2.4 输入输出

购买计算机并使用一段时间之后，用户就会关心如何对它进行升级，从而可以不断扩展它的能力。而理解了计算机系统的输入/输出（I/O），就会了解如何扩充计算机系统。I/O的主要功能就是为微处理器搜集数据（输入），并将处理结果送到显示器、打印机或存储设备等（输出）。

数据总线一般在RAM和CPU之间传输数据，数据总线在RAM和外围设备之间传输数据的路段被称为扩展总线。I/O通常包括了扩展总线、扩展槽（见图2-11）、扩展卡、端口和电缆上移动数据等内容。

图2-11 扩展槽

2.4.1 显示器

用于显示文本和图像的计算机显示设备（显示器）通常属于输出设备。然而，触摸屏属于输入和输出设备，因为它们能接收输入并显示输出。目前主流的显示器有两种：LCD和LED。

液晶显示器（LCD，见图2-12）通过过滤经过一层液体晶状单元的光线产生图像。与昔日的CRT显示器相比，现代的LCD技术减小了显示器的大小和重量，并且更加易于阅读。LCD是笔记本电脑的标准设备。独立的LCD称为“LCD显示器”或“平板显示器”。LCD显示器的优点是显示清晰、辐射低、便于移动且结构紧凑。

图2-12 LCD显示器（左）和LED显示屏

透过LCD的光的来源被称为背光。在标准LCD显示器中，光源通常是一些冷阴极荧光灯管，但这种灯管是不环保的。现在，背光技术正逐渐被低功耗的发光二极管（LED）所替代。使用这种技术的显示器称为LED显示器。

显示设备可以装备NTSC（美国国家电视标准委员会）或HDTV（高清晰电视）线路，这样就可以从天线或电缆中接收电视信号了。这项技术让用户能在计算机桌面和电视之间切换，使用分割屏幕或画中画的形式在同一显示设备上同时观看计算机数据和电视节目。

显示器的图像质量取决于屏幕尺寸、点距、视角宽度、响应速率、分辨率和色深。

屏幕尺寸是从屏幕的一个角到其对角的长度，用英寸度量。屏幕的尺寸各异，小至上网本的11in，大到家庭娱乐系统的60in甚至以上（1in等于2.54cm）。

点距是度量图像清晰度的一种方式。点距越小意味着图像越清晰。从技术角度来讲，点距是带有颜色的像素点之间的距离，点距以毫米为单位，而像素是形成图像的小光点。现在显示设备的点距一般为0.23～0.26mm。

显示设备的视角宽度指出了观察者在距离显示器侧面多远的地方仍能够清晰地看到屏幕图像。有了170°或更大的视角宽度，就可以在不妨碍图像质量的情况下从多种位置观看屏幕。

响应速率是指一个像素点从黑色变为白色再变回黑色所需的时间。有着较快响应速率的显示设备在显示运动物体时图像也很清晰，基本不会出现模糊或“拖影”现象。响应速率是按毫秒（ms）度量的。对游戏系统而言，响应速率要在5ms或者以下。

显示器可以显示的颜色数量称为色深或位深。大多数PC的显示设备能显示数百万种颜色。将色深设为24位（有时称为“真彩色”）时，PC可以显示1600多万种颜色.并且可以产生照片级质量的图像。

屏幕分辨率是指显示设备屏幕上水平像素和垂直像素的总数目。标准分辨率是为4:3的宽高比（宽度略大于高度）优化的。而宽屏显示器的宽高比是16:9，在其称号中会带有W字样。

HDTV广播系统使用的分辨率是1280×720（720p）或1920×1080（1080p）像素。为了HDTV兼容性，请确保自己的计算机显示器能兼容这些分辨率。

分辨率越高，文本和其他对象就显得越小，而计算机就可以显示更大的工作区，比如整页文档。分辨率越低，文本就显得越大，不过工作区就会更小。放大的文本有时候看起来会很模糊，因为需要一排像素点显示的字母现在可能需要更多像素点来填充了。大多数显示器都有推荐分辨率，在该分辨率下图像和文本是最清晰的。

除了显示器外，计算机显示系统还需要用图形电路生成用来在屏幕上显示图像的信号。“集成图形”是一种内置在计算机主板上的图形电路。第二种选择是独享图形，就是位于小型电路板上、被称为图形卡（显卡，也称为视频卡，见图2-13）的图形电路。

图2-13 显卡是插在主板上的小型电路板

显卡一般会含有图形处理单元和专用的视频内存（显存）。显存可以存储正在处理而未被显示的屏幕图像。大量的显存是进行快速的动作游戏、三维建模和图形密集型桌面出版时快速更新屏幕的关键。除了显存外，多数显卡还含有专用的图形加速器技术以增强其性能。

2.4.2 扩展槽和扩展卡

在主板上，扩展总线终止于扩展槽。扩展槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽。扩展卡是一些小型电路板，能够向计算机提供控制存储器、输入或者输出设备的能力，这是一种添加或增强电脑特性及功能的方法。例如，如果不满意主板整合显卡的性能，可以添加独立显卡；不满意主板所集成声卡的音质，可以添加独立声卡以增强音效；不支持USB 3.0或IEEE1394的主板可以通过添加相应的USB 3.0扩展卡或IEEE1394扩展卡以获得该功能等。

大多数微型计算机有四到八个扩展槽，在购买计算机的时候有些槽就已经插上了扩展卡。空扩展槽的类型和数目表明了它的扩充能力，主流扩展插槽是PCI和PCI Express。如图2-11所示，左侧最长的插槽为ISA插槽，中间白色的为PCI插槽，右边棕色的插槽为AGP插槽。

1）PCI插槽基于PCI（周边元件扩展接口）局部总线，可以提供更快的传输速率和64位的数据总线。该插槽通常用于显卡、声卡、视频捕捉卡、调制解调器或者网卡等。PCI是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有外接功能。

2）AGP（加速图形端口）是在PCI总线基础上发展起来的，主要针对图形显示方面进行优化，专门用于图形显示卡，速率比PCI插槽更快，AGP插槽提供了适合3-D图形的高速数据传输通道。但是，随着显卡速度的提高，AGP插槽已经不能满足显卡传输数据的速度，AGP显卡已经逐渐淘汰，取代它的是PCI Express插槽。

3）PCI-Express是最新的总线和接口标准，是由Intel提出的。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，而且有相当大的发展潜力。

扩展卡是为特定类型的插槽设计的。如果计划添加或者升级计算机中的某类卡，必须首先确保计算机的插槽与希望安装的卡的类型相匹配。

2.4.3 扩展端口和电缆

要将外围设备和扩展卡连接起来，只需将连接外围设备的电缆插在扩展端口上即可。扩展端口是计算机和外围设备之间交换数据的连接器。端口有时被称作“插口”。

扩展端口通常位于扩展卡上，端口也可以跳过扩展卡，直接与主板相连。多种端口具有对应的各种各样的电缆。如果外围设备已经提供电缆，通过查看电缆连接器和端口的外观是否匹配就可以确定将它插在何处。