第七章输入输出
计算机组成原理(华科版)第七章 输入输出系统
第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
2
计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
8
计算机组成原理
第七章 输入输出系统
第七章 输入与输出
0值，否者返回0
int
islower(int c);
• 测试字符是否为小写英文字母，若是，则返回非 0值，否者返回0
2.
字符类函数
int
isalnum(int c);
• 测试字符C是否为英文字母或数字,若是字母或者
数字，返回非0值，否则，返回0
2.
字符类函数
字符类函数需要在文件头包含文件
isalpha(int c);
• 测试字符是否为英文字母，若是字母，则返回非
0值，否则，返回0
int
isdigit(int c);
• 测试字符是否为阿拉伯数字,若是数字，则返回 非0值，否者，返回0
2.
字符类函数
int
isupper(int c);
• 测试字符是否为大写英文字母，若是，则返回非
程序设计基础（C语言)
Email: C语言交流群
掌握标准输入与输出函数
掌握格式化输入与输出函数
了解数学函数
了解随机数发生器
在前六章中，我们查看数据结果是通过printf()函
数来实现的，这个函数的具体格式是怎样的？
其次，我们获取输入是通过scanf()或者gets()来实
现的，这两个函数的调用方法有何区别？
return 0; }
int
tolower(int c)
• 把字符转换成小写字母,非字母字符不做处理
int
toupper(int c)
• 把字符转换成大写字母,非字母字符不做处理
int
isdigit(char ch);
• 判断字符是否为数字
3.
char *gets(char *buffer)
51单片机第七章信号输入输出
对于开关量，可以很容易的映射成数字的0或者1，即 TTL的低电平和高电平，映射后的这些数字信号就可以 直接输入到单片机内部。
输出：
处理的结果需要输出，对于开关量的输出，可以简单 地经过映射部件，将单片机的TTL电平输出信号转换成 所需要的开关量进行输出。
7.2.2传感器特性
选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳 定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。
除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应 尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维 修、易于更换等条件。
1、灵敏度
一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高， 就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微 小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时， 要考虑以下几个问题：
当被测量是一个向量时，并且是一个单向量时， 就要求传感器单向灵敏度愈高愈好；如果被测量是 二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵 敏度愈小愈好。
2、响应特性
传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但我们总希 望器)响应时间短，工作频率宽;
7.1 单片机应用系统的结构
图7.1单片机应用系统的基本结构
单片机应用系统的核心任务：
根据一定的输入（前向通道），结合一定的处理算 法，然后作出一定的输出响应（后向通道）。 输入：
包括模拟输入和数字输入，电量信号输入和非电量 信号输入。对于非电量输入需要通过传感器将非电物 理量转换为模拟电信号。 预处理：一般包括放大器和滤波器两部分：
主要应用
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结 构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压 电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振 动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇 航领域中更有它的特殊地位。
第7章输入输出习题参考解答
第7章思考题与习题参考答案1．计算机的I/O系统的功能是什么？它由哪几个部分组成？答：计算机的I/O系统，主要用于解决主机与外部设备间的信息通讯，提供信息通路，使外围设备与主机能够协调一致地工作。
计算机的I/O系统由I/O硬件和I/O软件两大部分组成。
其中I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。
I/O软件包括：用户的I/O程序、设备驱动程序、设备控制程序。
2．I/O硬件包括哪几个部分？各部分的作用是什么？答：I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。
系统总线的作用是为CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输提供通路。
I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的控制软件。
它用于在系统总线和外设之间传输信号，并起缓冲作用，以满足接口两边的时序要求。
I/O设备的作用是为主机与外部世界打交道提供一个工具。
设备控制器用来控制I/O设备的具体动作，不同的I/O设备需要完成的控制功能不同。
3．什么是用户I/O程序？什么是设备驱动程序？什么是设备控制程序？答：用户I/O程序是指用户利用操作系统提供的调用界面编写的具体I/O设备的输入输出程序。
