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第七章:输入 / 输出接口 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 不同外设与计算机主机之间的接口 7.1.1 I/O 接口的主要功能及结构 I/O 连接示意图 二、I/O 接口电路的组成: 接口是接在计算机总线和外设之间的一个电路 7.1.2 I/O 端口的编址方式 7.1.2 I/O 端口的编址方式 一、I/O 端口统一编址 7.1.2 I/O 端口的编址方式 三、端口地址的寻址方式 7.1.3 I/O 端口地址的译码 7.2 数据传送方式 7.3.1 无条件传送方式 7.2.2 查询传送方式 一.查询输入传送方式 二.查询输出传送方式 7.2.3 中断传送方式 中断控制方式进行数据输入时的基本电路 7.3.4 直接存储器方式 7.3.4 直接存储器方式 请看下一节 并行接口技术 * * 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 ★ 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) 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 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: ★ 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 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 DB 控 制 信 号 数 据 信 号 状 态 信 号 外 围 设 备 A0~An CB 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 ★ 接口电路中的端口是用来暂存与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 ★ 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
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