第6章输入输出与中断_1.ppt

第6章;计算机外部设备种类较多：有机械的、电子的、机电和磁电相结合的，如键盘、磁盘、打印机、显示器等； 如果高速的微处理器与外设能够协调的工作，就要有一个具有数据缓冲和锁存能力、数据格式转换能力、提供外设状态和定时控制能力的连接电路，我们把它叫做输入输出接口。;6.1.1 I/O接口的作用 1. I/O接口 微处理器与存储器构成了微型计算机系统的主机部分，为了使微型计算机工作，还必须配上各种外部设备，简称外设，将外设中主要用来实现数据的输入／输出、实现人机联系的设备称为输入／输出设备，即I/O设备。 当要把外设与微处理器相连时，往往需要配上相应的电路。通常把介于主机和外设之间的一种缓冲电路称为I/O接口电路，简称I/O接口。;图6.1 主机与外设的连接;2. I/O接口的作用 接口是主机和外设之间交换信息的桥梁。那么，主机与外设交换信息时为什么要通过接口电路呢？这主要有以下三个原因。 ① 总线隔离作用 数据总线是外设及存储器传送信息的公共线路，任何外设或存储器都不允许长期占用数据总线，而仅允许被选中的外设或存储器在读／写总线周期中享用数据总线。 因此，大多数外设不能直接和CPU的数据总线相连，要借助于接口电路使外设与总线隔离，起缓冲、暂存数据的作用，使主机和外设协调一致的工作。; ② 速度匹配作用 接口电路可以提供握手信息给微处理器和外设，协调主机和外设间数据传送速度不匹配的矛盾。 大多数外设输入输出信息的速度远远低于微处理器，为同步外设与主机的工作，在输入输出控制中，常需要接口电路提供外设的工作状态给微处理器，同时记忆主机下达给外设的命令，从而使主机与外设之间协调一致地工作。; ③ 信号变换作用 外设的信息格式与微处理器不一致时，需要接口电路进行信息的变换。 从本质上说，微处理器的信息格式是并行的数字信号，而外设由于其功能的多样性，信息格式也是多种多样的。这就需要进行： ? 电平变换 ? 并串变换 ? 数模变换; 6.1.2 CPU与外设交换的信息 主机与I/O设备之间交换的信息可分为数据信息、状态信息和控制信息三种。 (1) 数据信息：它是CPU与外设之间传送的主要信息。 (2) 状态信息：是外设通过接口送往CPU的信息，作为外设与CPU之间交换数据的联络信号，反映了当前外设所处的工作状态。 (3) 控制信息：是CPU通过接口传送给外设的信息，用来设置外设（包括接口）的工作方式、控制外设的工作等。;DB;6.1.3 I/O接口的基本结构(接口与端口) 接口(Interface)：介于主机和外设之间的缓冲电路。 端口(Port)：接口中可以进行寻址读写的寄存器，简称端口。 一个接口往往含有几个端口，CPU通过输入输出指令向这些端口取或存信息。端口主要有三类：一类为状态口，一类为命令口（或控制口），一类是数据口。 CPU通过输入指令从状态口获取外设的状态信息，通过输出指令从命令口发出控制命令，控制外设的工作。通过输入输出指令可以从数据端口与外设交换数据。因此说，计算机主机与外设之间交换信息都是通过接口中的端口来实现的。;CB; 6.1.4 I/O端口的编址 微机系统中，I/O端口的编址方式分为统一编址和独立编址两大类。在Intel 80x86系列微机中，采用独立编址方式。 1. I/O端口的统一编址方式 统一编址,就是将I/O端口看成是存储器空间的一个组成部分，按照存储器单元的编址方法统一编排地址号，每个I/O端口占用一个地址。这样，CPU对I/O端口的输入／输出操作如同对存储单元的读／写操作一样，对存储器的各种寻址方式也同样适用于I/O端口。;图6.4 I/O端口与内存单元统一编址; 2. I/O端口的独立编址方式(Isolated I/O Address Coding) I/O地址空间完全独立于存储器空间。在I/O地址空间中，每个端口有一个唯一的端口地址，CPU有专用的I/O指令，用于CPU与I/O端口之间的数据传输。Intel 80x86系列CPU中设有IN、OUT指令作为专用的I/O指令和寻址方式。 在直接寻址方式下，CPU只利用地址总线的低8位输出地址信息，所以只能寻址I/O地址空间的00H?FFH地址. 在间接寻址方式下，CPU利用地址总线的低16位输出地址信息，可以寻址的I/O空间多达64K个端口。 ;00000H;6.2 简单接口电路;一、接口的基本构成;接口的基本构成;接口的基本构成;二、接口的类型及特点;三、三态门接口;74LS244;74LS244示例;D0～D7;74LS244示例(续);四、锁存器接口;常用锁存器芯片;锁存器接口芯片74LS273;74LS273示例;74LS374;74L