计算机硬件基础第4章IO接口
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I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出现 ),其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成.它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁.CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现,前者被称为I/O接口,而后者则被称为存储器接口。
存储器通常在CPU的同步控制下工作,接口电路比较简单;而I/O设备品种繁多,其相应的接口电路也各不相同,因此,习惯上说到接口只是指I/O接口。
编辑本段基本功能· 进行端口地址译码设备选择· 向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码· 进行定时和相应时序控制。
· 对传送数据提供缓冲,以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。
· 提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。
提供有关电气的适配· 还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换编辑本段接口组成包括硬件电路和软件编程两部分硬件电路包括基本逻辑电路,端口译码电路和供选电路等。
软件编程包括初始化程序段,传送方式处理程序段,主控程序段程序终止与退出程序段及辅助程序段等.编辑本段接口分类I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起,按照电路和设备的复杂程度,I/O接口的硬件主要分为两大类:(1)I/O接口芯片这些芯片大都是集成电路,通过CPU输入不同的命令和参数,并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作,常见的接口芯片如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。
(2)I/O接口控制卡有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件,或者直接与CPU同在主板上,或是一个插件插在系统总线插槽上。
按照接口的连接对象来分,又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。
编辑本段接口功能由于计算机的外围设备品种繁多,几乎都采用了机电传动设备,因此,CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题:速度不匹配:I/O设备的工作速度要比CPU慢许多,而且由于种类的不同,他们之间的速度差异也很大,例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。
第4章:I/O接口基础4.1I/O接口的基本概念再好的CPU,如果不配上一定的外部设备而构成一个完备的微机系统,其强大的功能和优越的性能将无法显示出来,因而也就不具有实用价值。
那么,外设包括那些东西呢?首先,任何计算机必须有一条接收程序和数据的通道,才能接收“外界”的信息来进行处理,这就必须有输入设备,如键盘、鼠标器、光笔、触摸屏、扫描仪等;其次,微机处理的结果还必须送回给要求进行信息处理的“外界”,这就必须有输出设备,如显示器、打印机、绘图仪、记录仪等。
其三,在一些工业控制场合,还需要模/数转换器、数/模转换器、传感器、发光二极管、光电隔离器等。
上述这些设备在信息格式、工作速度、驱动方式等方面差别很大,所以不能直接与CPU 相连,亦即不能直接接入总线,必须通过接口(Interface)电路连接。
I/O(Input/Output,,I/O)接口是CPU与外设之间的桥梁,是用来协助两者完成数据传输的专用电路。
图4-1体现了微机系统中总线、接口、外设的关系。
读者借助此图能更好地学习理解本章内容。
图4-1 微型计算机系统4.1.1 I/O接口的基本功能微机系统可选用的接口的种类很多,作用各异;各外部设备更是千差万别;总线与外设通信的方式也不一样。
但无论哪种接口都是专门为解决CPU与外设之间的速度和时序不匹配、不能协调工作而设置的,它处在总线和外设之间,一般应具有以下基本功能。
