输入输出接口和总线

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微机原理与接口技术填空

计算机基础知识1．系统总线由地址总线数据总线控制总线三类传输线组成。

2．微型计算机由中央处理器存储器输入/输出接口和系统总线组成。

3．计算机的硬件结构通常由五大部分组成。

即运算器控制器存储器输入设备和输出设备组成。

4．一个完整的微机系统应包括硬件系统和软件系统两大功能部分5．微处理器由运算器控制器和少量寄存器组成。

6．以_微型计算机____为主体，配上系统软件和外设之后，就构成了__微型计算机系统____。

7．8位二进制整数，其补码所能表示的范围为 -128—127,-1的补码为OFFH 。

8．一带符号数的8位补码为11110111B，它所表示的真值为-9D。

9．将二进制数101101.101转换为十进制数为45.625。

10．8位二进制补码10110110代表的十进制负数是-74D。

11．将压缩BCD码01111001转换成二进制数为01001111B。

12．将压缩BCD码01111001转换成十进制数为79D。

13．X、Y的字长均为12位，已知[X]反＝A3CH，原码为0DC3H，[Y]反＝03CH，则X-Y的补码为0A01H。

14．带符号数在机器中以补码表示，十进制数-78表示为FFB2H。

15．已知X的补码是11101011B，Y的补码是01001010B，则X-Y的补码是10100001B。

16．ASCII码由 7 位二进制数码构成，可为 128 个字符编码。

17．在计算机中，用二进制表示实数的方法有两种，分别是定点法浮点法18．将二进制数1011011.1转换为十六进制数为__5B.8H_____。

19．将十进制数199转换为二进制数为____ 11000111____B。

20．BCD码表示的数,加减时逢__10____进一，ASCII码用来表示数值时，是一种非压缩的BCD码。

21．十进制数36.875转换成二进制是___100100.111____________。

22．十进制数98.45转换成二进制为__1100010.0111_B、八进制__142.3463________Q、十六进制__62.7333________H。

单片机中的输入输出接口技术讲解

单片机中的输入输出接口技术讲解单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）作为一种集成了微处理器核心、内存、输入输出接口和外部设备接口的集成电路，广泛应用于各种嵌入式系统中。

其中，输入输出接口技术是单片机的核心组成部分之一，它能够实现单片机与外部设备的高效通信和数据交换。

本文将就单片机中的输入输出接口技术进行详细讲解。

一、基本概念输入输出接口（Input/Output Interface，简称I/O Interface）是单片机与外设之间传输数据、信号的桥梁。

它负责转换单片机内部的电信号与外部设备的电信号之间的逻辑和电平转换。

在单片机应用中，常见的外部设备包括按键、LED灯、LCD显示屏、步进电机等。

二、数字输入输出接口1. 数字输入接口数字输入接口主要通过端口的工作方式与外设通信，常见的数字输入接口有通用并行接口（General Purpose Parallel Interface，简称GPIO）和外部中断（External Interrupt）。

