计算机信息系统导论/输入与输出

键盘、指向和触摸设备

键盘

键盘是许多不同类型的输入设备之一，也是最常见的输入设备之一。大多数（如果不是全部）键盘都采用字母数字键排列，也称为qwerty键盘。 键盘连接到计算机的方式有几种，可以是通过USB有线连接，也可以是通过蓝牙无线连接。大多数键盘都类似，有些可能有额外的游戏键，有些可能在键盘本身内置了数字键盘。

罗技游戏键盘 G15

虽然并非所有计算设备都有键盘，但它们确实有补充设备，例如屏幕触摸键盘。许多手机以前都有一个可以滑出的键盘，供那些喜欢使用实际物理键盘的人使用。但随着技术的进步，手机转向了触摸屏，不需要滑动键盘。例如苹果iPhone和三星Galaxy。此外，您可以购买物理键盘连接到平板电脑。所有这些您可以添加到设备中的附加键盘很可能都是薄膜键盘。薄膜键盘是最便宜、最常见的键盘类型。另一种日益普及的键盘类型是机械键盘。当您在薄膜键盘上打字时，您会完成一个电路，该电路会在屏幕上生成数据，这通常只会产生很小的声音，并且不会提供触觉反馈。对于许多游戏玩家和狂热的打字员来说，他们会使用机械键盘，机械键盘的接触点直接位于每个键的下方。这提供了更好的触觉反馈以及更快的打字速度，但通常比薄膜键盘贵得多。

键盘是计算机最重要的组成部分之一！

不同类型的键盘

所有键盘的目的都是输入数据，但是，键盘的类型与需要键盘的设备的变化一样多。起初，键盘只有一种设计，但就像所有其他技术随着时间的推移而发展一样，键盘也发生了发展。“原始”键盘，被称为标准键盘，是QWERTY键盘，这可能是人们最熟悉的键盘。这种键盘平均有105个键，虽然设计上有一些小的改动，但它的大体布局一直保持不变。

微软自然人体工学键盘 4000

由于打字会给手腕和手的肌肉造成压力，所以发明了人体工学键盘。这种键盘的按键被分开，以便用户手腕的角度处于更舒适、压力更小的位置。通过改善姿势，人体工学键盘应该可以预防腕管综合征。它可以是一个带有预先倾斜键的单独键盘，也可以是两个单独的键盘，以便用户可以根据自己的喜好倾斜它们。

其他类型的键盘是为了适应非常特定的用途而生产的。例如，游戏键盘顾名思义，是专门为游戏玩家设计的，具有特殊的设计，例如内置的摇杆。另一个例子是互联网键盘，它有与上网直接相关的“热键”。这些热键包括书签列表、电子邮件收件箱、谷歌搜索和YouTube。

最后，有些键盘只是为了让消费者使用起来更方便。这些包括无线键盘，它通过蓝牙连接到计算机，紧凑型键盘，为笔记本电脑和其他便携式设备设计，以及虚拟（或触摸屏）键盘，主要用于移动设备和平板电脑。 最后一个是最新开发的，很可能在未来成为唯一的一种键盘。

EarlyComptometerKeyboard

键盘的历史

第一批键盘被称为QWERTY键盘，以键盘左上角顺序排列的六个字母命名。令人惊讶的是，键盘实际上是为了让打字尽可能慢和困难而设计的。这是因为，一位名叫克里斯托弗·拉瑟姆·肖尔斯的人在1873年开发的第一台打字机的最初设计实际上是按字母顺序排列的。一段时间后，由于打字速度过快，键盘经常卡住。这促使肖尔斯重新设计了这台机器，将最常用的字母尽可能地彼此远离，以避免卡住。通过让用户放慢速度，他的新设计取得了成功。直到20世纪60年代，一对名叫鲍勃和琼·克罗泽的夫妇才意识到将计算机技术融入企业的需求。当时，只有大型主机计算机可用。这对夫妇想出了一个带有键盘开关的设备，这让人们更加了解对这种设备的需求日益增长。到20世纪70年代，第一批键盘诞生了。它们必须一个一个地组装开关，这很费时间。在这个十年后期，第一批个人电脑诞生了。键盘没有连接到这些电脑，因此它们需要连接一个IBM电动打字机。到20世纪80年代，IBM推出了第一批个人电脑，并附带了其著名的Model M键盘。该型号出现了一些问题，因为它的Enter和Shift键太小而受到批评。IBM设计了键盘扩展器来适合键盘并扩大按键。到20世纪90年代，薄膜开关开始出现，取代了单个按键。这也是笔记本电脑面世的十年，使得薄膜开关越来越受欢迎。过去十年见证了键盘设计的进步，推出了人体工学键盘，减少了用户因过度使用而受伤的可能性。如今，随着触摸屏设备和语音识别的使用占据了计算机输入的主导地位，现代键盘正面临着灭绝的威胁。

