输入输出接口基本概念和输入输出接口的功能PPT学习教案.pptx

【输入/输出接口基本概念和功能】 输入/输出（Input/Output, I/O）接口是计算机硬件系统中不可或缺的一部分，它连接着中央处理器（CPU）和外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。I/O接口的主要任务是协调CPU与外设之间的通信，确保数据的准确传输和设备的正确操作。 1. **寻址功能**：CPU通过地址总线选择接口中的特定寄存器进行读写操作，这些寄存器被称为I/O端口，每个端口都有唯一的地址。 2. **输入/输出功能**：接口负责在CPU和外设之间传输数据，确保数据在正确的时间流向正确的设备。 3. **联络功能**：通过控制信号线，接口可以通知CPU何时准备进行数据交换，或者等待外设准备就绪。 4. **速度匹配功能**：由于CPU和外设的工作速度可能不一致，接口充当缓冲区，以匹配两者间的速率差异。 5. **数据格式转换功能**：接口可以将CPU的二进制数据转换成外设需要的格式，或者反之。 6. **中断管理功能**：当外设完成某项操作时，可以通过中断请求CPU的注意力，以便进行下一步操作。 7. **可编程功能**：某些接口允许CPU通过写入特定寄存器来配置接口的工作模式，以适应不同外设的需求。 **外设接口的编址方式** 1. **外设地址与内存地址统一编址**：外设接口的地址被纳入内存地址空间，与内存共享同一地址空间，称为存储器映射编址。这种方式简化了地址管理，但牺牲了部分内存资源。 2. **外设与内存独立编址**：内存和外设拥有各自的地址空间，彼此独立，互不干扰。例如，8086CPU中，内存地址和外设地址是分开的。 **输入/输出的控制方式** 1. **无条件传送**：适用于简单且速度较慢的外设，如开关、A/D转换器。CPU可以随时读取或写入数据，无需检查设备状态。 2. **查询传送**：CPU通过不断查询外设状态来决定是否进行数据传输，适用于非即时响应的外设。 3. **中断传送**：外设完成操作后通过中断请求CPU，CPU响应后停止当前任务，转而处理中断事件。 4. **直接存贮器存取（DMA）方式**：数据直接在内存和外设之间传输，无需经过CPU，提高了数据传输效率。 **示例分析** 例如，开关K作为简单外设，其状态可以直接读入CPU；发光二极管的控制则通过锁存器实现，通过改变发送到接口的二进制数据，可以控制二极管的亮灭状态。 输入输出接口是计算机系统中协调CPU与外部设备交互的关键组件，通过不同的编址方式和控制方式，保证了系统的高效稳定运行。理解并掌握这些基本概念和技术对于理解和设计计算机系统至关重要。