1.接口对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存接口必须具备“输入口有三态、输出口能锁存”的特点。
2接口有寻址功能:.根据输入的地址信息选择相应的端口一个接口含多个端口,正如一个存储器含多个存储单元一样。
端口指I/O接口中可被CPU读/写的寄存器,而外设也接在端口。
若某接口具有多个端口,但CPU在某一段时间内只能与一个端口交换信息,因此需要通过接口地址译码对端口进行寻址,以选定CPU所需的端口,只有选中的端口才能与CPU交换信息。
此即所谓寻址功能。
pc机中io接口用于连接在计算机系统中,输入/输出(Input/Output,简称I/O)是指计算机与外部设备之间进行数据交换的过程。
而在PC机中,I/O接口就是用于连接计算机主机与外部设备之间的硬件接口。
本文将以PC机中的I/O接口为主题,介绍其作用和常见的接口类型。
一、什么是PC机中的I/O接口在PC机中,I/O接口是计算机主机与外围设备之间进行通信的枢纽。
通过I/O接口,计算机可以将数据发送给外部设备,或者从外部设备接收数据。
它实质上是通过电信号的方式将计算机内部的电信号与外部设备连接起来。
二、PC机中常见的I/O接口类型及其作用1. 串口(Serial Port)串口是一种用于串行通信的接口,它通过一根信号线将数据逐位地传输给外部设备。
串口接口通常用于连接打印机、调制解调器、条码扫描器等设备。
2. 并口(Parallel Port)并口是一种用于并行通信的接口,它能同时传输多个位的数据。
并口接口通常用于连接打印机、扫描仪等需要高速数据传输的设备。
3. USB接口(Universal Serial Bus)USB接口是目前应用最广泛的接口类型之一。
它可以连接多种外部设备,包括鼠标、键盘、摄像头、移动存储设备等。
USB接口的优势在于方便插拔和高速数据传输。
4. 网络接口(Network Interface Controller,NIC)网络接口是用于连接计算机与局域网或互联网的接口。
通过网络接口,计算机可以实现与其他计算机的通信和数据传输,实现Internet上的各种功能。
5. 显卡接口(Graphics Card Interface)显卡接口是用于连接计算机主机与显示器的接口。
通过显卡接口,计算机可以将图形信号发送给显示器,并实现图像的显示。
6. 声卡接口(Sound Card Interface)声卡接口是用于连接计算机主机与音频设备的接口。
通过声卡接口,计算机可以实现音频信号的输入和输出,实现音频的播放和录制功能。
计算机组成原理——IO接⼝以及IO设备数据传送控制⽅式接⼝可以看作是两个部件之间交接的部分。
硬件与硬件之间有接⼝,硬件与软件之间有接⼝,软件与软件之间也有接⼝。
这⾥我们所说的I/O接⼝,⼀边连接着主机,⼀边连接着外设。
I/O接⼝的功能I/O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。
组成:寄存器组、控制逻辑电路、主机与接⼝和接⼝与I/O设备之间的信号联接线、数据地址线、控制状态信号线。
其实中间红框内的部分就是对应到电路板上的插⼝,⼜分为内部接⼝和外部接⼝两种。
内部接⼝:与系统总线相连,实质上是与内存、CPU相连。
数据的传输⽅式也只能是并⾏传输。
外部接⼝:通过接⼝电缆与外设相连,外部接⼝的数据传输可能是串⾏⽅式,因此I/O接⼝需具有串并转换功能。
接⼝与端⼝接⼝就是I/O接⼝,端⼝实质接⼝电路中可以被CPU访问的寄存器。
I/O端⼝及其编址为了便于CPU对I/O设备进⾏寻址和选择,必须给众多的I/O设备进⾏编址,也就是说给每⼀台设备规定⼀些地址码,称之为设备号或端⼝地址。
统⼀编址:与存储器共⽤地址,⽤访存指令访问I/O设备。
独⽴编址:单独使⽤⼀套地址,有专门的I/O指令。
接⼝类型I/O设备数据传送控制⽅式1.程序直接控制传送⽅式⼜叫查询⽅式。
是完全通过程序来控制主机和外围设备之间的信息传送。
通常的办法是在⽤户的程序中安排⼀段由输⼊输出指令和其他指令所组成的程序段直接控制外围设备的⼯作。
也就是说CPU要不断地查询外围设备的⼯作状态,⼀旦外围设备“准备好”或“不忙”,即可进⾏数据的传送。
该⽅法是主机与外设之间进⾏数据交换的最简单、最基本的控制⽅法。
⽆条件传送:只有在外设总处于准备好状态程序查询⽅式优点: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,主机⼀个时间段只能与⼀个外设进⾏通讯,CPU效率低。
程序查询⽅式接⼝结构:⼀次只能查询⼀个字的原因?在这种传送⽅式下,外部数据是要存到CPU寄存器中的,故需要⼀个字。