GPIO是单片机中最常见的通用输入输出接口，它具有多种工作模式，可以通过软件控制单片机与外设之间的数据传输。

GPIO的主要功能是将单片机的高低电平与外部设备的高低电平进行转换。

通过控制GPIO的输入输出状态，可以实现与外设之间的数据交换和通信。

外部中断是一种特殊的输入接口，它能够实现对外部事件的高效响应。

当外部事件触发时，单片机会立即跳转到相应的中断服务程序进行处理。

外部中断常用于读取按键输入、检测传感器状态等场合。

2. 数字输出接口数字输出接口是单片机将数据传输出给外部设备的接口。

常见的数字输出接口有通用并行接口（GPIO）、定时器（Timer）和比较器（Comparator）。

GPIO作为通用输入输出接口，在数字输出方面同样起到重要作用。

通过控制GPIO的输出状态，单片机可以向外设发送数据、控制外设的开关状态等。

定时器是一种重要的数字输出接口。

IO接口与总线

? 不同的寄存器有不同的端口地址，即用地址访问 ? 端口由一个或多个寄存器组成 ? 接口由若干个端口加上相应的控制逻辑组成
2 I/O端口的寻址方式
? CPU 对外设访问实质上是对 IO 接口中的端口进行访问。为了区分接口电路的各个端口，系统为它们各自分配了一个地址，称为 I/O 端口地址，通过译码电路访问。
接口电路的结构
实现对CPU 数据总线速度和驱动能力的匹配
DB 总线驱动
主 AB
地址译码
机 CB 控制逻辑
数据缓冲器
状态寄存器
控制寄存器
数据信息
外状态信息设
控制信息
接CPU 一侧接外设一侧
接口
端口
实现各寄存器端口
实现接口电路中的各寄存器端口的
Байду номын сангаас
寻址操作
读/写操作和时序控制
I/O端口
? 传送这三种信息的接口电路中的寄存器称为数据端口、状态端口和控制（命令）端口
? 接口特点
? CPU的DB→I/O 接口(输出锁存器)→外设（CPU驱动LED） ? CPU的DB←I/O 接口(输入缓冲器)←外设（CPU读按键信
息）
无条件程序控制方式（二）
DB
AB M/IO RD WR
端口译码
器
数据输入
缓冲器端
/G
口
数据输出
锁存器端
G
口
输入数据输出数据
无条件程序控制方式（三）
………….. 处理K1 的程序
JMP
EXIT
………………….
程序查询输入方式 ( 条件传送方式 )
? 三种数据传送方式： ? 程序控制方式：无条件程序控制和程序查询 ? 中断控制方式 ? 直接存储器存取方式，DMA 方式

第5章输入、输出接口P0～P3--1讲解

武汉科技大学
电信系
2. P1口字节地址90H,位地址90H—97H
P1.0—P1.7: 准双向I/O口输出时一切照常，输入时要先对其写“1”
读锁存器
内部总线
写锁存器
2
DQ CK /Q
1
读引脚
单片机及接口技术
Vcc 内部上拉电阻
引脚P1.X
17
第五章输入、输出接口P0～P3
武汉科技大学
电信系
P1口
输入数据时，要先对其写“1”
读锁存器
Vcc 内部上拉电阻
内部总线 1
写锁存器
2
DQ
1
CK /Q
0
截引脚P1.X 止
1
读引脚 =1
18
单片机及接口技术
第五章输入、输出接口P0～P3
武汉科技大学
电信系
P1口
读锁存器
输出数据 1 时
内部总线 1
写锁存器
2
DQ
1
CK /Q
0
1
Vcc 内部上拉电阻
1
读引脚 =0
控制=1时，此脚作通用输出口：输出=1时
23
单片机及接口技术
第五章输入、输出接口P0～P3
武汉科技大学
电信系
P2口
读锁存器
内部总线 0
写锁存器
2
DQ CK /Q
地址高8位控制 =1
Vcc 内部上拉电阻
0
1
3
=0
导引脚P2.X 通
1 读引脚 =0
单片机及接口技术
控制=1 时，此脚作通用输出口：输出=0 时
例5-1.设计一电路，监视某开关K，用发光二极管LED显示开关状态，如果开关合上，LED亮、开关打开，LED熄灭

什么是计算机总线总线和接口的区别

什么是计算机总线总线和接口的区别什么是计算机总线这个和计算机主机的构造有关系，首先，我们都知道计算机的cpu由两个部分组成，一个是控制单元，另一个是算术逻辑单元，cpu的控制单元负责计算机各个组件的协调与沟通，什么是沟通？就是数据传输，比如输入设备将信息传输到主存储器中，主存储器将数据传输到cpu中，cpu计算结果输出到输出设备等等。

