第6章基本输入输出接口(jkbs)--0173页PPT

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(微型计算机原理与接口技术)第6章输入输出接口技术

可编程接口的优点是灵活性高，可以实现各种复杂的输入输出功能，但需要编程知识和经验。
人机交互接口
人机交互接口是一种实现人与计算机之间交互的接口。
人机交互接口的优点是方便易用，可以实现快速、直观的人机交互，但需要符合人机工程学的设计原则。
人机交互接口通常用于输入设备，如键盘、鼠标、触摸屏等。
输入输出接口技术的发展趋势
高速化
高速化是指输入输出接口技术的传输速率不断提高，以满足大数据、云计算、物联网等领域的快速数据传输需求。
随着技术的不断发展，高速串行接口技术如USB 3.0、HDMI、Thunderbolt等逐渐取代了传统的并行接口技术，实现了更高的数据传输速率和更低的传输延迟。
小型化
01
小型化是指输入输出接口技术的尺寸不断减小，以满足便携式电子设备对轻薄短小的需求。
02
微型化接口技术如microUSB、 miniHDMI等在便携式电子设备中得到了广泛应用，使得设备更加轻薄短小，方便携带。
智能化
智能化是指输入输出接口技术具备更高的智能化程度，能够实现自动识别、自动配置、自动控制等功能。
串行输入输出接口
串行输入输出接口是一种数据传输方式，它通过一条数据线逐位
传输数据。
串行接口通常用于连接高速设备，如串口设备、调制解调器等。
串行接口的优点是数据传输速率高，但需要一条数据线，因此成
本较低。
可编程接口
可编程接口是一种通过编程方式实现输入输出功能的接口。
可编程接口通常用于连接复杂的外部设备，如智能传感器、执行器等。
缓冲存储
控制协调
在数据传输过程中，对数据进行缓冲存储，以缓解外部设备和主机之间的速度差异。

《输入输出接口》课件

01 传输速率
衡量数据传输速度的重要指标，决定设备的数据处理效率。
02 数据稳定性和可靠性
保证数据传输过程中数据稳定性和可靠性，避免数据丢失或损坏。
03 兼容性和扩展性
设备与不同设备之间的兼容性，以及接口的扩展性，是影响设备互通性的重要因素。
总结
输入输出接口在计算机系统中扮演着至关重要的角色，其技术原理涉及物理连接、通信协议、数据处理和性能指标等多个方面。只有深入了解和掌握输入输出接口的技术原理，才能更好地应用于实际生产和工作中。
未来输入输出接口的趋势
个性化定制接口
根据不同用户需求定制接口功能
多功能集成接口
整合多种接口功能，提升设备性能
01 技术标准的统一和整合
不同设备间的兼容性与统一标准问题
02 硬件与软件协同发展
接口硬件与软件的协同设计与优化
03
创新技术的应用推不动断探索新技术，推动输入输
出接口的创新与发展
输入输出接口的分类
并行接口
同时传输多个数据位
通用接口
具有多种功能
串ห้องสมุดไป่ตู้接口
逐位传输数据
● 02
第2章输入输出接口的技术原理
输入输出接口的物理连接
输入输出接口的物理连接包括插口、插槽等连接方式。这些连接方式在设备之间传输数据起着至关重要的作用，而接口标准及接口规范则规定了各种设备之间通信的准则和规范。
输入输出接口的通信协议
数据传输方式
串行传输
通信协议
USB
通信协议
RS232
数据传输方式
并行传输
数据缓冲与缓存
数据缓冲用于临时存储数据，以平衡不同速度设备之间的数据传输。缓存则用来提高数据访问速度和性能。

