信息技术教程：输出设备及用途

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：输出设备是用户与计算机交互的一种部件，用于数据的输出，它把各种信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和语音输出系统等。例如，14英寸显示器的横向长度是240mm、点距为0.31mm，则横向像素点数是774个。2）打印机打印机是仅次于显示器的一种重要输出设备，用户经常利用打印机将计算机中的文档、数据信息打印出来。

输出设备（Output Device）是用户与计算机交互的一种部件，用于数据的输出，它把各种信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和语音输出系统等。

下面简要介绍常用的显示器、打印机和绘图仪的基本工作原理及性能指标。

1）显示器

显示器是计算机系统中最基本的输出设备，它是用户操作计算机时传递各种信息的窗口。显示器能以数字、字符、图形、图像等形式显示各种设备的状态和运行结果，从而建立起计算机和用户之间的联系。最常用的显示器有两种类型：阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）显示器和液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）。阴极射线管显示器具有分辨率高、可靠性高、速度快、成本低等优点，曾经是图形显示器中应用得最为广泛的一种。但随着科技技术的发展，目前液晶显示器可以达到较高的分辨率，在色彩的丰富程度和细腻程度上都可以与CRT显示器媲美，而且液晶显示器重量轻、体积小、功耗低，辐射小，是当前流行的显示设备。

（1）显示器的硬件工作原理

CRT显示器屏幕上的光点是由阴极电子枪发射的电子束打击荧光粉薄膜而产生的。彩色CRT显示器显像管的屏幕内侧是由红、绿、蓝三色磷光体构成的小三角形（像素）发光薄膜。由于接收到的电子束强弱不同，像素的三原色发光强弱就不同，就可以产生一个不同亮度和颜色的像素。当电子束从左向右、从上而下地逐行扫描荧光屏，每扫描一遍就显示一屏，称为刷新一次，只要两次刷新的时间间隔少于0.01s，那么人眼在屏幕上看到的就是一个稳定的画面。

LCD的原理与CRT显示器大不相同，它是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。

（2）显示器的主要技术参数

①屏幕尺寸：指矩形屏幕的对角线长度，以英寸为单位。现在使用较多的是23、24、27英寸等。传统显示器屏幕的宽度与高度之比为4∶3，而宽屏液晶显示器的屏幕比例还没有统一的标准，常见的有16∶9和16∶10两种。值得注意的是，在相同屏幕尺寸下，无论是16∶9还是16∶10的宽屏液晶显示器，其实际屏幕面积其实都要比普通的4∶3液晶显示器的要小。

②点距：指不同像素的两个颜色相同的磷光体间的距离。点距越小，显示出来的图像越细腻，分辨率越高。目前多数显示器的点距为0.28mm。

③像素：指屏幕上能被独立控制其颜色和亮度的最小区域，是显示画面的最小组成单位。一个屏幕的像素点数的多少与屏幕尺寸和点距有关。例如，14英寸显示器的横向长度是240mm、点距为0.31mm，则横向像素点数是774个。

④分辨率：指整屏可以显示的像素点数，通常写成水平分辨率×垂直分辨率的形式，例如320×200、640×480、800×600、1 024×768。分辨率越高，屏幕上显示的图像像素越多，那么显示的图像就越清晰。分辨率通常和显示器、显卡有密切的关系。

⑤刷新频率：指每秒屏幕画面更新的次数。刷新频率越高，画面闪烁越小。一般在1 024×768的分辨率下要达到75Hz的刷新频率，这样人眼才不易察觉刷新频率带来的闪烁感。

（3）显卡

显卡是显示器与主机通信的桥梁，是显示器控制电路的接口。显卡负责把需要显示的图像数据转换成视频控制信号，从而控制显示器显示该图像。因此，显示器和显卡的参数必须相当，只有二者匹配合理，才能达到最理想的显示效果。