而cpu 的算术逻辑主要是进行逻辑上的运作，判断等，比如加减乘除运算。

cpu只负责运算和协调控制各个组件，那么它所需要的数据从哪里来呢？答案是从主存储器那里来，输入设备会将用户输入的数给cpu（这是Intel的构架，AMD直接将主存储器和cpu连接而不通过北桥），北桥通往cpu的总线，因为需要连接主存储器和显示适配器等，因此需要极高的速度，我们把这条总线称之为系统总线，总线一次能传输的数据一般是32bit和64bit两种，而这些连接北桥通往cpu的设备，又有一个用来衡量传输能力的标准，叫做外频，举个例子，如果外频是333MHz的话，就意味著这些连接北桥的设备，每秒进行3.33*10 次传输，计算机中还有一个被固定死的倍频，cpu的主频（及每秒运作多少次）=外频*倍频，据说这个概念是为了协调高速cpu与低速外部设备而设计的==。

外部设备的每秒数据传输量=每秒传输多少次*总线宽度即可得之。

下面来说一下南桥，南桥和北桥一样，也是用来连接计算机设备的，主要是连接低速的网卡，USB设备，音频，硬盘等设备，连接这些设备也是由一条总线牵连，我们叫做I/O总线，至于PCI，PCI-Express是啥？我们就拿PCI-Express说事吧，PCI-Express就是总线接口，从主板表面上看，就是主存储器，显示适配器的插槽嘛，PCI-Express是新一代的总线接口，用来取代老式的PCI，AGP等，别小看这个东东，他影响着数据的传输速度哦，现在很多硬件都是往匹配PCI-Express方向发展，SATA是啥？和IDE插槽一样，是用来连接硬盘设备的，最后附上一张图：总线和接口的区别CPU与外设设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，后者称为储存器接口。

系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验报告

系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验报告一、实验目的1.理解总线与总线接口的概念，了解总线接口的基本输入输出功能。

2.学习使用系统总线进行数据传输的方法。

3.掌握总线接口的基本编程方法。

二、实验原理系统总线是一种计算机系统中实际存在的、能够传输信息的一组导线或卡槽。

实现计算机各个部件间数据传输的功能。

具有高速、可靠、灵活等特点。

总线接口是指计算机中各种扩展设备与主板、芯片等之间连接器的一种电路设计。

总线接口的基本输入输出功能包括数据读取、数据写入、地址读取、地址写入等。

总线接口的编程方法由物理地址访问和逻辑地址访问组成。

物理地址访问是将实际存放数据的地址传递给总线接口，逻辑地址访问是将对应的逻辑地址转化为物理地址然后传递给总线接口。

三、实验器材1.个人电脑2.跑虚拟机的电脑或实机3.开发板或仿真器4.计算机总线卡5.串行通信接口6.实验用数据、程序4.实验步骤1.准备工作(1)将开发板或仿真器连接到计算机，并进行相应的设置。

(2)将计算机总线卡插入计算机的PCI插槽中，并与开发板或仿真器之间进行连接。

(3)将串行通信接口连接至开发板或仿真器的相应引脚上。

2.完成数据传输(1)先进行地址写入和数据写入操作，以确定要传输的数据的位置和内容。

(2)再进行地址读取和数据读取操作，以读取相应位置上的数据。

(3)读取到的数据会被传输到串行通信接口，然后通过串口发送到外部设备。

(4)如果需要，可以重复进行以上操作以进行连续数据传输。

3.编写程序根据实验内容，编写相应的程序实现数据的读取和传输过程，并进行调试和优化。

5.实验结果通过本次实验，我了解了系统总线和总线接口的基本输入输出功能，并学会了总线接口的编程方法。

同时，我也掌握了数据传输的方法，能够熟练地进行数据的读写操作，并能够编写相应的程序进行调试和优化。

6.实验总结通过本次实验，我对系统总线和总线接口的概念有了更深刻的理解，也学会了一些实际应用的技巧。

微型计算机系统的名词解释

微型计算机系统的名词解释在现代科技的飞速发展下，计算机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

作为计算机的重要组成部分，微型计算机系统也逐渐进入了我们的视野。

本文将对微型计算机系统相关的名词进行解释，帮助读者更好地理解和使用这些概念。

一、微型计算机系统微型计算机系统，简称微机系统，是指在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、内存、输入输出（I/O）接口和其他辅助电路的计算机系统。