第6章输入输出及中断系统精品PPT课件

用地址线的低位部分直接连到 I/O接口芯片实现端口的选择.
2021/2/5
《机械系统计算机控制课件》
6
接口芯片译码例子
门电路译码（译码固定）分析8259 的CS要求低电平
或门输入必须为0；与非门输入必须为1；非门输入必须为0 满足结果的输入地址信号为：A9A8＝00 A7A6A5＝001
A9 “0”
A8 “0”
& “0”
“0” A7
“0” A6
“1” A5
2021/2/5
“0”
“0” ≥ 1
CS 8259A
&
《机械系统计算机控制课件》
7
接口芯片译码例子
译码器译码（74LS138)
译码条件：接G2A#、G2B#的A9A8必须00 译码结果：接CBA的A7A6A5
000对Y0低 8259 CS （00000xxxxxB） 001对Y1低 8253 CS （00001xxxxxB） 010对Y2低 8255 CS （00010xxxxxB） 111对Y7低 8251 CS （00111xxxxxB）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数据总线DB
CPU
地址总线AB 控制总线CB
2021/2/5
存储器 RAM ROM
I/O芯片 8259 8253 8255
8251…
《机械系统计算机控制课件》
I/O设备显示器打印机键盘鼠标
3
6.1 输入/输出接口
I/O接口（续）
一般接口方式（三总线）（图例）
DB直接连接接口芯片D7-D0 地址A15-A0低连高译（得到I/O接口芯片地址）控制总线对应连接
无条件传送
在该方式中，外设总被认为已处于准备就绪和准备接收状态，程序不必查验外设的状态。

第六章基本输入输出接口

第六章基本输入输出接口第一节概述一、CPU与外部设备的信息交换1.I/O的信息组成CPU与外界之间传递的信息具有三种不同的信号。

（1）数据信号：数据信号大致可分为三种：D数字量2）开关量3）模拟量（2）状态信号：I/O设备的状态信息，由CPU接收并测试以确定其状态。

（3）控制信号：CPU发送给I/O设备的命令。

2.一般I/O接口的构成I/O接口电路：用来实现CPU与外设之间的数据、状态和控制信息的传递。

典型的I/O接口（见图7-1）。

包括：数据端口（双向）、状态端口（CPU一接口）、控制端口（CPUf接口）。

每个I/O端口对应一个I/O地址。

从硬件上看，端口可以理解为寄存器，CPU用I/O指令可以对其进行访问（读/写）。

二、I/O端口的编址方式1统一编址方式（存贮器映象编址）I/O端口和存贮器统一编址,给每个I/O端口分配一个存贮器地址。

优点：I）不需要专门的I/O指令及接口信号；2）CPU访内指令可以全部用于I/O操作，使I/O的功能更加灵活。

缺点：1）真正的存储空间有所减少；2）在程序中对I/O接口的操作不易看清，程序不够清晰。

2.独立编址方式I/O端口单独编址。

CPU使用专门的I/O指令及I/O控制信号来访问I/O端口。

优点：由于使用专用的I/O指令，程序中对I/O端口的操作十分清晰。

缺点：I）I/O指令远不如访内指令丰富，所以编程不够灵活；2）端口地址译码电路比较复杂。

Inte180X86系统CPU使用的都是I/O端口独立编址方式。

第二节CPU与外部设备之间数据传递的控制方式三种方式：程序控制传递方式、DMA方式和I/O处理机方式。

主要介绍程序控制传递方式。

一、程序控制传递方式可以分为以下三种：1.无条件传递方式这种方式的条件是：外设已经“准备好（RCady）”或“空（Empty）”了对于一些简单的输入输出设备，如发光二极管等设备，CPU在从外部设备输入或向外部设备输出数据时不需要判断外部设备是否准备就绪，可以直接输入输出。

