2.3. Thiết bị nhập xuất dữ liệu

2.3.1. Thiết bị nhập dữ liệu

2.3.2. Thiết bị xuất dữ liệu

2.3.3. Ghép nối và điều khiển thiết bị

nhập xuất

2.3.1. Thiết bị nhập dữ liệu

 Thiết bị nhập dữ liệu: Chuyển đổi dữ liệu con người có thể hiểu được sang dạng dữ liệu máy tính hiểu được.

2.3.1. Thiết bị nhập dữ liệu (t)

a. Bàn phím

 Bàn phím là thiết bị nhập thông tin vào cho máy tính xử lý, thông tin từ bàn phím là các ký tự, số và các lệnh điều khiển.

 Bàn phím là thiết bị chính giúp người sử dụng giao tiếp và điều khiển hệ thống, chương trình điều khiển bàn phím nằm trong BIOS (trên Mainboard).

3.

b. Chuột

 Chuột là thiết bị xác định và nhập thao tác tới máy tính:

• Thiết bị có thể được dịch chuyển bằng tay và tạo ra

sự dịch chuyển tương ứng của con trỏ trên màn hình.

• Khi con trỏ được dịch chuyển tới vị trí/biểu tượng

mong muốn, bằng việc bấm nút trên con chuột, những

thông tin về vị trí sẽ được nhập vào, các thao tác tương ứng với biểu tượng tại vị trí đó sẽ được thực hiện.

 Chuột không nhập dữ liệu trực tiếp như bàn phím

 Chuột hỗ trợ các thao tác trong giao diện đồ họa

 Chương trình điều khiển chuột nằm trong hệ điều hành.

b. Chuột (t)

 Chuột bi: Chuyển đổi sự xoay của bi thành sự di chuyển của con trỏ màn hình

 Thành phần chính

• Một viên bi cao su

• Hai trục nhựa đặt vuông góc, mỗi trục

gắn với bánh răng nhựa có đục lỗ

• Bộ cảm biến gồm một Diode phát

quang và một đèn thu quang.

• Chíp giải mã

• Các công tắc để nhấn phím chuột trái

hay phím chuột phải

Bản mạch của thiết bị chuột

Bộ cảm biến

Bánh răng

Chuột bi(t)

 Viên bi tỳ vào hai trục bằng nhựa, khi di chuột thì viên bi quay làm cho hai trục xoay, bánh răng xoay theo.

 Bánh răng lồng trong bộ cảm biến, diode phát quang phát ra ánh sáng hồng ngoại chiếu qua bánh răng nhựa đục

lỗ, chiếu vào đèn thu quang, khi bánh răng xoay thì ánh sáng chiếu vào đèn thu quang bị ngắt quãng.

 Đèn thu quang nhận được các xung ánh sáng. Tốc độ xung liên hệ trực tiếp với tốc độ di chuyển và khoảng cách di chuyển của chuột.

 Chip xử lý trên bản mạch của chuột đọc những xung ánh sáng từ cảm biến hồng ngoại và đổi nó thành dữ liệu nhị phân mà máy tính có thể hiểu. Chip gửi dữ liệu nhị phân đến máy tính thông qua dây của chuột.

Chuột quang

 Chuột quang xác định sự thay đổi vị trí của chuột nhờ vào việc chụp ảnh bề mặt (tấm di chuột) và đối sánh sự thay đổi trong các ảnh.

 Thành phần chính

• Hệ thống quang

• Một cảm biến quang

• Thấu kính (LENS) được thiết kế đặc biệt (plastic) dẫn hướng

ánh sáng từ LED chiếu sáng bề mặt rồi phản xạ lên trên cảm

biến.

• Một diode phát ánh sáng đỏ (LED)

• Chipset

• Bi xoay và các công tắc

Chuột quang (t)

 Diode phát quang phát ra ánh sáng đỏ chiếu lên bề mặt của tấm di chuột

 Ảnh của bề mặt tấm di chuột được thấu kính hội tụ lên bề mặt của bộ phận cảm quang

 Bộ phận cảm quang sẽ chụp ảnh và phân tích sự dịch chuyển của bức ảnh, xác định độ lớn

và hướng của sự đổi chỗ của chuột và biến đổi dữ liệu này thành tọa độ.

 Tọa độ đã được tính toán được truyền tới máy tính nhờ giao tiếp tuần tự

c.Thiết bị đọc mã vạch

 Đọc và nhập mã vạch được in trên sản phẩm nhờ tia laser ( quét qua hoặc tiếp xúc với mã vạch)

d. Thiết bị đọc thẻ từ

• Đọc thông tin lưu trên thẻ từ, phụ thuộc vào loại thẻ

• Ví dụ :

• Thẻ điện thoại

• Thẻ tín dụng

• Vé cho cửa soát vé

tự động

• Thẻ lắp chíp tích

hợp (IC) lưu trữ

được nhiều thông tin và xử lý được

thông tin.

