计算机输入输出系统与接口技术

第七章计算机输入/输出系统与接口技术

7.1计算机的输入/输出系统

一、输入/输出系统的基本组成

二、接口电路Interface

计算机的CPU和外部设备之间一般不是直接相连的，而是通过一定的接口来连接的。主机和外设之间的适配电路称为接口电路，相应的程序称为接口程序。

为什么要使用接口：

1、接口电路使得CPU可以管理多个外部设备；

2、不同外设的工作方式不同，应用不同的接口电路可以将不同的工作方式转换为有利于CPU

操作的相同工作方式；比如：电压不同，信号方式不同。

3、外部设备有些速度快，有些速度慢，接口电路可以实现设备与CPU之间的速度匹配；

4、有些设备是串行传送数据的，而CPU是并行传送数据的，接口电路可以实现串-并行格式转

换；

5、CPU只能读写数字信息，通过接口电路可以实现模拟信息的输入输出。

总线接口电路I/O设备

接口：接口电路和接口程序

三、CPU和输入/输出设备之间传输的信号

1、数据信息：数字量、模拟量、开关量；

2、状态信息：外设的工作状态；

3、控制信息：

7.2 微型计算机的常用外部设备

1、输入设备：键盘、鼠标

2、输出设备：显示器、打印机

3、多媒体设备：声卡、图像卡

7.3 总线技术Bus

一、为什么要用总线？

1、分散连接结构

2、总线连接方式

总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

总线要求在任何一个时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

二、两种总线结构

1、单总线结构：

2、双总线结构

三、总线分类

1、片内总线：连接CPU内部个部件，寄存器，ALU等；

2、系统总线：包括数据总线，地址总线，控制总线；

3、通讯总线：USB，485总线，串行通信总线，并行通信总线。

四、总线标准：

为了保证设备接口的通用性，为总线制定了许多国际标准，总线标准可以看作是系统与各模块之间，模块与模块之间的标准界面，界面的任一方只需根据总线标准的要求完成自身一面的接口功能要求，而无需了解其它接口的要求。

ISA总线：PC机的早期总线标准，8~16位数据线，20位地址线；

PCI总线：32~64位的数据线，64位地址线；

VESA总线：显示卡专用；

AGP总线：显示卡专用；

PCMCIA总线：常用于移动设备，16位数据线。26位地址线，支持‘即插即用’；

SCSI总线：小型机总线。

7.4 基本I/O端口Port

CPU与外设之间的数据传送是通过端口实现的，在一个接口电路中应有一个或几个端口，端口一般是由寄存器(或锁存器)实现的，每个端口有其单独的地址。

一、端口编址方式

I/O接口的编址有两种方式，独立编址和与存储器统一编址。

1、统一编址：I/O与存储器统一编址就是将I/O地址看作是存储器的一部分，所用的指令和

访问存储器的指令一样。缺点是需要占用存储器的寻址空间，并且设备读写的速度不能太慢，MOVX A, @DPTR；

2、独立编址：I/O的地址和存储器的地址是分开的，不占用存储空间，缺点是需要有专门的

I/O读写指令。

二、8086的I/O指令

格式：

IN AL, P8 ：8位地址

IN AX, P16 ；8位地址

IN AL, DX ；16位地址

IN AX, DX ；16位地址

OUT AL, P8 ：8位地址

OUT AX, P16 ；8位地址

OUT AL, DX ；16位地址

OUT AX, DX ；16位地址

PC机的编址: 0000H~03FFH系统使用，0400H~FFFFH用户使用。

三、 基本I/O 接口电路及I/O 端口译码

四、 输入输出端口使用同一地址

输出设备

输入设备

7.5 中断技术

一、中断的概念

1、接口程序的两种方式

查询方式和中断方式。

查询方式的接口程序

I/O总线

状态口： sport1 sport2sport3

数据口： dport1 dport2dport3

ADDR1: IN AL, SPORT1

CMP AL, 0

JNE IAR1

IN AL, SPORT2

CMP AL, 0

JNE IAR2

IN AL, SPORT3

CMP AL, 0

JNE IAR3

JMP ADDR1

IAR1:

IN AL, DPORT1

…

JMP ADDR1

IAR2:

IN AL, DPORT2

…

JMP ADDR1

IAR3:

IN AL, DPORT3

…

JMP ADDR1

中断过程是一个由硬件触发计算机系统停止当前执行的程序而运行另一个处理程序的过程。

2、 中断的过程

3、 需要解决的问题

1） 如何判断有中断？ 2） 如何响应中断？

3） 如何判断是哪个设备的中断？ 4） 如何调用中断服务程序？

5） 多个中断同时发生时，如何处理？

二、 8086的中断系统

1、 中断引脚

○

1INTR ，○2NMI ，○3INTA 中断判断：在一条指令执行完之后，8086CPU 检测NMI 和INTR 是否为高电平，如为高电平，则表示有中断。

IF 标志：中断屏蔽标志， 当IF=1时，检测INTR ，IF=0时，不检测INTR NMI 不受影响。 中断响应：CPU 在INTA 上发出两个负脉冲。

2、 中断排队电路

中断源：每一个产生中断的接口电路称为一个中断源。

排队电路：当多个中断源同时提出请求时，必须对各中断源的请求进行排队，只接受级别最高的中断源的请求；

中断源1中断源2中断源3中断源4

INTP1INTP2INTP3INTP4