与传统的大型计算机系统相比，微型计算机系统具有体积小、成本低和功耗低的特点。

它广泛应用于个人电脑、游戏机、移动设备等领域。

二、中央处理器（CPU）中央处理器是微型计算机系统的核心组成部分，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。

CPU由控制器和算术逻辑单元组成。

控制器负责解码指令和控制数据流动，而算术逻辑单元则执行各种算术和逻辑运算。

现代微型计算机系统中常用的CPU有Intel的芯片和AMD的芯片。

三、内存内存是微型计算机系统中用于存储数据和指令的地方。

它被分为主内存和辅助内存两部分。

主内存通常是指计算机中可直接访问的存储空间，常见的有随机存取存储器（RAM），它可以在CPU和外部设备之间进行数据传递。

而辅助内存则是指计算机中的硬盘、光盘等外部存储设备，用于持久地存储数据和程序。

四、输入输出（I/O）接口输入输出接口是微型计算机系统与外部设备进行数据交换的接口。

它使得计算机与键盘、鼠标、打印机、显示器等设备之间能够进行数据传输和控制。

常见的I/O接口有USB接口、HDMI接口、网口等。

通过这些接口，计算机能够与外部设备进行信息交流和数据处理。

五、操作系统操作系统是微型计算机系统中的关键软件之一，它管理和控制计算机的各种资源，并为用户提供友好的界面。

操作系统负责进行任务调度、内存管理、文件管理、设备管理等工作，使得计算机能够高效地运行和协调各种应用程序。

常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。

六、图形处理单元（GPU）图形处理单元是微型计算机系统中专门用于图形计算和显示的处理器。

计算机组成3输入输出和总线

计算机组成3输入输出和总线姓名：［填空题］*1.输入设备就是负责把计算机中所要处理的问题转换为计算机内部所能接受和识别的（）信息。

［单选题］*A . ASCII 码B .二进制（正确答案）C.数字D .电2.最标准的输出设备是（）［单选题］*A .鼠标B .投影仪（正确答案）CB - Bg.■亚不命D.数码相机3.在下列设备中，属于输出设备的是（）［单选题］求A.数字扫描仪B .打印机正确答案）C .鼠标D .键盘4.显示器的一项性能指标为0.24mm,它指的是（）［单选题］*A .点间距正确答案）B .对比度c .灰度级D .分辨率5.显示器的性能指标中，反应的是图像（字符）和背景的浓度差的是（）I单选题］*A .对比度正确答案）B .灰度级C .点间距D .分辨率6.显示器性能指标中，表示字符每秒钟在屏幕上出现次数的是（）［单选题］*A .行频B .点间距C .灰度级D .帧频正确答案）7.显示卡是（）与主机之间的接口。

［单选题］*A .显示器正确答案）8.显存C . AGP接口D .内存8.系统总线中，（）总线的传送是双向的。

［单选题］*A.地址和控制B .地址C .控制D .数据正确答案）9.微机系统之间或微机系统和其他系统之间信息传输的通路是（）［单选题］*A.内部总线B.系统总线C .外部总线正确答案）D.控制总线10.微型计算机常用的系统总线中，（）总线的数据传输速率最高。

［单选题］*A . PCI-E（正确答案）B . PCIC . AGPD . ISA11.按照总线的功能分类，总线可以分为（）*A .内部总线正确答案）B .系统总线（正确答案）C.同步总线D .外部总线正确答案）12.以下设备，（）是输入设备。

