第七章1IO接口(要用)(论文资料).ppt

第七章 计算机输入输出接口 7.1接口的功能与组成 程序、原始数据和信息，要通过输入设备送入计算机；处理的结果或给出的信号，要通过输出设备显示、打印。输入输出设备是计算机系统的重要组成。 输入输出设备统称外部设备，简称“外设”或“I/O”设备。与主机配合工作时，必须通过相应的部件。协调、匹配外设与主机正常工作的逻辑部件及相应的控制软件就是计算机输入输出接口。 7.1 输入输出接口基本知识 7.1.1 输入输出接口的功能 外设是机械、电子或机电、磁电结合的设备，信息传送的速度有快有慢，有并行、串行，为使计算机能够适应各种外设不同编码方式和不同传送速度的要求，计算机的输入输出接口应有以下四项重要功能。 1.能进行地址译码及设备选择 2.能实现数据缓冲与数据锁存 数据总线是公用的传输线，设备分时使用，被选中的设备在读/写周期内使用总线，未选中的对总线呈高阻抗。 外设和CPU工作速度差异大，解决方法是在接口电路中实现数据锁存。 3. 能完成信息格式和电平的转换 计算机系统中的信息采用并行二进制，而一些外设如CRT显示器，采用一位接一位的串行传送，就要求接口具有并行/串行或串行/并行格式转换功能。 有些外设的输入或输出不是计算机能处理的，要处理必须进行数字量/模拟量或模拟量/数字量的转换。 外设信号电平并不都与计算机信号电平兼容，接口还要具有对信号电平的转换功能。 4. 能保证数据传送的定时与协调 接口还应为CPU和外设之间在时间上的协调者，保证数据连续不断地在二者之间正确传输。图7-1表示联络方式，（A）是输出时的，（B）是输入时的联络方式。接口与外设之间的联络信号只有两个：一是“数据准备好”信号，由送出数据方通知接收数据方；另一是“数据接收完毕”的响应信号，当接收方正确接收后回送的响应信号，表示允许新的数据传输。 图7-1 接口与外设之间的联络方式: 7.1.2 输入输出接口的基本结构与组成 接口中传递三种信息： 数据——来自外设或送往外设的各种各样数据信息； 状态——反映外设当前工作状态的信息； 控制——CPU发向外设的启动或停止的控制信息。 是完全不同的三种信息，但都是通过数据总线传送的。使CPU分清与哪个外设交换哪种信息。 接口电路中用设置存放数据、状态和控制信息的寄存器解决。 当CPU与外设交换信息时，使用不同的地址来选择接口电路中的某个寄存器，就可将不同的信息分别传送。 接口电路中不同地址、可由CPU进行读/写操作的寄存器称为端口。 图7-2 接口的基本结构 7.1.3 输入输出接口的分类 有多种分类法： 按数据传送方式分为串行接口与并行接口； 按数据收发双方配合方式分为同步接口与异步接口； 按通信的协调控制方式分为程序传送接口、中断传送接口和DMA接口； 按电路规模分为简单普通接口、可编程接口及外设接口适配器等。 1. 串行接口与并行接口 串行接口：接口与外设间以串行方式传送数据，而接口与主机之间仍是并行方式。要求串行接口实现数据格式的并—串转换；统一收发双方数据传送的速率及将串行数码分离成字。INTEL8250、8251和MC6850、6852等是典型的串行接口组件。 并行接口：主机与接口、接口与外设间以并行方式传送数据，数据通路宽度是按字或字节设置的，有较高的传送速率。当外部设备采用并行工作方式、且与主机距离较近（几米内）时，选用并行接口。INTEL8255、MOTOROLA公司的MC6820、ZILOG公司的Z80-PIO等都是典型的并行接口组件。 2. 同步接口与异步接口 同步接口：操作在主机系统时钟控制下进行，I/O操作周期只能取系统时钟周期的整数倍。 异步接口：主机与I/O设备之间采用“应答方式” 传送信息，接口操作不由系统时钟控制。双方的信息交换过程一问一答地进行。“请求”到“应答”的时间由操作的实际时间决定，不由CPU的时钟周期确定。 3. 程序传送接口、中断传送接口与DMA接口 程序传送接口：CPU用程序传送方式与I/O设备交换数据。分为无条件程序传送和程序查询方式接口。前者适用于简单的同步外设，后者用于低速外设。工作协调主要靠软件解决。 中断传送接口 中断是CPU处理紧急或突发事件的重要功能。有紧急或突发事件要处理时，CPU暂停当前工作转去处理，完毕后继续原来工作。 CPU用中断传送方式与外设交换数据，必须配有中断控制逻辑的接口电路，即中断传送接口。在计算机系统中，用这种接口与速度低的外设通信。 DMA接口 程序传送和中断传送接口在数据的传送过程中，都要CPU参与。数据量较大，如从磁盘向内存中读取程序时，耗用CPU许多时间。 DMA接口可以实现直接