GCSE 计算机科学/计算机硬件/输入和输出设备

输入设备 - 将数据或指令发送到计算机的设备

设备	描述	图片
鼠标	用于屏幕输入	鼠标
键盘	键盘是将信息输入计算机最流行的方式之一。基本机械键盘依赖于按下弹簧键来完成一个电路。然后该电路将二进制信号（通常使用 ASCII）传输到计算机，以表示按下的键。 巧克力键盘 的风格化横截面（还有其他技术用于制造键盘）。右下角的按钮已按下，完成了以红色显示的电路。 有许多不同的键盘布局，语言和国家之间存在差异。最流行的布局是 QWERTY 键盘。其他布局包括 AZERTY - 适用于法国和比利时等国家 QWERTZ - 适用于德国和奥地利等国家 阿拉伯语 - 与大多数按键的值不同 乌克兰语 中文 - 覆盖在 QWERTY 键盘上 QWERTY 键盘有变体，英国 和 美国 的布局存在很小的差异。英语键盘也有变体，例如 Dvorak 布局，追随者声称其优于 QWERTY。	QWERTY 键盘
语音识别	连接到将人类语音转换为命令或文本的软件的麦克风。 优点 与计算机的自然界面，允许新用户执行命令，而无需学习复杂的命令集 缺点 语音识别可能无法识别类似单词（例如“他们的”和“他们是”）之间的差异，或者无法理解区域口音	麦克风
数码相机	光线通过镜头聚焦到相机背面的图像传感器上 图像传感器由红、绿、蓝光电传感器阵列组成，称为 拜耳滤镜。每个传感器只记录特定颜色的值。 这张图片 经过 像这样 变成这样 红色 绿色 蓝色 不同的颜色阵列组合在一起形成图像，并构成 组合图像 应用算法来合并单元格 请注意，它与原始图像并不完全相同 一旦捕获了 RGB 值，它们就可以使用 SD 或闪存卡以数字方式存储。保存格式包括 JPEG 或 TIFF。 优点 您可以预览拍摄的图像，而无需冲洗照片 您可以应用滤镜和图像以添加特殊效果 缺点 有些人认为使用传统胶片拍摄的照片质量更好	Camara2sig
条形码阅读器	用于超市，跟踪农产品等。它们可以快速读取产品详细信息，以便检索价格和信息和/或更新库存水平。但是，条形码中存储的数据量非常有限 条形码非常普遍 激光照射到条形码上，在条形码上扫描，反射光被阅读器捕获 条形码阅读器中的传感器读取反射回来的光的强度 高强度 = 白色条形 低强度 = 黑色条形 接收到的图案被转换为代码，该代码给出正在扫描的条形码的标识 该代码与产品数据库进行检查，并显示产品详细信息 Plessey 代码是条形码编码的一种方式 为了确保您收到的号码正确，条形码使用校验位。继续阅读以了解更多信息 优点 生产成本低廉，因为您只需打印黑白图像即可 读取速度快，并且使用多方向扫描仪，可以从不同的角度读取 缺点 只能存储有限的数据量	条形码阅读器
光学标记阅读器	用于多项选择题试卷等。学生会获得一系列答案选择，然后用笔或铅笔标记他们认为正确的答案。完成后，试卷将被送入机器，该机器将寻找黑色标记。这些标记的位置对应于答案，并且可以在一定速度下标记试卷。	准备进行 OMR 的多项选择考试试卷
光学字符阅读器	用于将印刷或手写文本扫描到数字格式。最近被亚马逊和谷歌用于扫描书籍。	典型手动书籍扫描仪的示意图
磁条阅读器	用于读取银行卡和门禁卡上的数据。数据存储在这些卡片背面的磁性（通常为黑色）条带上	典型信用卡背面的示例：绿色圆圈＃1 标注了 磁条
智能卡阅读器	用于银行卡，通常称为“芯片和密码”的一部分。比磁条更安全，但生产成本更高。
RFID 阅读器	用于在没有物理接触的情况下读取数据。例如伦敦 牡蛎卡 系统。该卡具有射频识别 (RFID) 芯片。 将卡放在阅读器上方，阅读器产生的磁场会在卡的电路中感应电流（不需要物理接触） 该电流为小型无线电发射器供电，该发射器会发射包含有关卡的详细信息的无线电波到阅读器 如果卡的详细信息合法，则会让此人通过大门 优点 无需物理接触即可读取（健康和安全问题） 快速支付方式 缺点 小偷可以远程读取您的卡片，窃取您的详细信息 将多个 RFID 卡放在一起，意味着它们会相互干扰，并且无法读取任何卡	损坏的卡片，露出右下角的微芯片，以及围绕卡片边缘的天线。 金丝雀码头的伦敦地铁票闸机上的牡蛎卡阅读器。