*A .触摸屏（正确答案）B .显示器C ,条形码阅读器正确答案）D .手写笔正确答案）13.以下指标中，（）是显示器的主要性能指标。

*A .像素、分辨率正确答案）B .屏幕尺寸、帧频、扫描方式（正确答案）C .点间距、灰度级（正确答案）D .对比度、行频正确答案）14.下列关于PCI-E的叙述正确的是（）*A . PCI-E是有英特尔提出，且是PCI的更高的发展，目前是为最新的总线和接口标准正确答案）B . PCI-E数据传输率高，是一种点对点串行连接的设备连接方式正确答案）B . PCI-E数据传输率高，是一种点对点串行连接的设备连接方式正确答案）c . PCI-E设备具有支持热拔插以及热交换等特性（正确答案）D .正逐步被PCI总线替代15.以下总线属于外部总线的是（）*A.数据总线B . EIA-RS-232串行总线（正确答案）C . USB总线:正确答案）D.地址总线16.显示器的屏幕尺寸指的是显示器屏幕的面积，单位是英寸。

第六章IO接口与总线

外设的速度与CPU相比要慢好几个数量级，且不同外设之间的速度也相差很大，为了保证数据传输的可靠性，CPU一定要等外设准备就绪之后才能执行输入/ 输出操作，而外设就绪的时刻对CPU而言是随机的，因此需要同步。
三种数据传送方式：程序控制方式：无条件程序控制和程序查询中断控制方式直接存储器存取方式，DMA方式
第六章 I/O接口和总线
6.1 I/O接口概述ຫໍສະໝຸດ 一、 I/O接口的功能二、简单的输入输出接口芯片三、I/O端口及其寻址方式四、CPU与外设间的数据传送方式
6.2 总线
回顾：
CPU
控制器
运算器寄存器
DB AB
CB
存储器 00000H
~ FFFFFH
I/O接口 0000H
~ FFFFH
I/O外设
接口电路的结构
实现对CPU数据总线速度和驱动能力的匹配
DB 总线驱动
主 AB 地址译码
机 CB 控制逻辑
数据缓冲器
状态寄存器
控制寄存器
数据信息
外状态信息设
控制信息
接CPU一侧接外设一侧
接口
端口
实现各寄存器端口
实现接口电路中的各寄存器端口的
寻址操作
读/写操作和时序控制
I/O端口
传送这三种信息的接口电路中的寄存器称为数据端口、状态端口和控制（命令）端口
存储器映像方式 I/O独立编址方式
两种编址方式比较（一）
内存空间
分别是分离编址？还统
一编址？
I/O 空间
内
存
I/O
空
空
间
间
（1）存储器映像编址
指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又称为统一编址。在这种系统中，CPU可以用同样的指令对I/O端口和存储器单元的进行访问。

第六章_IO接口和总线讲解

中断服务程序
启动外设
外设准备好输入设备Ready=1 中断请求输出设备 Busy=0
中断响应
中断请求外设又一次准备好
中断响应
数据IN/OUT IRET
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4. DMA方式
第6章 I/O接口和总线
（1）DMA方式的提出----为什么要用DMA方式传送数据？
查询方式：查询时占用CPU时间。中断方式：比查询方式传送效率高，但执行中断服务程序，
输入时，外设数据已送到三态缓冲器。输出时，CPU的输出信息已送到输出锁存器输入端。
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2.查询方式
第6章 I/O接口和总线
无条件传送的局限性：对于那些慢速的或总是准备好的外设是适用的。
所谓查询方式就是微型计算机利用程序不断询问外部设备的状态，根据它们所处的状态来实现数据的输入和输出。
安排在内存的地址空间中，外设地址与内存地址统一编址。优点：不需要专门的输入输出指令，
可用全部的存储器操作指令。如：mov kou1,bx 缺点：外设占用内存单元，相对减少
了内存容量。
第6章 I/O接口和总线
内存与外设
00000 00001
65
F3
02
00
24
内存
E0
EFFFF
F0000
F0001
查询工作方式1示5 意图
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(1)单一外设查询
CPU先查询外设状态，而后决定数据的传送。
第6章 I/O接口和总线
单一外设查询示意图
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2019/8/3
(2)多个外设查询方式工作
2
多个外设查询方式工作流程

