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基本输入输出接口PPT学习教案.pptx
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2021-10-02
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基本输入输出接口PPT学习教案.pptx 本资源是一份关于基本输入输出接口的PPT学习教案,旨在帮助读者了解输入输出接口的概念、主要功能和类型。下面是对资源的详细解读: 输入输出接口是连接CPU和外部设备的桥梁,它们之间的信号不兼容,需要通过接口电路进行转换。输入输出设备的种类繁多,包括键盘、鼠标、串行口、显示器、U盘、硬盘等。这些设备的信号格式、电平高低、传送速度等方面都有很大的差别,需要接口电路来进行变换。 I/O接口电路是CPU和输入输出设备之间的中介,它需要完成以下任务: 1. 对输入/输出的信号进行变换 2. 对输入/输出的数据进行缓冲和锁存 3. 完成相应的寻址任务 I/O接口电路可以分成三类:数据端口、状态端口和控制端口。数据端口用于存放输入/输出的数据,状态端口用于反映外部设备的工作状态,控制端口用于控制输入/输出的操作。 在I/O接口电路中,锁存器和缓冲器是两个重要的组成部分。锁存器用于在输出时锁存CPU输出的数据,供输出设备读取。缓冲器用于在输入时对输入设备上传来的数据进行缓冲,供CPU读取。 资源中的图6.1和图6.2分别展示了带锁存器的输出接口电路和带缓冲器的输入接口电路。这些图形帮助读者更好地理解I/O接口电路的工作原理。 本资源对基本输入输出接口的概念、主要功能和类型进行了详细的介绍,对读者了解输入输出接口的工作原理和实现方式非常有帮助。
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会计学 1
基本输入输出接口
6.1 I/O 接口概述
输入 / 输出设备 ( 又称为 I/O 设备、外部设备、外设 ) 的
种类非常多,常见的有:键盘、鼠标、串行口、显示器、 U
盘、硬盘……。有的读者可能会认为 U 盘、硬盘等应该是属于
存储器设备,而实际上 CPU 对于这类外部存储器是不能直接访
问的,必须通过一定的接口电路进行访问操作,而这一点就与
其他的输入 / 输出设备是一样的,所以我们把外部存储器归入
输入 / 输出设备一类。
由于输入 / 输出设备的种类十分繁杂,各自有着不同的
电平信号、数据格式、传送速度等,通常与 CPU 的访问信号是
不协调的,所以 CPU 一般不能直接访问这些输入 / 输出设备,
而是要在 CPU 和输入 / 输出设备之间安置一个接口电路,通过
接口电路的转换,使得来自输入设备的信号能够被 CPU 读取、
CPU 的输出信号能够被输出设备接受。
概念:用于连接 CPU 和外部设备,并进行相应信号转换
的电路称为 I/O 接口电路 ( 或接口电路 ) 。
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6.1.1 I/O 接口的主要功能
I/O 接口电路是 CPU 与 I/O 设备之间的中介,它需要完成以下任务。
1. 对输入 / 输出的信号进行变换
由于输入 / 输出设备的信号与 CPU 的信号在数据格式、电
平高低、传送速度等方面有着很大的差别,所以接口电路就需要
把这些信号变换成适合对方的形式。比如:串行接口电路,就要
把 CPU 送来的并行数据,转换成串行的数据格式发送出去,还
要把外电路传过来的串行数据转换成并行信号,供 CPU 读取。
2. 对输入 / 输出的数据进行缓冲和锁存
通常输入 / 输出设备的工作速度比 CPU 都慢很多,而且
CPU 的工作非常繁忙,由于这个原因,所以要对输入 / 输出的
数据进行缓冲和锁存,只有这样才能有效地提高整个计算机的工
作效率。
(1) 在输出时, CPU 输出某个数据后,马上就要进行后续
的其他工作,而这时输出设备还没取走该数据,这就需要接口电
路把 CPU 输出的数据锁存下来,供输出设备读取。通常采用锁
存器进行数据锁存。
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如图 6.1 所示,由 8 个 D 触
发器构成 8 位锁存器,当 CPU 向
这个输出设备输出数据时,由数据
总线输出数据信息,同时 IOW 和
地址译码电路都输出低电平,使或
门输出为低电平,把数据信息锁存
下来,然后, CPU 输出的数据就
一直出现在 OUT0 ~ OUT7 线
上,供给输出设备,直到下次
CPU 给该设备输出新的数
据, OUT0 ~ OUT7 线上的内容
才会改变。
(2) 在输入时,当输入设备向
CPU 传来一个数据时,此时 CPU
可能正在进行其他相关工作,正在
使用数据总线,所以接口电路不能
立刻把该数据放到数据总线
图6.1 带锁存器的输出接口电路
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上,而是要进行缓冲隔离,当
CPU 对其选通时,再把该数据
放到数据总线上,供 CPU 读
取。进行数据缓冲,通常采用三
态门。
如图 6.2 所示,由 8 个三态
门构成 8 位缓冲器,当输入设备
向 CPU 发送数据时,是把这个
数据通过 IN0 ~ IN7 共 8 条线送
到三态门的输入端。但是这时三
态门还没有打开,输入设备上传
来的数据信息,还不能送到数据
总线上传给 CPU 。只有 CPU 需
要读取该设备的数据时,它控制
IOR 和地址译码电路同时输出低
电平,使或门输出为低电平,打
开 8 个三态门,输入设备上传来
的数据信息,通过数据总线上传
给 CPU 。
图6.2 带缓冲器的输入接口电路
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