例如用户编写的用打印机输出文本的程序。
设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。
可以说相当于操作系统与硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。
设备控制程序就是驱动程序中具体对设备进行控制的程序。
设备控制程序通过接口控制逻辑电路，发出控制命令字。
命令字代码各位表达了要求I/O设备执行操作的控制代码，由硬件逻辑解释执行，发出控制外设的有关控制信号。
4．说明设计I/O系统的三个要素的具体内容。
答：设计I/O系统应该考虑如下三个要素：①数据定位： I/O系统必须能够根据主机提出的要求进行设备的选择，并按照数据在设备中的地址找到相应的数据。
计算机组成原理(第七章 输入输出系统
第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。
2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。
3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。
（2）外围设备向CPU提供状态信息。
（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。
历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。
（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。
统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。
由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。
【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。
二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。
2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。
程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。
历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。
（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。
程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。
演示文稿第七章输入输出系统练习题答案
C.磁盘旋转2/3周所需的时间 16.在磁盘和磁带两种磁表面存储器中,存取时
间与存储单元的物理位置有关,按存储方式分
（B）. A.二者都是串行存取 B.磁盘是部分串行存取,磁带是串行存取 C.磁带是部分串行存取,磁盘是串行存取
第10页，共66页。
17. 活动头磁盘存储器中,信息读出或写入磁 盘是（C）进行的.
演示文稿第七章输入输出系统 练习题答案
第1页，共66页。
第七章输入输出系统练习题答 案ppt课件
第2页，共66页。
3.MODEM属于（ A ）设备.
A.机-机通信 B.计算机信息驻留 C.人机交互
4.微型计算机中,VGA代表（B）. A.显示器型号
B.显示标准 C.键盘的型号
第3页，共66页。
5.磁盘上的磁道是（A）. A.记录密度不同的同心圆
第8页，共66页。
13.在磁盘存储器中,找道（查找）时间是指 （A）.
A.使磁头移动到要找的柱面上所需的时间 B.在磁道上找到要找的扇区所需的时间
C.在扇区中找到要找的数据所需的时间 14.软盘驱动器采用的磁头是（B ）. A.浮动式磁头
B.接触式磁头
C.固定式磁头
第9页，共66页。
15. 磁盘存储器的等待时间通常是（B）. A.磁盘旋转一周所需的时间
B.通道控制字（或称通道指令） C.通道状态字 43. 打印机的分类方法很多,若按能否打印汉字
来区分,可分为(C). A.并行式打印机和串行式打印机
B.击打式打印机和非击打式打印机 C.点阵式打印机和活字式打印机
第25页，共66页。
44. I/O设备与主机交换信息的方式中,中断 方式的特点是(B)。
计算机组成原理输入输出系统要点
7.1 输入输出系统概述 7.2 程序查询方式 7.3 程序中断方式 7.4 DMA方式
7.1 I/O系统概述
7.1.1 I/O系统组成 输入输出(I/O)系统是计算机系统中控制与实现主机与外 界交换数据的软、硬件系统. 它包括输入输出设备、输入 输出接口(接口控制器)及相关控制软件,其中I/O接口是用 来连接主机与I/O设备的,三者的关系如下: I/O接口 数据线 数据线 控 数据端口 制 状态线 状态信息 I/O CPU 逻 状态端口 辑 设备 命令线 命令 电 控制端口 路 地址线 设备识别
CPU
命令线 地址线
控 制 逻 辑 电 路
I/O接口 数据端口 状态端口 控制端口 设备识别
数据线 状态信息
I/O
命令
设备
图7.1 接口与主机、外设间连接示意图
2.寻址
CPU欲访问的设备号通过地址线送至所有设备的接口, 每个接口均具有选址功能,只有当地址线上的设备号 与本接口的设备号一致时,相应的设备才能通过命令 线、状态线和 数据线与主机交换信息. 数据线 状态线
图7.1 接口与主机、外设间连接示意图
③端口主要分为三类:
状态端口:存放状态信息的寄存器,CPU对其内容只能读,如 80X86中用输入指令(IN AL,状态口地址)将外设状态标志送到CPU； 控制端口:存放控制命令的寄存器,CPU只能对其写,如80X86中 用输出指令(OUT 状态口地址,AL)将CPU的各种控制命令发送外设； 数据端口:存放数据信息的寄存器.
