《基本输入输出接口》PPT课件

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1、第8章第8章基本输入输出接口教学重点I/O接口电路的典型结构无条件传送方式查询传送方式8.1I/O接口概述1、为什么需要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接口电路多种外设8.1I/O接口概述（续1）2、什么是I/O接口（电路）？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ISA插槽PCI插槽AGP插槽北桥芯片组

2、南桥芯片组内存插槽CPU插槽IDE接口软驱接口并口连接器串口连接器ROMBIOS鼠标键盘USB接口主板电源插座3、I/O接口的主要功能⑴解决CPU和外设之间速度不匹配的问题对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节输入接口有缓冲环节注：外设经接口与总线连接，必遵循“输入要缓冲、输出要锁存”的原则⑵实现电平转换(3)转换信息格式模／数与数／模转换开关量转换并行—串行转换（4）实现CPU与外设之间同步工作一般采用时序控制电路使CPU和外设同步工作。接口电路接收CPU送来的命令或控制信号、定时信号，实施对外设的控制与管理，外设的工作状态和应答信号也通过接口及时返回给C

3、PU，以握手联络信号来保证主机和外部I／O操作实现同步。（5）实现CPU对端口的选择一个外部设备接口中通常包含若干个端口，在同一时刻，CPU只能与某一个端口交换信息。必须具有译码电路进行译码选址。I/O接口的典型结构控制总线CB地址总线ABI/O接口电路数据控制状态数据总线DBCPU外设控制寄存器状态寄存器数据寄存器1）接口电路的内部结构2）接口电路的外部特性3）接口电路芯片的分类4）接口电路的可编程性1.接口电路的内部结构CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部：⑴数据寄存器保存外设给CPU和CPU发往外设的数据⑵状态寄存器保存外设或

4、接口电路的状态⑶控制寄存器保存CPU给外设或接口电路的命令理解端口2.接口电路的外部特性主要体现在引脚上，分成两侧信号:面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接主要是数据、地址和控制信号面向外设一侧的信号：用于与外设连接提供的信号五花八门功能定义、时序及有效电平等差异较大3.接口电路芯片的分类接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯片）：通用接口芯片支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片面向外设的专用接口芯片针对某种外设设计、与该种外设接口面向微机系统的专用接口芯片,与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能4.接口电路的可编程性许多接口电路具有多种功能

5、和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种;接口需要进行物理连接，还需要编写接口软件;接口软件有两类：初始化程序段——设定芯片工作方式等数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间信息交换8.2CPU与端口之间的接口技术一、I/O端口的编址方法1、I/O端口的统一编址方式2、I/O端口的独立编址方式二、I/O端口地址译码三、8086CPU与端口之间的硬件接口一、I/O端口的编址接口电路占用的I/O端口有两类编排形式I/O端口单独编址I/O地址空间独立于存储地址空间如8086/8088I/O端口与存储器统一编址它们共享一个地址空间如M68001、I/O端口单

6、独编址优点：I/O端口的地址空间独立控制和地址译码电路相对简单专门的I/O指令使程序清晰易读缺点：I/O指令没有存储器指令丰富内存空间I/O空间FFFFF0FFFF80x86采用I/O端口独立编址2、I/O端口与存储器统一编址优点：不需要专门的I/O指令；I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活；I/O地址空间可大可小；缺点：I/O端口要占去部分存储器地址空间；程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）；内存部分I/O部分存储器空间00000FFFFF3、8088/8086的输入输出指令输入指令INAL,i8/DX;字节输入INAX,i8/DX;字输入输出指令OUTi8/D

7、X,AL;字节输出OUTi8/DX，AX;字输出功能演示功能演示二、I/O地址的译码I/O地址的译码方法与存储器地址的译码方法一样，但有它的特点：分为两个部分：接口的选择和端口的选择。部分译码时，通常是中间地址线不连接部分译码也有最低地址线不连接的情况每个接口电路通常只占用几个I/O地址，这时可以利用基本逻辑门电路进行地址译码除采用译码器、门电路进行译码外，I/O地址译码还经常采用可编程逻辑器件PLD为了给系统一定的选择余地，有些接口电路利用比较器、开关或跨接器等进行多组I/O地址的译码给几个译码实例逻辑门电路进行I/O地址译码A9A8A7A6A5A