微机原理课件第11讲.ppt

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1、第六章输入输出和中断技术6.1接口概述6.2CPU与外设之间的数据传送方式6.3中断概述6.48259可编程中断控制器6.1I/O接口概述接口的定义接口的必要性接口的功能I/O接口的定义I/O接口（I/OInterface）I/O接口是一种电子电路，由若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成。它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。I/O接口的必要性ABCPUDBCB存储器I/O接口显示器鼠标键盘硬盘软驱光驱……扫描仪CPU与外部设备交换信息的过程，是在控制信号的作用下通过数据总线来完成的。外部设备种类繁多，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

2、换带来以下一些问题：I/O接口的必要性计算机和外设之间的信息交换存在如下问题速度不匹配信号电平不匹配信号格式不匹配时序不匹配①速度不匹配ABCPUDBCB存储器I/O接口显示器鼠标键盘硬盘软驱光驱……扫描仪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甚大，它们之中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ABCPUDBCB存储器I/O接口显示器鼠标键盘硬盘软驱光驱……扫描仪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

3、格式不匹配ABCPUDBCB存储器I/O接口显示器鼠标键盘硬盘软驱光驱……扫描仪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。包括模拟量、数字量、开关量、电流量和电压量等；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ABCPUDBCB存储器I/O接口显示器鼠标键盘硬盘软驱光驱……扫描仪各种外设都有自己的定时和控制逻辑，与计算机的CPU时序不一致。因此输入输出设备不能直接与CPU的系统总线相连，必须在CPU与外设之间设置专门的接口(Interface)电路来解决这些问题。I/O接口的功能接口电路介于总线和外设之间，可

4、以解决CPU与外设之间的不匹配问题，具有如下的功能：设置数据缓冲①用于解决两者速度差异所带来的不协调问题；②避免多个外设同时送数据置总线引起冲突。通常使用锁存器和缓冲器，以及适当的联络信号来实现这种功能。设置信号电平转换电路在接口电路中设置电平转换电路来解决外设和CPU之间信号电平的不一致问题。I/O接口的功能设置信号转换逻辑①外设传送的信息可以是模拟量、数字量、开关量，而计算机只能处理数字信号，通过设置信息转换逻辑来解决，通常需要设置A/D和D/A转换电路。②部分设备使用串行方式传送数据，计算机内部通常是并行传送数据，因此还需有串/并和并/串转换电路。设置时序控制电路同

5、步CPU和外设的工作。I/O接口的功能提供地址译码电路CPU要与多个外设打交道，一个外设接口中通常包含若干个端口，而在同一时刻，CPU只能与某一个端口交换信息。需要有外设地址译码电路，使CPU在同一时刻只能选中某一个I/O端口。此外，接口电路中还有输入输出控制、读/写控制及中断控制等逻辑。I/O接口的分类按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类I/O接口芯片这些芯片大都是集成电路，通过CPU输入不同的命令和参数，并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作，常见的接口芯片如定时／计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。I/O接口控制卡有若干个集成电路

6、按一定的逻辑组成为一个部件，或者直接与CPU同在主板上，或是一个插件插在系统总线插槽上。按照接口的连接对象来分，可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。简单的输入输出接口芯片最简单的常用的I/O接口芯片有缓冲器(Buffer)和锁存器(Latch)。缓冲器74LS244和74LS245锁存器74LS3738路单向数据缓冲器74LS244缓冲器具有三态输出能力和提高总线的驱动能力。1GVcc1A12G2Y41Y11A22A42Y31Y21A32A32Y21Y31A42A22Y11Y4GND2A1123456782019181715151413)91012112A12

7、Y12A22Y22A32Y32A42Y42G1A11Y11A21Y21A31Y31A41Y41G8路双向数据缓冲器74LS245双向缓冲器能控制数据的流向。DIRVccA1GA2B1A3B2A4B3A5B4A6B5A7B6A8B7GNDB8123456782019181715151413)9101211GA1B1A2B2A8B8……DIR8路双向数据缓冲器74LS245双向缓冲器能控制数据的流向。GA1B1A2B2A8B8……DIR/GDIR数据方向00A←B01A→B10——1