到显卡有不少的外部接口，从左往右分别是S-Video、DVI和VGA接口。,图4-6 显卡接口,（7）主板集成显卡 为了降低成本将GPU等芯片都集成在主板上，此类显卡的GPU只是中低端产品，无显存，共享内存，不适合大型图像处理。 现在的集成显卡主板有带AGP插槽和不带AGP插槽之分，如果考虑到以后装独立显卡升级的需要，选购时要注意买带AGP插槽的主板，带AGP插槽的主板插上显卡后，该主板一般会自动屏蔽集成显卡，即使不能自动也可手动屏蔽，从而使用性能更好的独立显卡。,图4-7 额外供电接口,3、 显卡的技术指标,在关注显卡性能的时候，总是对主芯片的性能十分关心。虽然显示主芯片对于显卡的性能起着决定性的作用。但是显卡的技术指标很多，显卡的其他性能指标对显卡的性能影响也很大。采用同样芯片的显卡，由于板上所用的元件质量不同，板卡的走线不同，使用起来会有明显的差异。下面介绍一下显卡的一些主要性能指标。,（1）核心频率 显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能。,（2）显示芯片位宽 显示芯片位宽是指显示芯片内部数据总线的位宽，也就是显示芯片内部所采用的数据传输位数，目前主流的显示芯片基本都采用了256位的位宽，采用更大的位宽意味着在数据传输速度不变的情况，瞬间所能传输的数据量越大。,（3）显存容量 显存容量是显卡上显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量决定着显存临时存储数据的多少。 （4）显存的频率 显存频率是指在默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）为单位。显存频率在一定程度上反映了该显存的速度。,（5）.显存带宽 显存带宽指的是一次可以读入的数据量，即表示显存与显示芯片之间交换数据的速度。带宽越大，显存与显示芯片之间的“通道”就越宽，数据“跑”得就更为顺畅，不会造成堵塞。显存带宽可以由下面这个公式计算： 显存频率显存位宽/8（除以8是因为每8个bit等于一个Byte）。,（6）AGP的带宽 AGP（Accelerate Graphical Port，加速图形接口）。 AGP不能称为总线，它与PCI总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，但在习惯上依然称其为AGP总线。AGP接口是基于PCI 2.1版规范并进行扩充修改而成的，工作频率为66MHz。,AGP接口的发展经历了AGP1.0（AGP1X、AGP2X）、AGP2.0（AGP Pro、AGP4X）、AGP3.0（AGP8X）等阶段，其数据传输速率也从最早的AGP1X的266MB/s的带宽发展到了AGP8X的2.1GB/s。,PCI Express接口 PCI Express采用了目前业内流行的点对点串行连接 。 PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。 PCI Express规格从1条通道连接到32条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。,在兼容性方面，PCI Express在软件层面上兼容目前的PCI技术和设备，支持PCI设备和内存模组的初始化，也就是说目前的驱动程序、操作系统无需推倒重来，就可以支持PCI Express设备。,4.1.2 显 示 器,1、显 示 器 的 分 类 2 、显示器的技术指标 3、显示器的选购指南,从球面到平面，从CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管显像管）显示器到LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示屏），一次次的变革总是给我们在视觉上带来了巨大的冲击。1998年当风行一时的14英寸显示器逐步淡出市场后，15英寸显示器迅速占据了市场，而到了2000年，17英寸的显示器虽然无可争议地占据了市场的主流，但是仅仅在尺寸上的变化已经难以抓住消费者的心了，更重要的是技术的革新。,1、显示器的分类,CRT显示器逐步由球面、直角平面、柱面向纯平过渡，LCD也以其新颖的态势出现在了众人的眼前。随着技术的不断进步，生产成本的逐步降低，LCD显示器也走进了平民百姓的家中,显示器按其工作原理可分为许多类型，比较常见的有阴极射线管（CRT）显示器、液晶显示器（LCD）、等离子体（PDP）显示器和真空荧光显示器（VFD）等，但后两种显示器应用不太广泛，CRT显示器和液晶显示器是PC显示器的主流，如图4-8所示。