触摸敏感

越来越多的设备依赖于触摸技术。

设备	描述	图片
触摸屏	屏幕的四个角中的每一个都会发出覆盖整个屏幕的均匀电场 当您将手指放在屏幕上或靠近屏幕时，它会扰乱此字段并吸引电流 通过测量从每个角拉出的电流量，您可以对手指的位置进行三角测量 优点 自然、直观的设备界面 能够根据任务重新映射屏幕功能（例如，在需要时显示键盘） 缺点 寒冷天气会影响触摸屏的功能 无法戴着手套使用，因为这会阻止手指传导电流
绘图板	用于设计和建筑行业。这使人们能够以自然的方式在平板电脑上绘图（就像用铅笔和纸一样），并将他们的绘图显示在电脑上。	Wacom 数位板

练习：输入 多项选择问卷编写者可以使用什么输入设备将填写好的表格输入到电脑中？为什么？ 答案 OMR - 光学标记识别软件，因为它允许输入带有标记的纸张 描述条形码阅读器的功能 答案 光线或激光照射到条形码上，扫描它，反射光被阅读器捕捉 条形码阅读器中的传感器读取反射回来的光的强度 高强度 = 白色条形 低强度 = 黑色条形 接收到的图案被转换为代码，该代码给出正在扫描的条形码的标识 描述数码相机的功能 答案 光线通过镜头聚焦到相机背面的图像传感器上 图像传感器由一组红、绿、蓝光敏传感器组成，称为拜耳滤镜。每个传感器只记录特定颜色的值。 不同的颜色阵列组合在一起形成图像 图像以 TIFF 或 JPEG 格式存储 为什么专业摄影师使用数码相机比使用胶片相机更有优势？ 答案 数码图像允许您编辑和操作它们，添加软件滤镜。数码相机允许您拍照并预览结果，丢弃您不想要的那些。胶片相机在您冲洗之前不会显示图像，而且这种过程非常昂贵 使用 RFID 卡购买农产品比使用现金有什么两个好处？有什么弊端？ 答案 无需物理接触即可读取（健康和安全问题） 快速支付方式 小偷可以远程读取您的卡，窃取您的信息，而您甚至都不知道 触摸屏手机比带有硬件键盘的手机有什么好处？为什么有些人可能更喜欢硬件键盘。 答案 触摸屏手机允许您在屏幕上使用键盘，在不需要时可以隐藏。这意味着屏幕空间可以用于其他目的 有些人可能更喜欢硬件键盘，因为他们喜欢感觉到按键被按下时的反应，并提高他们的打字速度（触觉技术正在取得进展，将这种体验带入触摸屏） 描述触摸敏感屏幕的功能 答案 屏幕的四个角中的每一个都会发出覆盖整个屏幕的均匀电场 当您将手指放在屏幕上或靠近屏幕时，它会扰乱此字段并吸引电流 通过测量从每个角落拉出的电流量，您可以三角测量手指的位置

