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微型计算机接口技术概述
一、课本知识串联 2
一、课本知识串联
第一章 概论
1、接口与端口的概念
接口:所谓接口就是主机与外部设备连接的桥梁,由它来完成CPU 与外部设备之间信息
的传递。端口:是指接口电路内可由程序员通过选择进行读/写的那些寄存器的地址。
2、I/O
接口与外部设备之间的数据传送方式
⑴、无条件传送方式
这种方法认为外部设备同存储器一样,始终是准备好的,能随时接收或提供数据。这种接口比较简单,只需具有选址和缓冲功能即可。
⑵、同步传送方式
所谓同步传送方式是指接口以某一确定的时钟速率和外设交换数据。例如,对磁盘信息的读写,计算机外部的同步通信都采用这种传送方式。这是一种速度较高的数据传送方式。它适用于中等以上数据传送速率和按规则间隔工作的外部设备。这种方法的关键是确定数据传送的起始与停止,通常采用的是使用专门信息或作出某些规定。同步传送的原则较简单,但接口需要额外的硬件支持。
⑶、应答方式
应答方式又称为握手(Hand shake)方式。这种方法要安排一对握手线。一根由接口送信号到外设,一根由外设送信号到接口。它们可以是一位控制信号或状态信号。
3、CPU与I/O接口之间的数据传送方式
⑴、无条件传送方式
无条件传送方式(或称简单的I/O 方式)对应接口与外设间的无条件传送方式。适用于那些随时都能读、写数据的设备。无条件传送方式在读、写操作之前对目标设备的状态不作任何检测、其条件是外设状态已知,即输入时,外设肯定已准备好了有效数据;输出时,外设肯定已准备好了接收数据。无条件传送方式接口的硬件比较简单。输入接口可由可寻址的三态缓冲器和端口逻辑组成,输出接口可由一个可寻址的数据锁存器和端口选择逻辑构成。
⑵、查询传送方式
在数据传送之前,对目标设备的状态进行查询,确知外设已做好了传送数据的准备时再进行数据传送,否则,CPU 等待并持续不断地查询,一旦外设准备好,则立即进行读或写操作,这种式称为查询传送方式。在查询传送方式中,外设的状态是通过其接口反映给CPU 的,所以在这种方式下的接口电路中,除用于传送数据的端口外,还需要一个传送外设状态的端口。
⑶、中断方式
在中断传送方式下,外设具有申请CPU 服务的主动权,当输入设备已将数据准备好或者输出设备可以接收数据时,便可以向CPU 发出中断请求,使CPU 暂时停下目前的工作而和外设进行一次数据传输。等输入操作完成后,CPU 继续进行原来的工作。在中断传送时,CPU 和外设处在并行工作的状态下。CPU 不必在两个输入/输出过程之间对接口进行状态测试和等待,而可以去作别的处理,因为每当外部设备准备就绪时,会主动向CPU 发中断请求,由此而进入一个传输过程。此过程完成后,CPU 又可以执行别的任务,而不是处在等待状态,这样就大大提高了CPU 的效率。
⑷、直接存储器存取(DMA)方式
在DMA 方式下,外部设备利用专门的接口电路直接和存储器进行高速数据传送,并不经过CPU。这样,进行传输就不必进行保护现场之类的一系列额外操作,数据传输的速度基本上决定于外设和存储器的速度。在利用DMA 方式进行数据传输时,当然要利用系统总线。但系统总线是由CPU 或者总线控制器管理的,因此,在用DMA 方式进行数据传输时,接口电路要向CPU 发出请求,使CPU 让出总线,即把总线控制权交给控制DMA 传输的接口电路。这种接口电路就是DMA控制器。
第二章I/O 端口地址译码技术
1、I/O端口的编址方法
为了让CPU 来访问这些端口,每个I/O 端口都必须有确切的地址号。就是所谓I/O 接口的编址(寻址)问题。在计算机系统中I/O 端口有两种编址方式,一种是I/O 端口地址与内部存储器地址统一编址方式,称为内存映射(象)(memory mapped)I/O 编址;另一种是I/O端口地址和内存储器分开各自独立编址,称为I/O映射(象)(I/O mapped)I/O 编址。
2、I/O端口地址选用的原则
只要设计I/O 接口电路,就必然要使用I/O 端口地址。为了避免端口地址发生冲突,在选用I/O 端口地址时要注意:
① 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用;
② 原则上讲,未被占用的地址,用户可以使用,但对计算机厂家申明保留的地址,不要
使用,否则,会发生I/O 端口地址重叠和冲突,造成用户开发的产品与系统不兼容而失去使用价值;
③ 一般,用户可使用300-31FH 地址,这是IBM-PC 微机留作实验卡用的,用户可以使用。但是,由于每个用户都可以使用,所以在用户可用的这段I/O 地址范围内,为了避免
与其他用户开发的插板发生地址冲突,最好采用地址开关。
3、I/O端口地址译码技术
I/O 端口地址译码的方法灵活多样,可按地址和控制信号不同的组合去进行译码。一般原则是把地址线分为两部分:一部分是高位地址线与C
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