点和点击

滚轮鼠标内部

指向设备是连接到台式机或笔记本电脑的输入设备，用于移动屏幕上的指针，通常是箭头，以允许用户选择屏幕上的对象。其中最常见的是“鼠标”，它的名字来源于它的尺寸、形状和“尾巴”，或者说连接到电脑的细线。它通常通过 USB 端口连接，并且通常放在键盘旁边，便于用户操作。最近，激光“鼠标”因为其更高的移动性而变得流行，因为它们通过蓝牙或其他无线连接连接，不再需要“尾巴”连接到系统。较旧的鼠标在其底部有一个球，当用户的手在桌面表面移动鼠标时，鼠标会利用这个球移动屏幕上的指针。当指针位于目标图标、链接或图像等上面时，用户可以通过点击鼠标表面上的两个按钮之一与它进行交互。有些鼠标可能还配备了一个滚轮，通常用于向上或向下滚动页面或放大或缩小窗口。光学鼠标使用底部的一个激光来跟踪光线而不是球的移动。三维鼠标也可以用于与三维程序进行交互。这些程序通常能够识别更复杂的移动，用户可以抬起鼠标来模拟飞行，或者倾斜鼠标来模拟程序内的视觉倾斜。

触控笔

触控笔

除了使用鼠标，许多计算设备还允许使用笔或触控笔。笔输入可以是绘画、书写或点击屏幕。触控笔通常只是一块塑料，仅用于触碰屏幕。然而，其他触控笔可以检测施加到屏幕上的压力，从而允许您获得更精确的输入。触控笔具有光滑的圆形笔尖，因此不会损坏它所使用的屏幕，并且还可能包含按钮，因此它可以与鼠标类似并执行类似的功能。触控笔的使用方式类似于使用笔和纸。它被用于摄影、平面设计、动画、工业设计和医疗保健等领域。触控笔甚至可以识别某些手势来完成任务。例如，向上挥动触控笔可以删除、打印或复制。触控笔对指甲较长或戴着手套的人很有用；在冬天戴着手套不得不使用触摸屏设备是最让人讨厌的事情了。许多智能手机，比如三星 Galaxy Note 3，都包含了一个触控笔。这些手机允许用户充分利用屏幕，因为屏幕很大，手机可以支持用户在使用手机时用两只手操作。

触摸屏

交互式桌子，Ideen 2020 展览，2013 年。

触摸屏是电子视觉显示器，允许用户通过简单的基于触摸的移动操作与程序进行交互。通过使用特殊的触控笔/钢笔或一个或多个手指，用户可以以多种方式与显示的内容进行交互，允许执行滚动、缩放、旋转、拖动和放置等操作，而无需使用指针或鼠标。由于触摸屏界面可以与几乎所有 PC 软件一起使用，并且在各种应用程序中都有用，因此移动电话、平板电脑、台式机、笔记本电脑和表面电脑都利用了这项技术。它可以在博物馆、消费者自助亭、新闻编辑室、自动取款机 (ATM)、医疗领域等地方找到。有许多触摸屏技术，它们具有不同的触控感应方法，例如电阻式、表面声波 (SAW)、电容式、红外线网格、红外线丙烯酸投影、光学成像、色散信号和声脉冲识别。它们可以识别多个输入，允许多个人同时操作设备，并验证和识别放置在设备上或设备附近的多个对象。使用触控笔的系统可以识别施加到屏幕上的压力的差异，甚至可能包含按钮以帮助“右键单击”某个对象。 触控笔是触摸屏时代最受欢迎的配件之一。

指纹扫描仪

指纹扫描仪是一种流行的安全选项，目前正在成为笔记本电脑和某些外部硬盘的标准配置。小型“触摸屏”放置在键盘旁边（或者在硬盘的情况下，放置在硬盘顶部）以提示用户使用指纹作为安全登录的方式。直到最近，这种硬件还很昂贵且不可靠。这种输入方式已被某些公司采用，以提高安全措施并为客户提供安心（通常是在物理云安全的情况下）。这项技术直到最近才成为现实，它已从政府使用普及到个人使用。

其他指向设备

操纵杆

其他指向设备的例子可以在游戏中看到。视频游戏中流行的指向设备是操纵杆。操纵杆由手移动，指向屏幕上的物体，例如角色，然后按下按钮来执行动作，例如跳跃。游戏手柄也是指向设备的例子，它们执行与操纵杆类似的功能，但完全用手握住。另一个指向游戏设备的例子是专有控制器，例如 Wii 遥控器。这些设备是运动感应的，需要将控制器指向传感器，传感器将根据屏幕上的指针相应移动。轨迹球是一种指向设备，它由一个球体置于一个套筒中，类似于倒置的鼠标，用户可以用拇指、手指或手掌滚动它。轨迹球通常在 CAD 工作站上使用，以方便使用。控制按钮和滚轮是常见的指向设备，在手持游戏设备或便携式数字媒体播放器上都可以找到。例如，在 iPod 上，用户可以旋转滚轮来滚动歌曲，然后点击目标曲目。触摸板通常是矩形的垫子，用户可以在上面滑动拇指或指尖。点击触摸板会执行与点击鼠标相同的操作。触摸板通常出现在笔记本电脑和笔记本电脑上。

专业指向设备

一个 ETC Ion 照明控制台。控制轮位于 LCD 屏幕上方。

根据使用的设备和应用程序，指向设备可以变得非常专业。舞台灯光板具有多种不同的输入信息方式，因为它们可以控制大量的设备。这些方式可以从操纵杆到更常见的控制轮。这些轮子告诉灯光设备在屏幕上显示的 x/y 轴图上循环颜色、改变效果以及移动。除了灯光板之外，飞行模拟器可能有多种输入设备，其中大多数是定制的，用于执行特定任务。许多制造商为家庭模拟器制造油门装置和飞机操纵杆。这些设备可以在几分钟内安装好，并模拟实际飞机控制器的移动。航空公司和大学更进一步，使用沉浸式模拟器将操作员封闭起来，并模拟飞机在飞行过程中的移动。在这些模拟器中，整个外壳是一个大型输入设备，每个按钮和旋钮都控制着某个功能。此外，指导员有一个工作站，他们可以在那里输入命令和加载场景来测试驾驶模拟器的人。航空公司用来训练飞行机组人员的全运动模拟器可能是最复杂的计算机输入设备。

