微型计算机和外设之间的数据传输

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1、第6章微型计算机和外设之间的数据传输通过本章的学习，使学生掌握接口电路的基本概念、接口电路的主要功能、两种I/O端口的编址方式、32位微处理器采用I/O编址的译码、微处理器与I/O设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出熟悉32位微处理器保护模式下的I/O空间，直接存储器存取（DMA）方式以及I/O处理器控制方式教学目的和教学要求重点：I/O端口的编址方式CPU与I/O设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出难点：微处理器与I/O设备数据传送的几种方式本章重点、难点6.1接口及接口技术6.1.1接口电路的概述所谓接

2、口就是微处理器与外围设备之间的连接电路，它是两者之间进行信息交换时的必要通路，不同的外设有不同的输入/输出接口电路。例如，键盘输入有键盘接口电路，CRT显示器有显示器输出接口电路，打印机也有打印输出接口电路等等微型计算机系统的各类接口如图6-1所示图6-1微型计算机各种接口框图I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路CPU接口电路I/O设备什么是I/O接口（电路）？微机的外部设备多种多样工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差

3、别很大它们不能与CPU直接相连必须经过中间电路再与系统相连这部分电路被称为I/O接口电路为什么需要I/O接口（电路）？处理微机系统与外设间联系的技术注意其软硬结合的特点根据应用系统的需要，使用和构造相应的接口电路，编制配套的接口程序，支持和连接有关的设备什么是微机接口技术？6.1.2接口电路的主要功能设备选择功能数据缓冲功能接收和执行CPU命令的功能寄存外设状态的功能信号的转换功能数据宽度变换的功能可编程功能6.1.3接口技术的发展及分类微型计算机接口技术的发展，基本上是与微处理器的发展同步进行的。按照接口技术与接口随着微处理器的发展，可

4、将接口电路分为四类:固定式接口电路可编程接口电路智能接口与通用外围接口功能接口板一、固定式接口电路早期的微处理器多采用PMOS工艺，集成度低，系统结构与指令系统均比较简单，受半导体工艺的限制，接口芯片的集成度也不高，大都采用TTL与MSI工艺，计算机接口由小规模或中规模集成电路组合而成，要改变其功能与工作方式必须改变硬件连线才能实现，将这种简单接口电路称之为固定式接口电路二、可编程接口电路16位微处理器（例如8086CPU）的出现，使微型计算机的发展进入了第二代，第二代微处理器采用了NMOS工艺，集成度明显提高，Intel公司推出的与此相

5、适应的接口芯片有中断控制器8259A，并行I/O接口芯片8255A，定时/计数器8253／8254，DMA控制器8237A以及串行通信接口芯片8250等，这些芯片都是采用NMOS工艺的大规模集成（LSI）芯片，而且都是可编程的接口芯片，用户可以通过对接口芯片的在线编程，方便灵活地改变接口的工作方式三、智能接口与通用外围接口Intel公司于1985年首次推出第三代微处理器80386，1989年又推出X86系列的第四代微处理器80486，这时代的芯片大都是采用了NMOS或CMOS工艺的超大规模集成（VLSI）芯片。与此相应，也开发出了大批集成

6、度更高的接口器件。这一时期接口芯片的显著特点是应用了单片机作通用接口，使接口电路智能化智能化接口集单片机技术与接口技术于一体，可直接与外围设备相连，它是一种结构与功能接近于CPU的专用控制器，有独立的指令系统，通过编写完整的I/O管理程序和预处理程序，来实现对许多外设频繁的I/O进行管理，从而减轻了CPU管理I/O设备的负担，大大提高了微机系统的运行速度四、功能接口板由于微型计算机使用了各种统一的总线标准，例如：ISA、PCI、SCSI、USB等各种总线，因而从电气特性、机械特性及通信协议等方面都已标准化，开发商已为各种总线开发出了不同功

7、能的专用接口板，可供用户选购，例如：PCI总线的ADC和DAC功能板，PCI的网卡，基于PCI的RS-232串行通行卡等6.2I/O端口的编址方式端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。由于有的寄存器寄存的二进制信息专门用来被CPU读取，有的寄存器用于专门接收CPU发出来的数据，因此，被CPU访问的寄存器的地址分为输入端口和输出端口，故称为I/O端口微机给接口电路中的每个寄存器分配一个端口，即给每个寄存器分配一个地址，当CPU访问这些寄存器时，通过执行I/O指令，由I/O指令中给出的地址就从地址总线上发出去，经接口电路中的地址译

8、码器译码后，便可以选中I/O指令中所指定的寄存器进行R/W访问6.2.1两种I/O端口的编址方式一、统一编址从内存空间划出一部分地址空间留给I/O设备编址，CPU把I/O端口所指的寄存器当作存