1、第七章 输入输出系统7.2输入输出接口 通用的微型计算机硬件系统是由中央处理器（CPU或MPU）、内存储器(RAM和ROM)、外部设备(或称I/O设备、输入/输出设备)及其接口电路组成。微型计算机上的所有部件都是通过总线互联的，外部设备也不例外。在一个实际的计算机控制系统中，CPU与外部设备之间常需要进行频繁的信息交换，包括数据的输入输出、外部设备状态信息的读取及控制命令的传送等，这些都是通过接口来实现的。所谓接口(Interface)便是微机与外部设备的连接部件（电路、芯片、器件），并与外界进行信息交换的中转站。接口的全称叫输入输出接口或I/O接口。7.2.1 接口的功能 由于外设处理信息的
2、类型、速度、通信方式与CPU都很不匹配，不能直接挂在总线上，因此必须通过一定的I/O接口和系统相连。接口的根本作用就是要以尽量统一的标准为CPU和各种外设之间建立起可靠的消息连接和数据传输的通道。具体来说，I/O接口需要提供下列功能：1、I/O地址译码与设备选择 2、信息的输入输出 3、命令、数据和状态的缓冲与锁存 4、信息转换 5、联络功能 6、中断管理功能。7、可编程功能。8、其他功能7.2.2 接口的分类 1按通用性分 接口电路按通用性分为两类：通用接口和专用接口。2按可编程分 按照可编程性，接口芯片分成硬布线逻辑接口芯片和可编程接口芯片。3按功能分 从功能上划分，接口大致可以分为输入接
3、口、输出接口、外存接口、过程控制接口、通信接口、智能仪器接口。7.2.3 接口的组成结构I/O接口的总体结构如图7-1所示，把端口地址译码、读/写/中断控制逻辑、数据缓冲/锁存器、数据、控制和状态端口等电路组合起来，就构成了一个简单的I/O接口电路。它一方面与系统地址总线、数据总线、控制总线相连接，另一方面又与外部设备相连。7.2.3 接口的组成结构.数据缓冲/锁存器 数据缓冲/锁存器是连接系统数据总线的部分，起到缓冲和驱动的作用。数据缓冲/锁存器分为输入缓冲和输出锁存两种。2.I/O端口 接口内部可以包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器，称为I/O端口寄存器，简称I/O端口。按存放
4、信息的不同，I/O端口可分为以下三种类型：（1）数据端口：用于暂存CPU与外部设备间传送的数据信息。（2）状态端口：用于暂存外部设备的状态信息。状态信息编码称为外部设备的状态字。（3）控制端口：用于暂存CPU对外部设备或接口的控制信息，控制外部设备或接口的工作方式。控制信息编码称为外部设备的控制字或命令字。7.2.3 接口的组成结构 3.端口地址译码 微处理器在访问外部设备时，向系统地址总线发送要访问的端口地址，译码电路接收到端口地址后应能产生相应的选通信号，使相关端口与CPU之间建立起数据、命令或状态的传输通道，从而完成一次输入或输出的操作。4.读写中断控制逻辑 这部分逻辑电路根据微处理器发
5、出的读、写和中断控制信号，以及外部设备发出的应答联络信号，产生内部各端口的读写控制信号。7.2.4 CPU与I/O接口之间的数据交换方式 1.程序控制方式 程序控制方式（Programmed direct control）是指在程序控制下进行数据传送，又分为无条件传送和条件传送两种。2.中断方式 当外部设备没有准备好输入输出时，CPU不去查询和等待该外部设备，可以运行一个其它的程序。当外部设备准备好输入/输出数据时，外部设备向CPU发中断请求，CPU根据该设备的优先级别，决定是否响应该中断请求；当响应该中断时，CPU暂停执行当前程序，转去执行外部设备对应的中断服务程序。3DMA方式 DMA方式（Direct Memory Access，直接存储器访问）不通过CPU，而是由专门的硬件在外部设备与内存之间直接进行数据交换。7.2.4 CPU与I/O接口之间的数据交换方式 4.通道方式 通道（I/O channel control）方式是DMA方式的发展，它可以进一步减少CPU的干预。5.外围处理机方式 外围处理机（Peripheral Processor Unit）方式的结构更接近一般处理机，甚至就是一般小型通用计算机或微机。
