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输入输出接口
与控制
本章全面、系统的介绍了微机系统的输入输出接口及其技术。首先,从宏观和理论的角度,系统说明了输入输出接口在微机系统中的角色和地位,接口的基本功能、CPU和接口的数据传输方式等技术基础。通过对可编程中断控制器82C59A和并行接口82C55这两个芯片介绍,描述了实际的输入输出控制。
介绍了两个实际的串行接口,并将目前常用的串行数据的传送方式、串行接口标准等知识给于描述。然后,将被广泛应用的SCSI接口以及所采用的技术进行了描述,知识新而实用。最后以实例介绍了常用的数模(D/A)转换器和模数(A/D)转换器及其所采用的技术。

接口电路又称为I/O接口。I/O接口就是为了解决CPU与外设之间信息的交换问题,I/O接口是CPU与外设之间传输信息的部件,每个外设都通过I/O接口与CPU相连。如图所示。
CPU
I/O接口
外设

I/O接口应具有以下主要功能:
1。信号转换。
2。数据缓冲。
3。地址译码和设备选择逻辑。
4。CPU与外设之间传输数据所需的控制逻辑和状态信号。
5。校验和检查。
接口上的信息交换
通常,输入/输出设备接收或发送信息的速度与CPU的操作速度相比相差甚远。所以对输入/输出设备的控制可以采用信号交换(或查询)的方法。图所示为输入/输出接口的逻辑原理框图。
控制
数据总线
数据
CPU
外围
设备
数据端口
状态端口
控制端口
地址总线
控制总线
状态
输入/输出接口电路
接口部件的I/O端口及其编址方式

在输入输出接口中,可以通过CPU进行读/写的寄存器又叫端口。存放数据的叫数据端口。存放外设状态信息的寄存器叫状态端口,

每个端口都有一个端口地址,端口地址的编址方式有两种:统一编址方式和独立编址方式。
①统一编址方式是把每一个I/O端口地址看成是一个存储器单元地址。
②独立编址方式
CPU和接口的数据传输方式
CPU与外设之间的数据传输方式主要有:
程序控制方式、
中断控制方式、
直接存储器存取(DMA)方式
通道控制方式。
程序控制方式
程序控制方式数据传输是指在程序控制下进行信息传送,程序控制方式又分为无条件传输方式和查询工作方式。

所谓无条件传输是指CPU不用查询外设的状态而直接进行信息传输。

查询传输方式也叫有条件传输方式。因为CPU与外设的工作是异步的,不能保证CPU执行输入操作时,外设已经处于“准备好”状态,而CPU执行输出操作时,外设已处于“空闲”状态。
中断传输方式
所谓中断是CPU在执行程序的过程中,由于某种外部或内部事件的发生,强迫CPU停止当前正在执行的程序,转去执行为该事件服务的特殊程序,在对该事件服务结束后,再自动返回到被中断的程序继续执行。中断过程如图所示。
DMA传输方式
与条件查询方式比起来,利用中断方式传送数据可以大大提高CPU的效率。但是在中断方式下每进行一次传送数据,都必须通过CPU执行一次中断处理程序,而且每次中断CPU都要保护断点和现场,执行完中断程序后,都要恢复断点和现场等,这都要花费CPU大量的时间。这对于一个传输速度较高、数据传输来较大的I/O设备(如硬盘)来说,就显得速度太慢了。为了解决这个问题,就需要改变数据的传输方式,这就是不仅可以按字节而且可以按数据块进行传输,即直接存储器存取方式(DirectMemoryAccess),简称DMA方式。