输入输出接口2

第10章输入输出接口I/O接口基本方式I/O接口基本结构I/O接口基本逻辑10.1.2、接口的基本结构1.接口（Interface）分类CPU内部接口CPU芯片内寄存器与算逻部件之间的接口。单组通信线(单向/双向)或多组数据线。片级接口微处理器与其他部分的接口。分为地址、数据、控制线。（CPU总线、元件级总线）系统接口主机与其他已有外设或要开发的外设之间的接口。分为地址、数据、控制线等。(板级总线)其他接口计算机系统之间,或计算机系统与其它系统之间的接口。分为数据线(与地址复用)、控制线。(通信总线)存储器扩展板图形处理器I/O处理板外接口ROMRAMI/O接口片级接口系统接口各类接口之间的关系:微机系统中,总线的一般分类方法:如EIAS总线、PCI总线等如RS-232总线等存储器扩展板图形处理器板I/O接口板CPURAM芯片I/O接口片总线(CPU总线)内部总线(底板总线/系统总线)外总线ROM芯片......2、接口的组成框图并行打印机接口CPU部分存储器和控制逻辑I/O指令控制逻辑主板部分存储器和控制逻辑中断控制机构DMA控制机构系统总线显示器接口RS232串行接口•PC系列微机中的I／O接口电路大体包含：–主板上的I／O接口芯片•这些芯片大多都是可编程的大规模集成电路，完成相应的接口操作，如定时器／计数器、中断控制器、并行接口、DMA控制器、以及键盘控制器等–扩展槽上的I／O接口控制卡•这些接口控制卡是由若干个集成电路按一定的逻辑功能组成的接口部件，如多功能卡、图形卡、串行通信卡、网络接口卡等–系统总线•接口与软件：–接口的软件•接口功能用软件开发–软件的接口•系统包含很多功能子程序，允许应用软件调用这些子程序。向汇编语言提供的时一组INT指令。充分利用系统已经提供的I/O接口的硬、软件资源2IBMPC系统的接口资源接口资源软件资源硬件资源扩充插槽键盘、扬声器插孔两片8259构成的中断控制逻辑两片8237构成的DMA控制逻辑一片8254定时计数器芯片常规外设接口扩充插槽时并联的，即个插槽信号排列相同（系统总线）INT从功能上分，插槽总线可以分为3组地址总线20其中10根I/O地址线数据总线8控制总线34读写公用2存储器读写2I/O读写4中断6DMA8时钟2电源地复位103IBMPC/XT的系统级总线10.1.3I/O接口逻辑和地址分配无论哪种输入输出方式，I/O指令都是实现输入输出控制的基础，必须有一部分逻辑电路使得指令可以执行。地址选择单端口地址译码多端口地址译码输入缓冲输出锁存–I/O端口：I/O信息的三种类型：数据、命令、状态。传送这三类信息的通道分别称为：数据端口(I、O)、命令端口(O)、状态端口(I)。–不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每一个端口都赋予一个惟一编号——称为端口地址(或端口号)。–端口有两种编址方式：统一编址和独立编址。I/O接口的编址方式–定义把外设接口与内存统一进行编址。各占据统一地址空间的不同部分。–优点•指令统一，灵活；•访问控制信号统一，使用同一组的地址/控制信号。–缺点•内存可用地址空间减小0地址空间(共1MB)内存地址(960KB)I/O地址(64KB)FFFFFHEFFFFHF0000H统一编址存储器映射方式，即I/O端口和存储器统一编址：即存储器和外设共同分享CPU的寻址空间。一般，存储器占用较多的寻址空间，而外设（I/O接口）占用较少的寻址空间。在这种情况下，CPU可以用对存储器的操作指令来对外设进行操作，两者对CPU来说，实际上是相同的。即不需要专用的对外设操作的指令。外设和存储器的区别就在于地址。–定义:外设地址空间和内存地址空间相互独立。–优点：内存地址空间不受I/O编址的影响–缺点：I/O指令功能较弱，使用不同的读写控制信号00000H内存地址空间内存空间(1MB)I/O空间(64KB)FFFFHFFFFFHI/O地址空间0000H独立编址例如:8088/8086微机系统–采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用)–地址线上的地址信号用M/IO来区分：•/0时为I/O地址/M地址–I/O操作只使用20根地址线中的16/8根：A15/7～A0–可寻址的I/O端口数为64K(65536)/256个–I/O地址范围为0～FFFFH/0~FFH–IBMPC只使用了10根A9～A01024个I/O地址(0～3FFH)原因:够用为度,简化电路IO/M=18086CPU的I/O编址方式2、译码逻辑单端口译码：当接口只有1个端口(仅数据口,无状态口和控制口)时，16位地址线一般应全部参与译码，译码输出直接选择该端口；I/O接口(1端口)CS译码器A0~A1519利用门电路进行地址译码图6-10逻辑门译码电路A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01101011110例如，要产生输入端口35EH的译码信号CS#，即当地址线出现：多端口译码：当接口具有多个端口时，则16位地址线的高位参与译码（决定接口的基地址），而低位则用于确定要访问哪一个端口。例如：某外设接口有4个端口(如8255/8253)，地址为2F0H～2F3H，则其基地址为2F0H，由A15～A2译码得到，而A1、A0用来确定4个端口中的某一个。•高位地址线与CPU的控制信号结合，经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号•低位地址线直接连到I/O接口芯片，实现I/O接口芯片的片内寻址(即访问片内的寄存器)常用引脚IOR、IOWAEN:AEN为高是DMA操作,为低是I/O操作•利用译码器电路进行地址译码A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01101000xxx若需使用多个端口地址时，常采用译码器芯片来完成。译码器型号很多，如3-8译码器74LS138，4-16译码器74LS154等。例如，要产生340H-347H共8个端口地址译码信号，可采用图(a)开关式可选择地址译码8位数据比较器74LS68当P0~P7与Q0~Q7状态一致时，P=Q输出低电平本例中要使译码有效，A9、AEN必须为多少?在用户要求扩展卡的端口地址能适应不同地址分配场合时，可采用开关式可选择地址译码器2、地址分配IBMPC/AT的I/O地址空间范围为0~3FFH，一部分预留给系统使用，可供用户使用的有：100~1EF220~26F280~2AF300~35F练习：主存最低_____的存储空间用于中断向量表。向量号8的中断向量保存在物理地址___开始的___个连续字节空间；如果其内容从低地址开始依次是00H、23H、10H、F0H，则其中断服务程序的首地址是_____。