第10章 输入输出接口.ppt

第10章 计算机输入输出接口 10.1 输入输出接口的基本知识 10.1.1 输入输出接口的概念及功能 一、输入输出接口的引入 10.1.2 输入输出接口的基本结构 CPU和外设之间通常传递的信息：数据、状态、控制 10.1.3 I/O接口分类 1、传送方式 并行和串行 10.1.4 输入输出接口的编址方式 在接口电路中通常都具有多个可由CPU进行读写操作的寄存器——端口。不同计算机对端口的编址方式不同。 10.2 主机与外设间的信息传送方式 一、程序直接控制传递方式 二、程序中断控制方式 三、直接内存访问方式——DMA 四、输入、输出处理机方式 10.2.1 程序直接控制传送方式 优点： 较好协调主机与外设之间的时间差异； 所用硬件少。 缺点： 主机与外设只能串行工作，CPU效率低； 主机一个时间段只能与一个外设进行通信。 10.2.2 中断传送方式 中断——CPU暂时中止当前程序运行，转而处理意外出现的情况或有意安排的任务，在处理结束后能自动恢复原程序的执行。 优点：主机可以与一个或多个外设并行工作，提高了CPU的效率。 缺点：执行中断服务程序时，保护断点等工作占用时间，难以满足成批快速交换数据的要求。 10.2.3 直接存储器访问——DMA方式 前两种方式以CPU为中心，占用CPU时间，DMA方式以内存为中心，由专门的 DMA控制器向CPU请求并接管总线的控制权，但需要利用系统的地址、数据和控制总线。 一、 DMA方式的定义 直接存储器存取方式——DMA（Direct Memory Access）方式，是一种没有CPU参与的、在高速外设与存储器之间直接进行数据传输的控制方式。 二、特点：数据传送速度快，是高速外设与主机之间成批交换数据的有效方式。但有局限性，适合外设不多的微小型计算机系统。 10.2.4 输入输出处理机(IOP)方式 有单独的存储器和独立的运算部件，可访问系统的内部存储器。 功能：除数据传输外，还应能处理传送过程中出错及异常情况，数据格式翻译，数据块校验。 特点：由专门的输入输出处理机来管理外设，提高主机的工作效率。应用于大、中型计算机系统或分布式计算机系统。 10.3 中断控制技术 10.3.1 中断的概念 一、基本概念 中断： CPU暂时中止当前程序运行，转而处理意外出现的情况或有意安排的任务，在处理结束后能自动恢复原程序的执行。 中断请求：当外设准备好后，向CPU发出要求传送数据的信号，称为中断请求。 禁止中断：外设发出中断请求后，由于某种条件的存在，CPU不能中止现行程序的执行，称为禁止中断。 一般在CPU内部设有一个“中断允许”触发器，由软件控制其状态。只有该触发器为“1”状态时，才允许CPU响应中断——允许中断，否则禁止中断。 中断源：在机器中引起中断产生的事件或发生中断请求的来源统称为中断源。 DCE是数据通信设备，又称数据电路端接设备，如自动呼叫设备、调制解调器及其他一些中间装置的集合。其基本功能是沿传输介质发送和接收数据。 DTE与DCE的接口标准 DTE与DCE之间要正常连接，需要遵循共同的接口标准，接口标准由4个接口特性来说明，分别是： 接口标准为完成实际通信提供了可靠的保证，使不同厂家的产品可以相互兼容，设备间可以有效的交换数据。 （1） 机械特性 机械特性规定了ＤＴＥ与ＤＣＥ实际的物理连接，详细说明了接插件的形状、插头的数目、排列方式以及插头和插座的尺寸、电缆的长度以及所含导线的数目、锁定装置等。 （2） 电气特性 电气特性规定了数据交换信号以及有关电路的特性。包括最大数据传输率、表示信号状态的电压和电流的识别，电路特性的说明和与互连电缆相关的规定。 （3） 功能特性 功能特性规定了信号所具有的特定功能，即ＤＴＥ和ＤＣＥ之间各信号线的信号含义。通常信号可分为4类：数据线、控制线、定时线、地线。 （4） 规程特性 指ＤＴＥ和ＤＣＥ为完成物理层功能在各线路上的动作序列或动作规则，即为实现建立、维持、释放线路连接等过程中，所要求的各控制信号变化的协调关系。 常用的串行总线标准 著名的串行总线标准有：RS－232－C/CCITT V.24和X.21。 1、 RS－232－C标准 RS－232－C是美国电子工业协会EIA制定的串行总线标准，是DTE与DCE之间的接口标准，适用于模拟信道上的数据传输。 （1） 机械特性 RS－232－C使用25根引脚的DB－25插头和插座，如下图所示： （2） 电气特性 RS－232－C