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輸入設備:向計算機輸入數據和信息的設備。是計算機與用戶或其他設備通信的橋樑。輸入設備是用戶和計算機系統之間進行信息交換的主要裝置之一。鍵盤,滑鼠,攝像頭,掃描儀,光筆,手寫輸入板,遊戲桿,語音輸入裝置等都屬於輸入設備。輸入設備(InputDevice)是人或外部與計算機進行交互的一種裝置,用於把原始數據和處理這些數的程序輸入到計算機中。計算機能夠接收各種各樣的數據,既可以是數值型的數據,也可以是各種非數值型的數據,如圖形、圖像、聲音等都可以通過不同類型的輸入設備輸入到計算機中,進行存儲、處理和輸出。

1 輸入設備 -概況

輸入設備原理圖
把待輸入信息轉換成能為計算機處理的數據形式的設備。計算機輸入的信息有數字、模擬量、文字元號、語聲和圖形圖像等形式。對於這些信息形式,計算機往往無法直接處理,必須把它們轉換成相應的數字編碼后才能處理。輸入信息的傳輸率變化也很大,它們與計算機的工作速率不相匹配。輸入設備的一個作用是使這二方面協調起來,提高計算機工作效率。輸入設備的種類很多,除文字及數字輸入設備外,模擬信號的輸入設備有數-模、模-數轉換設備;圖形、圖像的輸入設備有模式信息輸入輸出設備;離線輸入信息用的數據準備裝置有數據準備設備等。 計算機的輸入設備按功能可分為下列幾類:
字元輸入設備:鍵盤;
光學閱讀設備:光學標記閱讀機,光學字元閱讀機;
圖形輸入設備:滑鼠器、操縱桿、光筆;
圖像輸入設備:攝像機、掃描儀、傳真機;
模擬輸入設備:語言模數轉換識別系統。

輸出設備:將計算機中的數據或信息輸出給用戶。輸出設備(OutputDevice)是人與計算機交互的一種部件,用於數據的輸出。它把各種計算結果數據或信息以數字、字元、圖像、聲音等形式表示出來。常見的有顯示器、印表機、繪圖儀、影像輸出系統、語音輸出系統、磁記錄設備等。

既是輸入設備又是輸出設備:存儲設備有內存儲器和外存儲器,軟盤、硬碟、光碟、U盤、移動硬碟等是外存儲器,內存儲器又分為RAM和ROM,RAM為只讀存儲器,ROM是隨機存儲器,內存條是RAM,ROM指的是主板上的存儲BIOS的晶元。

2 輸入設備 -技術及原理

輸入設備輸入模型
信息輸入時要說明信息的具體內容、信息的形式和時間。信息輸入按信息的來源(稱目標系統)和處理系統之間連接的不同可分為間接連接、半直接連接和直接連接。間接連接把目標系統的信息記錄在數據載體上,再通過輸入設備輸入處理系統。常用的載體有穿孔卡片、穿孔帶、磁帶、磁碟等。半直接連接利用處理系統能夠處理的原始文件連接目標系統和處理系統。常用的原始文件有標記文件、磁墨水字元文件、印刷體光學字元文件和手寫體光學字元文件等。直接連接通過鍵盤、光筆、記錄設備、感測器等將信息直接輸入處理系統。信息輸入按照採集系統和處理系統之間控制的不同又可分為離線輸入和聯機輸入。離線輸入時,信息採集系統與處理系統之間通過二次數據載體相連接。聯機輸入時,信息採集系統將信息直接輸入處理系統。信息輸入還可按輸入設備的智能程度分為非智能輸入和智能輸入。非智能輸入的信息為數據,輸入設備單純地把數據轉換成處理系統能夠識別的代碼輸入。智能輸入不僅能進行數據轉換,還能進行運算,或直接輸入聲音、圖像、文字標記等信息。常用的輸入方式有穿孔卡片、穿孔帶、磁帶、磁碟和字元閱讀等多種。

3 輸入設備 -輸入方式

輸入設備穿孔卡片上面的小孔會被電腦轉譯成特定的信息
穿孔卡片輸入

穿孔卡片是在預定位置處穿孔的組合表示數據。最常用的卡片寬82.6毫米,長187.3毫米,厚1.78毫米。它有80個垂直的列,每列有12個穿孔位置。在一列上穿1、2或3個孔表示一個字元。每張卡片可記載一件事務、一筆帳目或一個記錄。穿孔卡片在初期的電子數據處理系統中,曾被廣泛地使用。卡片輸入是離線輸入,先用鍵盤穿孔機將數據記錄在卡片上,然後通過讀卡機送入處理系統。讀卡機把卡片上孔眼組合轉換成二進位代碼送入處理系統,典型的輸入速率為每秒2000個字元。

