第6讲输入输出技术.ppt

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1、第六讲输入输出技术I/O系统及概念主要内容简单接口芯片及其应用基本输入输出方法第六讲输入输出技术一、I/O系统及概念1.1、I/O接口概述输入/输出系统：指计算机系统中处理器和主存储器以外的部分，包括输入输出设备、输入输出接口和输入输出软件。I/O系统特点：复杂性:(1)各种I/O设备的复杂性;(2)处理器、操作系统产生的随机事件需要调用I/O系统处理。异步性:I/O与CPU时序不一致。实时性:及时响应各种请求并提供及时服务。与设备无关性:(1)应当具有独立于具体设备的标准接口;(2)同接口不同设备，由设备本身控制器通过软硬件补充。第六讲输入输出技术一、I/O系统及概念

2、1.1、I/O接口概述I/O接口：是将外设连接到系统总线上的一组逻辑电路的总称。作用：对于主机，接口提供外部设备工作状态及数据；对于外部设备，接口电路记忆主机下达给外设的命令和数据，从而使主机与外设之间能协调一致地工作。主机与外设间交换信息存在以下问题：速度匹配(CPU快，外设慢)；信号驱动能力(CPU信号0～5V，功率很小；外设不同);信号形式匹配(CPU为数字信号，外设多种多样)；信息格式(字节流、块、数据包、帧)；时序匹配。第六讲输入输出技术一、I/O系统及概念1.1、I/O接口概述（4）根据寻址信息选择外设。I/O接口应具备的基本功能（1）命令、数据和状态的缓冲、隔

3、离和锁存；“输入要三态，输出要锁存”原则。（2）信息形式和格式转换；（3）信息的输入输出；控制、监测和管理I/O接口与外设。第六讲输入输出技术一、I/O系统及概念1.2、I/O端口的编址方式为了完成上述功能，CPU与I/O接口进行通信是通过I/O接口内部的一组寄存器来实现的，这些寄存器统称为I/O端口。端口寄存器：数据端口寄存器；状态端口寄存器；控制端口寄存器。不同外设具有的端口数各不相同，计算机为每一个端口都赋予一个惟一编号，称为端口地址(或端口号)。编址方式：统一编址、独立编址CPU数据状态控制外设第六讲输入输出技术一、I/O系统及概念1.2、I/O端口的编址方式(1)端口

4、与内存的统一编址把外设接口与内存统一进行编址。各占据统一地址空间的不同部分。优点指令统一，灵活；访问控制信号统一，使用同一组的地址/控制信号。缺点内存可用地址空间减小0地址空间(共1MB)内存地址(960KB)I/O地址(64KB)FFFFFHEFFFFHF0000H第六讲输入输出技术一、I/O系统及概念1.2、I/O端口的编址方式(2)独立编址外设地址空间和内存地址空间相互独立。优点：内存地址空间不受I/O编址的影响。缺点：I/O指令功能较弱，使用不同的读写控制信号。00000H内存地址空间内存空间(1MB)I/O空间(64KB)FFFFHFFFFFHI/O地址空间0000H第六讲

5、输入输出技术一、I/O系统及概念1.3、8088/8086中I/O端口的编址（1）采用I/O独立编址方式(地址线与存储器共用)（2）地址线上的地址信号用IO/M来区分（3）I/O操作只使用20根地址线中的16根：A15～A0（4）可寻址的I/O端口数为64K(65536)个（5）I/O地址范围为0～FFFFH（6）IBMPC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH)例如：某外设接口有4个端口，地址为2F0H～2F3H，则其基地址为2F0H，由A15～A2译码得到，而A1、A0用来确定4个端口中的某一个。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；

6、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；I/O系统及概念主要内容简单接口芯片及其应用基本输入输出方法第六讲输入输出技术二、简单接口芯片及其应用2.1、接口基本结构CPU与外设交换信息有三类：数据信息、状态信息和控制信息。状态信息：反映外设工作状态的信息；控制信息：指CPU向接口内部控制寄存器发出的各种控制命令，以设置接口的工作方式及功能。数据信息：从外设读入或输出至外设的数据信息；I/O接口是一块中、大规模或超大规模集成电路芯片，常称I/O接口电路芯片(接口芯片)。主要由以下几部分组成：状态寄存器；译码电路；

7、控制逻辑。数据输入寄存器和数据输出寄存器；控制寄存器；第六讲输入输出技术二、简单接口芯片及其应用2.1、接口基本结构数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器(or三态门)数据输出寄存器(锁存器)状态寄存器(or三态门)命令寄存器译码电路控制逻辑接主机接外设I/O接口第六讲输入输出技术二、简单接口芯片及其应用2.1、接口基本结构数据输入/输出寄存器：又称数据输入端口、数据输出端口，合成数据端口。暂存输入/输出的数据。输入端口具有三态输出能力；输出常