计算机接口技术1.ppt

第1章 绪 论 微机接口技术课程是计算机科学与技术专业的专业基础课，它是为满足计算机应用领域对计算机应用人才的需要而设置的，是一门实践性很强的课程。 通过本课程的学习，学生将做到： 1．较深入地了解微机接口的组成及工作原理； 2．掌握微机的各种接口方式； 3．掌握分析和设计典型接口（包括软硬件）的方法。 1.1 概 述 微处理器及其发展 1．第一代：4位机发展和8位机萌芽阶段 2．第二代：８位机发展阶段 3．第三代：16位机发展阶段 4．第四代：32位机发展阶段 5．第五代：64位机产生及发展阶段 微型计算机发展趋势（1） 一、微型计算机的发展趋势 1．中央处理器 （1）更小的布线宽度和更多的晶体管 （2）64位CPU成为主流 （3）更高的总线速度 2．系统存储器 （1）CPU集成更大的高速二级缓存 （2）内存容量更大，速度更快 （3）硬盘也容量更大，速度更快 （4）DVD-RAM普及 微型计算机发展趋势（2） 3．多媒体系统 （1）显卡的性能更高 （2）图形技术进一步发展 （3）大尺寸显示器成为主流 （4）数字式音箱占领市场 4．网络 5．整机 二、计算机的总体发展趋势 1．新一代计算机 2．人工智能进一步发展 3．计算机与通信相结合，计算机应用进入网络计算时代 计算机系统硬件组成 微型计算机的硬件系统 完整的微机系统由硬件系统和软件系统组成 微型计算机软件、硬件之间的关系 微型计算机软件、硬件之间的关系是： 1．硬件是软件的物质基础 硬件是组成一个计算机的物质基础，任何软件都是建立在硬件基础之上的，离开硬件，软件不可能工作。 2．软件是硬件功能的扩充和完善 软件是在硬件基础之上对硬件性能的扩充和完善。如果说硬件提供了使用工具，那么软件为人们提供了使用的方法和手段，从而使人们不必了解机器本身就可以使用电子计算机，这就有利于计算机的推广和普及。 3．软件和硬件的融合与转化 在微型计算机系统中，很多功能无法明确地说，哪些必须由软件来完成，哪些必须由硬件来完成。事实上，软件和硬件的界面是浮动的，某些计算机系统的功能既可以由硬件实现，也可以由软件实现，两者之间不存在一条固定不变的界限。某种系统功能如用硬件实现，一般速度快，但价格较高，如果用软件实现则价格低，且较灵活，但速度可能会降低。总之，软件和硬件之间具有融合性和转化性，在逻辑上是等价的。 微型计算机的基本结构 微型计算机的基本结构是由微处理器、存贮器和I/O接口芯片，通过三总线连接而成。微型计算机结构上最大的特点就是总线结构。所谓总线（BUS），是微型计算机中传送信息的一组通信线，它联系着多个信号源和多个接收部件，信号可以从多个信号源中的任一个传递到接收部件中的任一个。也就是说，构成微计算机的CPU、存储器、I/O接口都以平等的身份挂在总线上，它们按时间轮流使用总线，称为分时复用。所以，总线就象人体的神经一样牵动着全身，沟通着微计算机的各个部分。 微计算机的总线有三种：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）和控制总线（Control Bus），分别记作AB、DB和CB。 1.2 什么是接口 广义上讲，接口是指两个系统或两个部件间的交接部分，可以是两种硬设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间公用的逻辑边界。 在微计算机系统中，CPU与外部设备之间的联系，需要有特定的硬件连接和相应的软件控制。完成这一任务的软、硬件综合称为接口。对这硬、软件的设计，称为接口技术。 接口和端口是不同的。所谓端口是指接口电路中那些完成信息传送，可由程序寻址进行读写的寄存器，一个接口中往往含有几个端口，CPU可通过输入指令从端口读出信息，通过输出指令向端口写入信息，CPU寻址的是端口，而不是笼统的外设接口。 主机与外部设备不能直接相连而必须通过接口： 1．外部设备的种类繁多。如键盘、打印机、显示器、磁盘、开关等等。其结构有机械式、电动式、电子式、光电式等等。 2．外部设备的工作速度变化范围大，有每分钟只能提供一个数据的慢速传感器，有每秒传输100个信息的电传打字机和秒级输入字符的中速键盘，有每秒传送率高达0.25兆位至6兆位的高速软盘机，这些数据的产生与消失是不依赖于计算机的，各按自己的速率提供数据。难以和主机的工作速度相配合。 3．外部设备信号类型与电平种类不同。既有数字电压信号，也有连续的电流信号或其他模拟信号，而且信号电平的高低大小很不规一，范围广，离散性大。 4．外部设备信息格式复杂。有需要并行数据的打印机，有需要串行数据的软盘机。象常见的电传打字机、盒式磁带机与软盘机等设备之