第六章IO接口和数据传输73815.ppt

左旭坤（zxk78@wxc.edu.cn） 微型计算机原理及其应用——第六章：输入/输出接口和数据传输 皖西学院计算机系 第六章：输入/输出接口和数据传输 输入/输出接口功能 CPU和输入输出设备间的信号 接口部件的I/O端口和寻址方式 CPU和外设间的数据传送方式 第六章：输入/输出接口和数据传输 输入/输出接口功能 CPU和输入输出设备间的信号 接口部件的I/O端口和寻址方式 CPU和外设间的数据传送方式 第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能 什么是输入/输出设备？ 计算机有各种用途，但不论用于何种场合，都离不开信息处理。所处理的信息，均要由输入设备提供，而处理后的结果数据，则要送给输出设备，以各种形式报告给用户。例如，键盘、鼠标器、磁盘和扫描仪等是大家熟悉的输入设备，而磁盘、显示器、打印机、绘图仪等则是最常见的输出设备。亦即能够完成输入/输出操作的设备就叫输入/输出设备，简称外设或I/O设备。 第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能 输入/输出设备与CPU信息交换时有什么问题？ 外部设备种类繁多，从工作原理来讲，可分为机械式、电动式、电子式和其它形式等几类。它们对所传输的信息的要求也各不相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题： (1)速度不匹配：CPU的速度很高，而外设的速度要低得多，而且不同的外设速度差异甚大，它们之中既有每秒钟能传送兆位数量级的硬磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的串行打印机或速度更慢的键盘。 (2)信号电平不匹配：CPU所使用的信号都是TTL电平，而外设大多是复杂的机电设备，往往不能用TTL电平所驱动，必须有自己的电源系统和信号电平。 (3)信号格式不匹配：CPU系统总线上传送的通常是8位、16位或32位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是数字量或开关量；有些设备上的信息是电流量，而有些却是电压量，有些设备采用串行方式传送数据，而有些则用并行方式。 (4)时序不匹配：各种外设都有自己的定时和控制逻辑，与计算机的CPU时序不一致。 第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能 什么是输入/输出接口？ 因此，要实现外部设备与主机之间的连接(connection)和信息交换，必须经过一个数据转换和传输的设备。这种设备，我们叫做I/O接口(interface)。 第六章：输入/输出接口和数据传输——接口功能 输入/输出接口及其功能 第六章：输入/输出接口和数据传输 输入/输出接口功能 CPU和输入输出设备间的信号 接口部件的I/O端口和寻址方式 CPU和外设间的数据传送方式 第六章：输入/输出接口和数据传输——CPU和I/O设备间的信号 CPU和外设之间需要交换三种信息 数据信息：送入CPU进行加工处理的信息或输出到外设的结果。 控制信息：是CPU发出，用以控制外设的工作方式或启动和停止。 状态信息：反映了外设当前的工作状态，是外设送给CPU的信号。 第六章：输入/输出接口和数据传输 输入/输出接口功能 CPU和输入输出设备间的信号 I/O端口和寻址方式 CPU和外设间的数据传送方式 第六章：输入/输出接口和数据传输——I/O端口和寻址方式 I/O端口的寻址方式 CPU对外设的访问实质上是对I/O接口电路中相应的端口进行访问，因此和存储器那样，也需要由译码电路来形成I/O端口地址。I/O端口的编址方式有两种：存储器映象编址方式和独立编址方式。 存储器映像编制方式：在这种编址方式中，将外设接口地址和内部存储器地址统一安排在内存的地址空间中。即把内存地址分配给外设，由外设来占用这些地址。用于外设的这些地址，存储器不能再使用。（如： MCS － 51系列单片机） 独立编制方式：在这种编址方式中，内存地址空间和外设地址空间是相互独立的。例如，在8086CPU中，内存地址是连续的1M字节，从00000H～FFFFFH，而外设的地址范围从0000H～FFFFH。它们相互独立，互不影响。 第六章：输入/输出接口和数据传输 输入/输出接口功能 CPU和输入输出设备间的信号 接口部件的I/O端口和寻址方式 CPU和外设间的数据传送方式 第六章：输入/输出接口和数据传输——数据传送方式 在计算机的操作过程中，最基本的最大量的操作是数据传送。在微机系统中，数据主要在CPU、存储器和I/O接口之间传送，在数据传送过程中，关键问题是数据传送的控制方式，微机系统中的数据传送的控制方式主要有软件传送方式(程序控制方式)、中断传送方式和DMA直接存储器存取方式。其中，软件传送方式又包括：无条件传送方式和条件传送方式（