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  一个 Saitek 控制操纵杆正在用于控制模拟器中的飞机。
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  这种封闭式的模拟器在飞行学校和航空类大学课程中相当普遍。
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  这是航空公司用来进行测试和紧急训练的全运动模拟器的驾驶舱。

扫描仪、读取器、数码相机

平板扫描仪

扫描仪

扫描仪是一种将图像以数字形式复制的设备。捕获图像后，数据将被传输到计算机。人们使用扫描仪将手持照片存储在计算机中，并可以扫描用于商业、学校等的文档。两种主要的扫描仪类型是平板扫描仪和便携式扫描仪。平板扫描仪是最常见的扫描仪类型，旨在扫描平面物体。便携式扫描仪专为旅行目的而设计。

滚筒扫描仪

平板扫描仪很像平板扫描仪，只是它可能现在是固定的，并被商店用于扫描货架上的物品。光学扫描仪捕获通常为平面的物体的图像，并将其传输到计算机，就像平板扫描仪一样。为了获得更好的图像质量，正如大多数人在打印中所追求的那样，您需要更高的分辨率扫描仪。扫描仪的分辨率以每 12 英寸的点数来衡量，这是有道理的，因为您拥有的点数越多，显示的颜色就越多，从而产生更高质量的扫描。除了扫描仪的分辨率外，还有质量，这可以在扫描图像后进行编辑和改进。如果用户想要极其详细的扫描，滚筒扫描仪是一个很好的工具。它使用光电倍增管在玻璃圆柱体上进行扫描，并以三束发射光线，使光线和颜色发生变化，从而产生非常详细的图像。 甚至有应用程序可以让我们在手机上扫描文档，以供随时使用。然而，这样做的问题是隐私问题以及手机或任何其他设备被盗的危机，这些设备扫描了任何个人信息。虽然扫描仪对企业尤其有很大帮助，但重要的是用户要意识到风险并谨慎使用。

尽管数码相机在今天被认为是标准设备，但许多人仍然拥有使用胶片相机时的负片。可以使用专门的胶片扫描仪轻松地将传统胶片数字化。提高分辨率将有助于更高质量地复制图像。

阅读器

阅读器旨在读取不同产品的编码。阅读器也被称为“价格扫描仪”。它通常是一个手持设备，用于捕获某个标签、贴纸或推特/Facebook 代码上的条形码。UPC（通用产品代码）和 ISBN（国际标准书号）是最著名的两种条形码。条形码对于不同企业的效率至关重要。

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  条形码扫描仪示例
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  UPC 条形码
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  ISBN 条形码

条形码使用线条来表示数字 0-9。它们可能很长，代表着一串很长的数字。这些唯一的数字组合代表着各种信息。条形码阅读器使用反射光或成像技术来解释代码中的条形码。一旦解释了条形码，就可以检索与数字关联的信息。扫描仪可以是固定的，例如在商店中发现的扫描仪，也可以是便携式的，例如送货服务用来扫描包裹的扫描仪。

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  便携式扫描仪

QR 代码示例

RFID 杆

QR 代码和 RFID 标签

QR 代码，也称为快速响应代码，是通过成像设备读取的图案显示条形码，使用户可以使用他们的“智能设备”自动扫描和打开到编码的超链接。设备上的 QR 阅读器应用程序使用户能够访问超链接。超链接会打开用户设备上的 URL，显示图像或网站。QR 代码经常被公司使用，以提供最有效、最廉价的方式为他们的产品、公司、活动、网站等做广告。这些代码使潜在客户或用户能够方便地访问他们的信息。QR 代码也用于其他方面，以识别时间跟踪、物品识别产品跟踪以及文档管理。

QR 代码是对传统条形码的扩展。传统条形码是一维的，而 QR 代码是二维的。在水平和垂直方向上存储数据可以显着增加信息的组合数量。

QR 代码示例

“QR 代码”是一种矩阵条形码，最初由丰田汽车公司于 1994 年创建。它们在制造过程中被用来代替传统的条形码标签，传统条形码标签提供的存储数据空间明显更少，并且经常损坏。自智能手机（和可下载的 QR 扫描应用程序）兴起以来，它们在广告/营销方面的普及和成功率前所未有，并且在某种程度上彻底改变了这些行业。QRC 为企业节省了资金，提供了一种经济高效的个性化方式来推广他们的商品或服务。也许最重要的是，它们为世界各地的客户提供了一种快速简便地获取信息的新方式。

RFID 代码，也称为通用产品代码，其中条形码被无线射频识别标签取代，允许网络系统之间进行通信，这些网络系统可以跟踪某些数据或信息。RFID 代码在当今经济中被广泛使用，有多种不同的方式。与 QR 代码类似，RFID 代码使用户在时间和便利性方面获得了效率。RFID 代码在社会中的使用方式包括：库存跟踪、票务应用程序、移动支付以及边境安全。

