贵州大学微机原理PPT及复习PPT 6 IO接口课件.ppt

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1、第6章　I/O接口热能与动力工程。6.1　有关接口的基本概念6.1.1接口的概念与功能一般情况下，外设并不直接与CPU交互，而是通过称为I/O接口的电路与CPU交互。如图所示:为什么需要I/O接口（电路）？微机的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6.1.2I/O接口的主

2、要功能⑴对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节输入接口有缓冲环节⑵对信号的形式和数据的格式进行变换微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量⑶对I/O端口进行寻址⑷与CPU和I/O设备进行联络常见接口插槽PS2鼠标PS2键盘千兆网10/100M网卡USB并行口MIDI/游戏接口显示器接口13941394a音箱/线入接口/麦克风串行口6.1.3接口的内部结构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6.2.1I/O端口

3、1.I/O端口I/O端口是供CPU直接存取访问的接口中的寄存器或电路。接口中的命令口、状态口和数据口均为I/O端口。2.I/O端口地址是对接口中的不同寄存器或电路的编号，该编号加上该接口的基地址称为该端口的I/O端口地址。CPU通过向命令端口发命令来对接口，最终对设备进行控制。访问设备实际上是访问相关的端口。3.命令、接口与I/O端口关系一个接口中有多个I/O端口；一个I/O端口可接受多种命令，对应多个寄存器。6.2I/O端口的编址方式6.2.2I/O统一编址（存储器映象I/O编址）一个I/O端口等同于一个存储器单元。存储单元和I/O端口统一编址。优点：对I/O端口的访问命令与

4、对存储器单元访问相同，不必使用专用I/O指令；外设数目或I/O寄存器数几乎不受限制。系统读写控制逻辑较简单。缺点：I/O端口占用部分MEM空间，可用MEM空间减小；对MEM访问指令较长，执行速度较慢；I/O端口地址译码时间较长。MEM空间I/O空间N-1KK-10存储类指令应用：Motorola系列和Apple系列均采用此方式6.2.3I/O独立编址I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立。应用：Z-80系列和x86系列均采用此方式。优点：MEM地址空间不受I/O端口地址空间影响；I/O端口数量不多，占用地址线少，地址译码简单，速度较快，使得此类指令执行速度快；使用专用I/O

5、命令(IN/OUT)，与MEM访问命令(LOAD/STORE、MOV)有明显区别,便于理解和检查。MEMI/O设备N-10存储类指令I/O类指令K-10缺点：专用I/O指令增加指令系统复杂性，且I/O指令类型少，寻址方式也少，程序设计灵活性较差；要求处理器提供MEMR#/MEMW#和IOR#/IOW#两组控制信号，增加了控制逻辑的复杂性。6.2.4Intel系列微处理器I/O编址方式Intel系列微处理器支持I/O独立编址方式和I/O统一编址（存储器映象编址）方式。Intel系列微机系统仅支持I/O独立编址方式。6.3CPU与外设之间的数据传送方式程序控制方式中断传送方式DMA

6、方式延时等待方式6.3.1程序控制方式程序控制方式是指CPU与外设间的数据传送是在程序的控制下完成的一种数据传送方式。分为1.无条件传送方式2.查询传送方式1.无条件传送方式所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序就不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输。当简单外设作为输入设备时，其输入数据的保持时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态缓冲器与系统数据总线相连。当简单外设作为输出设备时，由于外设的速度较慢，CPU送出的数据必须在接口中保持一段时间，以适应外设的动作，因此输出采用锁存器。2．查询传送方式查询传送方式在传送数据前先查询

7、外设的状态，当外设准备好时，CPU执行I/O指令传送数据；若未准备好时，则CPU等待。要求CPU与外设间的接口电路需要两个端口：数据端口和状态端口。优点：能较好地协调外设与CPU之间的定时关系，因而比无条件传送方式容易实现准确传送。缺点:该方式需要不断查询外设的状态，大量时间花在等待循环中，当主机与中、低速外设交换信息时，大大降低了CPU利用率。6.3.2中断传送方式含义:在中断方式下，外设掌握向CPU申请服务的主动权，当输入设备将数据准备好，或者输出设备已做好接收数据的准备时，向CPU发出