穿孔帶輸入

穿孔帶由紙、塑料或金屬製成,在帶上穿圓孔來記載數據。按帶的寬度分為8單位帶、7單位帶和5單位帶。在帶的橫向一排穿孔位置上孔眼的組合代表一個5~8位的字元代碼。穿孔帶輸入是離線輸入,先用穿孔機將數據記錄在穿孔帶上,然後由穿孔帶閱讀機將數據送入處理系統。穿孔帶也可在許多事務處理機(例如電傳打字機、現金收入記錄機等)上作為正常業務操作的直接副產品而得到。穿孔帶閱讀機把穿孔帶上的孔眼組合轉換成二進位代碼送入處理系統。典型的輸入速率為每秒1000個字元。

輸入設備穿孔卡片派生出的穿孔紙帶
磁帶輸入

磁帶利用表面磁層的磁化方向來記錄信息。它具有密度高、經濟性好、易於擦掉再用等優點,是電子數據處理系統中使用最多的輸入輸出載體。常用的磁帶12.7毫米(1/2英寸)寬,每盤61米(2400英寸)長,盤徑266.7毫米(10.5英寸)。在橫向上記錄一個字元,稱為一幀,每幀含有7個或9個二進位位(比特)。磁帶的存儲密度為246幀/毫米,每秒可讀寫125萬個字元。在電子數據處理系統中使用的磁帶機能在幾毫秒內啟動或停止,並能保證磁帶高速平穩地通過磁頭(5088毫米/秒)。磁頭上有一線圈,它將磁帶表面記錄的信息轉換成電信號輸入處理系統。小型電子數據處理系統常用盒式磁帶機,盒式磁帶使用方便、經濟。典型讀寫速度為10~2000字元/秒。

磁碟輸入

磁碟用不導磁的圓盤作基體,表面上塗有磁性層來記載數據,安裝在一根垂直的軸上,以2400~3600轉/分的速度旋轉。磁碟是一種最重要的數據載體。典型的磁碟組由1~12個磁碟組成,盤徑為356、254、203毫米(14、10、8英寸)不等。讀寫磁頭安裝在梳狀存取機構上,可在盤徑方向水平移動。磁碟組的讀寫速率為每秒156000~885000個字元,存儲容量為7.25~200兆個字元。小型電子數據處理系統廣泛使用軟磁碟。它的基體由塑料製成,盤徑76毫米、127毫米或203毫米(3英寸、5英寸或8英寸),裝在黑色的塑料封套中。磁碟旋轉時,封套保持不動。軟磁碟可以隨時從驅動器上取下更換,使用方便,價格低廉。

輸入設備帶孔
字元閱讀

它是直接聯機輸入,直接讀出由印表機、打字機、現金收入記錄機和印刷票據上的字元,將它轉換成處理系統可讀的代碼。有光學字元識別(OCR)和磁性墨水字元識別(MICR)。光學字元識別器利用光學原理可以識別兩種標準字體(OCR-A和OCR-B)。磁性墨水字元識別器利用檢測磁性標記可以識別用專門的磁性墨水列印的字元,它不會因非磁性的臟物或鉛筆記號等發生識別錯誤,比光學字元識別器更為可靠。字元閱讀機還可讀入條形碼錶示的信息。條形碼是60年代開始為鐵路所採用。條形碼最常用在標誌盒裝食品或罐頭的種類和價格上。它由一連串黑白相間的條子組成,一般被稱為國際產品碼。超級市場的收款員只要將商品貼有條形碼的一面輕輕擦過條形碼掃描器的「窗口」,有關商品的信息就會輸入到與之相連的微型計算機中。計算機迅速算出總價格。條形碼已廣泛用於庫存管理、醫院病例、書籍定價、圖書館流通管理以及工廠裝配線等方面。字元閱讀機促進了人機通信的進展。人們所能認識的圖形可以自動地轉換成機器能夠識別的圖形。許多原始文件(數據清單,票據等)可直接輸入計算機而無需再作介質轉換,從而省掉了大量的穿孔按鍵等準備數據的勞動,大大提高了計算機的使用效率。現代漢字識別和手寫體識別技術也取得了一定成功。

CRT終端

它有一個類似於打字機的輸入鍵盤和一個陰極射線管的顯示屏。信息直接從鍵盤輸入,輸入的數據首先在屏幕上顯示,如果發現錯誤,可以立即刪除或修改,然後送入處理系統。也可用光筆輸入信息,光筆是形狀象筆的光檢測裝置,由操作員掌握,用它指定屏幕上的某一點,即可對此點的信息進行修改、增添或刪除。光筆在屏幕上移動可以畫出相應的圖形。CRT終端是使用最廣泛的輸入輸出設備。

