微型计算机原理及其应用(I)

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1、微型计算机原理及其应用——第六章：输入/输出接口和数据传输合肥工业大学计算机与信息学院1第六章：输入/输出接口和数据传输输入/输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I/O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式2第六章：输入/输出接口和数据传输输入/输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I/O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式3第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能什么是输入/输出设备？计算机有各种用途，但不论用于何种场合，都离不开信息处理。所处理的信息，均要由输入设备提供，而处理后的结果数据，则要送给输出设备

2、，以各种形式报告给用户。例如，键盘、鼠标器、磁盘和扫描仪等是大家熟悉的输入设备，而磁盘、CRT显示器、打印机、X-Y绘图仪等则是最常见的输出设备。亦即能够完成输入/输出操作的设备就叫输入/输出设备，简称外设或I/O设备。4第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能输入/输出设备与CPU信息交换时有什么问题？外部设备种类繁多，从工作原理来讲，可分为机械式、电动式、电子式和其它形式等几类。它们对所传输的信息的要求也各不相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题：(1)速度不匹配：CPU的速度很高，而外设的速度要低得多，而且不同的外设速度差异

3、甚大，它们之中既有每秒钟能传送兆位数量级的硬磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的串行打印机或速度更慢的键盘。(2)信号电平不匹配：CPU所使用的信号都是TTL电平，而外设大多是复杂的机电设备，往往不能用TTL电平所驱动，必须有自己的电源系统和信号电平。(3)信号格式不匹配：CPU系统总线上传送的通常是8位、16位或32位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是数字量或开关量；有些设备上的信息是电流量，而有些却是电压量，有些设备采用串行方式传送数据，而有些则用并行方式。(4)时序不匹配：各种外设都有自己的定时和控制逻

4、辑，与计算机的CPU时序不一致。5第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能什么是输入/输出接口？因此，要实现外部设备与主机之间的连接(connection)和信息交换，必须经过一个数据转换和传输的设备。这种设备，我们叫做I/O接口(interface)。6第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能输入/输出接口及其功能I/O接口：I/O接口是指把外设同微型计算机连接起来实现数据传送的中间控制电路。接口的功能有：(1)数据格式转换功能(串/并转换)；(2)联络功能(协调数据传送的状态信息)；(3)速度匹配功能；(4)寻址功能；7第六章：输入/输出

5、接口和数据传输输入/输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I/O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式8第六章：输入/输出接口和数据传输——CPU和I/O设备间的信号CPU和外设之间需要交换三种信息数据信息：送入CPU进行加工处理的信息或输出到外设的运算结果。数字量：通常由键盘、磁盘驱动器等读入的信息，或由CPU送给打印机、磁盘驱动器、显示器或绘图仪的信息。它们是二进制形式数据或ASCII码表示的数据及字符。模拟量：当微型计算机用于控制时，多数情况下的输入信息是现场连续变化的物理量，它们常常需要被转化成电压或电流信号，然后进行模拟/数

6、字(A/D)转换，变成数字量，送入计算机。相反，输出控制时又要将数字量转换成模拟量(D/A)来驱动被控对象。开关量：开关量可以表示两个状态，如开关的通、断，电机的启动和停止等。常常可以把一组开关量组成一个数字量，以便于计算机的处理。控制信息：是CPU发出的，用以控制外设的工作方式或外设的启动和停止。状态信息：反映了外设当前所处的工作状态，是外设通过接口送给CPU的信号。9第六章：输入/输出接口和数据传输——CPU和I/O设备间的信号CPU和外设之间需要交换三种信息CPU与外设之间不是直接交换数据、控制、状态信息，而是通过接口间接传送的。以上三种信息在

7、形式上都是二进制代码，它们都是通过DB来传送的，分别放在接口内的不同端口中。而接口对DB上数据识别其类型是根据相应的端口地址来进行。10第六章：输入/输出接口和数据传输输入/输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I/O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式11第六章：输入/输出接口和数据传输——I/O端口和寻址方式接口部件的I/O端口CPU与外设通信时，传送的信息主要包括数据信息、状态信息和控制信息。在接口电路中，这些信息分别进入不同的寄存器，通常将这些寄存器和它们的控制逻辑统称为I/O端口。即：I/O端口：是指I/O接口中CPU可以

8、读/写的寄存器。一般接口通常有数据端口、控制端口、状态端口。数据端口：数据端口是用来存放外设送往CPU的数据