第6章-并行输入输出接口ppt课件.ppt

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1、输入/输出接口的基本知识第6章并行输入/输出接口CPU和外设之间的数据传送DMA控制器Intel8237A简单并行I/O接口可编程并行I/O接口芯片Intel8255AIntel8255A的应用举例【本章重点】本章重点介绍输入输出接口的基本概念和输入输出接口的功能；着重讨论不同外设数据传送的不同方法及简单接口的应用。【本章难点】掌握无条件传送和查询传送的工作原理，难点是接口芯片的应用。6.1输入输出接口的基本知识输入输出接口（简称I/O接口）是连接微型计算机与外部设备（简称外设）的纽带，是微型计算机与外设之间交换信息的通路。外设只有通过I/O接口才能与CPU的总线相连，实现与微机之间的

2、信息交换正如第1章图1-1所示，绝大多数I/O设备均是通过I/O接口与系统总线相连，从而与CPU进行信息交换。图1-1微机系统结构示意图伴随着计算机技术的飞速发展，各种功能繁多的外设不断出现。这些外设的组成及工作原理千差万别（机械式、电子式、光电式），所采用的信号形式也各不相同（数字量、模拟量、开关量），工作速度差异也很大（高速、中速、低速），……。由于它们的多样性和复杂性，使得这些外设不可能像存储器那样直接连在系统总线上，CPU也无法直接对所有外设进行管理与控制。因此，CPU与外设之间必须有某个中间环节，这就是接口：是CPU与外界的连接部件（电路），是CPU与外界进行信息交换的中转站

3、。早期的接口电路是由小规模集成电路构成的功能简单的逻辑电路。随着大规模集成电路及计算机技术的发展，目前微机接口本身已不再是一些逻辑电路的简单组合，而是采用硬件与软件相结合的方法，使微处理器与外部世界进行最佳耦合、匹配，以在CPU与外界之间实现高效、可靠的信息交换的一门技术。因此，接口技术是硬件和软件相结合的综合技术。一.I/O接口的定义常见的外设：键盘、鼠标、打印机、扫描仪、显示器。。。等等外设的特点：（1）品种多（2）工作速度慢且分布范围广（3）信号类型多：开关信号、数字信号、模拟信号（4）信号电平范围广（5）信息结构格式多样：串行的、平行的，同步的、异步的等接口的定义：连接CPU总

4、线与输入输出设备（外设）之间的电路称为I/O接口。能够实现CPU与外设之间的并行（或串行）信息交换。二.接口的功能从解决CPU与外设在连接时存在的矛盾的观点看，CPU与外设之间的接口一般应具备如下功能：数据缓冲和锁存提供联络信息接收和执行CPU命令设备选择（寻址）中断管理信号与信息格式转换可编程一.I/O接口的基本结构CPUI/O接口外设数据端口地址控制数据状态控制RnR1R2…图6-1I/O接口的基本结构6.2接口的基本结构及I/O端口的编址方式根据I/O接口的功能，接口电路的典型结构如图6-1所示。接口作为一个“桥梁”，一边连着系统总线，另一边连着外部设备，是CPU与外设进行信息交

5、换的中转站。正如上图所示，每个接口部件都包含一组寄存器，CPU与外设之间进行数据传输时，各种不同的信息（数据信息、状态信息和控制信息）进入不同的寄存器。通常把I/O接口电路中能被CPU直接访问的寄存器或某些特定的器件称之为端口（Port）。所以接口中一般包含三种类型的端口：数据端口、状态端口和控制端口/命令端口。通常情况下，数据端口是可读、可写或可读写的，状态端口一般是只读的，而控制端口一般是只写的。这样，CPU对外设的访问实际上就是CPU对I/O接口中端口的读/写操作。二.I/O端口的编址方式像存储单元一样，为了便于CPU访问所有的I/O端口，每个端口都需要一个唯一的编号，即端口地址

6、。通常的I/O端口编址方式有两种：一种是存储器映射方式，即把I/O端口地址与存储器地址纳入一个一维线性地址空间，统一编址；另一种是I/O映射方式，即把I/O端口地址与存储器地址分开放在两个一维线性地址空间中，独立编址。1.统一编址方式这种方式是从存储空间中划出一部分地址空间分配给I/O设备，而把I/O接口的端口跟存储单元一样对待，即利用访问存储器的指令来访问I/O端口，不需要设置专门的I/O指令。优点：I/O端口地址空间大；访问I/O端口的指令比较齐全，功能强，使用方便；CPU的I/O控制逻辑比较简单。缺点：减少了内存可用空间；I/O操作时间较长，而且从指令上不易区分一条指令是访问内存

7、还是访问外设，程序可读性差。2.独立编址方式这种方式中，内存地址空间和I/O端口地址是相对独立的。比如在8086/8088CPU中，其内存地址是从00000H～FFFFFH连续的1M字节，而I/O地址范围从0000H～FFFFH，它们相互独立，互不影响。同时，设置了专门的IN、OUT等I/O指令。优点：不占用内存空间；访问I/O端口的指令格式较短，速度快，程序可读性强。缺点：需设置专用指令，这些指令功能较弱；CPU的I/O控制逻辑相对比较复杂。