,图4-8,（1） CRT显示器 （2） 液晶显示器,2、显示器的技术指标,（1） CRT显示器的技术指标 尺寸（最大可视区域） 点距 视频带宽 场频和行频 分辨率 TCO及其他标准,（2）液晶显示器（LCD）的技术指标 分辨率 LCD的点距 响应时间 可视角度 亮度、对比度 信号输入接口 LCD的坏点,4.2 声卡和音箱,1 声 卡 2 音箱的选购指南,1、声卡,（1）声卡的基本功能 声卡（Sound Card）是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波/数字信号相互转换的硬件。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机及录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口（MIDI）使乐器发出美妙的声音。,声卡的工作原理：麦克风和喇叭所用的都是模拟信号，而PC所能处理的都是数字信号，声卡的作用就是实现两者的转换。从结构上看，声卡可分为模数转换电路和数模转换电路两部分，模数转换电路负责将麦克风等声音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑能处理的数字信号；而数模转换电路负责将电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备能使用的模拟信号。,（2）声卡的基本结构 声卡由各种电子器件和连接器组成。电子器件包括集成电路芯片、晶体管和阻容元件，用来完成各种特定的功能。连接器一般有插座和圆形插孔两种，用来连接输入/输出信号。声卡的基本结构如图4-10所示。,图4-10 声卡功能模块示意图,1声音控制/处理芯片 2功放芯片 3声音输入/输出端口,（3） 声卡的存在形式 声卡的存在形式主要有如下3种。 内置独立声卡：以扩展卡的形式，插在主板扩展槽上。 内置主板集成声卡：主板集成AC97标准软、硬声卡。 外置声卡。,4.3 机箱与电源,4.3.1 机 箱 4.3.2 电 源,4.3.1 机 箱,随着PC技术的迅猛发展，零配件也不断更新换代。在零配件推陈出新的潮流中，只有机箱、电源、键盘等少数配件基本上保持了最初的标准。正是这样，长期以来机箱却未引起人们足够的重视，而人们也多认为它是最次要的构件，在大量介绍组装、维护与维修及配件选购的文章中鲜见论及机箱。,1 .机箱的地位与作用 从表面上看，机 箱是主机的外壳，但从机箱所起的作用来看，可以说它是主机的骨架，它支撑并固定组成主机的各种板卡、线缆插口、数据存储设备以及电源等零配件。,机箱的作用有以下3个方面。 首先，它提供空间给电源、主机板、各种扩展板卡、软盘驱动器、光盘驱动器、硬盘驱动器等存储设备，并通过机箱内部的支撑、支架、各种螺丝或卡子夹子等连接部件将这些零配件牢固地固定在机箱内部，形成一个集约型的整体。,其次，它坚实的外壳保护着板卡、电源及存储设备，能防压、防冲击、防尘，并且它还能抗电磁干扰、防辐射，即起屏蔽电磁辐射的作用。 再次，它还提供了许多便于使用的面板开关指示灯等，让操作者更方便地操纵计算机或观察计算机的运行情况。,2. 机箱的种类 从外形上看，机箱常见的有两大类：立式（塔式）和卧式。立式又有大立式与小立式之分，卧式有大、小、厚、扁（薄）的区别。卧式机箱是早期比较流行的机箱，显示器放在机箱上面。但这种机箱对于日后想扩充、加装其他外设的用户来说，卧式机箱比较不方便。 立式机箱近年来成为主流，备受大家的喜欢，如图4-12所示。,图4-12 立式机箱,从PC的结构上来划分，机箱可分为AT、ATX、NLX、Micro ATX和下一代BTX等类型。 Intel在去年发布了下一代机箱标准BTX标准，和经典的ATX机箱相比较，BTX重新布局了主板构架，提高了主机的散热性能 （如图4-13所示）。,图4-13 BTX架构,图4-14为标准BTX机箱的侧面示意图，可以看到它的光驱、软驱/硬盘、电源、前面板、背板和扩展槽的位置都没有什么变化，如果不开启机箱侧板，很难察觉到它与ATX机箱有多大的差异。,图4-14 BTX机箱侧视图,另外一点不同就是在于背板，随着PC I/O接口的丰富化，ATX的背板越来越个性化，这一点是不利于发展的，而Intel的BTX机箱构架采用了统一的背板设计（如图4-15所示）。,图4-15 ATX与BTX机箱的背板比较图,3. 机箱的结构 尽管不同的机箱有诸多个性化设计，但不论什么形式的机箱，其要实现的功能、内外部基本构件是一样的。 (1)前面板 说到前面板，各类机箱可谓是“千箱千面”，形态各异，但基本组成不外乎如图4-16所示几个部分。,图4-16 机箱前面板结构,(2)内部构造 一个设计合理的机箱应该提供充足的内部空间和扩展架。板材用料方面，均应采用较好的板材，边角均应采用机箱厂通行的全折边工艺，以免伤及用户。