输入输出与接口技术要点ppt课件.ppt

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1、第5章输入输出与接口技术1定义：接口是CPU与“外部世界”的连接电路，负责“中转”各种信息。分类：存储器接口和I/O接口。位置：介于系统总线与外部设备之间。1.接口的概念5.1.1I/O接口基本概念5.1接口概述22.为什么要引入接口微机和I/O设备的信息类型和格式可能不一样。微机和I/O设备信号传输处理的速度可能不匹配。不用接口，I/O直接接CPU，随着外设增加，会大大降低CPU的效率。I/O直接接CPU，会使外设硬件结构过于依赖CPU，对外设本身发展不利。33.I/O接口与I/O设备不同I/O设备对应I/O接口不同。I/O接口受CPU控制，I/O设备受I/O接口控制。为增

2、加通用性，I/O接口电路一般均具有可编程功能。微机的应用离不开外部设备接口的设计、选用和连接。CPU接口外设数据数据控制信号控制信号状态信号状态信号可能是单向的4数据缓冲功能：通过寄存器或锁存器实现。接口中存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口。接受和执行CPU命令功能：接口中存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口，控制和监视设备执行功能：接口中存放执行状态信息的寄存器称之为状态口。设备选择功能：CPU通过地址译码选择不同外设。即CPU通过地址译码选择不同I/O接口和I/O接口中连接的不同的设备。信号转换功能：协调总线信号与I/O设备信号。转换包括信号的逻辑关系、时序配合和电平

3、转换。可编程功能：增加接口的灵活性和智能性。5.1.2I/O接口功能5接口由接口硬件和接口软件组成。1.接口硬件核心部分5.1.3、I/O接口组成6系统总线侧引脚信号：外设侧引脚信号：数据信号：接口缓冲寄存器与外设间的数据交换；状态信号：外设工作状态送给接口的状态寄存器；控制信号：接口的内部控制逻辑控制外设工作的控制信号和同步信号。地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器(端口)；数据信号：命令或数据写入到相应寄存器，或者从相关寄存器读出数据或状态；控制信号：控制命令的执行、时序、信号同步和片选；状态信号：接口的部分工作状态信号。内部控制逻辑：根据控制寄存器、状态寄存器、总线控

4、制信号及外设状态信号控制I/O接口的工作。7常见接口插槽1PS2鼠标PS2键盘千兆网10/100M网卡USB并行口MIDI/游戏接口VGA接口13941394a音箱/线入/麦克风接口串行口8常见接口插槽2声道输入前置扬声器输出麦克风输入中置与重低音后置扬声器输出侧置扬声器输出92.接口软件（设备驱动程序）初始化程序段：设置接口工作方式及初始条件。传送方式处理程序段：CPU针对不同的I/O设备有不同的处理方式。如设置中断向量等。主控程序段：完成接口任务的程序。程序终止与退出程序段：对接口电路硬件保护及操作系统中数据恢复。辅助程序段：提供人-机对话手段。105.2.1I/O端口1

5、.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。5.2I/O编址与访问111.I/O统一编址（存储器映象I/O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

6、器单元访问相同，不必使用专用I/O指令；外设数目或I/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5.2.2I/O端口编址122.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

7、快；使用专用I/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-1013缺点：3.Intel系列微机I/O编址Intel系列微处理器支持I/O独立编址方式和I/O统一编址（存储器映象编址）方式。Intel系列微机系统仅支持I/O独立编址方式。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；要求处理器提供MEMR#/MEMW#和IOR#/IOW#两组控制信号，增加了