数码相机

拆解的数码相机

数码相机

几乎每个美国人都拥有数码相机来保存他们的记忆！数码相机用于拍摄照片，这些照片通常存储在存储卡中。购买相机时，重要的是要知道相机包含多少兆像素。例如，兆像素越高，图片的质量就越好。但是，通常情况下，兆像素越高，相机的成本就越高。人们喜欢相机，因为他们可以立即访问照片。

专业摄像机

如今，数码相机经常被集成到各种移动设备中。 当谈到智能手机时，相机通常是设备中最具市场营销价值的功能之一。例如，在线购买智能手机时，网站通常会有一张图片，比较不同竞争对手手机拍摄的照片。智能手机上的这些相机之所以受到如此大范围的营销，是因为它们为普通消费者提供了如此多的优势。能够拍摄漂亮照片的相机使人们能够轻松地将日常活动分享到社交媒体、在杂货店扫描条形码、为保险提供事故后证据等等。

虽然数码相机可以拍摄静止图像，但数码摄像机可以录制视频。尽管便携式数码摄像机在市场上正在慢慢变得不受欢迎，但其他类型的这些摄像机每天都在使用。 例如，这些相机经常被建筑物用于监控、电视网络用于广播以及公司用于视频会议。 但是，这些情况中使用的每种类型的相机都不同。用于安全目的的相机通常能够远程操作，并且通常比其他相机更小，以便它们更隐蔽。电视网络使用昂贵的专业相机，这些相机具有许多不同的功能，性能非常高。用于视频会议的相机通常是网络摄像头。这些相机体积小，通常是便携式的，可以与笔记本电脑集成。 总体而言，数码摄像机是当今社会中的一种有用工具。

数码相机的主要吸引力之一是拍摄后立即看到图像的即时满足感。但是，这种即时满足感要付出一定的代价，因为在按下按钮和实际拍照之间存在轻微的延迟。

生物识别阅读器

一名美军士兵正在使用生物识别眼部扫描仪。

生物识别技术 是客观的、可测量的、可用于识别个人的生物特征。 生物识别身份验证越来越普遍，从眼睛到指纹，从声音到面部，从独特体味到耳朵形状，计算机都可以识别个人。生物识别技术的一些应用包括：指纹扫描仪用于保护核电站等场所数据库中的敏感信息；边境和护照上的生物识别身份验证；夜总会身份验证，以确保被禁止进入的人员无法进入；甚至在公立学校，用于加强出勤记录和图书馆借书记录。 虽然生物识别身份验证非常有用，但如果其使用过于普遍，显然也会存在严重的隐私问题。然而，一个名为“生物识别技术研究所”的组织正在努力不仅推动生物识别技术的应用，而且确保随着此类技术的普及，所有隐私问题都能得到解决。该组织制定了一套隐私指南，这些指南应在使用生物识别身份验证的任何时间、任何地点得到遵守。

音频输入和输出

音频输入

用于将音频输入计算机的麦克风

音频输入是指将音频数据输入计算机。通常，人们输入计算机的音频是语音或音乐。语音输入是指将语音输入计算机上的麦克风，并通过麦克风将其转换为数字形式。许多人会使用录音软件将语音存储在文件中。语音识别系统越来越为人所知。语音识别的例子是，当你打电话给公司，自动语音录音接听，你与它交谈并回答它的问题，而计算机能够识别你的说话内容并带你到你需要去的地方。 许多手机都拥有语音识别软件，允许用户将短信或任何其他内容输入到手机中，手机可以为他们输入文本。但是，这些程序并不完美，它们通常需要说话者缓慢而清晰地讲话。正在开发的一项新技术是，计算机拾取硬盘发出的噪音，并检测是否存在任何问题。将音乐输入计算机的一种方法是从 CD 输入。他们还有可以插入计算机的键盘，声音可以输入到计算机中。使用该技术，他们还可以显示演奏的乐谱。

语音识别

语音识别系统的工作方式有很多种。一种系统是独立于说话者的语音识别软件，无论用户是谁，它都能正常工作。另一种系统是依赖于说话者的系统，它使用训练来分析特定用户的语音。然后，该系统能够适应个人语音的细微差别，并微调语音识别。另一种系统是语音识别系统，它与依赖于说话者的系统非常相似，因为它们依赖于说话者，但相反，它们主要关注的是说话者是谁，而不是他们在说什么。这些类型的系统主要用于个人安全系统。语音识别软件用于简化用户使用计算机，并允许用户自由地不必使用键盘或鼠标在计算机系统中导航。语音识别软件可用于执行许多任务，包括打开应用程序、拨打电话、计算一杯中的茶匙数量，甚至找到最近的 Chipotle 餐厅。如今，由于语音识别系统在苹果 Siri 和 Windows Cortana 等移动设备中的应用，其使用正在迅速发展。此外，语音识别软件已被纳入汽车制造中，因为法规要求驾驶员使用免提设备，以避免因道路分心。

Parc Asterix 22

语音检测和语音分析被用于机器人和自动翻译、门禁系统和教育，但不仅人类语音是识别的对象。创建的声音识别软件具有巨大的科学和实用价值。破窗、海豚的谈话、故障机械装置，甚至流血，都可以通过它们发出的声音来识别。不断增长的声音库和不断改进的电子设备，使得声音识别技术能够在工业自动化、家居改善、动物生物声学、医学生物声学等领域得到积极应用。人们使用语音识别让计算机理解他们，并使用计算机进行声音识别，以便更好地理解世界。

