计算机组成基本原理是理解计算机系统工作方式的关键，其中包括了输入输出设备和输入输出系统这两个重要组成部分。本讲义主要探讨了这些主题，旨在提供对计算机硬件基础的深入理解。
5.1 输入输出设备概述
输入输出（I/O）设备是计算机系统与用户交互的桥梁，它们负责将用户的数据和指令输入到计算机，以及将计算机处理的结果输出给用户。常见的I/O设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。理解设备的工作原理有助于我们优化系统性能和设计高效的程序。
5.1.1 点阵式设备运行原理
点阵式设备如打印机，通过控制一系列小点（像素或字符点阵）来形成图像或文本。每个点可以独立开关，形成不同颜色和形状。这种技术广泛应用于早期的打印机，例如针式打印机，通过移动打印头在色带上撞击点阵形成字符。
5.1.2 显示器设备的组成与运行原理
显示器是计算机的主要输出设备，通常由显示控制器、像素矩阵和显示面板组成。现代显示器多采用液晶显示屏（LCD）或有机发光二极管（OLED），通过改变像素单元的电荷状态来调整光的亮度和色彩，从而显示图像。
5.1.3 打印机设备的组成与运行原理
打印机分为喷墨打印机、激光打印机、热敏打印机等多种类型。喷墨打印机通过喷射微小墨滴形成图像，而激光打印机利用激光束扫描显影鼓，然后通过静电吸引粉末到纸上形成图像，再加热定影。
5.1.4 计算机键盘运行原理
键盘是最常见的输入设备，它由多个按键组成，每个按键下连接一个机械开关。当按键被按下时，开关接通，产生电信号，经由接口电路发送到计算机。
5.2 输入输出系统
5.2.1 输入输出系统概述
输入输出系统是连接CPU和I/O设备的桥梁，它负责协调数据传输，处理中断请求，并确保数据正确无误地在设备间传输。
5.2.2 计算机总线
计算机总线是系统内各组件之间通信的物理通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用于传输数据，地址总线指定内存或设备的位置，而控制总线则管理传输的启动、结束和其他信号。
5.2.3 输入输出接口概述
输入输出接口（I/O接口）是CPU与I/O设备之间的逻辑接口，它处理数据格式转换、错误检测和校正、中断处理等功能。
5.2.4 串行接口的内部组成与传送协议
串行接口如USB、RS-232，一次传输一位数据。其内部结构包括数据寄存器、控制寄存器和握手信号。串行接口的传输协议如UART（通用异步接收发送器）规定了数据的起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
5.2.5 并行接口芯片与并行输入输出操作
并行接口如PCI（外围组件互连）一次性传输多位数据，通常比串行快。并行接口芯片如LPT（并行端口）和IEEE 1284提供高速数据传输，常用于打印机等高速设备。
5.2.6 常用的输入输出方式
输入输出方式有程序控制方式、中断方式、DMA（直接存储器访问）方式等。程序控制方式由CPU直接控制数据传输；中断方式允许CPU在执行其他任务时处理I/O请求；DMA方式则允许数据直接在设备和内存间交换，无需CPU参与。
这些基础知识构成了计算机硬件系统的基础，为学习更高级的计算机体系结构、操作系统、编译原理等提供了必要的背景。理解这些概念对于软件开发、系统设计和故障排查至关重要。