硬件7-输入输出接口

2、功能特性：描述总线中每一条线的功能。如地址总线AB，数据总线DB和控制总线CB。
3、电气特性：每条线上的信号传送方向、有效电平范围。 4、时间特性：每条线上的信号在什么时间上有效。
总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率。
总线带宽是衡量总线性能的重要指标，
单位：兆字节每秒(MB/s)。
【例】(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?
(3)外部总线:主机与外部设备以及计算机与计算机之间使用的总线。
7.4.2 总线标准
相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功能部件在实现方法上几乎没有相同的，但各厂家生产的相同功能部件却可以互换使用，其原因在于它们都遵守了相同的系统总线的要求，这就是系统总线的标准化问题。
1、物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线条数、连线的插头、和插座形状、引脚排列方式和次序等。
7.2.3 直接存储器访问——DMA方式
前两种方式以CPU为中心，占用CPU时间，DMA
方式以内存为中心，由专门的 DMA控制器向CPU请
求并接管总线的控制权，但需要利用系统的地址、
数据和控制总线。
一、 DMA方式的定义
直接存储器存取方式——DMA（Direct Memory Access）方式，是一种没有CPU参与的、在高速外设与存储器之间直接进行数据传输的控制方式。
路
CR
控制寄存器
数据状态控制
I/O 设备
都由数据总线传送
一、组成
寄存器组、控制逻辑电路、主机与接口和接口与I/O设备之间的信号联接线、地址线、数据线等信号线。

微型计算机控制系统课件第3章输入输出接口及输入输出通道

这种I/O控制方式是优是劣，不能一概而论，要看具体应用场合。如果I/O处理的实时性要求不那么高，或者微型计算机的操作任务比较单一，并不很忙。比如在一个系统专门用于控制一个或几个I/O设备的特殊情况下，CPU除了为外设服务，本身就没有更多的其它工作要做，在这种情况下，程序查询式控制不失为一种比较理想的控制策略。正因为这样，所以它在实际中还是一种最常用的I/O控制方式。反过来，如果I/O处理的实时性要求很高，或者CPU的任务很繁忙，则不宜采用这种方式，而最好采用中断驱动式或其它方式来控制。
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道数据信息的输入输出控制方式数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的设计

计算机接口技术

此外，随着计算机技术的发展，现代计算机的数据传输技术也在不断地发展扩充，如并行执行技术，推测执行与超顺序执行技术等。
五、按使用信号的类型可分为数字接口和模拟接口
按使用信号的类型可分为数字接口和模拟接口以上是从不同的角度对接口进行的简单分类，但现在接口技术已向复合化发展
二、微机与外设的连接方式：总线
CPU
内存接口
内存
智能仪器接口
通讯接口(wangluo
过程控制接口
数字量输入输出接口
数据总线
地址总线
控制总线
数字仪表：如：数字式波器数字万用表
终端：如：传真机 Modem
传感器驱动器：如：测力仪电机驱动电源
数字外设：如：打印机、磁盘记录仪、显示器等
1-2 I/O接口的基本结构、功能与组成
1－3：二、专用接口和通用接口
微机系统的接口插座
三、按数据通讯的方式可分为串行接口和并行接口
串行：位传送并行：字或字节
四、按信息传送方式可分为查询式接口、中断式接口和DMA式接口
1、程序查询式：CPU使用程序程序传送方式与I/O设备交换资料，分 B:无条件程序传送接口 A:程序查询方式接口 2、中断方式接口：当I/O设备需要CPU为其服务时，可以发出中断请求信号INT，CPU在接到信号后，中断正在执行的程序，转为某设备服务，服务完毕后，再返回原来被中断的程序，中断服务由I/O端口发出申请。
一、什么是计算机接口技术：
计算机I/O接口：这种介于计算机主机系统和外设之间的缓冲电路称为计算机接口电路。计算机接口技术：计算机主机系统和外设之间的缓冲电路的设计与连接技术。随着现代计算机的发展，接口技术与计算机组成技术存在着交叉。
一、什么是计算机接口技术：