音频输出

音频输出 - 扬声器

音频输出顾名思义。这些是在计算机上工作时听到的声音，包括语音、音乐和其他音频声音。最常见的音频输出设备是扬声器。这些用于听视频游戏、来自 iTunes 的音乐 或 YouTube, Netflix 上的电视剧, 网络会议，以及其他类型的程序。大多数计算机都有能力添加额外的扬声器以获得更好的音质。购买计算机时通常会附带扬声器。其他扬声器的价格差别很大。可以添加一个低音炮来放大计算机的音频输出。低音炮具有称为低音的低音音频频率，旨在增强覆盖更高频率频段的扬声器的低频范围。 它们可以安装在汽车和计算机中。对于便携式笔记本电脑和移动设备，扬声器内置在设备中。一些台式计算机在显示器上永久安装了扬声器。音频输出的一个独特例子是跑步机。有些跑步机可以播放来自 iPod 或 MP3 扩展坞的音乐，这使得锻炼更加愉快。随着我们快速增长和扩展的市场，最近许多汽车公司已在汽车中加入了耳机插孔、扩展坞连接或 USB 端口，以连接 iPod 或移动设备。这些连接使得驾驶员更容易从他们的 iPod 而不是从收音机或 CD 上收听自己的音乐。耳机也可以用作音频输出，而不是使用扬声器。使用耳机可以帮助用户避免打扰周围的人（在图书馆或学校）。

显示设备

显示设备特性

老式飞利浦电视机

阴极射线管

显示设备有很多不同的特性。这些包括显示颜色、显示器类型、分辨率、视频兼容性和这些设备可能具有的额外功能。如今，大多数设备都具有彩色显示器，但仍有一些设备使用单色配色方案。Nook 电子阅读器就是其中之一。显示器类型的另一个区别在于其照明方式。老式设备，如大型、笨重、沉重的电视机和计算机屏幕，采用阴极射线管 (CRT)，由于管子占用了太多空间，因此设备需要更大。如今，我们的大多数设备都是平板显示器。这些显示器利用两种薄透明材料之间的化学或气体反应来创建显示效果；这就是为什么它们比 CRT 设备薄得多、轻得多的原因。

购买新设备时，买家要注意，显示器的尺寸是以对角线来衡量的。因此，你在亚马逊上看到的那个 7 英寸的平板电脑，其对角线长度为 7 英寸。如果你期望 7 英寸是指宽度，那么当你收到比你预期的小得多的设备时，你会感到非常失望。 还要记住，分辨率也很重要。在更小的空间内显示更多信息，图像越清晰，分辨率越高。视频通过包含 GPU 的视频卡输入。视频卡用于将视频数据转换为将在显示器上显示的图像。它使用相当大量的 RAM 来做到这一点。连接视频设备到计算机有很多方法，其中一种方法实际上允许将额外的显示器添加到现有计算机，从而使屏幕空间增加一倍。显示设备的其他有趣功能包括能够自行（暂时）保存电量并被称为无线设备、以 2D 或 3D 格式显示图像、变得更加便携甚至可穿戴（例如虚拟现实模拟器头戴式设备），以及根据触控和运动来注册命令（例如 iPhone、iPad、Android 手机以及当今大多数其他“智能”设备）。

数据投影仪

使用数据投影仪，这张感人至深的图片可以让整个教室感动落泪。

虽然你的电脑拥有很多才能和用途，但有时它可能看起来不够用。假设你在 Youtube 上找到一个有趣的猫视频，你想与你 30 个最好的朋友分享，但他们的座位离你的发光显示器太远，容不下这么多人。与其把观看派对分成几组，不如使用数据投影仪。数据投影仪可以让你将电脑显示器上的内容投影到墙壁或投影屏幕上。 图像被放大，这样你的所有朋友都可以一起看着 Youtube 上的猫惊讶地伸出爪子。即使你不知道它的名字，你也可能在生活中遇到过数据投影仪，尤其是在公立学校。它们可以通过电线或无线连接将数据从电脑传输到投影屏幕。对于那些喜欢在旅途中分享的人来说，甚至还有称为微型投影仪的便携式投影仪，它们可以提供质量较低但更易于使用的演示。 计算机信息系统导论/输入和输出

平板显示设备

平板显示设备近年来越来越受欢迎，因为它们的设计纤薄，易于使用。如今的显示器必须能够提供全彩色和灰度级、高效率和亮度、显示全动态视频的能力、广视角以及多种工作条件。 如今的消费者希望这些设备薄而轻便，不受磁场的影响，并且不会产生任何 X 射线。所有这些属性都是老式电视机或显示器中普遍使用的阴极射线管无法实现的。如今，市场上出售的显示器包括电致发光显示器、等离子显示面板、真空荧光显示器和场发射显示器。由于前者在多种温度下的耐用性，它们被应用于工业和医疗领域。等离子显示器通常用于电视机。真空荧光显示器用于低信息显示，例如电器或小型电子设备上的显示器。液晶显示器（LCD）是目前制造最广泛的显示器。