輸入設備手寫筆
漢字輸入

直接把漢字轉換成處理系統能夠識別的代碼輸入。漢字輸入系統是中文信息處理系統的重要組成部分。

圖形輸入

把複雜圖形如指紋、航測圖、衛星遙感圖片等通過攝像裝置或傳真機送入系統並加以識別,經過壓縮、處理,轉換成處理系統能夠識別的代碼。

語音輸入

直接把聲音、語言轉換成處理系統能夠識別的代碼輸入。

模擬量輸入

利用模數轉換器可把從感測器上收集到的連續變化的信息(模擬量)轉換成處理系統能夠接受的數字。把模擬量轉化為數字分四步進行:取樣、保持、量化、編碼。

4 輸入設備 -具體分類

輸入設備輸入設備
(1)鍵盤

鍵盤(Keyboard)是常用的輸入設備,它是由一組開關矩陣組成,包括數字鍵、字母鍵、符號鍵、功能鍵及控制鍵等。每一個按鍵在計算機中都有它的惟一代碼。當按下某個鍵時,鍵盤介面將該鍵的二進位代碼送入計算機主機中,並將按鍵字元顯示在顯示器上。當快速大量輸入字元,主機來不及處理時,先將這些字元的代碼送往內存的鍵盤緩衝區,然後再從該緩衝區中取出進行分析處理。鍵盤介面電路多採用單片微處理器,由它控制整個鍵盤的工作,如上電時對鍵盤的自檢、鍵盤掃描、按鍵代碼的產生、發送及與主機的通訊等。

(2)滑鼠器

滑鼠器(Mouse)是一種手持式屏幕坐標定位設備,它是適應菜單操作的軟體和圖形處理環境而出現的一種輸入設備,特別是在現今流行的Windows圖形操作系統環境下應用滑鼠器方便快捷。常用的滑鼠器有兩種,一種是機械式的,另一種是光電式的。

機械式滑鼠器的底座上裝有一個可以滾動的金屬球,當滑鼠器在桌面上移動時,金屬球與桌面摩擦,發生轉動。金屬球與四個方向的電位器接觸,可測量出上下左右四個方向的位移量,用以控制屏幕上游標的移動。游標和滑鼠器的移動方向是一致的,而且移動的距離成比例。

輸入設備滑鼠
光電式滑鼠器的底部裝有兩個平行放置的小光源。這種滑鼠器在反射板上移動,光源發出的光經反射板反射后,由滑鼠器接收,並轉換為電移動信號送入計算機,使屏幕的游標隨之移動。其他方面與機械式滑鼠器一樣。

滑鼠器上有兩個鍵的,也有三個鍵的。最左邊的鍵是拾取鍵,最右邊的鍵為消除鍵,中間的鍵是菜單的選擇鍵。由於滑鼠器所配的軟體系統不同,對上述三個鍵的定義有所不同。一般情況下,滑鼠器左鍵可在屏幕上確定某一位置,該位置在字元輸入狀態下是當前輸入字元的顯示點;在圖形狀態下是繪圖的參考點。在菜單選擇中,左鍵(拾取鍵)可選擇菜單項,也可以選擇繪圖工具和命令。當作出選擇后系統會自動執行所選擇的命令。滑鼠器能夠移動游標,選擇各種操作和命令,並可方便地對圖形進行編輯和修改,但卻不能輸入字元和數字。

(3)其他輸入設備

以上對常用的鍵盤和滑鼠作了介紹,下面簡要說明另外幾種輸入設備的功能和基本工作原理。

輸入設備手持掃描儀
光學標記閱讀機是一種用光電原理讀取紙上標記的輸入設備,常用的有條碼讀入器和計算機自動評卷記分的輸入設備等。

圖形(圖像)掃描儀是利用光電掃描將圖形(圖像)轉換成像素數據輸入到計算機中的輸入設備。目前一些部門已開始把圖像輸入用於圖像資料庫的建設中。如人事檔案中的照片輸入,公安系統案件資料管理,數字化圖書館的建設,工程設計和管理部門的工程圖管理系統,都使用了各種類型的圖形(圖像)掃描儀。

正在研究使計算機具有人的「聽覺」和「視覺」,即讓計算機能聽懂人說的話,看懂人寫的字,從而能以人們接收信息的方式接收信息。為此,開闢了新的研究方向,其中包括模式識別、人工智慧、信號與圖像處理等,並在這些研究方向的基礎上產生了語言識別、文字識別、自然語言理解與機器視覺等研究方向。語言和文字輸入技術的實質是使計算機從語言的聲波及文字的形狀領會到所聽到的聲音或見到的文字的含義,即對聲波與文字的識別。

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