《微机接口技术》 第六章 输入/输出接口

微机接口技术

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第六章输入/输出接口 个简单的微机系统需要CPU、存储器、 基本的输入/输出系统以及将它们连接在 起的各种信号线和接口电路 外部设备通过接口电路和系统总线相联 接口电路的作用是把计算机输出的信息变成 外设能够识别的信息,把外设输入的信息转 化成计算机所能接受的信息

2 一个简单的微机系统需要CPU、存储器、 基本的输入／输出系统以及将它们连接在一 起的各种信号线和接口电路。 外部设备通过接口电路和系统总线相联， 接口电路的作用是把计算机输出的信息变成 外设能够识别的信息，把外设输入的信息转 化成计算机所能接受的信息。 第六章 输入/输出接口

冷1、I/O接口的基本概念 计算机的输入输出是通过O接来实现的 为什么需要IO接口? 各种外设的操作方法不同,由CPU统一控制 不切合实际。 ☆外设的数据传输速率比存储器和CPU慢,使 得高速总线不能直接与外设相连 外设所使用的数据格式、时序等不一致

3 ❖ 为什么需要I/O接口？ ❖各种外设的操作方法不同，由CPU统一控制 不切合实际。 ❖外设的数据传输速率比存储器和CPU慢，使 得高速总线不能直接与外设相连。 ❖外设所使用的数据格式、时序等不一致。 ❖ 1. I/O接口的基本概念 计算机的输入输出是通过I/O接口来实现的

IO模块 外部设备

4 I/O模块 外部设备

I/O模块的一般结构 系统接口 外设接口 数据线 数据寄存器 外部设备数据 状态 状态/控制寄存器 界面接口一控制 地址线 已外部设备状卷 控制线 逻辑广界面接口工控制

5 I/O模块的一般结构 I/O 逻辑 数据寄存器 状态/控制寄存器 外部设备 界面接口 外部设备 界面接口 …... 系统接口 外设接口 数据线 地址线 控制线 数据 状态 控制 数据 状态 控制

接口与主机、外设间的连接 系统接口 接口 设备接口 地址信息 外设识别 主机数#)数据命令状刮数并坤)控外设 控制联络信息 控制电路控制联络器

6 接口与主机、外设间的连接 系统接口 接口 设备接口 主机 地址信息 —————→ 外设识别 设 备 控 制 器 外设 数据(并) ←————→ 数据/命令/状态 数据(并/串) ←———→ 控制联络信息 ←————→ 控制电路 控制联络 ←———→

I(O接口的基本功能 ☆(1)实现主机和外围设备之间的数据传送控制 其中包括同步控制,设备选择和中断控制等DMA还具有 直接访问存储器功能,并给出存储器地址 (2)实现主机同外围设备之间的数据缓冲 在数据传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器,然后 再送到目的设备(输出)或主机(输入) (3)接受主机的命令提供设备接口的状态,按照主机 的命令控制设备 (4)设置信号电平、信息转换与提供地址译码电路

7 ❖ I/O接口的基本功能 ❖ (1)实现主机和外围设备之间的数据传送控制. 其中包括同步控制,设备选择和中断控制等.DMA还具有 直接访问存储器功能,并给出存储器地址. ❖ (2)实现主机同外围设备之间的数据缓冲. 在数据传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器,然后 再送到目的设备(输出)或主机(输入). ❖ (3)接受主机的命令,提供设备接口的状态,按照主机 的命令控制设备. ❖ (4)设置信号电平、信息转换与提供地址译码电路

IO接口类型 冷(1)按照数据传送的宽度可分为并行接□和串行接口 冷并行接口中设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同 时传送 冷串行接口中设备和接口间的数据是一位一位串行传送的, 而接口和主机之间是按字节或字并行传送接口要完成数 据格式的串一并变换 (2)按照数据传送的控制方式可分成程序控制输入输 出接口、程序中断输入输岀接口和直接存储器存取 DMA)接口等

8 ❖ I/O接口类型 ❖⑴按照数据传送的宽度可分为并行接口和串行接口. ❖并行接口中,设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同 时传送. ❖串行接口中,设备和接口间的数据是一位一位串行传送的, 而接口和主机之间是按字节或字并行传送. 接口要完成数 据格式的串—并变换. ❖⑵按照数据传送的控制方式可分成程序控制输入输 出接口、程序中断输入输出接口和直接存储器存取 (DMA)接口等

2。I/O设备的编址方式 冷ⅣO设备的编址 为了CPU便于对IO设备进行寻址和选择, 必须给众多的IO设备进行编址,也就是给 每一台设备规定一些地址码

9 ❖I/O设备的编址 ❖为了CPU便于对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,也就是给 每一台设备规定一些地址码。 ❖ 2. I/O设备的编址方式

有两种寻址方法 (1)与设1O指令 例指令I完成输入,指令OUT完成输出操作其地址码 指出I/O设备的设备代码.这是IO空间独立于存储器空间 的情况,即设备码的编码和存储器的存储单元的编码是平 行存在的 (2)利用访问存储器指令完成1O功能 使用这种方法时,从主存的地址空间中分出一部分地 址码作为ⅠO的设备代码当访问到这些地址时,表示被访 的不是主存储器而是IO设备寄存器(例如,设备的数据缓 冲器或设备的状态寄存器)这时IO空间和存储器空间是 合在一起的,即IO设备和存储单元是统一编址的

10 ❖有两种寻址方法 ⑴专设I/O指令. 例指令IN完成输入,指令OUT完成输出操作.其地址码 指出I/O设备的设备代码. 这是I/O空间独立于存储器空间 的情况,即设备码的编码和存储器的存储单元的编码是平 行存在的. ⑵利用访问存储器指令完成I/O功能. 使用这种方法时,从主存的地址空间中分出一部分地 址码作为I/O的设备代码,当访问到这些地址时,表示被访 的不是主存储器,而是I/O设备寄存器(例如,设备的数据缓 冲器或设备的状态寄存器). 这时I/O空间和存储器空间是 合在一起的,即I/O设备和存储单元是统一编址的