与背部“厚实”的老式电视机不同，新型 LED 电视机更加纤薄，节能。

即使没有意识到，我们也时刻被包含 LCD 的物品所包围，因为它们比其他显示器更薄更轻便。笔记本电脑、数字时钟、微波炉、手表以及许多其他日常用品都使用 LCD。液晶显示器通过阻塞光线来工作，它使用位于两片玻璃板之间的带电液晶来点亮适当的像素，这些像素使用荧光灯提供的背光。方便的是，LCD 面板通常已经在显示器的背面包含这些灯，因此被称为背光。但是，为了节省更多能量，当今的新技术发明了发光二极管显示器（LED），它们正在取代之前使用的荧光灯。

LED 是另一种平板技术，在我们周围的许多物品中都可以看到，例如闹钟、圣诞灯和汽车前灯等。LED 比 LCD 的优势在于它们更薄，图像更明亮，颜色和质量也比 LCD 甚至等离子显示器更好。此外，由于 LED 不需要荧光灯的背光，而荧光灯的寿命相对较短，因此 LED 的寿命往往长得多。由于荧光灯更容易烧毁，因此 LED 更适合于需要频繁开关的应用。LED 显示器的另一个好处是它们比 LCD 消耗的能量少得多；LED 实际上消耗的能量是 LCD 消耗能量的一半！

IMOD 显示器的颜色生成

一种新的平板显示技术是干涉调制显示器。这种显示器使用反射膜和薄膜堆栈，它们位于透明基板上，将外部光线反射到显示器上。该设备利用光波长的干涉来产生彩色图像所需的各种颜色。这种新的显示技术旨在用于便携式设备和新型手机。其原因是该显示器消耗的能量非常少。通过仅使用外部光线，该设备将无需持续为显示器提供背光。实际上，该显示器仅在更改图像时才需要消耗能量。这使得图像能够保持打开状态而不会使设备失去任何能量，这是我们在日常使用手机时都需要面对的问题。IMOD 显示器的另一个优点是，即使在阳光直射的情况下，图像也会保持清晰，因为它实际上使用阳光来显示图像。对于那些注意到在阳光下使用便携式设备或手机的困难程度的人来说，这绝对是一个优势。IMOD 显示技术是一种非常节能的技术，需要在手机和便携式设备中使用，以帮助消费者解决电池消耗问题。

视频适配器、接口和端口

HDMI 连接器

图形处理单元 (GPU) 是专门用于在显示设备上渲染图像的芯片。设备要么配备视频卡，要么配备直接集成到主板或 CPU 中的集成显卡组件。GPU 位于视频卡或计算设备的显卡组件中。它决定了显示器上显示图像的质量。视频卡通常包含风扇来冷却卡。视频卡要么配备内存芯片，要么设计为将电脑的普通 RAM 的一部分用作视频 RAM。视频卡包含 256 MB 到 2 GB 的视频 RAM。用于将显示器连接到电脑的两种最常见的接口类型是 HDMI（高清多媒体接口）和 DP（DisplayPort）。但是，仍然使用旧的连接器，包括 VGA（视频图形阵列）和 DVI（数字视频接口）。这些是可以在电脑上找到的端口，用于将它连接到另一个设备，例如电视屏幕或投影仪。如今，HDMI 和 DP 不仅被大型公司广泛使用，而且也被大众广泛使用。这使得无论谁制造了电脑，都可以实现高质量的连接和用于互连设备的单线能力。

虚拟/增强现实设备

戴着 Oculus Rift 体验虚拟现实的男孩

最近的一项进步是虚拟现实和增强现实设备。这些设备通过沉浸式的方式显示信息，而不是仅仅在屏幕上显示。首先，虚拟现实和增强现实之间的区别在于，前者完全将用户沉浸在不同的“虚拟”环境中，而后者则在当前和现有环境中添加或显示信息。因此，虚拟现实将你带入电影院，而增强现实将电影带到你的墙壁上。这两种方式都是通过各种设备实现的。有头戴式显示器。这些显示器通常由用户佩戴，并且可以透过它们观看以体验虚拟现实或增强现实。进行虚拟现实体验的显示器通常会遮住眼睛，这样用户就可以完全与现实世界隔绝，并完全沉浸在虚拟现实中。进行增强现实体验的显示器通常是透视的，因为物体是在现实世界环境中显示的。然后还有手持式显示器，它们通常只进行增强现实体验。这些显示器通常会使用设备的摄像头和屏幕来在现实世界中显示虚拟物体。

打印机

点阵式

激光打印机内部

如今的打印机可以分为两大类：冲击式打印机和非冲击式打印机。冲击式打印机（也称为针式打印机）是传统的打印机，它们通过墨带敲击纸张来打印。它们主要用于生成业务表格，例如包装单和收据。另一方面是非冲击式打印机。这类打印机不会像冲击式打印机那样接触纸张，它们主要分为两种类型：激光打印机和喷墨打印机。激光打印机使用墨粉或碳粉，而喷墨打印机使用液体墨水，两者都是通过点阵（类似于显示器上的像素）来创建图像。这些点阵构成打印分辨率，称为 dpi（每英寸点数）。分辨率越高，图像越清晰。针式打印机的一般范围为 60-90 dpi，喷墨打印机为 300-720 dpi，激光打印机为 600-2400 dpi。^[44] 此外，彩色打印机和黑白打印机是家庭或办公室环境中常见的两种标准。通常，家庭使用彩色打印机比较普遍，而办公室由于成本原因更倾向于使用黑白打印机（除非公司需要彩色打印某些材料和产品，例如报告或宣传册）。

