15:2315:23微机原理与接口技术微机原理与接口技术第十五讲第十五讲15:2315:232第六章第六章I/OI/O接口和总线接口和总线接口和总线接口和总线6-1 I/O接口一、接口一、I/O接口的功能二、简单的输入输出芯片三、接口的功能二、简单的输入输出芯片三、I/O端口及其寻址方式四、端口及其寻址方式四、CPU与外设间的数据传送方式五、与外设间的数据传送方式五、I/O译码电路译码电路6-2 总线总线6 6- -1 I/O1 I/O接口接口接口接口一、一、一、一、I/OI/O接口的功能接口的功能接口的功能接口的功能二、简单的输入输出芯片二、简单的输入输出芯片二、简单的输入输出芯片二、简单的输入输出芯片三、三、三、三、I/OI/O端口及其寻址方式端口及其寻址方式端口及其寻址方式端口及其寻址方式四、四、四、四、CPUCPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式五、五、五、五、I/OI/O译码电路译码电路译码电路译码电路6 6- -2 2 总线总线总线总线内 容 提 要内内 容容 提提 要要15:2315:233? ?速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）? ?信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配? ?信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配? ?时序不匹配时序不匹配时序不匹配时序不匹配第六章第六章 I/OI/O接口和总线接口和总线一一一一I/OI/O接口的功能接口的功能接口的功能接口的功能1 1采用采用采用采用I/OI/O接口的必要性接口的必要性接口的必要性接口的必要性CPUCPU与外部设备交换信息的过程，是在控制信号的作用下通过数据与外部设备交换信息的过程，是在控制信号的作用下通过数据与外部设备交换信息的过程，是在控制信号的作用下通过数据与外部设备交换信息的过程，是在控制信号的作用下通过数据总线来完成的。外部设备种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不总线来完成的。外部设备种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不总线来完成的。外部设备种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不总线来完成的。外部设备种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题一些问题一些问题一些问题：存储器输入/输出 接口运算器控制器寄存器组外围设备显示器键盘鼠标硬盘软驱光驱扫描仪 系统软件应用软件15:2315:234? ? 速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）? ? 信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配? ? 信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配? ? 时序不匹配时序不匹配时序不匹配时序不匹配6 6- -1 I/O1 I/O接口接口【 I/OI/O接口的功能接口的功能】1 1采用采用I/OI/O接口的必要性接口的必要性存储器输入/输出 接口运算器控制器寄存器组外围设备显示器键盘鼠标硬盘软驱光驱扫描仪 系统软件应用软件CPU的速度很高，而外设的速度要低得多，而且不同的外设速度差异甚大，它们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的串行打印机或速度更慢的键盘。的速度很高，而外设的速度要低得多，而且不同的外设速度差异甚大，它们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的串行打印机或速度更慢的键盘。CPUCPU的速度很高，而外设的速度要低得的速度很高，而外设的速度要低得的速度很高，而外设的速度要低得的速度很高，而外设的速度要低得多，而且不同的外设速度差异甚大，它多，而且不同的外设速度差异甚大，它多，而且不同的外设速度差异甚大，它多，而且不同的外设速度差异甚大，它们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的串行打印机或速度更慢的键盘。串行打印机或速度更慢的键盘。串行打印机或速度更慢的键盘。串行打印机或速度更慢的键盘。15:2315:235? ? 速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）? ? 信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配? ? 信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配? ? 时序不匹配时序不匹配时序不匹配时序不匹配1 1采用采用I/OI/O接口的必要性接口的必要性6 6- -1 I/O1 I/O接口接口【 I/OI/O接口的功能接口的功能】存储器输入/输出 接口运算器控制器寄存器组外围设备显示器键盘鼠标硬盘软驱光驱扫描仪 系统软件应用软件CPU所使用的信号都是所使用的信号都是TTL电平，而外设大多是复杂的机电设备，往往不能用电平，而外设大多是复杂的机电设备，往往不能用TTL电平所驱动，必须有自己的电源系统和信号电平。电平所驱动，必须有自己的电源系统和信号电平。CPUCPU所使用的信号都是所使用的信号都是所使用的信号都是所使用的信号都是TTLTTL电平，而外设电平，而外设电平，而外设电平，而外设大多是复杂的机电设备，往往不能用大多是复杂的机电设备，往往不能用大多是复杂的机电设备，往往不能用大多是复杂的机电设备，往往不能用TTLTTL电平所驱动，必须有自己的电源系统和信电平所驱动，必须有自己的电源系统和信电平所驱动，必须有自己的电源系统和信电平所驱动，必须有自己的电源系统和信号电平。