数据线 状态信息 命令
I/O 设备
命令线
地址线
图7.1 接口与主机、外设间连接示意图
4.传送数据及缓冲 (1) 接口中必须有数据通路,完成数据传送; (2) 接口应具有对数据信息传送速度的缓冲作 用,即能将数据暂存在“数据端口”中,以实现 速度上的匹配.
第七章(新)并行输入输出接口
T1
T2 MUX
P0.n P0口 引脚
读引脚
第七章(新)并行输入输出接口
驱动场效应管T2栅极接通。故内部总线与P0口同相。由 于输出驱动级是漏极开路电路，若驱动NMOS或其
它拉流负载时，需要外接上拉电阻。P0的输出级可驱动
8个LSTTL负载。
读锁存器
地址/数据 VCC 控制
内部总线 写锁存器
DQ CLK Q
内部总线 写锁存器
地址/数据 VCC 控制
DQ CLK Q
T1
T2 MUX
P0.n P0口 引脚
读引脚
第七章(新)并行输入输出接口
2)P0作为地址/数据总线 ----真正的双向口
▪ P0引脚输出地址/输入数据
输入信号是从引脚通过输入缓冲器进入内部总线。
此时，CPU自动使MUX向下，并向P0口写“1”，
第七章 并行I/O接口技术
主要内容
1、接口技术概述 2、MCS-51内部并行I/O端口 3、简单并行I/O口的扩展 4、8155可编程外围并行接口芯片的扩
展 5、LED/键盘接口的扩展
第七章(新)并行输入输出接口
7. 1 系统扩展、接口概述
1、系统扩展 单片机虽然各功能部件齐全，但容量较小，如：片内
7.4 扩展8155可编程外围并行接口芯片
关于Intel的8155/8156：是一多功能的可编程外 围接口芯片，内部资源有256B的RAM，2个8 位、1个6位的I/O口和1个14位的“减1”计数器 。40脚双列直插封装。
第七章(新)并行输入输出接口
7. 4. 1 8155的结构与引脚
第七章(新)并行输入输出接口
第七章(新)并行输入输出接口
1．P0口的结构
第七章 输入输出(IO)系统
一、选择1、计算机所配置的显示器中，若显示控制卡上双薪存储器的容量是1MB，则当采用800×600像素的分辨率时，每个像素最多可以有（C）种不同的颜色。
A.256B.65536C.16MD.40962、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量约为（B）A.256MB.1MC.256KBD.32MB3、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色总数为256色，则刷新存储器每单元字长是（A）A.1个字节B.2个字节C.256个字节D.1024个字节4、若计算机屏幕上每个像素的灰度级为256，则刷新存储每个单元的宽度是。
5、显示汉字采用点阵字库，若每个汉字用16×16的点阵表示，7500个汉字的字库容量是240KB 。
6、磁盘存储器的等待时间通常是磁盘旋转半周所用的时间。
7、某磁盘的转速为7200r/min，传输速度为4MN/s，控制器开销为1ms，要保证读或写一个512B的扇区的平均时间为11.3ms。
那么，该磁盘的平均寻道时间不超过（D）A.3.9msB.4.7msC.5.5msD.6.1ms8、一个磁盘的转速为7200转/分，每个磁道有160个扇区，每扇区有512字节，那么理想情况下，其数据传输率为（C）A.7200×160KB/s B.7200KB/sC.9600KB/sD.19200KB/s9、某计算机系统中，假定硬盘以中断方式与处理机进行数据输入输出，以16位为传输单位，传输率为50KB/s，每次传输的开销（包括中断）为100个CPU时钟，处理器的主频为50MHz，请问软盘数据传送时占处理器的时间比例是10、设一个磁盘盘面共有200个磁道，盘面总存储容量60MB，磁盘旋转一周的时间为25ms，每磁道有8个扇区，各扇区之间有一间隙，磁头通过每个间隙需 1.25ms。
