数字逻辑与微机原理教学课件作者宋振辉ppt 模块2-课题八 微型计算机的接口1.ppt

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1、课题八微型计算机的I/O接口技术引言I/O设备是计算机的重要部件。微型计算机常用I/O设备有键盘、打印机、显示器、扫描仪以及磁盘机和光盘机。通常，需要用电路来控制和驱动这些I/O设备工作。这些电路按功能大致分成两部分：一是控制电路，一是驱动电路。起初这两部分电路组合在一起，作为I/O设备一部分，此时CPU和I/O设备直接连接。随着I/O的不断发展，控制和驱动电路也越来越复杂，于是这两部分电路各自分立，控制电路发展成I/O接口；驱动电路也称为I/O驱动器。当前的微型计算机，CPU一般是通过I/O接口和I/O设备连接。

2、任务一有关接口的基本概念教学目标：掌握I/O接口与CPU连接。掌握I/O接口分类。了解多功能接口82380。任务引入CPU与外部设备交换信息时是如何连接的？CPU是如何找到外部设备的？CPU是如何和外设交换数据的？CPU速度很高，I/O设备速度很低，两者速度如何匹配呢？任务分析解决上述问题，目前采用的方法是在CPU和I/O设备之间利用接口电路进行连接。CPU是通过外设的端口地址来对外设操作的，每个外设的端口地址是唯一的。CPU和外设之间传输数据信息、状态信息、控制信息。10.1.1I/O接口概述CPU与I/O设备的

3、连接方法要在CPU和I/O设备之间进行信息传输，就必须将CPU与I/O设备连接起来，方法有两种：直接连接和用I/O接口连接。直接连接CPU和I/O设备直接连接，也称为以及管理。由于CPU速度很高，I/O速度很低，两者速度极不匹配，致使CPU工作效率很低。利用I/O接口连接CPU通过I/O接口和I/O设备连接，也称为二级管理，如图10.1所示。所谓二级管理，即CPU管理I/O接口，是通过IN/OUT指令进行的，此为一级；I/O接口管理I/O设备，是通过硬件进行的，此为二级。必须注意，CPU不能通过指令访问I/O设备。

4、1、通用接口通用I/O接口的特点是应用范围广、通用性好，不仅用于计算机领域，也广泛地应用于仪器仪表、机械、电子和自动化领域。其主要有:并行接口。用于数据的并行传输（并行传送），如82C55A。串行接口。用于数据的串行传输（串行传送），如82C51、16550等。中断控制器。用于在CPU和低速I/O间实现中断方式传送，如82C59。DMA控制器。用于在M和高速I/O间实现DMA方式传送，如82C37。定时器/计数器。用于产生各种可编程改变的定时/计数脉冲信号，如82C54/82C53。模/数转换器。用于模拟信号的输入

5、/输出，如DAC0832、ADC0809、AD574等。专用接口专用I/O接口往往和附加电路一起组成适配器，作为I/O设备的控制器，如各种卡。显示器适配器。它是由6845CRTC专用接口和附加电路组成的。软磁盘适配器。它是由ｕPD765专用接口和附加电路组成的。智能接口智能接口是指具有CPU处理功能的接口，它通常是由单片机及其周围电路组成。有时也将DMA和8089I/O协处理器看做是智能接口。简单接口简单接口一般是由8位三态缓冲器（74LS244)、8位锁存器（74LS373）及一些门电路、D触发器组成。他经常用于

6、程序查询方式和无条件传送方式。一般来说，除简单接口外，其余接口都必须经初始化编程才能使用。10.1.3多功能接口芯片82380由于微型计算机体系结构及微电子技术的发展，当前微型计算机系统所配置的I/O接口芯片的物理结构和以前有了根本的不同。此前的单个I/O接口芯片，现在都集成在一块超大规模的外围芯片中，如82380芯片。82380芯片内部集成有：1个8通道的32位DMA控制器，20级的中断控制器（3个8259级联），4个16位定时器/计数器，以及系统复位电路，DRAM刷新电路，准备好电路和仲裁电路等。虽然如此，在逻

7、辑上与原来的I/O接口芯片仍保持兼容，即相应的工作原理、逻辑功能和端口地址仍然不变。用户编程软件，仍可以照常使用。82380多功能接口芯片用于32位微型计算机。任务二I/O端口教学目标：掌握I/O端口的分类。掌握I/O端口编址方式。掌握I/O地址空间及其分配。任务引入I/O接口和I/O端口是怎样的关系?每一个I/O端口有一个唯一的地址，微机系统中有很多端口，怎样对这些端口进行编址呢？CPU对I/O端口进行访问，怎样实现I/O端口地址译码呢？任务分析I/O端口是I/O接口电路中能被CPU访问的单元，简称端口（PORT

8、）。端口是用来保存信息的，因此它是由一个或几个寄存器（缓冲器、锁存器）组成。I/O接口电路中的端口正像一个城市的港口或窗口。给每一个I/O端口分配一个地址，对端口地址的分配方式称为编址方式，常见的编址方式有统一编址方式和独立编址方式两种。CPU对I/O端口进行读写，首先就需要I/O端口进行寻址，实现寻址一般要经过I/O端口地址译码电路来完成。I/O端口译码技