第6章 IO接口和总线ppt课件.ppt

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1、第六章I/O接口和总线6.1I/O接口（P239）要构成一个计算机系统，除了CPU和存储器之外，还需要有各种接口电路，负责完成各种外设与CPU之间的数据交换。能不能将各种外设像存储器一样直接挂接到CPU总线上呢？不能！接口（界面、过程）挂接CPU与IO设备，接口有两个侧面，一个面向CPU，一个面向IO设备数字量:由键盘、磁盘等输入的信息,或是主机送给打印机、磁盘、显示器的信息,通常是二进制形式的数据或ASCII码表示的数据及字符；模拟量:如果一个微机系统是用于控制的，则多数情况下的输入信息是连续变化的物理模拟量,如温度、压力、流量等。这些信息需要经过A/D转

2、换才能输入计算机处理；相反计算机输出的数字量要经过D/A转换,变成模拟量才能控制现场设备。开关量:通常表示两个状态,如开关的闭合、电机的运转和停止等,这些量用1位二进制位表示就可以了。CPU和输入/输出设备之间的信号种类计算机与外设之间的信息交换存在的问题：(1)信息传输速度不匹配；(2)信号电平不匹配；(3)信号格式不匹配；(4)信号时序不匹配；6.1I/O接口一、I/O接口的功能1.采用接口的必要性原因：外部设备的多样性：有输入，有输出，有检测设备、有控制设备，有数字设备，有模拟设备；从数据处理上看，数据形式有串行，有并行，需要将这些数据进行相应转换；6

3、.1I/O接口2.接口需要实现的功能(1)设置数据缓冲以解决速度不匹配；(2)设置信号电平转换电路以解决信号电平不匹配；(3)设置信息转换逻辑以解决信号格式不匹配；(4)设置时序控制电路来同步CPU与外设的工作；(5)提供地址译码电路。(6)中断管理功能:外设需CPU服务时，可由接口的中断管理控制完成。一、I/O接口的功能6.1I/O接口CPU和外部设备交换基本信息,有8位、16位…为了完成CPU与外设之间的信息交换，通常在接口部件中要传输三种信息：数据信息、状态信息、控制信息。这三种信息都通过接口电路传送，分别进入不同的寄存器，这些寄存器和它们的控制逻辑电

4、路统称为Ｉ／Ｏ端口。传送这三类信息的通道分别称为：数据端口、状态端口、命令端口。3.接口功能的实现—交换各种信息一、I/O接口的功能6.1I/O接口2）状态端口（反映外设的状态）:反映外设的工作状态。是通过接口往CPU传送的，用READY信号表示设备是否准备就绪；来说，用BUSY表示输出设备是否可以接受数据。3）控制端口（存放CPU发出的命令控制字）:是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过控制信息控制外设的工作。如控制外设的启动和停止等。1）数据端口:存放外设与CPU之间交换的数据，是主机与外设之间交换的最基本的信息，主要起数据缓冲作用。端口包括缓冲器、锁

5、存器一、I/O接口的功能3.接口功能的实现—交换各种信息6.1I/O接口CPU和输入/输出设备之间的信号从含义上讲，这三种端口存放的信息各不相同，应该分别传送。但微机系统只有IN和OUT指令，所以状态信息和控制信息也被看成一种广义的数据信息。状态信息是输入信息；控制信息是输出信息。在CPU与接口的信息交换过程中，根据其地址不同来进行区分。所以，端口必须编址才能进行读写操作！一、I/O接口的功能I/O接口由于大规模集成电路的飞速发展，目前微机系统所采用的接口电路芯片都是可编程的，也就是说CPU通过向接口芯片输出不同的控制字，就可以改变接口的工作方式，这样就可以

6、使同一接口芯片尽量适应尽可能多的工作环境。I/O接口的编址方法(P252)主要有两种：I/O端口和存储器统一编址、I/O端口单独编址。三、I/O端口的寻址方式I/O接口(1)I/O端口和存储器统一编址将存储空间划出一部分给I/O端口，使CPU对存储器和I/O端口的操作完全相同。对存储器的所有指令均适合I/O端口，不需要设置专门的I/O指令。这种编址方式不占用存储地址空间，所有的I/O端口单独构成一个I/O地址空间，靠专门的I/O指令进行端口访问。(2)I/O端口单独编址8086将I/O端口单独编址，从0000H~FFFFH64K空间。三、I/O端口的寻址方式

7、8088/8086CPU的I/O编址方式采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用)地址线上的地址信号用M/IO来区分：I/O操作只使用20根地址线中的16根：A15～A0,可寻址的I/O端口数为64K(65536)个I/O地址范围为0～FFFFHIBMPC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH)三、I/O端口的寻址方式OUT指令将使总线的信号有效IN指令将使总线的信号有效当接口只有一个端口时，16位地址线一般应全部参与译码，译码输出直接选择该端口；当接口具有多个端口时，则16位地址线的高位参与译码（决定接口的基地址），而低位则用于确定要访问哪一个端口

8、。例如：某外设接口有4个端口，地址为2F0H～2F3