《计算机组成原理》课程教学资源：第三讲 接口电路设计

第四单元输入/输出系统和设备 刘卫东 luwd@tsinghua.edu.cn

第四单元 输入/输出系统和设备 刘卫东 liuwd@tsinghua.edu.cn

教学内容安排 第一讲输入输出系统概述和输入(输出方 式 第二讲总线 第三讲接口电路 第四讲输入设备和输出设备 第五讲本单元小结及考试说明

教学内容安排 • 第一讲 输入/输出系统概述和输入/输出方 式 • 第二讲 总线 • 第三讲 接口电路 • 第四讲 输入设备和输出设备 • 第五讲 本单元小结及考试说明

第三讲接口电路设计 2003年11月

第三讲 接口电路设计 2003年11月

主要教学内容 接口电路的作用 ·接口电路的一般组成 串行接口 ·并行接口 USB接口 ·SCS|接口

主要教学内容 • 接口电路的作用 • 接口电路的一般组成 • 串行接口 • 并行接口 • USB接口 • SCSI接口

输入/输出系统 ·控制方式:处理器如何管理设备 ·总线:数据发送和通信 接口:总线和设备的连接 连接总线和设备(对设备提供编码) 接收处理器(主设备)的命令,并提交给外部设备, 同时,为主设备提供外部设备的状态 数据缓冲 对主设备屏蔽外部设备的差异(一种接口可以连接多 种类型的设备) ·设备:完成输入/输出任务

输入/输出系统 • 控制方式：处理器如何管理设备 • 总线：数据发送和通信 • 接口：总线和设备的连接 – 连接总线和设备（对设备提供编码） – 接收处理器（主设备）的命令，并提交给外部设备， 同时，为主设备提供外部设备的状态 – 数据缓冲 – 对主设备屏蔽外部设备的差异（一种接口可以连接多 种类型的设备） • 设备：完成输入/输出任务

接口的基本功能 ·提供主机识别(指定、找到)使用的O设 备的支持(为每个设备规定几个地址码或 编号) 建立主机和设备之间的控制与通信机制 提供主机和设备之间信息交换过程中的数 据缓冲机构 ·提供主机和设备之间信息交换过程中的其 他特别需求支持

接口的基本功能 • 提供主机识别（指定、找到）使用的I/O设 备的支持（为每个设备规定几个地址码或 编号） • 建立主机和设备之间的控制与通信机制 • 提供主机和设备之间信息交换过程中的数 据缓冲机构 • 提供主机和设备之间信息交换过程中的其 他特别需求支持

通用可编程接口电路 ·通用 能有多种用法与入/出功能 可编程 能通过指令指定接口的功能和运行控制参数 ·接口内部组成 设备识别电路 数据缓冲寄存器(输入腧输出) 控制寄存器 状态奇存器 中断电路 其他电路

通用可编程接口电路 • 通用 – 能有多种用法与入/出功能 • 可编程 – 能通过指令指定接口的功能和运行控制参数 • 接口内部组成 – 设备识别电路 – 数据缓冲寄存器（输入/输出） – 控制寄存器 – 状态寄存器 – 中断电路 – 其他电路

8251的基本功能 可用于同步或异步传送 同步传送时 每字可为5~8bts,可用内或外同步,能自动 插入同步字符。 异步传送时 每字可为5~8bits,接收和发送时钟可为1,16 或64倍的波特率。可产生中止字符并自动检测和处理。 可用1,1.5或2位停止位。能检测假启动完全双工, 双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错,数据丢 失错和帧错的能力。全部入/出信号为TTL电平

8251的基本功能 可用于同步或异步传送 同步传送时 每字可为５～８bits，可用内或外同步，能自动 插入同步字符。 异步传送时 每字可为５～８bits，接收和发送时钟可为1，16 或64倍的波特率。可产生中止字符并自动检测和处理。 可用1，1.５或２位停止位。能检测假启动完全双工， 双缓冲的发送器和接受器。具有检测奇偶错，数据丢 失错和帧错的能力。全部入／出信号为 TTL 电平

D7~D0(外部数据总线) 状态 接受数据1/O 缓冲器 缓冲器 发送数据/命令 缓冲器 缓冲器 RESET CLK Cb彐读/写 Tx /RD 控制 发主 送器P XE /R XRDY /CS 逻辑 发送控制诎 /DTR RXRDY /DSR 调制/解 接收控制 /RXC /RTS /CTS 〓调器控制 收器S RXD

缓 冲 器 Ｉ／Ｏ D7~D0（外部数据总线） 状态 缓冲器 接受数据 缓冲器 发送数据／命令 缓冲器 接收控制 接收器S-P ＲxＤ RxRDY /RxC ＴxＤ 发送器P-S 发送控制 ／TxC TxE TxRDY 读／写 控制 逻辑 RESET CLK C/ D /RD /WR /CS 调制／解 调器控制 /DTR /DSR /RTS /CTS

串行异步传送中的有关概念 串行 CPU叫接口<接口→CPU 异步、同步: 单工,半双工,全双工: 串行 并 停止位: 行 终端 接口 CPU 数据位: 起始位: 1、1.5、2位 1位 奇偶校验: 传送的波特率: 标识态 波特率因子 数据位,如8位 次完整的数据传送时间 数据采样:

串行异步传送中的有关概念 奇偶校验： 传送的波特率： 波特率因子： 数据采样： 终端 接口 CPU 串 行 并 行 …... 数据位，如8 位 1位 1、1.5、2位 标 识 态 一次完整的数据传送时间 串行： CPU 接口 接口 CPU 异步、同步： 单工，半双工，全双工： 停止位： 数据位： 起始位：