则磁盘通道所需最大传输率是11、下列有关程序中断I/O方式的叙述中，错误的是（D）A. 程序中断I/O方式是CPU和外设能够并行工作B. 中断I/O方式下，外设和CPU直接交换数据C. 中断I/O方式下，CPU会有额外的开销用于断点、现场的保护和回复等D. 中断I/O方式适用于像磁盘一类的高速设备12、指令执行结果出现异常而引起的中断是（B）A.I/O中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外中断13、主存故障引起的中断是（C）A.I/O中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外中断14、为了实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是（B）A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存15、在中断处理过程中，完全由硬件自动执行的步骤是（A）A.保存中断点B.识别中断点C.保存将被中断服务程序破坏的通用寄存器的内容D.返回中断点16、在蛋鸡中断系统中，CPU一旦响应，则立即关闭中断允许标志，以防止本次中断任务结束前同级的其他中断产生另一次中断进行干扰。
单片机输入和输出
2. 状态信息 输入设备的“准备就绪”，输出设备的“忙”信号等。CPU根据外设的状态， 决定是否输入或输出数据。
3．控制信息 控制信息是在传选过程中．CPU发送给外设的命令．用于控制外设的工作。 例如，控制设备的起停
7.1.3
I/O端口的地址分配
首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。
扩展I/O口与外部RAM统一编址 使用同样的指令MOVX访问 注意控制总线RD/WR的接法
7.2 微型机与外设之间的数据传送方式 微型机与外设之间的数据传送方式可归纳为三种：程序传送、中断传送和 DMA传送。 7.2.1 程序传送 不是传送程序 程序传送，是指CPU与外设之间的数据传送在程序控制下进行的一种方式， 它又分为无条件传送和条件传送两种。 1.同步传送方式（无条件传送） 当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传送方式，最典型的同 步传送就是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。 适用于对简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器等）的操作，或 者I/O设备的定时固定或已知的场合。 2.查询传送方式（条件传送，异步式传送） 查询外设“准备好”后，再进行数据传送。 优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单， 缺点：效率不高。 为提高效率，通常采用中断传送方式。
（2）模拟量 当微型机用于控制、检测或数据采集时．大量的现场信息是连续变化的物理量 (如温度、压力、流量．位移等)．这些物理量经过传感器变换成电量，并经放大 得到模拟电压或电流．这些模拟量必须再经过A／D转换后．把它们变成数字量 才能输入计算机。计算机的输出也必须先经过D／A转换，把数字量变成模拟量 后再控制执行机构。
3.信息转换
4.通信联络
7.1.2 I/O接口的构成
第7章 输入输出流
第7章 输入输出流
第7章 输入输出流
(2)返回流是否处于正常状态 :int fail() const; 该函数返回failbit状态，以判断流操作是否失败。failbit表 示发生流格式错误，但缓冲区中的字符没有丢失。这种错误通常 是可以修复的。 (3)判断流是否正常 int good（）const; int operator void *（）； 上述两个函数的功能相似，如果eofbit、failbit和badbit全 部都没有被置位[即均为 0，读写正常（即符合读取和写入的类 型)，没有文件末尾]，则返回1 (true),否则返回0 (false)。
第7章 输入输出流
C++程序设计
第7章 输入输出流
第7章 输入输出流
流类简介 标准流对象 控制 I/O 格式 调用cout的成员函数 调用cin的成员函数
本章内容
第7章 输入输出流
第一节 流类简介
常考知识点： C++流的基本概念 iostream中流类库的基本概念 主要头文件的基本功能 提取运算符>>的使用 插入运算符<<的使用
(1)返回流是否结束： int eof() const; 函数返回eofbit的值。当文本文件结束时，在输入流中会 自动设置eofbit。在应用程序中可以用eof( )函数测试是否到达 文件尾，当文件操作结束遇到文件尾时，函数返回1;否则返回0。 在标准输入流cin中，可以通过按下〈Ctrl+Z〉组合键表示 输入流的结束。
第7章 输入输出流