第六章 IO 接口和总线

(4)设置时序控制电路来同步CPU和外设的工作；
接口电路接受CPU送来的命令或控制信号、定时信号，实施对外设的控制和管理，外设的工作状态和应答信号也通过接口及时返回给CPU，
以联络信号来同步CPU和外设的工作。
（5）提供地址译码电路 CPU要与多个外设通讯，一个外设又往往要与CPU交换几种信息，因而一个外设接口中通常包含若干个端口，而在同一时刻，CPU只能和某一个端口交换信息。外设端口不能长期与CPU相连，只有被CPU选中的设备才能与CPU交换数据。这就需要外设地址译码电路，使CPU在同一时刻只能选中某一个端口。
实现的。锁存器在打入脉冲CP上升沿将输入端D的数据锁存在它的输出
Q端。编写点亮二极管的程序。（端口地址为0000H）
+5v 300 D0
D0
Q0
1
~
IOW
A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15
~
D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
D7

Q7
1
+5v 300
1
因此程序可以不必检查外设的状态，而在需要进行输入或输出操作时，直接执行输入输出指令。
无条件传送方式一般用于控制CPU与低速接口之间的信息交换。例如开关、温度、压力流量等(A/D)转换器。
由于这些信号变换缓慢，当需要采集这些数据时，外设已经将数据准备就绪了，因此无需检查端口的状态，就可以立即采集数据。
CP
MOV MOV OUT
3、 74LS373
当G由高电平变低电平时，OE保持低电平，出现在输出端O的是以前锁存的数据，D端变化不影响输出。若OE为高电平，无论G端为何种电平，输出都为高阻态。如果要先输入数据，以后适当时刻输出，可对G和OE分别控制。如果只用记忆功能，不需三态缓冲，可直接将OE接地，仅控制G。

