计算机通信接口技术第1章.ppt

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1、第一章计算机通信接口概述第一节PC的总线结构和I/O接口方框图CPU地址总线（AB）RAMI/O接口I/O设备ROM数据总线（DB）控制总线（CB）1.计算机系统的组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出系统2.计算机系统的标准结构：总线结构3.计算机的三总线结构：地址总线、数据总线、控制总线8255、8250、82518253、8259键盘、打印机显示器、软硬盘A/D、D/A等4.总线结构的优点：（1）简化了软、硬件的设计（2）简化了系统结构（3）便于系统的扩展和更新5.I/O接口（1）定义：接口是CPU与“外部世界”的连接

2、电路，负责“中转”各种信息。（2）组成：总线连接逻辑、I/O端口（3）总线连接逻辑包括：I/O端口寻址逻辑、信号（如读、写）转换逻辑、缓冲逻辑（4）I/O端口信号类型：数据、输入状态、输出控制（5）I/O端口方向：输入端口、输出端口、双向端口CPU接口电路I/O设备数据DB控制信号CB状态信号可能是单向的AB总线连接逻辑I/O端口常见接口插槽PS2鼠标PS2键盘千兆网10/100M网卡USB并行口MIDI/游戏接口显示器接口13941394a麦克风/音箱/线入接口串行口1.输入口：CPU接口电路外设（1）逻辑电路：DB0~7（

3、数据总线）、PSn(由地址总线译码产生)、IOR（控制总线、相同的）（2）对输入口电路的要求：执行输入指令时，才把数据送到总线上，平时不能对总线有任何影响，所以通过三态门（三态缓冲器）接在总线上。（3）工作过程分析：A.说明电路连接情况B.不交换数据时，PS和IOR均为高电平，三态门呈高阻态，端口数据对总线无影响C.输入数据时PS和IOR有效，三态门被使能，数据送到总线上第二节输入口和输出口（与图1-2-1一致）2.输出口:CPU接口电路外设（1）对输出口电路的要求：由于CPU向总线输出数据的时间很短（少于1us），而外设需要

4、数据的持续时间比较长，所以输出口要有保持数据的功能，用锁存器即可。（2）逻辑电路：DB0~7、PSn(由地址总线译码产生)、IOW（相同的）（3）工作过程分析：A.说明电路连接情况B.执行输出指令时，PS和IOW由无效变为有效，在CLK引脚产生上升沿，总线数据被锁存到锁存器的输出端1.概念：时钟周期、总线周期和指令周期每两个时钟脉冲上升（下降）沿之间的时间间隔称为T状态，也称为时钟周期（ClockCycle）TCPU与存储器或输入/输出端口进行一次数据交换所花费的时间称为一个总线周期（BusCycle）对于8088CPU,它的总线

5、周期是其与存储器或输入/输出端口存取一个字节所花费的时间。执行一条指令所需要的时间称为指令周期（InstructionCycle）第三节I/O端口操作时序2.I/O端口读周期时序（PC/XT机）（1）包含5个时钟周期（2）指令：IN（3）解释工作过程3.I/O端口写周期时序（PC/XT机）（1）包含5个时钟周期（2）指令：OUT（3）解释工作过程4.结论：接口设计必须满足工作时序的要求。第四节I/O编址与访问1.I/O端口相关概念（1）I/O端口I/O端口是供CPU直接存取访问的接口中的寄存器或电路。接口中的命令口、状态口和数据口

6、均为I/O端口。（2）I/O端口地址是对接口中的不同寄存器或电路的编号，该编号加上该接口的基地址称为该端口的I/O端口地址。CPU通过向命令端口发命令来对接口，最终对设备进行控制。访问设备实际上是访问相关的端口。（3）命令、接口与I/O端口关系一个接口中有多个I/O端口；一个I/O端口可接受多种命令，对应多个寄存器。2.I/O端口编址(1)存储器映象I/O编址(I/O统一编址)一个I/O端口等同于一个存储器单元。存储单元和I/O端口统一编址。优点：对I/O端口的访问命令与对存储器单元访问相同，不必使用专用I/O指令；外设数目或I/

7、O寄存器数几乎不受限制。系统读写控制逻辑较简单。缺点：I/O端口占用部分MEM空间，可用MEM空间减小；对MEM访问指令较长，执行速度较慢；I/O端口地址译码时间较长。MEM空间I/O空间N-1KK-10存储类指令应用：Motorola系列和Apple系列均采用此方式(2)隔离I/O编址（I/O独立编址）I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立。应用：Z-80系列和x86系列均采用此方式。优点：MEM地址空间不受I/O端口地址空间影响；I/O端口数量不多，占用地址线少，地址译码简单，速度较快，使得此类指令执行速度快；使用专用I/

8、O命令(IN/OUT)，与MEM访问命令(LOAD/STORE、MOV)有明显区别,便于理解和检查。MEMI/O设备N-10存储类指令I/O类指令K-10缺点：专用I/O指令增加指令系统复杂性，且I/O指令类型少，寻址方式也少，程序设计灵活性较差；