第六章 输入输出接口技术之一
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第六章输入输出接口技术基础(注:为赶上实验进度,先跳过存储器讲此章)基本内容: I/O接口概念;I/O接口应用背景;CPU与I/O设备间的信号种类;I/O端口的寄址方式;I/O三种传输方式:程序查询方式,程序中断方式,DMA方式基本要求:理解I/O接口的作用和一般结构;掌握I/O的编址方式和I/O传输方式的三种方式;重点内容: I/O接口信号种类;I/O编址方式;三种传输方式;难点内容:三种传输方式;第一节概述实际系统中,除CPU外,还有各种外部设备,即外设,通过外设来实现人机交互,通讯控制等目的,如键盘、显示器、打印机、鼠标等。
外设种类有电子式、机械式等,其信息也有数字量、模拟量等。
这些设备与CPU连接或外设之间是通过接口电路来实现的。
在计算机系统里,接口指微机 (或CPU) 与外部设备之间的连接通道及有关的控制电路。
一、接口的作用(1)信息类型不匹配时,对非数字信号进行转换,或将数字信号转换为非数字信号,如温度控制时测温度值。
转速控制时将数字信号转换为电压信号(详解)。
(2)对串并行信息进行转换。
CPU→外设外设→CPU并串串并(3)速度不匹配时要协调锁存或缓冲(4)多个并设设备时扩展I/O口。
也可按课本理解,速度、时序、信息格式、信息类型与电平不匹配。
二、CPU和I/O设备间的接口信息通常,CPU和I/O设备间的接口信息有以下几类信号:1、数据信息CPU和外设交换的基本信息就是数据,数据通常为8位或16位。
数据信息大致分为如下三种类型:(1)数字量(2)模拟量(3)开关量2、状态信息反映外设当前所处的工作状态,是外设通过接口往CPU传送的。
如输出设备是否空闲,输入设备是否数据准备好等。
3、控制信息CPU通过接口传递给I/O设备的信息,用以控制I/O设备的工作,如启动、停止等。
三、I/O接口的一般结构及功能每个接口部件都包含一组寄存器,CPU和外设进行数据传输时,各类信息在接口中进入不同的寄存器一般称这些寄存器为I/O端口,每个端口有一个端口地址。
第六章输入输出接口6.1 微机接口技术为了使CPU能适应各种各样的外设,就需要在CPU与外设之间增加一个接口电路,由它完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能,以实现CPU与外设的连接,完成相应的输入输出操作。
一个接口的基本作用是在系统总线和I/O设备之间架起一座桥梁,以实现CPU与I/O设备之间的信息传输。
CPU内存终端、调制解调器A/D转换器D/A转换器键盘、鼠标、麦克风、扫描仪打印机显示器磁盘、U盘、光盘通信接口信号接口输入接口输出接口外存接口DB AB CB1.采用I/O接口的必要性速度不匹配:CPU速度高,外设的速度低。
不同的外设速度差异大,如硬盘速度高,每秒能传送兆位数量级,串行打印机每秒钟只能打印百位字符,而键盘的速度则更慢。
信号不匹配:CPU的信号为数字信号,数据采集输入的是模拟信号,需要对外部信号进行模/数转换,才能被计算机处理;同样,计算机输出的是数字信号,需要输出模拟信号时,必须要通过数/模转换。
信号格式不匹配:计算机接收和处理的是并行数据,而有些外部设备的信号为串行数据,这就需要使用接口电路进行串行数据和并行数据转换。
提高CPU的传输效率,需要利用接口电路对外设进行控制。
2.接口的功能:1)寻址功能识别是否是I/O口的操作信号,识别是否为端口的片选信号,识别是芯片的哪个寄存器被访问。
2)输入/输出功能根据CPU通过控制总线送来的读写信号决定是输入操作还是输出操作。
3) 可编程功能有些接口具有可编程特性,可以通过指令设定接口的工作方式,工作参数,以满足不同外设的要求。
4) 数据转换功能当外设提供的数据形式不是CPU能直接接受的形式时,则通过接口转换成CPU可接受的形式。
如A/D,串/并转换等,反之也一样。
5) 联络功能当CPU要访问外设时,首先要查询外设状态,能否接受访问,接口应将外设状态准备好,供CPU 查询;或向CPU发特定的信号通知外设已准备好。
6) 数据缓冲功能主机与外设速度相差很大,为了防止数据丢失,I/O接口均设有双向数据缓冲器。