【哈工程】计算机硬件技术基础--10硬基第5章IO接口ppt课件.ppt

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1、第4章输入输出接口1主要内容输入输出接口的基本概念I/O端口及其编址方式基本输入输出方法I/O接口的数据缓冲技术2§4.1输入输出的基本概念CPURAM/ROM总线接口接口接口接口磁盘键盘打印机显示器3一、输入输出系统将CPU及主存以外的部分叫做输入输出系统输入输出接口输入输出设备输入输出软件4I/O接口I/O接口：负责将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。实现外设与主机之间的信息交换。5I/O接口要解决的问题速度匹配(Buffer)信号的驱动能力(电平转换器、驱动器)信号形式和电平的匹配(A/D、D/A)信息格式(字节流、块、数据包、帧)时序匹配(定时关系)6接口的

2、功能数据的缓冲与暂存信号电平与类型的转换增加信号的驱动能力对外设进行监测、控制与管理，中断处理换言之，就是完成数据、地址、控制三总线的转换和连接工作。7二.I/O接口电路的基本结构CPU侧数据输入寄存器数据输出寄存器控制寄存器状态寄存器地址译码数据缓冲控制逻辑外部I/O设备控制总线数据总线地址总线I/O接口基本结构框图正确选择寄存器地址控制数据读写流向解决高速cpu与慢速外设通常将接口中的寄存器称为I/O端口8数据端口控制端口状态端口地址译码电路数据缓冲电路控制逻辑电路I/O接口电路芯片的组成：CPU与外设交换的信息大致可分为数据信息状态信息控制信息9数据端口状态端口控

3、制端口端口I/O端口：接口中的寄存器10I/O端口CPU数据状态控制外设所谓的I/O操作，是指I/O端口操作11按数据传送方式分：并行接口和串行接口；按功能的灵活性分：可编程和不可编程接口；按通用性分：通用接口和专用接口；按数据控制方式分：可分为程序型接口和DMA型接口。（DirectMemoryAccess）第九章输入输出方法及常用的接口电路I/O接口分类12§4.2I/O端口的编址方式CPU如何实现对端口的访问取决于端口的编制方式：存储器映像方式隔离I/O方式统一编址独立编址13一、端口与内存的统一编址优点：1.指令及控制信号统一；2.外设数目不受指令限制，只受存储

4、容量限制；3.使读写控制逻辑较简单。缺点：1.内存地址资源减少2.寻址时间相对增长内存地址960KBI/O地址64KB00000HF0000HFFFFFH14二、端口的独立编址内存地址I/O地址00000HFFFFFHFFFFH0000H优点：1.内存地址资源充分利用，2.地址译码简单，寻址速度快。缺点：1.能够应用于端口的指令较少，2.信息交换能力不如统一编址。CPU对内存和端口有不同的读写控制信号：IORIOW,MEMRMEMW15端口的独立编址8086总线A19-A0A15-A0MEMR、MEMWIOR、IOW、BHE存储器输入/输出16三、80X86的I/O

5、端口编址80X86一般采用独立编址可使用统一编址1、独立编址I/O地址空间：216（64KB)个8位端口？个16位端口、32位端口、64位端口专用I/O指令IN和OUT有直接寻址和间接寻址：直接寻址：用1字节，I/O端口寻址范围：0000—00FFH(256)间接寻址:DX给出端口地址，2字节长I/O端口寻址范围：0000—FFFFH(65535)★I/O指令IN和OUT可在A累加器与端口之间传送数据★I/O指令INS和OUTS可在存储器与端口之间传送数据串17Pc系列机：用10条I/O地址线来寻址。寻址空间？1KBI/O地址分配表在(p224)188086的I/O端口

6、编址采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用)；最小模式下由M/IO区分是访问内存还是访问端口；最大模式下用总线控制器信号来区分访问对象I/O操作只使用20位地址信号中的16位：A15～A0可寻址的I/O端口数为64K(65536)个I/O地址范围为0～FFFFHIBMPC只使用了1024个I/O地址(0～3FFH)19端口的独立编址8086总线A19-A0A15-A0MEMR、MEMWIOR、IOW、BHE存储器输入/输出20四、I/O地址的译码目的：确定端口的地址参加译码的信号：IOR，IOW，A15～A0OUT指令将使总线的IOW信号有效IN指令将使总线的IO

7、R信号有效21I/O地址的译码当接口只有一个端口时，16位地址信号一般应全部参与译码，译码输出直接选择该端口；当接口具有多个端口时，则16位地址线的高位参与译码（决定接口的基地址），而低位则用于确定要访问哪一个端口。22I/O地址的译码某外设接口有4个端口，地址为2F0H——2F3H，试将其与系统连接。A15～A0：2F01HA15～A0：2F12HA15～A0：2F23HA15～A0：2F34H23五、输入输出数据的传送方式并行——一个数据单位同时传送串行——数据按位传送24§4.3基本输入/输出方法I/O同步控制方式？CPU数据状态控