扫描仪

这里介绍的几个扫描仪记录了人类的生物（生物）测量数据（指标）。指纹等物理数据对每个人都是独一无二的。

设备	描述	图片
平板扫描仪	平板扫描仪用于将图像和文本转换为数字格式。 平板扫描仪的主要组件 将要扫描的物体放在玻璃板上，正面朝下 光线移动到文档的开头并照亮一个切片 切片反射到 CCD 上，在那里存储它的图像 光线和镜子向下移动到下一个切片，依此类推 所有切片完成后，使用它们将图像组装成数字图像	平板扫描仪
指纹扫描仪	指纹 一个人手指和脚趾上的脊和谷对每个人来说都是独一无二的。使用扫描仪可以记录指纹图案并与数据库中的其他指纹图案进行比较，允许电脑将犯罪现场的指纹与嫌疑人进行匹配，或者允许人们进入限制区域。	特拉维夫的指纹扫描仪
视网膜扫描仪	正常人的视网膜中的血管形成独特的图案，每个人都不一样 视网膜扫描仪用于记录人眼后部血管的图案。由于每个人的血管图案都不一样，因此视网膜扫描仪可以用来识别个人，而且很难伪造。	...
虹膜扫描仪	虹膜图案可以是不同的颜色，并形成每个人的唯一标识符 通过拍摄人眼血管和颜色的照片，我们可以获得独特的图案，可以用来识别个人。人们可能会试图通过使用隐形眼镜来规避这一点	一名美国海军陆战队中士使用虹膜扫描仪对参加与当地部落首领、谢赫、社区领袖和美国军人会面的巴格达迪市议会成员进行身份验证。

练习：扫描仪 解释平板扫描仪的工作原理 答案 将要扫描的物体放在玻璃板上，正面朝下 光线移动到文档的开头并照亮一个切片 切片反射到 CCD 上，在那里存储它的图像 光线和镜子向下移动到下一个切片，依此类推 所有切片完成后，使用它们将图像组装成数字图像 给出两个收集生物识别数据的设备的例子 答案 视网膜扫描仪 指纹扫描仪 虹膜识别

校验位

校验位 - 添加到数据字符串中的附加数字，根据该字符串，用于检查字符串是否已正确发送

对于输入设备，我们有很多数据被发送到电脑中，对于图像采集设备，我们可以说有数十亿个 0 和 1。我们如何确保它们都安全地从输入设备传输到电脑，而不会被破坏？有很多错误检查方法，您将在第一单元中更详细地学习一些方法，但目前，我们将学习一些关于校验位的知识

使用校验位的示例（考试不会要求您了解此技术）是通用产品代码的最后一位数字，计算方法如下

1. 将奇数位置（第一、第三、第五等）上的数字（不包括校验位）加在一起，然后乘以 3。
2. 将偶数位置（第二、第四、第六等）上的数字（不包括校验位）加到结果中。
3. 取结果除以 10 的余数（模运算），然后从 10 中减去，得到校验位。

示例：校验位 例如，一盒纸巾的 UPC-A 条形码是“036000241457”。最后一位数字是校验位“7”，如果其他数字正确，则校验位计算必须产生 7。 添加奇数位置的数字：0+6+0+2+1+5 = 14 将结果乘以 3：14 × 3 = 42 添加偶数位置的数字：3+0+0+4+4 = 11 将这两个结果加在一起：42 + 11 = 53 要计算校验位，取 (53 / 10) 的余数，也称为 (53 模 10)，然后从 10 中减去。因此，校验位值为 7。正确！

练习：校验位 计算以下食品的校验位“01010101010”。 答案 添加奇数位置的数字：$0+0+0+0+0+0=0$ 将结果乘以 3：$0x3=0$ 将偶数位数字加起来：$1+1+1+1+1=5$ 将两个结果加起来：$0+5=5$ 为了计算校验位，取 (5 / 10) 的余数，也称为 (5 模 10)，然后从 10 中减去，即 (10 - 5 模 10) = 5。因此，校验位值为 5。 如果余数为 0，从 10 中减去将得到 10。在这种情况下，使用 0 作为校验位。 以下条形码扫描是否正确："01234567890 6"。 答案 将奇数位数字加起来：0+2+4+6+8+0 = 20 将结果乘以 3：20 x 3 = 60 将偶数位数字加起来：1+3+5+7+9 = 25 将两个结果加起来：60 + 25 = 85 为了计算校验位，取 (85 / 10) 的余数，也称为 (85 模 10)，然后从 10 中减去，即 (10 - 85 模 10) = 5。因此，校验位值为 5。 如果余数为 0，从 10 中减去将得到 10。在这种情况下，使用 0 作为校验位。 因此，给定的校验位 6 表明代码不正确。 为什么要使用校验位？ 答案 我们使用校验位来确保接收到的数据是正确接收的。