（3）设置和返回输出宽度 int width(int nw); 该函数将下一个输出项的显示宽度设置为nw。如果nw大于 数据所需宽度，则在没有特别指示时数据采用右对齐方式。如果 nw小于数据所需宽度，则nw无效，数据以默认格式输出。函数 width()的设置没有持续性，输出一项数据后自动恢复为系统默 认设置。
微机原理第七章 输入输出方法及常用接口电路
编程并行接口芯片8255A
二、 8255的内部结构
编程并行接口芯片8255A
三、8255的引脚功能
PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3
8251可编程通信接口
二、8251的结构和引脚特性
数据总线缓冲器
状态 缓冲器
发送数据/命 令缓冲器
接收数 据缓冲 器
RESET CLK C/D RD WR CS DTR DSR RTS CTS
读/写 控制电 路
发送器 P S
TxD
发送 控制 接收 控制 接收器 S P
TxRDY TxE TxC RxRDY SYN DET RxC RxD
输入/输出接口概述
五、 I/O接口的分类 通用接口 专用接口 串行接口 并行接口
编程并行接口芯片8255A
一、 8255A的主要特性
有3个8位并行数据I/O口PA、PB和PC口及1个8位控 制口CWR。 可编程设置方式0、方式1、方式2三种不同的工作方 式，用于无条件传送、查询传送和中断传送。 有两个控制字决定8255A的工作方式，通过编制初始 化程序，使用OUT指令从控制寄存器端口写入。有 一个状态字可供查询，使用IN指令从C端口读出。 提供兼容的TTL电平接口，原则上适用于需并行输入 输出的I/O设备。
(初一数学)第7章输入输出
对于函数 (f(x) = x^2)，当输入 (x = 2) 时，输出结果为 (4)。
方程输入
总结词
方程的输入和输出是解决方程问题的关键。
详细描述
方程是数学中描述等量关系的工具。方程的输入是指已知的等量关系和未知数的取值范围，而输出是指解得的未知数 的值。通过对方程进行输入和输出的计算，可以找到满足等量关系的未知数。
输入格式
文本、图像、音频、视频 等，根据处理需求选择合 适的输入格式。
输出基础
输出设备
显示器、打印机、音响等， 用于将处理结果呈现给用 户。
输出方式
文本、图像、音频、视频 等，根据需求选择合适的 输出方式。
输出格式
PDF、Word、Excel、 PPT等，根据不同需求选 择合适的输出格式。
输入与输出的关系
本章重点回顾
输入输出与其他章节的联系 与前序章节的关联知识点
与后续章节的关联知识点
学习建议与思考题
学习建议
深入理解输入输出的概念和作用，掌握基本类型 和格式
通过实际应用案例，理解输入输出的应用场景和 优势
学习建议与思考题
• 结合其他章节的知识点，形成完整的知识体系
学习建议与思考题
思考题
1
2
1. 什么是输入输出？它在数学建模中的作用是什 么？
例子
对于代数表达式 (2x + 1)，当输入 (x = 5) 时，输出结果为 (11)。
函数输入
01
总结词
理解函数的输入和输出是掌握函数性质的基础。
02 03
详细描述
函数是数学中描述变量之间关系的工具。函数的输入是指自变量的取值， 而输出是指因变量的取值。通过观察函数的输入和输出，可以了解函数 的性质，如单调性、奇偶性等。
第7章 外部设备(输入输出设备)
13
2.写入过程 写入时，在写磁头线圈中通以一定 方向的写电流，所产生的磁通将从磁头的 头隙进入记录介质，然后流回磁头，形成 一个回路，于是在磁头下方的一个局部区 域被磁化，形成一个磁化单元（或称记录 单元）。 3.读出过程 读出时，读磁头线圈不外加电流。 当某一磁化单元运动到读磁头下方时，使 得磁头中流过的磁通有很大的变化，于是 在读磁头线圈两端产生感应电动势e。
按位编码记录方式
T0 1 PE FM MFM M2 FM 0 1 1 1 0 0 0 1
图7-2(b) 按位编码记录方式的写电流波形
24
第7章 外部设备
2.按位编码记录方式 ⑴调相制（PE） 调相制又称相位编码方式。它采用 0 °和 180 °相位的不同分别表示“ 1 ”或 “0”。它的编码规则是：记录“1”时， 写电流在位周期中间由负变正；记录“ 0 ” 时，写电流在位周期中间由正变负。当连 续出现两个或两个以上“1”或“0”时， 为了维持上述原则，在位周期的边界上也 要翻转一次。这种记录方式常用于磁带机 中。