号电平。号电平。号电平。15:2315:236? ? 速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）? ? 信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配? ? 信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配? ? 时序不匹配时序不匹配时序不匹配时序不匹配1 1采用采用I/OI/O接口的必要性接口的必要性6 6- -1 I/O1 I/O接口接口【 I/OI/O接口的功能接口的功能】存储器输入/输出 接口运算器控制器寄存器组外围设备显示器键盘鼠标硬盘软驱光驱扫描仪 系统软件应用软件CPU系统总线上传送的通常是系统总线上传送的通常是8位、位、16位或位或32位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是数字量或开关量；有些设备上的信息是电流量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方式传送数据，而有些则用并行方式。位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是数字量或开关量；有些设备上的信息是电流量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方式传送数据，而有些则用并行方式。CPUCPU系统总线上传送的通常是系统总线上传送的通常是系统总线上传送的通常是系统总线上传送的通常是8 8位、位、位、位、1616位或位或位或位或3232位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是数字量或开关量；有些设备上的信息是电流数字量或开关量；有些设备上的信息是电流数字量或开关量；有些设备上的信息是电流数字量或开关量；有些设备上的信息是电流量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方式传送数据，而有些则用并行方式。式传送数据，而有些则用并行方式。式传送数据，而有些则用并行方式。式传送数据，而有些则用并行方式。15:2315:237? ? 速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）速度的不匹配（外部设备多种多样）? ? 信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配信号电平不匹配? ? 信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配信号格式不匹配? ? 时序不匹配时序不匹配时序不匹配时序不匹配1 1采用采用I/OI/O接口的必要性接口的必要性各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的CPU时序不一致。因此输入输出设备不能直接与时序不一致。因此输入输出设备不能直接与CPU的系统总线相连，必须在的系统总线相连，必须在CPU与外设之间设置专门的接口与外设之间设置专门的接口(Interface)电路来解决这些问题。电路来解决这些问题。各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的CPUCPU时序不一致。因此输入输出设备不能直接时序不一致。因此输入输出设备不能直接时序不一致。因此输入输出设备不能直接时序不一致。因此输入输出设备不能直接与与与与CPUCPU的系统总线相连，必须在的系统总线相连，必须在的系统总线相连，必须在的系统总线相连，必须在CPUCPU与外设与外设与外设与外设之间设置专门的接口之间设置专门的接口之间设置专门的接口之间设置专门的接口( (InterfaceInterface) )电路来解决这电路来解决这电路来解决这电路来解决这些问题。些问题。些问题。些问题。6 6- -1 I/O1 I/O接口接口【 I/OI/O接口的功能接口的功能】15:2315:2386 6- -1 I/O1 I/O接口接口【 I/OI/O接口的功能接口的功能】15:2315:2392.2.2.2.接口的功能接口的功能接口的功能接口的功能设置数据缓冲设置数据缓冲设置数据缓冲设置数据缓冲以解决两者速度差异所带来的不协调问题。以解决两者速度差异所带来的不协调问题。以解决两者速度差异所带来的不协调问题。以解决两者速度差异所带来的不协调问题。设置信号电平转换电路设置信号电平转换电路设置信号电平转换电路设置信号电平转换电路在接口电路中设置电平转换电路来解决外设和在接口电路中设置电平转换电路来解决外设和在接口电路中设置电平转换电路来解决外设和在接口电路中设置电平转换电路来解决外设和CPUCPU之间信号电平的不一之间信号电平的不一之间信号电平的不一之间信号电平的不一致问题。致问题。致问题。致问题。设置信息转换逻辑设置信息转换逻辑设置信息转换逻辑设置信息转换逻辑外设传送的信息可以是模拟量、数字量、开关量，而计算机只能处理数外设传送的信息可以是模拟量、数字量、开关量，而计算机只能处理数外设传送的信息可以是模拟量、数字量、开关量，而计算机只能处理数外设传送的信息可以是模拟量、数字量、开关量，而计算机只能处理数字信号，通过设置信息转换逻辑来解决。字信号，通过设置信息转换逻辑来解决。字信号，通过设置信息转换逻辑来解决。字信号，通过设置信息转换逻辑来解决。设置时序控制电路设置时序控制电路设置时序控制电路设置时序控制电路同步同步同步同步CPUCPU和外设的工作。和外设的工作。和外设的工作。和外设的工作。提供地址译码电路提供地址译码电路提供地址译码电路提供地址译码电路有外设地址译码电路，使有外设地址译码电路，使有外设地址译码电路，