微机原理第七章：基本输入输出接口.ppt

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1、第七章：输入/输出接口内容摘要：★输入和输出设备是计算机系统的组成部分★程序、数据和各种信息，需要通过输入设备送入计算机★计算结果或控制信号要通过输出设备得以实现★CPU与外设交换信息是计算机系统中重要和频繁的操作本章主要介绍：★接口的概念★CPU与外围设备交换信息的方式7．1接口概述★计算机系统由主机和外部设备两大部分组成★外设不能直接和计算机系统的三总线相连接。其原因如下：1．外设的多样性，形式复杂：电子式、电磁式、光电式等；2．外设与CPU之间交换的信息的多样性：信息类型：数据信息、控制信息、状态信息信息模式：模拟信息、数字信息传递形式：串行传递、并行传递3．从

2、外设管理和提高CPU的效率方面★须在外设和CPU三总线之间增设一个能控制外设与CPU进行信息交换的中转电路，用来协调CPU和外设的信息交换及工作秩序。★这个中转电路就是接口电路★对于不同的外部设备，其接口电路也是不同的。（见下图）不同外设与计算机主机之间的接口输入接口输出接口外存接口内存接口内存CPU通信接口智能仪器接口过程控制接口控制线地址线数据线7．1．1I/O接口的主要功能及结构1．接口电路是外设和CPU进行连接的桥梁和交换信息的中转站2．通过接口电路交换的信息：☆状态信息：外设状态经接口电路传递给CPU，使CPU了解外设当前的状态，以便进行下一步的操作；☆控制

3、信息：CPU的控制信息经接口电路传递给外部设备，控制外设进行有序的工作；☆数据信息：通过接口电路CPU与外设间交换有效的传递。3．接口的基本功能就是对数据传送控制：包括信号暂存、数据格式转换、传送路径的切换控制和状态信号的交换、通讯控制、设备动作、定时控制、中断管理及错误检测等功能。一、接口的概念：I/O连接示意图★接口在CPU与外设之间建立一个缓冲区★解决了CPU与外设之间在：数据形式、数据传递方式及传递速率上存在很大差异的矛盾。CPU或系统总线外设I/O接口电路二、I/O接口电路的组成：1．与外设相连接，用以传递信息，具有暂存信息的寄存器部件。★暂存信息的部件被称

4、为——端口★端口根据存放信息类型的不同，分以下三种：1）数据端口：一般为双向2）控制端口：单向输出3）状态端口：单向输入★每个端口具有自己的地址。因此，接口电路具有多个端口地址2．与计算机总线相连接：★数据总线缓冲器：接数据总线，用传递数据信息，为双向三态★逻辑控制电路：接控制总线，控制端口的读、写状态★地址译码电路：接地址总线，接受地址信息，寻找被访问的端口接口是接在计算机总线和外设之间的一个电路DB控制信号数据信号状态信号外围设备A0~AnCB控制端口接口状态端口数据端口控制逻辑内部地址译码器数据总线缓冲器地址译码器7.1.2I/O端口的编址方式★接口电路中的端口

5、是用来暂存与CPU交换的信息，由接口电路中的内部寄存器构成；★CPU可以象访问存储器一样直接对端口进行读写操作。因此，必须对接口电路中的这些端口一一分配地址。★对端口分配地址的方式称为：端口地址编址方式★编址方式有两种：1．统一编址——和存储器的存储单元一起进行编址2．单独编址——给端口单独分配地址空间7.1.2I/O端口的编址方式一、I/O端口统一编址★I/O端口和存储单元按照存储单元的编址方法统一编排地址号，由I/O端口地址和存储单元地址共同构成一个统一的地址空间。◆优点：访问端口同访问存储器一样，不需专用的指令◆缺点：占用了存储器的地址空间，使存储器的地址空间减

6、少★I/O地址空间和内存地址空间是相对独立的，有两个地址空间，即MEM和I/O地址空间，由专用控制线来确定要访问的对象。◆优点：不占用存储器的地址空间◆缺点：访问端口必须使用专用的指令（如IN/OUT）◆8086CPU系统采用了单独编址方式，并通过M/IO控制信号来区分地址线上的地址是用于访问存储器或是访问端口的。二、I/O端口独立编址7.1.2I/O端口的编址方式三、端口地址的寻址方式1．直接端口寻址方式：☆输入输出端口地址在指令中以立即数n（8bit）表明。☆直接寻址可寻址256个输入端口和256个输出端口。2．间接端口寻址方式☆输入输出端口地址由DX寄存器（16

7、bit）间接寻址。☆间接寻址可寻址65536个输入输出端口。★虽然PC机有高达20位的地址总线，但对I/O端口地址来讲仅使用A0~A15位地址线，因此I/O接口地址最大寻址范围为64K。7.1.3I/O端口地址的译码一、固定式译码二、开关式可选地址译码三、PC/XT端口地址分配请自学7．2数据传送方式★CPU与接口之间的信息传递，实际上是与外设之间的信息传递。★因外设接收和发送信息的速度差别很大，应针对不同的外设采用不同的控制方式进行信息的传递。★常用传递信息的方式有四种：无条件传送方式中断控制方式查询传送方式DMA控制方式7.3.1无条件传送方式★