计算机原理--存储器和输入输出设备和总线

计算机原理－存储器和I/O设备和总线前言前一篇文章介绍了冯诺依曼体系结构的计算机的基本工作原理，其中主要介绍了CPU的结构和工作原理。

这一篇主要来介绍存储区，总线，以及IO设备等其他几大组件，来了解整个计算机是如何工作的。

这些东西都是看得见摸得着的硬件，平时我们买电脑时最关注的就是CPU的速度，内存的大小，主板芯片等等的参数。

1. 存储器前面我们以一个简单通用的计算机模型来介绍了CPU的工作方式，CPU执行指令，而存储器为CPU提供指令和数据。

在这个简单的模型中，存储器是一个线性的字节数组。

CPU可以在一个常数的时间内访问每个存储器的位置，虽然这个模型是有效的，但是并不能完全反应现代计算机实际的工作方式。

1.1 存储器系统层次结构在前面介绍中，我们一直把存储器等同于了内存，但是实际上在现代计算机中，存储器系统是一个具有不同容量，不同访问速度的存储设备的层次结构。

整个存储器系统中包括了寄存器、Cache、内部存储器、外部存储。

下图展示了一个计算机存储系统的层次图。

层次越高速度越快，但是价格越高，而层次越低，速度越慢，价格越低。

相对于CPU来说，存储器的速度是相对比较慢的。

无论CPU如何发展，速度多块，对于计算机来说CPU总是一个稀缺的资源，所以我们应该最大程度的去利用CPU。

其面我们提到过CPU周期，一个CPU周期是取1条指令的最短的时间。

由此可见，CPU周期在很大程度上决定了计算机的整体性能。

你想想如果当CPU去取一条指令需要2s，而执行一个指令只需要2ms，对于计算机来说性能是多么大的损失。

所以存储器的速度对于计算机的速度影响是很大的。

对于我们来说，总是希望存储器的速度能和CPU一样或尽量的块，这样一个CPU周期需要的时钟周期就越少。

但是现实是，这样的计算机可能相当的昂贵。

所以在计算机的存储系统中，采用了一种分层的结构。

速度越快的存储器容量越小，这样就能做到在性能和格之间的一个很好的平衡。

价1.2 存储技术计算机的发展离不开存储器的发展，早起的计算机没用硬盘，只有几千字节的RAM可用。

微机原理与接口技术第6章_IO接口和总线

在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换数据时，只有输入（IN）和输出（OUT）两种指令，所以只能把状态信息和命令信息当作数据来传送，并且将状态信息作为输入数据，控制信息作为输出数据，于是三种信息都可以通过数据总线来传送了。这三种信息被送入三种不同端口的寄存器，因而能实施不同的功能。
6.1、 I/O接口
查询式输入代码片段
6.1、 I/O接口
查询式输出
6.1、 I/O接口
查询式输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是否空闲。
外设
数据线
状态线
6.1、 I/O接口
查询式输出工作过程
当输出设备将数据输出后，会发出一个ACK信号，使D触发器翻转为0。
CPU查询到这个状态信息后，便知道外设空闲，可以执行输出指令，将新的输出数据发送到数据总线上，同时把数据口地址发送到地址总线上。
由地址译码器产生的译码信号和WR相“与”后，发出选通信号，将输出数据送至8位锁存器。同时，将D触发器置为1，并通知外设进行数据输出操作。
6.1、 I/O接口查询式输出流程图
6.1、 I/O接口
常用的状态线有empty，busy 功能： 1、输出设备空闲，BUSY无效； 2、CPU写数据端口，输出设备输出数据，
缓冲器74LS244和74LS245 锁存器74LS373
6.1、 I/O接口二、简单的输入输出接口芯片 1. 缓冲器74LS244和74LS245
连接在总线上的缓冲器都具有三态输出能力。在CPU或I/O接口电路需要输入输出数据时，在它的使能控制端EN（或G）作用一个低电平脉冲，使它的内部的各缓冲单元接通，即处在输出0或1的透明状态。数据被送上总线。当使能脉冲撤除后，它处于高阻态。这时，各缓冲单元像一个断开的开关，等于将它所连接的电路从总线脱开。 74LS244和74LS245就是最常用的数据缓冲。除缓冲作用外，它们还能提高总线的驱动能力。

计算机硬件组成的分层结构

计算机硬件组成的分层结构一、引言计算机硬件是指构成计算机系统的物理部分，它是计算机系统的基础和核心。

计算机硬件的组成可以分为多个层次，每个层次都承担着特定的功能和任务。

本文将从底层到顶层逐一介绍计算机硬件的分层结构。

二、物理层物理层是计算机硬件的最底层，它负责处理计算机系统的物理连接和数据传输。

物理层包括处理器、内存和外部设备等。

1. 处理器：处理器是计算机的核心，它负责执行计算机指令和控制计算机的运行。

处理器由运算器和控制器组成，运算器负责进行数据处理和运算，控制器负责指挥和控制计算机的各个部件。

2. 内存：内存是计算机用于存储数据和程序的地方。

内存分为主存和辅存，主存是处理器能直接访问的存储器，辅存则是用于长期存储数据的存储器。

3. 外部设备：外部设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

它们通过物理连接与计算机进行交互和通信。

三、逻辑层逻辑层是计算机硬件的中间层，它负责处理计算机系统的逻辑操作和数据处理。

逻辑层包括运算器、控制器和缓存等。

1. 运算器：运算器是处理器的核心部分，负责进行数据运算和逻辑判断。

运算器包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器，ALU负责进行加减乘除等基本运算，寄存器用于存储运算结果和中间数据。

2. 控制器：控制器负责控制计算机的运行和指令执行。

它从内存中读取指令，并按照指令的要求执行相应的操作。

控制器包括指令寄存器、程序计数器等。

3. 缓存：缓存是用于提高计算机运行速度的一种存储器。

它位于处理器和主存之间，用于存储最近经常访问的数据和指令，加快数据的读写速度。

四、接口层接口层是计算机硬件的上层，它负责处理计算机与外部设备的接口和通信。

接口层包括输入输出接口、总线和外设控制器等。

1. 输入输出接口：输入输出接口负责计算机与外部设备之间的数据传输和交互。

它将外部设备的输入输出信号转化为计算机能够识别和处理的信息，实现计算机与外部设备的连接。

2. 总线：总线是计算机系统中各个部件之间传输数据和信号的通道。