文档介绍：概述
系统总线及接口
中断控制系统
计数定时接口
并行输入输出接口
第5章数字量输入输出
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概述
I/O信号的形式
1、开关量:只有两种稳定的信号,可以用两个最基本的逻辑符号表示
2、数字量:多位0和1按一定规则组合所表示的信号
3、脉冲量:两种稳态之间的变化
正跳变:由0变到1
负跳变:由1变到0
4、模拟量:数值和时间上都能连续变化的信号
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I/O接口
接口的含义:
狭义上:连接计算机和I/O设备的部件;
广义上:还包括接口电路的管理驱动程序;
1、 I/O接口的功能
(1)信号的形式变换:非数字信号变换成二进制数字信号;
(2)电平转换和放大
(3)锁存及缓冲
(4) I/O定向
(5)并行及串行I/O的转换
并行方式:接口和I/O设备之间以并行方式传送;
串行方式:一位一位地进行传送;
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2、 I/O的内容分类
(1)数据信息:数据信息可分为数字量、模拟量和开关量。
(2)状态信息:状态信息是CPU与外设之间交换数据时的联络信息。
(3)控制信息:控制信息用来设置I/O外设(包括I/O接口)的工作模式、
命令字等有关信息。如“启动”,“停止”信息。
3、 I/O接口的构成
(1)端口:构成I/O接口的基本单元。
较低地址端口存放较低字节内容,较高端口存放较高字节的内容
(2)端口的分类:
数据端口:单向输入、单向输出、双向
状态端口
控制端口:输入、输出指令
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I/O编址
两种I/O编址方式:存储器映象和I/O端口寻址
1、存储器映象编址:从存储器地址中分出一部分给I/O端口使用,每个
I/O端口被看成一个存储器单元,用访问存储器的方法访问I/O端口
优点:无须专门的I/O指令和专门的I/O控制信号也能完成I/O;
2、 I/O端口单独编址:使用专门的I/O指令和控制信号进行I/O;
优点:I/O指令和存储器分别编址,各自都有完整的地址空间;
两种方式优缺点互补;
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I/O的控制方式
1. 无条件传送方式
无条件传送方式是假设输入接口数据已经准备好,或者输出设备是
空闲的,此时CPU无需查询状态,直接用IN和OUT指令完成与接口之
间的数据传送。
2. 查询传送方式
利用查询方式输入数据之前,CPU要查询输入数据是否准备好;利
用查询方式输出数据之前,CPU要查询输出设备是否空闲。只有确认外
设已经具备了传送条件后,才能用IN和OUT指令完成数据传送。
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3、中断控制传送方式
中断控制的输入和输出方式,也成中断传送方式。当外设的输入
数据准备好或接受数据的锁存器空时,主动向CPU发出中断请求,使
CPU中断原来执行的程序(主程序),转去执行为外设服务的输入或输
出操作,服务完毕CPU再继续执行原来的程序。
4、直接存储器访问方式DMA
5、其他方式:如I/O处理机方式
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系统总线及接口
总线概述
1、总线的特性
(1)多信号源(2)被分时使用(3)由主设备控制
2、总线的分级
(1)片内总线
(2)系统级总线:计算机机箱内部,插卡与插卡之间的连接总线;
(3)设备级总线:计算机机箱外部,I/O设备和计算机之间的连接总线;
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系统总线标准
1、PC/XT及ISA总线
(1)总线信号
(2)总线周期:CPU执行一条指令的时间称为指令周期。
系统的总线周去分为CPU驱动和DMAC驱动
CPU驱动的总线周期
存储器读总线周期
存储器写总线周期
I/O读总线周期
I/O写总线周期
DMAC驱动的总线周期
DMA存储器读周期
DMA存储器写周期
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中断控制系统
1、中断及返回
所谓“中断”是指CPU在正常执行程序
的过程中,由于内部/外部事件或由程序
的预先安排,引起CPU暂时中断当前程序
的运行而转去执行为内部/外部事件或预
先安排的事件服务的子程序,待中断服务
子程序执行完毕后,CPU再返回到暂停处
(断点)继续执行原来的程序,这一过程
称为中断,其示意图如图5-1所示。
中断的基本概念
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