2.3.2. Thiết bị xuất dữ liệu

 Thiết bị xuất (Out): Chuyển đổi dữ liệu máy tính xử lý được sang dạng dữ liệu con người hiểu được.

• Dữ liệu hiển thị (bản mềm): biểu diễn trên

màn hình thiết bị

• Dữ liệu in ấn (bản cứng): biểu diễn trên giấy

Thiết bị xuất dữ liệu

a. Màn hình

• Biểu diễn dữ liệu dưới dạng các ký tự hoặc đồ họa

• Phân loại theo cấu trúc

• Màn hình CRT

(cathode-ray tube)

• Màn hình tinh thể lỏng

• Độ phân giải màn hình:

Biểu diễn bởi giá trị số

lượng các điểm trên màn hình (rộng x cao)

680x480, 800x600,

1024x768, 1280x1024

b. Máy in

• Biểu diễn dữ liệu dưới dạng các ký tự và hình

ảnh trên giấy in.

• Máy in gõ:

• Máy in không gõ:

• Máy in phun

• Máy in nhiệt

• Máy in laser

b. Máy in (t)

 Máy in gõ: Gõ các đầu kim lên giấy tạo hình ảnh

(font bitmap) Máy in không gõ: Phun mực hoặc nung chảy mực vào trong giấy

 Máy in phun: Dựa trên dạng của ký tự tạo nên từ

các điểm một giọt mực rất nhỏ trong đầu in sẽ được phun (ép) lên giấy.

 Máy in nhiệt: Các đầu in đốt nóng và làm chảy mực trong băng mực để in những ký tự biểu diễn bằng chấm điểm trên giấy

 Máy in laser: Máy in trang sử dụng ngôn ngữ mô tả trang, bột mực (toner), tạo các hình ảnh in của một trang (văn bản và đồ họa) trên một trống cảm quang và chuyển nó tới giấy thông qua việc đốt nóng chùm tia laser.

• phông outline (các đường nét của ký tự được mô tả bởi

11/t3h/2u0ậ08t toán thay vì sơPhầđnồI-Cđấiuểmtrúcảmnáhy )tính 19

2.3.3. Ghép nối và điều khiển thiết bị

nhập xuất

 Đặc điểm các thiết bị nhập xuất

• Đa dạng về chủng loại: Các thiết bị khác

nhau về nguyên tắc hoạt động, tốc độ, định

dạng dữ liệu v..v

• Tốc độ làm việc chậm rất nhiều so với CPU

và RAM

Ghép nối

 Ghép nối vào bus của hệ thống

• Bus hệ thống là một tập hợp

• Các mạch điện phức tạp (tập các đường dây truyền

song song tín hiệu) được in lên mặt trên và mặt dưới

của bo mạch chính để truyền dẫn dữ liệu giữa CPU và các thiết bị khác. Bus có thể truyền 1 chiều, hai chiều nhưng không truyền hai chiều một lúc.

• Khe cắm (Slots) cắm các bản mạch mở rộng

• Tùy vào tốc độ của thiết bị mà ghép nối vào bus nào

 Ghép nối với bus thông qua các cổng ghép nối và bộ điều khiển thiết bị.

 Tất cả các thiết bị đều kết nối với trung tâm thông qua hệ thống bus.

Kiến trúc bus của máy tính cách đây

10 năm

Kiến trúc bus trong các máy hiện đại

Cổng nối ghép

• Ghép nối với trung tâm thông qua các cổng ghép nối.

• Các cổng ghép nối thiết kế tuân theo các

chuẩn ghép nối.

• Chuẩn ghép nối cho phép truyền dữ liệu nối tiếp (1

bit một lần): Giao diện nối tiếp

• Chuẩn ghép nối cho phép truyền dữ liệu song song

(nhiều bit một lần): Giao diện song song

Giao diện nối tiếp

 Hỗ trợ cho việc trao đổi các bit dữ liệu dạng nối tiếp

• 1 mạch truyền (channel)

• Truyền từng bit

• Ví dụ

• RS-232

(Recommended

Standard -232C)

• USB (Universal Serial

Kết nối USB

Upstream Downstream

Kết nối loại A tới máy tính Kết nối loại B tới thiết bị

Giao diện song song

 Hỗ trợ việc trao đổi các bit dữ liệu song song đồng thời

• 816 mạch/cáp

• Tốc độ truyền, chi phí

cao hơn so với nối tiếp

• Ví dụ:

• Centronic

• SCSI (Small

Computer Systems

Interface)

• GPIB (General

Purpose Interface

Bus)

Bộ điều khiển thiết bị

 Các thiết bị nhập xuất làm việc với máy tính thông qua bộ điều khiển tương ứng (controllers)

• Bộ điều khiển đĩa/DVD_ROM

• Cổng nối tiếp (serial), song song (parallel)

• USB

 Mỗi bộ điều khiển thiết bị sẽ gồm một

tập:

• Các thanh ghi lệnh (ghi)

• Các thanh ghi trạng thái (đọc/ghi)

• Các thanh ghi dữ liệu (đọc/ghi)

 Để làm việc với các thiết bị, CPU sẽ làm việc với tập các thanh ghi này

Giao tiếp với bộ điều khiển thiết bị

a. Phương pháp thăm dò (polling)

 CPU định kỳ thăm dò giá trị của thanh ghi trạng thái của controller.