显卡通过接口与主板相连，该接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，也就是瞬间所能传输的最大数据量，因而不同的接口能为显卡带来不同的性能。显卡发展至今共出现ISA、PCI、AGP等几种接口，它们所能提供的数据带宽依次增加。采用新一代的PCI－E接口的显卡也在2004年正式推出，从而使显卡的数据带宽得到进一步的增大，解决了显卡与系统之间数据传输的瓶颈问题。目前一些性能较好的显卡还具有图形加速功能，它拥有自己的图形函数加速器和显示存储器（Video Random Access Memory，VRAM），其主要功能是对图形显示进行加速。

显卡分为集成显卡和独立显卡，在品牌机中采用集成显卡和独立显卡的产品约各占一半，在低端的产品中更多的是采用集成显卡，在中、高端市场则较多采用独立显卡。独立显卡是指显卡呈独立的板卡存在，需要插在主板的AGP接口上，它具备单独的显存，不占用系统内存，而且技术上领先于集成显卡，能够提供更好的显示效果和运行性能。集成显卡是将显示芯片集成在主板芯片组中，在价格方面更具优势，但不具备显存，需要占用系统内存。其实集成显卡基本能满足普通的家庭、娱乐、办公等方面的应用需求，但如需进行3D图形设计或图形方面的专业应用，那么独立显卡将是最好的选择。

2）打印机

打印机是仅次于显示器的一种重要输出设备，用户经常利用打印机将计算机中的文档、数据信息打印出来。

（1）打印机的分类

打印机的种类繁多，分类方法也很多。按照打印机的工作原理，可以分为击打式打印机和非击打式打印机。击打式打印机利用打印针撞击色带和打印纸打出点阵，组成字符或图形。非击打式打印机使用各种物理或化学的方法印刷字符，如激光扫描、喷墨、热敏效应等。目前市场上常见的有针式打印机、激光打印机和喷墨打印机，另外还有用于高级印刷的热升华打印机、新型的3D打印机等。

①针式打印机

针式打印机属于击打式打印机，激光打印机和喷墨打印机属于非击打式打印机。目前市场上流行的针式打印机一般有24根针头，通过调整打印头与纸张的间距，可以适应打印纸的厚度，而且可以改变打印针的力度以调节打印的清晰度。针式打印机具有价格便宜、耐用、穿透能力强、能够多层套打等优点，广泛用于银行、税务等部门的票据和报表类打印。但针式打印机的打印质量不高，而且噪音较大，所以很少用在普通家庭及办公应用中。

②激光打印机

激光打印机的原理类似于静电复印机，是将微粒炭粉固化在纸上而形成字符和图形，其打印质量好、速度很快、噪音小，但必须使用专用的纸张。激光打印机的分辨率很高，有的可以达到600DPI以上，打印效果精美细致，但其价格相对较高，所以常用于办公应用中。目前激光打印机逐渐趋于智能化，它没有电源开关，平时自动处于关机状态，当有打印任务时自动激活；它有自己的内存和处理器，能单独处理打印任务，大大减轻了计算机的负担。激光打印机也有宽行、窄行及彩色、黑白之分，但宽行和彩色机型都很昂贵。

③喷墨打印机(www.chuimin.cn)

喷墨打印机是靠喷出的细小墨滴来形成字符或图形的，它噪音小，价格便宜，能够输出彩色图像。但喷墨打印机也有它的不足之处，就是对纸张质量要求较高，而且消耗的墨水多，墨水的成本也较高，因此喷墨打印机对一般用户而言有“买得起，用不起”的感觉。

④3D打印机

3D打印最早出现在上世纪80年代，大多用于大型制造业，如美国波音公司生产的飞机中有10%的零部件都是“打印”出来的。近年来，3D打印成为一种潮流，并开始广泛应用于工业设计、建筑、汽车、航空航天和医疗领域等。图2.18所示的是一台宽幅的3D打印机。

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图2.18 3D打印机

使用3D打印机，你可以打印出房子、汽车、人体骨骼、拖鞋、玩具，食品等。为什么3D打印机会这么神奇呢？和传统打印机不同的是，3D打印机使用的是金属、陶瓷、塑料、砂等不同的打印原材料。首先使用3D 软件设计出所需的模型或原型，当打印机与计算机连接后，通过计算机控制可以把原材料一层层叠加起来，最终把计算机上设计的模型变成实物。3D打印机的功能虽然十分强大，但目前价格昂贵、可制作原材料相对较少、制作成本高，这些问题使得3D打印仍处于发展阶段，但其未来的发展前景值得期待。