第7章 外部设备
25
2.按位编码记录方式（续） ⑵调频制（FM） 调频制是根据写电流的频率来区分 记录“ 1 ”或“ 0 ”的。记录“ 1 ”时，写 电流在位周期中间和边界各改变一次方向； 记录“ 0 ”时，写电流仅在位周期边界改 变一次方向。因此，记录“ 1 ”的磁通翻 转频率为记录“ 0 ”时的两倍，故又称倍 频制。若以T0表示位周期，则调频制的磁 通翻转间距为 0.5T0 和 T0。这种记录方式 主要应用于早期的硬磁盘机和单密度软磁 26 第7章 外部设备 盘机中。
3
本章学习内容 • 7.1 外部设备概述 • 7.2 磁介质存储器的性能和原理 • 7.3 磁介质存储设备 • 7.4 磁盘阵列（RAID） • 7.5 光盘存储器 • 7.6 新型辅助存储器 • 7.7 键盘输入设备 • 7.8 其他输入设备 • 7.9 打印输出设备 • 7.10 显示设备
第7章 new-输入输出设备
教学内容安排•第一章绪论•第二章数码系统•第三章运算方法和运算器•第四章存储系统•第五章指令系统•第六章中央处理器•第七章输入输出设备•第八章输入输出系统第七章中央处理器•键盘•显示器•打印机教学重点和难点•键盘，显示器第七章输入输出设备键盘•编码键盘•采用硬件编码电路直接将按键产生的相应代码（内码／ASCII）输入主机。
–优点：响应速度快–缺点：硬件结构复杂–适用：小键盘第七章输入输出设备键盘•编码器–实现编码功能的电路•编码器功能–从m个输入中选中一个,编成一组n位二进制代码并行输出。
•编码器特点–多输入、多输出组合逻辑电路。
–在任何时候m个输入中只有一个输入端有效（高电平或低电平）对应有一组二进制代码输出。
第七章输入输出设备键盘•非编码键盘按键排成m*n矩阵，通过固定的按键位置查表求得该键对应的ASCII码。
该过程由软件实现。
–逐行扫描法–行列扫描法（反转扫描法）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧）发光二极管显示器（）等离子显示器（）液晶显示器（）阴极射线管显示器（LED PD LCD CRT •显示器–按显示器件分类–按功能分类⎪⎩⎪⎨⎧图像显示器图形显示器字符显示器第七章输入输出设备显示器第七章输入输出设备显示器•CRT显示器–CRT显像管–CRT显示器的扫描方式•随机扫描•光栅扫描–逐行扫描–隔行扫描•单色CRT显像管第七章输入输出设备显示器第七章输入输出设备显示器•显示器中的相关术语–单色和彩色–分辨率–灰度级–刷新和刷新存储器–随机扫描–光栅扫描•逐行扫描•隔行扫描•点阵式字符发生器的工作原理7%9个点组成的矩形范围内给出一个英文字母A ，在计算机内，可以用9个字节来表明这一情形，这9个字节的值分别为16进制的10、28、44、82、82、FE 、82、82和00；第七章输入输出设备打印机第七章输入输出设备打印机•打印机•打印机的分类–针式打印机–喷墨打印机–激光打印机。
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7.6 条件传送方式的工作原理是怎样的？主要用在什么场合？ 画出条件传送（查询）方式输出过程的流程图。 7.7 现有一输入设备，其数据端口的地址为FFE0H，并于端口 FFE2H提供状态，当其D。位为1时表明输入数据备好。请编 采用查询方式进行数据传送的程序段，要求从该设备读取 100个字节并输入到从1 000H：2000H开始的内存中，注意 在程序中加上注释。 7.8 某字符输出设备，其数据端口和状态端口的地址均为80H， 在读取状态时，当标志位D7为0时表明该设备闲。请编写采 用查询方式进行数据传送的程序段，要求将存放于符号 地址 ADDR处的一串字符（以＄为结束标志）输出给该设备，注 意在程序中加上注释。 7.9 查询式传送方式有什么优缺点？中断方式为什么能弥补查 询方式的缺点？
描述接口与CPU和外设的信号 说明接口中主要的端口的作用 输入输出端口的寻址方式 输入输出的控制方式
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重点内容
I/O接口电路的典型结构 无条件传送方式 查询传送方式 中断工作过程
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7.1：为什么要接口电路?