激光打印机的优点包括更高的图像分辨率、更快的打印速度以及不会出现墨迹。然而，激光打印机比喷墨打印机更昂贵，许多人选择使用喷墨打印机，因为它们的成本更低，同时仍然能够生成高质量的图像，并且运行速度也相对较快。除了这两种类型外，冲击式打印机的优势还包括每页的打印成本低、能够打印多联表格以及可靠性高。但是，这类打印机比喷墨打印机和激光打印机要响得多，速度也慢得多。^[45]

个人打印机和网络打印机的区别在于它们连接的是一台电脑还是家庭/办公室网络。网络打印机允许多台电脑共用一台打印机，因此它们在商业环境中是标准配置。通常，个人打印机的打印速度为 20 到 35 ppm（每分钟页数），而网络打印机的打印速度为 30 到 65 ppm。

打印机可以通过 USB、有线或无线网络连接，或者通过其他设备（例如存储卡或相机）连接。常见的打印机具有多种功能，例如复印、扫描和传真。这类喷墨或激光打印机被称为多功能一体机，它们可以是彩色或黑白的。

激光打印机

激光打印机

为什么选择激光打印机而不是其他打印机？因为激光打印机以速度、精度和经济性著称。由于它使用激光，它可以一次打印一页，因此它的速度明显快于喷墨打印机。虽然它们比喷墨打印机更昂贵，但考虑到墨水比激光打印机使用的碳粉更贵，激光打印机似乎更具成本效益。激光打印机的打印效果更可靠，因为喷墨打印机往往会留下墨迹。静电是使打印机工作的基本原理，即绝缘体上积聚的电荷。它利用带有相反静电的物体，迫使电场相互吸附。

激光打印机可以打印黑白或彩色。要打印在纸张上，必须先将纸张插入打印机的进纸托盘。激光束会根据计算机中微处理器对要打印的图像进行解码，对滚筒上的特定位置进行电荷。使用的墨水是称为碳粉的细粉末墨水，当纸张在滚筒上滚动时，碳粉就会被涂抹上去。最后，纸张通过一个熔合单元，将碳粉永久地固定在纸张上。^{[46] [47]}

喷墨打印机

喷墨打印机：为什么要选择喷墨打印机？因为喷墨打印机通过从打印头喷射墨水到纸张上来创建图像。根据打印机的不同，墨滴的大小、喷嘴和电荷也不同，从而实现更精确的打印。由于墨盒的来回移动，喷墨打印机通常比激光打印机速度慢。喷墨打印机在性能和普及度上都有所提升，而价格却大幅下降。这些墨滴比一根头发丝还要细，不同的颜色组合在一起可以创造出照片级的图像。^[48]

3D 打印机

特殊用途打印机：虽然几乎每个家庭都配备了喷墨打印机或激光打印机，但市场上还有许多特殊用途打印机，专门用于完成特定任务。许多公司投资于这些产品是为了提高时间和成本效率。这些打印机的例子包括照片打印机、条形码、标签和邮票打印机、便携式和集成打印机以及 3D 打印机。 -顾名思义，照片打印机用于打印照片。人们通常会投资于这些打印机，因为它们产生的照片质量比一般的日常打印机要高。它们还具有一些普通打印机不具备的功能和应用程序。 -企业也经常使用条形码、标签和邮票打印机来制作产品。每件可售物品都需要产品标签，而专门为此设计的打印机可以节省时间和金钱。它们还有助于电子邮寄功能，为公司节省了大量每天发送信件的时间。 -如果您是一位经常出差的商务人士，那么便携式或集成打印机是您的不二之选。在频繁的旅行和往返中，您可以轻松地拿出这些便携式打印机，随时随地打印您需要的文件或图像。 -最后，可能最先进、最具发展潜力的打印机是 3D 打印机。这种有用的工具可以用来打印模型和样品。它使用塑料打印，实际上可以制作出您想要的 3D 原型的最终版本。随着技术的快速发展，越来越多的产品被设计用于提高成本和时间效率。根据您每天的工作内容，投资于其中一种打印机可能是一个明智的选择，可以帮助您节省宝贵的时间和金钱。^[49] -3D 打印机

一个 3D 打印的贝多芬。

3D 打印机使用在高级程序（例如 CAD（计算机辅助设计））中创建的虚拟设计，或者使用 3D 扫描仪扫描，来打印出物理模型和零件。为此，软件必须将模型“切片”成数千层，然后打印机一次一层地堆叠起来。有各种各样的制造方法，例如 FDM，其中材料被熔化成层，或者 SLS 打印，其中粉末材料被烧结成层。^[50] 3D 打印在设计中有着广泛的应用。即使是制造商现在也使用这些打印机来快速制作用于研究的原型。这为公司节省了资金和时间，因为只需要修改计算机上的设计文件即可更改设计。^[51]

为了构建 3D 结构和物体，人们开发了不同的 3D 打印方法。其中一些现在非常流行，而另一些则被竞争对手所取代。最流行的 3D 打印机类型包括：

- 熔融沉积成型 (FDM) - 使用 FDM 技术的 3D 打印机通过加热和挤出热塑性塑料丝，从最底部开始，逐层构建物体。

- 立体光刻 (SLA) - SLA 3D 打印机使用过量的液体塑料，这些塑料在一段时间后会固化并形成固体物体。

- 选择性激光烧结 (SLS) - 选择性激光烧结 (SLS) 是一种使用激光作为能量源来形成固体 3D 物体的技术。SLS 和 SLA 之间的主要区别在于它使用粉末材料而不是立体光刻使用的液体树脂。