为解决机箱内部散热问题，在侧面和背板处应构建良好的散热风道。机箱底板的面积应能够适应各种类型和大小的主板。另外不同的机箱还有一些自己的特色设计。图4-17所示为机箱内部结构。,图4-17 机箱内部结构,3箱盖与背板 设计合理的机箱都会采用一些比较人性化的措施。如良好的拆装性能免工具拆装；无螺钉直卡式板卡安装方式；使用户的安装轻松便利。机箱后板设有收线槽，各种设备线路井井有条；具有安全提手及侧挂式侧板等，如图4-18所示。,图4-18箱盖与背板的特色设计,4 机箱的选购指南 (1)制作材料 好的机箱钢板厚度至少应在一毫米以上，并且板材应该是经过特殊处理的镀锌钢板，它的优点是能够防静电。此外，镀锌钢板还有不易生锈、耐指纹等优点，这些都是普通的不锈钢板没有的特点。在用料方面还有一点特别需要说明，就是机箱的制作用塑料。,机箱左右两边的外壳（钢板）也是机箱外面很重要的部分，在选购时要注意钢板上烤漆的颜色，不能与面板相差太大，否则会严重影响整体视觉效果。 另外，许多机箱板上已经采用挂钩式勾具来代替螺丝固定式安装扣具。一些机箱采用的是劣质塑胶材料，由于弹性不足会造成扭断，在多次安装后将造成配件无法被固定下来。,(2)合理结构 拥有合理的结构是成为一款优秀机箱的必要条件。优质机箱的结构是经过专业人员设计的，最终要做到卷边、磨边不伤手，拆装容易、节省时间，提高工作效率和可承受一定外力撞击而不损坏内部部件的目的。此外，能提供足够空间也是很重要的。,(3)易用性 易用性指安装和拆卸的难易程度，如图4-19所示。良好的易用性设计主要体现在：侧板采用手拧螺丝固定，驱动器由专用工具固定，板卡采用免螺丝固定以及机箱前面板加装USB和音频接口等。不过这里要注意的是，其中某些设计在给用户带来方便的同时也带来了降低机箱整体坚固度的负面影响，所以消费者在购买时应综合考虑。,图4-19 方便的拆装方式,(4)散热设计 目前机箱中比较常见的是双程式互动散热通道设计，这种散热设计可以将机箱内90%的热量及时散发。现在有这么一种现象有的机箱在侧面、顶部增加风扇，可以把它看作是双程式互动散热通道的一个“增强版”。这种“增强版”个人认为其实不是很好，因为这会影响机箱内部空气的流动。原本应当吹到CPU附近的冷空气受到其他气流的影响并没有到达目的地，因此得不到好的效果。,(5)电磁屏蔽性能 （1）开孔符合规范 （2）各种指示灯和开关接线的电磁屏蔽 （3）细节部分的屏蔽设计,(6)外观 最后，除了用来装载各种电脑配件外，机箱给人的第一印象也很重要，机箱造型、颜色能否与居室协调一致，是否时尚漂亮，可否表现自己的个性，都成为选购机箱时的考虑因素。机箱颜色除常见的白色外，还有银色、蓝色、黑色、红色甚至透明、荧光色等。,机箱外形也越来越多样化，除了立方体外，像梯形体圆柱体、半月形或其他形状的机箱也都出现在市场上。要注意的是很多机箱外型很“Cool”，往往让大家钻进这个“美丽的陷阱”。不是钢板比一般的要薄，就是内部支架布局不合理。功能方面也被厂商所夸大，并且对缺点加以隐瞒。如果跟着厂商所宣传的卖点走，买到的产品不一定就是实用的。,4.3.2 电 源,电源是PC主机工作所需的动力源泉，优质的电源能提供给PC内部的各配件以足够的动力，让它们稳定工作。由于PC配件的功耗越来越大，内部设备也不断增加，不仅电源的功率需要不断增大，电源供电质量也十分重要，它直接影响了硬件的性能发挥。如主板、CPU、内存、显卡、硬盘等，若电源供电不稳定，轻则不能正常工作，重则会导致配件烧毁。,1开关电源的简单工作原理 简单地说，电源的作用是把交流电网的电能转换为适合PC机箱内配件使用的低压直流电，来驱动设备，主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源，主要的转换过程为： 高压市频交流（整流、滤波）高压直流（调制）高压高频交流（变压）低压高频交流（整流、滤波）低压直流,开关电源首先对市电进行整流和滤波输出高压直流电，然后用开关电路将直流电转换为高频率的脉动直流电并送到高频开关变压器上，此时可以选择体积小巧的铁氧体变压器来完成高压到低压的转换，然后再对输出的低压电进行整流和滤波并最后输出所需的直流电压，如图4-20所示。,图4-20 开关电源工作原理图,2电源的外形结构 电源外部形状是封闭的方形盒子，从其形式上常见的有三大类：条形、方形和早期的L形。不论什么形式，其构成基本是一致的。整个电源被封在一个有金属屏蔽作用的方形铁盒内，并装有供通风散热用的风扇。如图4-21所示。,图4-21 主机电源,3电源的分类 （1）PC/XT电源 （2）AT电源 （3）ATX电源,（4）ATX 12V ATX12V_1.1 ATX12V_1.3 ATX12V_2.0 （5）BTX （6）WTX电源 （Workstations ATX）,