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IN AX,DX
第6章：OUT指令实例（向300H端口输出一个字节）
；唯一的方法：间接寻址，字节量输出 MOV AL,BVAR ；BVAR是字节变量 MOV DX,300H OUT DX,AL
第6章：输入/输出指令（IN、OUT）特点
（1）累加器AL、AX的专用指令对输入指令IN ，目的操作数只能为AL, 或AX IN AL, 21H IN AX, DX IN BX, 21H 对输出指令OUT ，源操作数只能为AL, 或AX OUT 20H, AL OUT DX, AX OUT DX, CX
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，是CPU与外界进行信息交换的中转站。
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
CPU
接口电路
I/O 设备
第6章：6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节实际的电路常见：输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
；方法3：直接寻址，字节量输入
IN AL,21H
MOV AH,AL
IN AL,20H
；方法4：间接寻址，字节量输入
MOV DX,21H
IN AL,DX MOV AH,AL DEC DX IN AL,DX
；方法1：直接寻址，字量输入 IN AX,20H
；方法2：间接寻址，字量输入 MOV DX,20H
OUT 20H, AL
E620
IN AL, DX
输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX）
IN AL,i8 ;字节输入
IN AL,DX ;字节输入
IN AX,i8;字输入
演示
IN AX,DX ;字输入
输出指令（OUT：将CPU内的AL/AX数据传送给外设）
OUT i8,AL ;字节输出
OUT DX,AL ;字节输出
演示
OUT i8,AX ;字输出
例 OUT 219H, AL ×
MOV DX, 219H OUT DX, AL
当端口号在0~FFH，可在指令中直接指定端口号，称长格式指令
当端口号>FFH，需把端口号放在DX寄存器中，称短格式指令
原因是使用直接端口方式的指令机器码相对长
例指令
机器码
IN AL, 21H
E421 ；两个字节
I/O地址空间独立于存储地址空间如8086/8088
I/O端口与存储器统一编址
它们共享一个地址空间如M6800
第6章：⑴ I/O端口单独编址
优点：
FFFFF
I/O端口的地址空间独立
控制和地址译码电路相对简单
内存
专门的I/O指令使程序清晰易读 FFFF I/O 空间
缺点：
空间
0
I/O指令没有存储器指令丰富
第6章：I/O寻址方式
8088/8086的端口有64K个，无需分段，设计有两种寻址方式 ❖直接寻址：只用于寻址00H ~ FFH前256个端口，操作数i8表示端口号 ❖间接寻址：可用于寻址全部64K个端口， DX寄存器的值就是端口号对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式
第6章：数据交换方式
第6章：6.1 I/O接口概述
为什么需要I/O接口（电路）？
微机的外部设备多种多样多种外设信息类型、传送方式、以及工作速度等方面与CPU差别很大，它们不能与CPU直接相连，必须经过中间电路再与系统相连，这部分电路被称为I/O接口电路
第6章：6.1 I/O接口概述（续1）
什么是I/O接口（电路）？
80x86采用I/O端口独立编址
第6章：⑵ I/O端口与存储器统一编址
优点：
不需要专门的I/O指令 I/O数据存取与存储器数
FFFFF
据存取一样灵活
缺点：
内存部分
I/O端口要占去部分存储存储器空间
器地址空间
程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）
00000
I/O 部分
第6章：6.1.4 8088/8086的输入输出指令
⑵ 对信号的形式和数据的格式进行变换微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量
⑶ 对I/O端口进行寻址 ⑷ 与CPU和I/O设备进行联络
第6章：6.1.2 I/O接口的典型结构
I/O接口电路
数据总线DB
数据寄存器
数据
CPU 1. 接口电路的内部结构
外设
地址2总. 线接A口B 电路状的态外寄存部器特性状态
控制总线CB
控制寄存器
控制
第6章：1. 接口电路的内部结构
CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部： ⑴ 数据寄存器
输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据
⑵ 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令
如果输入输出一个字节，利用AL寄存器如果输入输出一个字，利用AX寄存器输入一个字，实际上是从连续两个端口输入两个字节，分别送AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口）输出一个字，实际上是将AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口）两个字节的内容输出给连续两个端口
第6章：IN指令实例（从20H端口输入一个字）
（2）端口地址可由直接方式或间接方式给出
当端口号在0~FFH，指令中直接指定端口号
例 IN AL, 21H
OUT 20H, AL
当端口号>FFH，即>255时，需把端口号放在DX寄存器中， DX是一个16位寄存器，范围在0~FFFFh之间。
例 IN AL, 218H ×
MOV DX, 218H IN AL, DX
OUT DX,AX ;字输出
第6章：8088/8086的I/O端口
8088只能通过输入输出指令与外设进行数据交换；呈现给程序员的外设是端口（Port），即I/O地址 8086用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多为216＝65536（64K）个，端口号为0000H ~ FFFFH 每个端口用于传送一个字节的外设数据
第6章：2. 接口电路的外部特性
主要体现在引脚上，分成两侧信号面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接提供的信号五花八门功能定义、时序及有效电平等差异较大
第6章：6.1.3 I/O端口的编址
接口电路占用的I/O端口有两类编排形式 I/O端口单独编址