7.1 输入输出概述
为什么要接口电路?
微机的外部设备多种多样 外部设备数据格式、工作速度差别很大 外设不能与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。
CPU和I/O设备间的交换的信息：
数据信息：外设的数据 数字量、模拟量、开关量 状态信息：I/O设备的状态 控制信息：CPU的控制信息
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7.1： CPU和I/O设备间的接口信息
I/O接口的典型结构
数据端口:存放CPU与外设之间传送的数据信息。 状态端口:反映当前外设所处的工作状态。 控制端口:CPU 通过接口向外设传送控制信息。
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7.1：主要接口芯片
CPU和I/O设备间的信息交换－通信
并行通信 串行通信
主要接口芯片
计数器/定时器8253 并行接口8255 中断控制器8259 DMA控制器8237 串行接口8250/8251
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提问：
CPU和输入/输出设备之间传送的信息有哪几 类？ 一般的IO接口电路安排有哪三类寄存器？它们 各自的作用是什么？
DMA操作方式有哪些？
1. 周期挪用
CPU不访问存储器时的那些周期，用来进行DMA 操作。
2 .周期扩展
使用专门时钟电路 需要DMA操作时，使CPU的时钟周期加宽，在加 宽的时钟周期进行DMA操作。
3 .CPU停机方式
最常见方式
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7.2.3： DMA的功能
DMA的功能有哪些？
流程
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7.2：查询式输入
1）查询式输入
查询式输入接口电路
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7.2：查询式输入
例7－3：设有某输入接口，状态口地址83H,数据口地 址80H,当状态口的D7为1时,数据准备好。试编写查 寻式输入一个数据的程序； POLL： IN AL，83H TEST AL，80H ；检查状态位D7 JZ POLL ；D7=0,没就绪，继续查询 IN AL，80H ；D7=1,就绪，从数据端自动化与电气工程系
7.1： I/O接口的主要功能？
I/O接口的主要功能？
对输入输出数据进行缓冲和锁存 对CPU的控制命令进行锁存 对外设信号的形式和数据的格式进行变换 I/O端口进行寻址 对CPU和I/O设备进行联络
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7.1： I/O接口的端口编址方式？
第7章 输入输出
7.1 输入输出概述 7.1.1 I/O端口编址方式 7.1.2 CPU和I/O设备间的接口信息 7.2 输入输出的控制方式 7.2.1 程序传送方式 7.2.2 中断传送方式 7.2.3直接存储器存取方式 本章小结 本章习题
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学习目的
通过对本章的学习，您应该能够达到下列要求：
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7.2.3： DMA传送方式
7.2.3
直接存储器存取方式（DMA） (Direct Memory Access)
DMA特点：
具有接管和控制系统总线的功能，但在取 得总线控制权之前，与其它接口芯片一样， 受CPU的控制。 在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据的 开始与结束，传送的字节数，传送的方向及 地址。
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…...
