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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。
第1章绪论作业1. 将下列二进制数转换成十进制数。
（1）11001010B=202 （2）00111101B=61 （3）01001101B=77（4）10100100B=1643. 将下列十进制数分别转换为二进制数和十六进制数。
（2）76= 100 1100B =4CH （4）134= 1000 0110B =86H4. 求下列十进制数的BCD 码（1）327=11 0010 0111（BCD 码）（2）1256=1 0010 0101 0110（BCD 码）6. 求出下列10进制数的原码、反码和补码（2）+85 （4）-85 解：85=0101 0101B原码：+85= 0101 0101B -85= 1101 0101B 反码：+85= 0101 0101B -85= 1010 1010B 补码：+85= 0101 0101B -85= 1010 1011B10. 画出微型计算机的基本结构框图，说明各部分的主要功能是什么？解：微型计算机的基本结构框图如下：微处理器CPU ：控制微处理器与存储器或I/O 设备间的数据交换；进行算术和逻辑运算等操作；判定和控制程序流向。
微处理器主要完成：（1）指令控制：从存储器中取指令，指令译码；（2）数据加工：简单的算术逻辑运算；（3）操作控制：在微处理器和存储器或者I/O 之间传送数据；（4）时间控制：程序流向控制。
存储器：用来存放数据和指令。
I/O 接口：主机和外设间的桥梁，提供数据缓冲驱动、信号电平转换、信息转换、地址译码、定时控制等地址总线I/O 总线微处理器CPU存储器I/O 接口I/O 设备数据总线控制总线各种功能。
I/O设备：输入原始数据和程序，转换成计算机能识别的信息，送入存储器去等待处理。
输出运算结果。
总线：连接计算机系统中各功能部件的信息通道。
第2章 8086CPU作业2. 8086CPU内部由哪两部分组成？它们的大致是如何工作的?答：（1）8086CPU由指令执行部件EU和总线接口部件BIU两部分组成。
第一章 绪论19461.EDVAC 1.2.3.ENIAC ⎧⎪⎨⎪⋅⎩⎧⎪⎪⋅⎨⎪⎪⋅⎩，，第一台电子计算机(美，宾夕法尼亚大学，埃克特、莫克利)缺点：一、存储容量太小；二、用线路连接的方式来编排程序。
冯诺依曼、莫尔小组，，奠定了计算机基础组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备基本原理：程序存储和控制冯诺依曼机数值采用二进制计数发展：早期冯诺依曼以CPU 为中心，现在演变为以存储器为中心微机1.1发展史 2.19741946~19561957~19633.41964~19701971~4..Altair ⎫⎪⎪⎬⎪⎪⎭⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩→→→⎧⎪⎧⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩，，开创微机新时代电子管 ()晶体管 ()微机代中、小规模集成电路 ()大、超大规模集成电路()大型机中型机小型机微型机大型巨型化：性能发展方向小型微型化：成本网络、人工智能化51995，..2μμμμ⎧⎨⎩摩尔定律61971CPU()问世：开创微机新纪元1971:,PMOS,2300,<1MHz,10s 15s第一代48（1971）：1972:Intel80081974:Intel8080(NMOS,4500,2MHz In ,1s s,64KB,单),Motorola MC6800第二代8（1974）：1975：Zilog Z80CPU 7.按字长tel4004Intel4004换代μ⎧⎪⎨⎪⎩⎧⎪⎨⎪⎩1976:Intel 80851978：Intel 8086(NMOS,29000万，5、8、10MHz,0.5s,1MB)第三代16（1978）：1979:Zilog Z8000,Mototola 68001982:Intel 80826,Motorola 680101983:Zilog Z800001984:Motorola 68020第四代32（1983）1985:In z 25/33/50z 60z 150/166/180/200z μ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩tel 80386(CHMOS,27.5万，1633MH ，<0.1s,32,40GB,)1989:Intel 8086(CHMOS,120万，MH ),Motorola 680401993:Pentium(CMOS,310万，MH )1995:Pentium Pro(5450万，MH )8058680619978第五代6:Pen 2006:3Core SSSE ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎩⎩tium Ⅱ(750万)1999:Pentium Ⅲ(950万)2000:Pentium 4(1.5GHz 3.6GHz)()1.2⎧⎧⎪⎪∙⎨⎨⎪⎪⎩⎩基本结构:CPU(运算器、控制器)、存储器、输入/输出设备微机系统冯诺依曼工作原理：存储器存储程序控制的原理发展：早期冯诺依曼以CPU为中心，现在演变为以存储器为中心()=+CPU =+++I/O 1. 1.2.3./4...1.2.1CPU I O ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎧⎨⎩核心，中央处理器微处理器运算器控制器微控制器运算器控制器存储器接口单片机从存储器中取指令，指令译码简单的算术逻辑运算任务在处理器和存储器或之间传送数据程序流向控制等随机存储器2存储器：分类存放程序和数据只读存储器微处理器RAM 3I/O 接口：外部设备与C 1 微机微ROM 型计算机.I/O I /O ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎩⎧⎧⎪⎨⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩PU 或存储器连接交换信息连接CPU 、存储器、I/O 接口任务：CPU 与存储器、I/O 间传送地址、数据、控制信息系数据总线统4总分类地址总线线控制总线键盘、鼠标、扫描仪、数字化仪、输入设备条形码读入器、光笔、语音输入器5.输出设备：CRT 显示器、打印机、绘图仪设备公用设备：软盘机，硬盘机，光盘机CPU ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎧⎪⎨⎪⎩⎧⎨组成：（主体）微机、I/O 设备、系统软件微机2输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、数字化仪、条形码读入器系统输出设备：CRT 显示器、打印机、绘图仪算术逻辑部件ALU ：算术、逻辑运算累加器和寄存器组指令指针寄存器IP （程序计数器）：指向要执行的下一条指令的偏移地址3段寄存器：段地址与偏移地址组成20位物理地址对存储器寻址时序和控制部件内部总线{41234567⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎩微机性能指标主频字长内存容量存取周期运算速度内核数目高速缓冲4.⎧⎧⎪⎪⎧⎨⎪⎨⎪⎪→→⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎧⎨⎩⎩半导体存储器随机读写，断电存储内容消失特点：容量大速度慢动态DRAM内存条MOS电路存储单元电容：漏电信息消失刷新特点：容量小速度高随机RAM双极型电路分类静态SRAM存储单元：触发器或不要刷新MOS电路断电不丢失数据内存非易失性随机读写存储器NVRAM分类SRAM实时读写功能与EEPROM可靠非易失功能综合存储器⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⇒⎪⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎪⎩只读不写，非易失性原理：专有设备烧断芯片内二极管而存储二进制信息可编程PROM只能写一次，固化程序用只读ROM分类可擦除可编程EPROMEEPROM(电可擦除EPROM)高速缓冲存储器Cache：存储空间较小，速度较慢，位于CPU和主存之间lash⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎧⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⇒⎨⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎩⎩磁记录：软盘、硬盘、磁带1只读光盘外存光盘存储器：2一次写入光盘大容量、标准化、重量轻、易保存、寿命长3可改写光盘F存储器：（优盘）将数据以电荷的形式储存在光栅电极上，集成度高，可靠性好，不易损坏74373742451.2.2/CPULS LS I O 作用：（或存储器）与外设交换信息。
