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1、第7章 常用芯片的接口技术,接口 接口指CPU和外设之间通过系统总线进行连接的电路部分，是CPU与外界进行信息交换的中转站。接口技术 接口技术是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术，是软件、硬件结合的体现，是微机应用的关键。,7.1 概述,为什么要用接口电路？外设是用来实现人机交互的一些机电设备。外设处理信息的类型、速度、通信方式与CPU不匹配，不能直接挂在总线上，必须通过接口和系统相连。输入/输出系统 计算机中完成输入/输出（简称I/O）操作部件称为输入/输出系统，包括I/O软件I/O硬件两部分。而I/O硬件和软件的综合设计称为I/O接口技术。,
2、7.1 概述,7.1 概述,I/O软件,I/O软件的作用是在I/O硬件的基础上实现输入/输出操作。在不同结构和性能的计算机中，所采用的I/O软件技术差异很大，比如在微型计算机中，I/O软件主要包括使用I/O指令编写的输入/输出程序，以及操作系统中有关管理模块。,7.1 概述,I/O硬件,7.1 概述,I/O接口的主要功能地址选择 控制功能 状态指示 速度匹配 转换信息格式 电平转换 可编程性,7.1 概述,I/O接口的分类 按照与I/O设备的数据传送方式可以分为并行接口和串行接口，它们与I/O设备之间分别以并行和串行方式进行数据传送。,7.1 概述,I/O接口的分类 按照通用性可以分为通用接口
3、和专用接口。通用接口可以适用于多种I/O设备，专用接口只适用于特定的I/O设备。按照可编程性可以分为可编程接口和不可编程接口。,7.1 概述,不同的接口可以支持不同的输入/输出控制方式（程序直接控制的I/O方式、I/O中断方式、DMA方式等）。为了方便起见，有些接口也能够同时支持多种输入/输出控制方式，比如Intel 8255A既能支持程序直接控制的I/O方式，也能支持I/O中断方式。,I/O接口的分类,7.1 概述,I/O接口的组成,I/O接口的逻辑组成,1.I/O端口I/O端口就是指I/O接口内部可由CPU进行读写操作的各种寄存器，根据存放信息的不同，这些寄存器分别称为数据端口、控制端口和
4、状态端口。,7.2外设接口的编址方式,2.I/O端口的编址方式 通常情况下一个微型计算机系统内有多个I/O接口，每个I/O接口内部又有多个I/O端口，CPU在访问某个I/O端口时就需要对其进行地址选择。选择的方式与访问存储器中存储单元的情况相似，系统为每个I/O端口分配了一个地址，这样的地址称为I/O端口地址，或者简称I/O地址。,7.2外设接口的编址方式,7.2外设接口的编址方式,对I/O端口安排地址的方式称为I/O端口的编址方式。I/O端口的编址方式有以下两种：,端口与存储器分别独立编址端口与存储器统一编址,(1)独立编址方式独立编址方式是指I/O端口与存储器有相互独立的地址空间（如808
5、6 CPU）。两者之间所以有相互独立的地址空间，是因为访问I/O端口和存储器时采用了不同类型的读写信号。CPU对存储器的读或写和对I/O读或写的指令也不相同。,7.2外设接口的编址方式,8086/8088系统是典型的独立编址方式，这是因为虽然它们只提供一种读RD、写WR信号，但是用存储器和I/O选择信号M/IO（8088是IO/M信号）可以区分是进行存储器读写操作还是I/O端口的读写操作，如下图所示。,7.2外设接口的编址方式,(1)独立编址方式,7.2外设接口的编址方式,8086/8088的独立编址方式,独立编址方式优点存储器的容量可以达到与地址总线所决定的地址空间相同。访问I/O端口时的地
6、址位数可以较少，提高总线的利用率。独立编址方式缺点必须设置专门的I/O指令，增加了指令系统和有关硬件的复杂性。,7.2外设接口的编址方式,(2)统一编址方式(或称为存储器映射编址)I/O端口与存储器共享同一个地址空间，所有的存储单元只占用其中一部分地址，而I/O端口则占用另外一部分地址。访问I/O端口和存储器可以使用相同的读写信号，在这种情况下，要求给各个存储单元和各个I/O端口分配互不相同的地址，CPU通过不同地址来选择某一个存储单元或I/O端口进行访问。,7.2外设接口的编址方式,两种编址方式中地址空间的关系:,7.2外设接口的编址方式,(a)独立编址方式,(b)统一编址方式,7.2外设接口的编址方式,统一编址方式的优点,无需专门的I/O指令,编程较为灵活。,统一编址方式的缺点,I/O端口占用了存储器的一部分地址空间因而影响到系统中存储器的容量。访问存储器和访问I/O端口必须使用相同位数的地址，使指令地址码加长，总线中传送信息量增加。,
