第5章 输入输出接口48622

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1、第5章输入输出接口输入输出设备是计算机的重要组成部分，计算机通过它们与外界进行数据交换。在微型计算机系统中，为了完成一定的实际任务，必须与外部世界进行广泛的信息交换，即与各种外部设备相联系。这些设备在信息格式、工作速度、驱动方式等方面彼此差别很大，所以，不能与处理器直接相连，必须通过接口电路连接。I/O接口是处于系统与外设之间、用来协助完成数据传送和传送控制任务的一部分电路。1终端调制解调器TTY电传机A/D转换器开关量输入D/A转换器开关量输出数字化存储示波器，数字化万用表键盘，数字化仪光笔，图形输入声音输入，扫描仪点阵、激光打印C

2、RT、液晶显示喷墨打印，绘图仪，X-Y记录仪硬盘、软盘光盘、磁带智能仪器接口过程控制接口过程控制接口输入接口输出接口外存接口内存内存接口CPU数据线地址线控制线图5-1微机系统中的接口示意图25.1I/O接口的功能与类型1．基本功能“I/O接口”具有如下各种功能：（1）对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存。（2）信号转换。（3）I/O端口提供寻址功能。（4）为CPU和I/O设备之间提供联络。总之，I/O接口的功能就是完成数据、地址和控制三总线的转换和连接。接口（interface）:介于主机和外设之间的缓冲点路；端口（fort）:接口

3、中可以进行寻址读写的寄存器，主要有三类：状态口、控制口、数据口。一个接口通常含有几个端口。32．基本类型（1）总线接口。总线接口电路的作用是缓冲、锁存、隔离和驱动。（2）人机交互接口。人机交互接口，是微型计算机与操作人员之间相互传递信息的窗口。它包括输入与输出两种形式。（3）检测与控制接口。这一类接口主要用于自动控制和自动化仪器。45.2I/O接口组成与结构接口由接口硬件和接口软件组成。1．接口硬件接口电路通常做在一块大规模或超大规模集成电路芯片上，因而常被称为接口芯片。当然，有时也有根据需要而用中、小规模集成电路。不同功能的接口电路

4、，其结构虽各有不同，但都是由寄存器和控制逻辑两大部分组成，每部分又都包含几个基本组成部分，如图5-2所示。5控制寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器输入缓冲寄存器联络控制逻辑端口地址译码地址总线缓冲数据总线地址总线数据总线缓冲内部控制逻辑控制总线CPU外设图5-2接口电路基本结构框图6（1）数据缓冲寄存器。数据缓冲寄存器有时也简称缓存器，它分为输入缓存器和输出缓存器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。（2）控制寄存器。控制寄存器用于存放处理器发来的控制命令和其他信息，

5、以确定接口电路的工作方式和功能。控制寄存器是写寄存器，其内容只能由处理器写入，而不能读出。（3）状态寄存器。状态寄存器用于保存外设现行各种状态信息。它的内容可以被处理器读出，从而使处理器了解外设状况及数据传送过程中正在发生或最近已经发生的事情，供处理器做出正确的判断，使它能安全可靠地与接口完成交换数据的各种操作。7以上3种寄存器是接口电路中的核心部分。为了保证在处理器和外设之间通过接口正确地传送数据，接口电路还必须包括下面几种控制逻辑电路：（1）数据总线和地址总线缓冲器。（2）端口地址译码器。（3）内部控制逻辑。（4）对外联络控制逻辑

6、。82．接口软件接口软件又称为设备驱动程序。从实现接口的功能来看，一个完整的设备驱动程序大约包括如下一些程序段。（1）初始化程序段。（2）传送方式处理程序段。（3）主控程序段。（4）程序终止与退出程序段。（5）辅助程序段。该程序段主要解决人—机对话等内容。95.3I/O接口的编址方式在微型计算机系统中，端口的编址通常有两种不同的方式:一种是I/O端口与存储器单元统一编址，如M6800的做法；另一种是I/O端口独立编址，如8086/8088的做法。101．I/O端口与存储器单元统一编址所谓I/O端口与存储器单元统一编址，也称为存储器映像

7、I/O方式。即把每个I/O端口都当作一个存储器单元看待，I/O端口与存储器单元在同一地址空间中进行统一编址。通常，是在整个地址空间中划分出一小块连续的地址分配给I/O端口。被分配给I/O端口的地址，存储器不能再使用。11图5-3内存映射与I/O映射编址内存空间0FFFFFH供I/O接口使用000000HI/O端口NI/O端口2I/O端口0I/O端口1系统各I/O端口配置地址64KBI/O端口NI/O端口2I/O端口0I/O端口1系统各I/O端口配置地址64KB内存空间0FFFFFH000000HI/O空间（a）统一编址1MB0FFFF

8、HI/O空间……00000H122．I/O端口独立编址所谓I/O端口独立编址，也称为I/O隔离编址或I/O指令寻址方式，即I/O端口地址区域和存储器地址区域，分别各自独立编址。访问I/O端口使用专门的I/O指令，而访问内