计算机硬件技术基础课件.ppt

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1、第五章I/O接口与总线5.1I/O接口概述5.2I/O端口的编址方式5.3I/O同步控制方式5.4有关总线的基本概念5.5总线操作控制5.680486的基本总线操作时序5.780X86系列微机系统的标准总线15.1I/O接口概述I/O设备与I/O接口接口分类接口的基本功能与基本结构5.1.1I/O设备与I/O接口——通过硬件、软件结合，把I/O设备与CPU连接起来，以实现两者间正确通信的技术。（为什么？）（为什么？）◆I/O设备是微机系统必不可少的组成部分◆I/O接口技术◆任何I/O设备都必须通过I/O接口与CPU相连35.1.2接口分类按微机系统中接口所连外设的形式和

2、功能的不同，通常可分为四种：微处理器MPU只读存储器ROMABDBCB电源随机存储器RAM传感器软磁盘驱动器控制台及显示终端蒸汽调节阀打印机用户交互接口内务操作接口OOI控制接口CI传感接口SI下节41.用户交互接口(UII)这类接口是指微机接收来自用户的信息(数据或命令)或向用户发送信息所需要的接口电路。这类接口是任何应用系统不可缺少的。其主要任务是完成信息表示方法的转换和数据传输速率的转换。5.1.2接口分类back52.内务操作接口(OOI)这类接口是使微处理器能发挥最基本的处理和控制功能所必需的接口电路。主要包括三大总线的驱动器、接收器或收发器，以及时钟电路、内

3、存储器的接口等。5.1.2接口分类back63.传感接口(SI)这类接口是微型计算机检测和控制系统中必用的接口，有时也称模拟输入接口。其主要任务是监视、感受外界被检测或控制对象的变化，将这种变化转换成电压或电流的形式，再进一步转换成微机所能接受的数字量。5.1.2接口分类back74.控制接口(CI)这类接口是微机控制系统所必用的，有时也叫模拟输出接口。其主要任务是解决信号的功率放大和数模转换两个问题。5.1.2接口分类back85.1.3接口的基本功能与基本结构总之，就是完成三大总线的转换和连接任务。1.接口的基本功能①作为微型机与外设传递数据的缓冲站；②正确寻址与微

4、机交换数据的外设；③提供微型机与外设间交换数据所需的控制逻辑和状态信号。9I/O接口示意图：注意：通常所谓的I/O操作，是指I/O端口操作，而不是指I/O设备操作，即CPU访问的是与外设相连的I/O端口，而不是笼统的I/O设备。MPUABDBCB接I/O端口1I/O端口2口I/O端口3数据状态控制I/O设备5.1.3接口的基本功能与基本结构102.接口的基本结构外设内部控制逻辑系统数据总线数据总线缓冲器系统地址总线MPU地址总线缓冲与译码中断请求控制寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器输入缓冲寄存器联络控制逻辑I/O数据总线准备好选通联络线控制总线5.1.3接口的基本功能与基

5、本结构下节111)数据缓冲寄存器注意：输入缓存器的输出接在数据总线上，因此它必须有三态输出功能。输入缓存器--将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走。输出缓存器--用来暂时存放处理器送往外设的数据。数据缓存器在高速工作的MPU与慢速工作的外设之间起协调、缓冲作用，实现数据传送的同步。又分为两种：5.1.3接口的基本功能与基本结构back122)控制寄存器用于存放处理器发来的控制命令和其它信息，以确定接口电路的工作方式和功能。控制寄存器是写寄存器，其内容一般只能由处理器写入，而不能读出。5.1.3接口的基本功能与基本结构back13用于保存外设现行各种状态信息，其内

6、容可被处理器读出。当CPU以程序查询方式同外设交换数据时，状态寄存器必不可少。3)状态寄存器数据缓冲寄存器、控制寄存器、状态寄存器是接口电路中的核心部分。通常所说的接口，大都指这些寄存器，它们即为前面所说的I/O端口。5.1.3接口的基本功能与基本结构back145)地址总线缓冲与译码用于地址总线缓冲和正确选择接口电路内部各端口寄存器的地址。4)数据总线缓冲器用于实现接口芯片内部数据总线和外部处理器数据总线的连接。5.1.3接口的基本功能与基本结构back156)内部控制逻辑用于产生一些接口电路内部的控制信号，实现系统控制总线与内部控制信号之间的变换。7)对外联络控制逻

7、辑用于产生/接收接口同MPU和外设之间交换数据的外部同步信号。5.1.3接口的基本功能与基本结构back165.2I/O端口的编址方式存储器映象方式隔离I/O方式80486的I/O端口编址方式5.2.1存储器映象方式1.特点：将I/O端口与存储器单元同等看待，一起编址。所以也叫统一编址方式。实现方法：在存储器地址空间中，预先指定一部分作为I/O地址空间，然后给每个I/O端口分配一个地址。读/写16AB64K存储空间存储器I/O端口控制控制逻辑MPU8DBRDWR182)为识别一个端口，必须对全部地址线译码，增加了地址译码电路的复杂性，并使