- 选择性激光熔化 (SLM) - 选择性激光熔化 (SLM) 是一种也使用 3D CAD 数据作为来源的技术，它通过高功率激光束熔化和熔合金属粉末来形成 3D 物体。

- 电子束熔化 (EBM) - 与 SLM 相同，这种 3D 打印方法是一种粉末床熔合技术。虽然 SLM 使用高功率激光束作为能量源，但 EBM 使用电子束，这是这两种方法之间的主要区别。其余过程基本相同。

- 层积制造 (LOM) - 在 LOM 过程中，涂有粘合剂的纸张、塑料或金属层压板使用热量和压力融合在一起，然后使用计算机控制的激光或刀具切割成形状。^[52]

为了构建 3D 结构和物体，人们开发了不同的 3D 打印方法。其中一些现在非常流行，而另一些则被竞争对手所取代。最流行的 3D 打印机类型包括：

- 熔融沉积成型 (FDM) - 使用 FDM 技术的 3D 打印机通过加热和挤出热塑性塑料丝，从最底部开始，逐层构建物体。

- 立体光刻 (SLA) - SLA 3D 打印机使用过量的液体塑料，这些塑料在一段时间后会固化并形成固体物体。

- 选择性激光烧结 (SLS) - 选择性激光烧结 (SLS) 是一种使用激光作为能量源来形成固体 3D 物体的技术。SLS 和 SLA 之间的主要区别在于它使用粉末材料而不是立体光刻使用的液体树脂。

回顾

-词汇表

条形码 一种机器可读代码，它将数据表示为一系列条形。

计算机扬声器 连接到计算机的输出设备，提供音频输出。

CRT 显示器 一种显示设备，它使用类似于传统电视机使用的技术将图像投影到显示屏上。

数据投影仪 一种显示设备，它将所有计算机输出投影到墙壁或投影屏幕上。

绘图板 一种平板、矩形的输入设备，它与触笔配合使用，将绘制的图形、草图以及任何在设备上书写的内容传输到计算机。

手写识别 设备识别手写字符的能力。

耳机 一种个人音频输出设备，由个人使用，因此只有他或她才能听到声音。

喷墨打印机 一种输出设备，它喷射墨滴在纸上生成图像。

键盘 一种输入设备，包含许多按键，可以用来输入字母、数字和其他符号。

激光打印机 一种输出设备，它使用墨粉和类似于复印机的技术在纸上生成图像。

液晶显示器 (LCD) 一种平板显示器，它使用带电的液晶来显示图像。

显示器 台式计算机的显示设备。

鼠标 一种常见的指向设备，用户在平面上滑动它来移动屏幕上的指针，并点击其按钮进行选择。

多功能一体机 (MFD) 一种设备，在一个单元中提供多种功能（例如打印、扫描和传真）。

光学字符识别 (OCR) 计算机识别扫描的文本字符并将它们转换为电子形式文本（而不是图像）的能力。

有机发光二极管 (OLED) 显示器 一种平板显示器，它使用发光的有机材料来显示更明亮、更清晰的图像。参见有机发光二极管 (OLED) 显示器。

照片打印机 一种专门用于打印数码照片的输出设备。

像素 电子图像中最小的可着色区域，例如扫描图像、数码照片或显示屏上显示的图像。

指向设备 一种输入设备，用于移动屏幕上的指针（例如箭头），以允许用户选择屏幕上的对象。

打印机 一种输出设备，在纸上产生输出。

射频识别 (RFID) 一种用于存储和传输位于 RFID 标签中的数据的技术。

扫描仪 一种输入设备，读取印刷文本和图形，并将它们以数字形式传输到计算机。

语音识别系统 一种系统，由适当的硬件和软件组成，用于识别语音输入，例如听写或音频计算机命令。

触控笔 一种输入设备，用于在显示屏上电子书写。

触控板 一种小型矩形输入设备，通常位于笔记本电脑和上网本电脑上，用手指或拇指触摸以控制屏幕上的指针并进行选择。

触摸屏 一种显示设备，用手指触摸以发出命令或以其他方式向连接的设备提供输入。

复习问题

这些词汇可能在上面列出，也可能没有列出。我是什么？

1. 图像中最小的区域，组成整个图像。

2. 最常见的两种_____是 UPC 和 ISBN。

3. 一种将物理形式转换为数据的设备。

4. 典型的____________将声音分解成音素的数字表示。

5. 一种输出设备，使用墨粉和类似于复印机的技术在纸上生成图像。

6. 在屏幕上共享信息的设备。

7. 设备识别手写字符的能力。

8. 个人听到的个人音频输出设备。

9. 一种显示设备，将所有计算机输出投影到墙壁或投影屏幕上。

10. 一种输入设备，用于移动屏幕上的指针（例如箭头），以允许用户选择屏幕上的对象。

答案

1. 像素 2. 条形码 3. 扫描仪和摄像头 4. 语音识别系统 5. 激光打印机 6. 显示器 7. 手写识别 8. 耳机 9. 数据投影机 10. 指向设备