• Nếu chưa sẵn sàng thì tiếp tục kiểm tra

• Nếu sẵn sàng thì CPU sẽ điều khiển việc vào ra dữ

liệu giữa thiết bị và bộ nhớ.

 Nhược điểm của phương pháp này là làm mất thời gian của bộ xử lý vì định kỳ phải thăm dò tính sẵn sàng của các thiết bị

b. Ngắt (interrupt)

 Thiết bị ngoại vi tạo ngắt (tín hiệu) để báo cho CPU

biết khi nó cần được phục vụ.

 Khi có ngắt CPU sẽ thực hiện chương trình xử lý ngắt

 CPU bắt đầu đọc dữ liệu từ các thanh ghi dữ liệu

 ngắt làm cho bộ xử lý không mất thời gian thăm dò xem các ngoại vi có yêu cầu phục vụ hay không, nhưng bộ xử lý phải mất thời gian chuyển dữ liệu.

c. DMA (Direct Memory Access)

Truyền dữ liệu trực tiếp từ thiết bị tới bộ nhớ và ngược lại không cần thông qua sự điều khiển của CPU (áp dụng cho các bộ điều khiển ổ đĩa cứng, card sound, card mạng, truyền từng khối dữ liệu)

• CPU phát yêu cầu thực hiện DMA cho bộ điều khiển thiết bị

• Bộ điều khiển thiết bị thực hiện trao đổi dữ liệu từ bộ nhớ tới

thiết bị

• Bộ điều khiển thiết bị tạo ngắt báo cho CPU khi kết thúc DMA

Phụ lục

 RS-232 (Recommended

Standard -232C)

• Kết nối giữa máy tính và

modem, chuột, thiết bị

quét hình ảnh ...

• Đặc điểm

• Đơn vị truyền 11 bit: 1

bit bắt đầu, 8 bit dữ

liệu, 1 bit kiểm tra chẵn lẻ, 1 bit kết thúc.

• 22.8 kb/s 33.6 kb/s

• Dòng dữ liệu hai chiều

Phụ lục

 USB (Universal

Serial Bus)

• Các thiết bị ngoại vi

không phân biệt kiểu

loại có thể sử dụng chung một cổng kết nối

• Máy tính tự động cấu

hình để nhận biết thiết

bị.

Phụ lục

 Centronic

• Chuẩn giao diện không

chính thức kết nối máy in

với máy tính cá nhân

• Đặc điểm

• Truyền song song 8 bit

• Truyền dữ liệu một

chiều

• Kết nối ngang hàng bị

giới hạn

• Tốc độ150 kbps

Phụ lục

 SCSI (Small Computer Systems Interface)

• Chuẩn giao diện cho máy tính cá nhân (ANSI_American National

Standards Institue).

• Đặc điểm:

• Truyền 8 bit dữ liệu song song

• Truyền dữ liệu hai chiều

• Tốc độ1.5  4 Mbps ( SCSI-2: 20 Mbps).

• Số lượng tối đa các thiết bị lưu trữ có thể kết nối nối tiếp nhau 8.

Phụ lục

 GPIB (General Purpose Interface Bus)

• Giao diện chuẩn để kết nối máy tính và các thiết bị đo

đạc, các thiết bị ngoại vi. (IEEE_Electrical and

Electronics Engineers)

 Đặc điểm

• Truyền 8 bit song song

• 24 đường tín hiệu

• Khoảng cách truyền giới hạn là 20m

• Tốc độ 1 kbps 1Mbps

• Số lượng tối đa các thiết bị kết nối 15

Chỉ mục

 Communication Port: Cổng COM

 Connector: Bộ kết nối

 Controller: Bộ điều khiển

 DMA (Direct Access Memory): Truy cập trực tiếp bộ nhớ

 DMAC (DMA Controller): Bộ điều khiển DMA

 Expansion card (adapter): Bản mạch mở rộng/bộ điều hợp

 Expansion slot: Khe cắm mở rộng

 I/O channel: Kênh vào ra

 Interface: Giao diện

 Interrupt: Ngắt

 Motherboard: Bo mạch chủ/bo mạch mẹ

 Parallel: Song song

 Peripheral: Thiết bị ngoại vi

 PIO (Programmed Input/Output): Vào ra được lập trình

 Port: Cổng

 Serial: Nối tiếp