（2）打印机的性能指标

了解打印机的性能指标对于正确选择和使用打印机是很重要的。打印机的主要性能指标有以下几个方面：

①分辨率：用DPI表示，即每英寸打印点数。分辨率越高，图像清晰度就越好。针式打印机的分辨率较低，一般为180～360DPI，激光打印机的分辨率一般为300～2 880DPI，喷墨打印机的分辨率一般为300～1 440DPI。

②打印速度：针式打印机的打印速度用每秒打印字符数（Characters Per Second，CPS）表示，一般为100～200CPS；激光打印机和喷墨打印机的打印速度用每分钟打印页数（Pages Per Minute，PPM）表示，一般在几PPM到几十PPM。

③打印幅面：打印幅面就是打印机所能打印的纸张的大小。对于针式打印机而言，打印幅面规格有两种：80列和132列，即每行可打印80个或132个字符。对激光打印机和喷墨打印机而言，打印幅面一般为A3、A4和B4。

④打印缓冲存储器：打印缓冲存储器用于满足高速打印和打印大型文件的需要。缓冲存储器的大小将影响打印速度，针式打印机的缓冲存储器一般为16KB，而喷墨打印机和激光打印机打印时需要整页载入，因此其缓冲存储器较大，一般为4～16 MB。

⑤接口类型：打印机接口类型主要有并行接口、串行接口和USB接口三种。并行口一次可以传输一个字节，串行口一次只能传输一个二进制位，而目前流行的USB接口依靠其支持热插拔和输出速度快的特性，在打印机中应用得最为广泛。

3）绘图仪

绘图仪是一种输出设备，它能按照用户要求将计算机的输出信息以图形的形式精确地输出，主要用于绘制各种管理图表、统计图、大地测量图、建筑设计图、电路布线图、机械图和计算机辅助设计图等，图2.19所示的是HP品牌的绘图仪。绘图仪一般由驱动电机、插补器、控制电路、绘图台、笔架、机械传动等部分组成。绘图仪除了必要的硬件设备之外，还必须配备丰富的绘图软件，只有将软件与硬件结合起来，才能实现自动绘图。

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图2.19　绘图仪

（1）绘图仪的分类

绘图仪的种类很多，分类方法也很多。从工作原理上划分，绘图仪可以分为笔式、喷墨式、热敏式、静电式等；而从结构上划分，又可以分为平台式和滚筒式两种。绘图仪在计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）中应用得非常广泛，它能将图形准确地绘制在图纸上，供工程技术人员参考。目前的绘图仪已智能化，它自身带有微处理器，具有直线和字符演算处理等功能。

（2）绘图仪的性能指标

①打印速度：指单位时间内能够完成的打印面积，一般用m2/hr（平方米/小时）来表示。目前主流的绘图仪的打印速度基本上在10～20m2/hr之间。与绘图仪的打印速度最直接相关的因素是喷头上喷嘴的数量，一般来说，同一品牌绘图仪的喷头上喷嘴的数量越多，打印速度越快，同时打印质量也相对较高。

②分辨率：分辨率是绘图仪最基本的一个性能指标，一般用DPI表示，即每一个平方英寸可以表现出多少个像素点，它直接关系到绘图仪输出的图像的质量高低。分辨率一般用垂直分辨率×水平分辨率表示，如720×1 440DPI。分辨率越高，数值越大，就意味着绘图仪输出的图像的质量越高。

③幅面尺寸：幅面尺寸有许多种，如滚筒式绘图仪的绘图纸幅面尺寸有两种规格：一种是宽270mm，长36m；另一种是宽750mm，长50m。平台式绘图仪的绘图纸幅面尺寸则受机器平台幅面的限制。

④接口类型：有USB接口、SCSI接口和IEEE 1394接口等。

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