微机原理与接口技术 第6章 微型计算机IO接口基础
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第六章I/O接口和总线本章介绍1.I/O接口I/O接口的功能简单的输入输出接口芯片I/O端口及其寻址方式CPU与外设间的数据传送方式 PC机的I/O地址分配2.总线IBM PC总线AT总线或ISA总线6-1、I/O接口一.I/O接口的功能1.采用I/O接口的必要性计算机和外设之间的信息交换带来一些问题:速度不匹配信号电平不匹配信号格式不匹配时序不匹配因此I/O设备不能直接与CPU的系统总线相连,必须在CPU与外设之间设置专门的接口电路来解决这些问题。
可编程输入输出接口芯片随着大规模集成电路技术的发展,出现了许多通用的可编程接口芯片,可用它们来方便地构成接口电路。
后面几章将介绍常见的可编程I/O接口芯片的原理、编程方法及与CPU的连接方法。
可编程中断控制器8259A可编程计数器/定时器8253可编程外围接口芯片8255A串行通信和可编程接口芯片8253AA/D和D/A转换芯片。
本章介绍最常用的简单I/O接口芯片,主要有缓冲器(Buffer)和锁存器(Latch)。
二、简单的输入输出接口芯片1.缓冲器74LS244和74LS245连接在总线上的缓冲器都具有三态输出能力。
在CPU或I/O接口电路需要输入输出数据时,在它的使能控制端EN(或G)作用一个低电平脉冲,使它的内部的各缓冲单元接通,即处在输出0或1的透明状态。
数据被送上总线。
当使能脉冲撤除后,它处于高阻态。
这时,各缓冲单元像一个断开的开关,等于将它所连接的电路从总线脱开。
74LS244和74LS245就是最常用的数据缓冲器。
除缓冲作用外,它们还能提高总线的驱动能力。
8个三态缓冲单元,分成两组,分别由门控信号为低电平时,数据传送;高电平时,输出高阻态。
单向缓冲器,只能从端。
OE 2.锁存器74LS3731. I/O端口1.数据端口(Data Port)用来存放CPU与外设之间交换的数据,长度一般为1-2个字节,主要起缓冲作用。
2.状态端口(Status Port)用来指示外设的当前状态。
微机原理与接口技术(楼顺天第二版)第六章习题解答微机原理与接口技术(楼顺天第二版)习题解答第6章总线及其形成6.1答:内存储器按其工作方式的不同,可以分为随机存取存储器(简称随机存储器或RAM)和只读存储器(简称ROM)。
随机存储器。
随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息,对任一地址的存取时间都是相同的。
由于信息是通过电信号写入存储器的,所以断电时RAM中的信息就会消失。
计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中,如果对程序或数据进行了修改之后,应该将它存储到外存储器中,否则关机后信息将丢失。
通常所说的内存大小就是指RAM 的大小,一般以KB或MB为单位。
只读存储器。
只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器。
ROM中的内容是由厂家制造时用特殊方法写入的,或者要利用特殊的写入器才能写入。
当计算机断电后,ROM中的信息不会丢失。
当计算机重新被加电后,其中的信息保持原来的不变,仍可被读出。
ROM适宜存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。
6.2 答:存储器的主要技术指标有:存储容量、读写速度、非易失性、可靠性等。
6.3答:在选择存储器芯片时应注意是否与微处理器的总线周期时序匹配。
作为一种保守的估计,在存储器芯片的手册中可以查得最小读出周(R)(Read Cycle Time)和最小写周期期tcyct(W)(Write Cycle Time)。
如果根据计算,微cyc处理器对存储器的读写周期都比存储器芯片手册中的最小读写周期大,那么我们认为该存储器芯片是符合要求的,否则要另选速度更高的存储器芯片。
8086CPU对存储器的读写周期需要4个时钟周期(一个基本的总线周期)。
因此,作为一种保守的工程估计,存储器芯片的最小读出时间应满足如下表达式:t cyc(R)<4T-t da-t D-T其中:T为8086微处理器的时钟周期;t da 为8086微处理器的地址总线延时时间;t D为各种因素引起的总线附加延时。
第一章微型计算机基础1、几个关键字:时钟频率、字长、寻址范围、地址总线、数据总线2、冯诺依曼结构中微型计算机的四大组成部分:CPU、内存、I/O接口、系统总线3、微处理器(CPU)包含:运算器(ALU):算数逻辑运算控制器(CU):指令译码,根据指令要求发挥出相应控制信息寄存器(Registers):存放数据4、存储单元是存放信息(程序和数据)的最小单位,用地址标识。
单位:位、字节、字5、三总线:地址总线(AB):输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址数据总线(DB):数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线(CB):协调系统中各部件的操作,决定系统总线的特点6、“裸机”指未装备任何软件的计算机所有物理装备的集合=硬件系统=裸机:CPU、I/O接口电路和半导体存储器(ROM和RAM)7、字长是指计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数8、时钟周期<总线周期<指令周期9、任意进位制数→十进制数:按位权展开十进制数→任意进位制数:辗转相除第二章8086/8088微处理器1、8086 CPU有两个独立逻辑部件组成(内部功能结构):总线接口部件(BIU):与内存或I/O端口传送指令或数据、产生20位的物理地址指令执行部件(EU):负责执行指令2、BIU负责取指令,EU负责执行指令,重叠执行大大减少了等待指令所需的时间,提高了CPU的利用率和整个系统的执行速度3、段寄存器:代码CS、数据DS、堆栈SS、附加ES通用寄存器:数据寄存器:AX、BX、CX、DX变址寄存器:源DI、目的SI指针寄存器:基址BP、栈SP标志寄存器:FLAGS指令指针寄存器:IP4、8086 CPU通过CS寄存器和IP寄存器能准确找到指令代码5、8086/8088段寄存器的功能是用于存放段起始地址及计算物理地址6、指针寄存器和变址寄存器:只能按16位存取。
7、可以用于寄存器间接寻址、基址变址等寻址方式的寄存器有BX、BP、SI、DI。