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7.2：查询式输出思考题
提问：
条件传送方式的工作原理是怎样的？主 要用在什么场合？ 画出条件传送（查询）方式输出过程的 流程图。 查询式传送方式有什么优缺点？
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7.2：中断传送方式
7.2.2 中断传送方式
中断传送方式的原理
启动外设
外设准备好数据,发一个选通信号 外设向CPU发中断请求 CPU执行中断服务程序，执行输入输出操 作 中断服务程序结束，返回原来程序
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7.2
CPU与外设数据传送方式 程序传送方式 中断传送方式 DMA方式
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7.2：无条件传送方式
7.2.1 程序传送方式
由程序控制CPU与外设之间的数据交换。 无条件传送方式
传送过程： 外设已准备好，不查询外设的状态 输入时，外设的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的 输入端。 用途：用于简单外设 开关 LED显示器
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7.2：中断传送方式
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3
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7.2：中断传送过程
中断过程大致分为：
中断请求：由需要提供中断服务程序的设备提出； 中断响应：CPU给设备发出一个中断应答信号； 现场保护：保护执行中断服务程序前的各种信息； 执行中断服务程序：完成特定的操作； 退出中断服务程序：恢复现场。
D7 D6 D0
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BUSY
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7.2：查询式输出举例
例7－5：设有某输入接口，状态口地址83H,数据 口地址80H,当状态口的D7为1时,数据准备好。试 用查寻式方式，输入10个数据,并将数据存在BUF 开始的单元中的程序，编写主要程序段。
BUF MOV MOV POLL: IN TEST JZ IN MOV INC LOOP DB 10 DUP(?) SI,0 CX,10 AL,83H AL,80 ;检查状态位READY POLL AL,80H BUF[SI],AL ;存数据 SI POLL
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7.2.3：为什么要用DMA方式传送数据？
为什么要用DMA方式传送数据？
希望克服程序控制传送的不足：
外设→CPU→存储器 外设←CPU←存储器
直接存储器存取DMA方式
用专用接口电路直接和存储器进行数据传送。 外设→存储器 外设←存储器
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7.2.3： DMA操作方式
D7 D6
READY
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D0
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7.2：查询式输出
2）查询式输出：
CPU查询外设状态是否忙,不忙,执行输出;否则等待。
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7.2：查询式输出举例
例7－4：设有某输出接口，状态口地址63H,数据口 地址60H,当状态口的D0为1时,输出忙BUSY，D0为0时， 可以输出数据。试编写查寻式输出DAT单元一个数据 的程序。 查询部分的程序： POLL：IN AL，63H ；读入状态 TEST AL，01H ；检查忙标志D0 JNZ POLL ；D0=1,未就绪，继续查 询 MOV AL，DAT ；D0=0,就绪,数据送AL OUT 60H，AL ；将数据输出到数据端口
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第七章 小结
I/O接口电路的主要功能、端口编址 方法、I/O地址译码特点 输入输出指令 无条件传送方式、查询传送方式原 理、特点 中断传送的工作过程,特点 DMA传送的工作过程
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习题7 CPU与外设的输入输出方式
7.1 什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对 I/O端口编址时通常采用哪两种方法？在 8086/8088系统中，用哪种方法对I/O端口进行 编址？ 7.2 CPU和输入/输出设备之间传送的信息有哪几 类？ 7.3 一般的IO接口电路安排有哪三类寄存器？它 们各自的作用是什么？ 7.4 简述CPU与外设进行数据交换的几种常用方 式。 7.5 无条件传送方式用在哪些场合？画出无条 件传送方式的工作原理图并说明。
7.1.1 I/O端口寻址方式
概念
I/O端口:是接口电路中CPU能访问的寄存器 的地址. I/O操作:CPU对I/O接口电路(与设备相关)的 操作.不是访问I/O设备.
端口编址方式——两种方式
将存储器与外设端口统一编址
外设端口单独编址
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7.1.2 CPU和I/O设备间的接口信息
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7.2.3： DMA传送流程：
HLDA
发存储器地址 修改地址指针
传送数据
传送结束？
DMA结束
图7.17 DMA流程图
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几种数据传送方式特点？
无条件传送：慢速外设需与CPU保持同步 查询传送： 简单实用，效率较低，硬件开销小 中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但 中断服务保护现场等需要额外时间开销，需要 硬件开销进行中断管理 DMA传送：DMA控制，外设直接和存储器进 行数据传送，适合大量、快速数据传送,需要硬 件开销