幻灯片1第五章输入与输出接口技术BUPT主要内容学时„输入/输出的寻址方式4„CPU与外设数据传送的方式„I/O端口的读写„定时/计数器82534学时„并行口82554学时幻灯片25.1I/O接口的基本概念BUPT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.接口I/O为什么需要I/O接口（电路）？CPU电路设备„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(即I/O接口电路)再与系统相连.幻灯片35.1I/O接口的基本概念BUPTI/O接口的功能：⑴数据寄存和缓冲功能，接口中有数据输入寄存器和输出寄存器，用于解决主机与外设在工作速度上的矛盾。⑵提供联络信息，接口中有状态寄存器⑶信息格式的转换，包括电平转换、并串转换等。⑷设备选择，每台外设都有设备地址，用于与其他设备区别。⑸中断管理，将在中断一章中详细介绍。⑹可编程功能，使接口具有多功能和灵活设置。⑺对外设的控制和监测功能幻灯片45.1I/O接口的基本概念BUPTI/O接口传送信息的类型⑴数据信息：数据信息可分为四种①数字量，二进制数据，最小单位是一个bit(位)，还有字节、字等。②模拟量，现场信号大多是由传感器来的模拟电压或电流，他们必须经过A/D转换，变成数字量才能进入计算机③开关量，开关量只有两种状态，即“开”或“关”，可用一位二进制数表示，如“1”表示“开”，“0”表示“关”。④脉冲量，脉冲量是以脉冲形式表示的一种信号，如计算机中用到的定时脉冲或控制脉冲等。幻灯片55.1I/O接口的基本概念BUPT⑵状态信息：状态信息是反映外设当前所处的工作状态，以作为CPU与外设间可靠交换数据的条件。当输入时，它告诉CPU，有关的输入设备是否准备好（Ready=1？）；输出时它告诉CPU，输出设备是否空闲（Busy=0？）。⑶控制信息：它用于控制外设的启动和停止，以及给出命令字，用于设置接口的工作方式。通常接口中三种信息有不同的寄存器传送，如数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器和控制（命令）寄存器，他们使用不同的端口地址来区分不同性质的信息。幻灯片65.1I/O接口的基本概念BUPT„I/O接口的基本结构CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，每个端口有一个端口地址。用于对来自CPU和内存的数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些端口叫数据端口。用来存放外部设备或者接口部件本身的状态，称为状态端口。用来存放CPU发出的命令，以便控制接口和设备的动作，这类端口叫控制端口。幻灯片75.1I/O接口的基本概念BUPTCPU总线接口I/O接口I/O设备幻灯片85.1I/O接口的基本概念BUPTI/O端口的编址方式1、I/O端口和存储器统一编址（存储器映射方式）该方式是将存储器地址空间的一部分作为I/O设备的地址空间，所以I/O端口地址也是一个存储器地址。优点：CPU访问存储器的指令都可以访问I/O端口，不需要专门的I/O指令；使I/O控制逻辑简单，其引脚减少。缺点：I/O端口占用了一部分存储器空间；访存指令通常比专用的I/O指令长，所以执行时间较长。另外程序的可读性下降。MOTOROLA的微机系列如MC6800系列，MC68000系列都采用这一方法。APPLE公司如6502系列也采用这一方法。幻灯片95.1I/O接口的基本概念BUPT2、I/O端口和存储器单独编址（I/O映射方式）基本想法是I/O端口地址和存储器地址分开，单独编址，在指令系统中分别设立存储器读写指令和I/O端口读写指令。在地址总线上的地址信息究竟是存储器地址还是I/O地址，一般是在CPU上设置专门的控制线，如IO/M=1为I/O操作，其为0则为存储器操作。优点：I/O端口不占用存储器地址空间；单独I/O指令比较短，地址译码方便，指令执行速度快。缺点：需要单独的I/O指令，这些指令一般功能简单，通常只有读写功能；需专门的I/O控制线，增加了CPU本身控制逻辑的复杂性。Intel系列和Zilog系列采用此方法。幻灯片105.2I/O数据传送方式BUPTCPU与外设之间数据传送的方式通常有3种，即程序控制方式，中断控制方式和直接存储器存取方式（DMA）。一、