计算机组成原理复件输入输出系统.ppt

《计算机组成原理复件输入输出系统.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、本章讨论：输入/输出系统接口的基本概念DMA方式及其接口组成总线的基本概念中断方式及其接口组成为什么需要I/O接口（电路）？外部设备多种多样工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大它们不能与CPU直接相连必须经过中间电路再与系统相连这部分电路被称为I/O接口电路输入输出接口概述什么是I/O接口（电路）？I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路CPU接口电路I/O设备接口主要功能接收CPU送来的地址码，选择接口中的寄存器供CPU访问。1.寻

2、址2.数据缓冲实现主机与外设的速度匹配。缓冲深度与传送的数据量有关。串-并格式转换（串口）3.预处理传送控制命令与状态信息，实现I/O传送控制方式。数据通路寬度转换（并口）电平转换4.控制功能主机与外部设备的连接方式大致可分为三类。1)辐射型(星型)连接特点：各设备通路独立，具有较高的信息流量，且控制简单。结构复杂，连接线多，系统扩展不方便，灵活性差。2)总线型连接特点：成本低，结构简单，易于扩展。只有一组总线时，信息交换速度较低，且总线控制逻辑较复杂。3)通道控制方式特点：主机与通道间是辐射型连接，通道与外设之间采用总线连接，既具有较高的信息交换速度，又

3、有良好的可扩展性。但成本较高。I/O接口电路的基本结构从编程角度看，接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器，又称为I/O端口。各I/O端口由端口地址区分。I/O端口1I/O端口2I/O端口3地址译码数据缓冲控制电路外设ABDBCBCPU接口电路的内部结构CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部：⑴数据寄存器保存外设给CPU和CPU发往外设的数据⑵状态寄存器保存外设或接口电路的状态⑶控制寄存器保存CPU给外设或接口电路的命令接口电路的外部特性面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接主要是数据、地址和控制信

4、号面向外设一侧的信号：用于与外设连接提供的信号五花八门功能定义、时序及有效电平等差异较大接口芯片的分类接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯片）：通用接口芯片支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片面向外设的专用接口芯片针对某种外设设计、与该种外设接口面向系统的专用接口芯片与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能接口电路的可编程性许多接口电路具有多种功能和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种接口需要进行物理连接，还需要编写接口软件接口软件有两类：初始化程序段——设定芯片工作方式等数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间

5、信息交换1．数据信息流数据输入信息流经传送线送入接口中的输入端口(输入寄存器)，然后通过数据总线送入主机；数据输出信息流经数据总线送入接口中的输出端口(输出寄存器)，然后通过传送线送入输出设备并以某种形式输出。2．控制信息流由主机通过数据总线送入接口中的控制端口(控制寄存器)。输入/输出接口的信息流3．状态信息流由状态口通过数据总线送入主机。4．联络信息流在主机与接口之间，通过控制总线可做单向或双向流动。5．外设识别信息流通常由主机通过地址总线送入接口中的识别线路。端口（PORT）端口即I/O地址，是呈现给程序员的外设I/O端口通常以其地址为标识，1个端口

6、一般对应1个可以被用户访问的寄存器数据寄存器——保存数据（芯片中可能含多个）控制寄存器——保存控制信息（芯片中可能含多个）状态寄存器——保存状态信息（芯片中可能含多个）1个接口电路可以具有多个I/O端口，每个端口保存不同的信息（用以与CPU或外设进行信息交换）输入端口和输出端口可以使用同一个I/O地址(a)统一编址这种编址的出发点是把接口中的每一个端口视为一个存储器单元，并赋以相应的存储器地址。访存指令同样适合于I/O端口。优缺点:无需专门的I/O指令，简化了指令系统；但要占用原本就有限的一部分存储空间。外设的编址方式(b)单独编址方式这种编址的出发点是

7、把所有外设的端口看作是一个独立于存储器空间的I/O空间。在这个I/O空间内，每一端口都被分配给一个地址与之对应。优缺点：指令系统中必须设有专门的输入/输出指令；但不占用存储空间。端口地址译码的方法有多种，可以灵活的进行设计。(1)用门电路进行口地址译码(2)用译码器进行口地址译码(3)用比较器进行口地址译码外设的识别I/O地址的译码I/O地址的译码方法与存储器地址的译码方法一样，但有它的特点：每个接口电路通常占用少数几个I/O地址。I/O地址不象内存地址，不那么强调地址的连续性。部分译码时，可能中间地址线不连接，也有最低地址线不连接的情况。常采用门电路进

8、行地址译码或线选译码除采用译码器、门电路进行译码外，I/O地址译码