微型计算机接口技术课件：第三章 IO接口与总线.ppt

【I/O接口与总线】 I/O接口是微型计算机系统中不可或缺的一部分，它作为CPU与外部设备之间信息交换的桥梁。I/O接口的主要任务是解决CPU与外设之间在速度、电平、信号格式和时序上的差异，确保两者能够有效通信。微机接口技术涉及硬件和软件的结合，研究如何使微处理器与外部世界实现高效、可靠的通信。 I/O接口的必要性在于： 1. 速度匹配：CPU通常工作在高速模式，而外部设备速度各异，接口中的缓冲器可以缓存数据，避免速度差异导致的问题。 2. 信号电平转换：CPU使用的TTL电平可能与外设信号电平不一致，接口电路可以进行电平转换。 3. 信号格式转换：CPU采用并行总线，而某些外设可能使用模拟信号、脉冲信号等，接口需要提供转换逻辑，如A/D、D/A转换器，以及并串转换器。 4. 时序同步：外设有自己的定时逻辑，接口需提供时序控制电路，使CPU和外设按相同步调工作。 简单的输入输出接口芯片如74LS244和74LS245，它们分别是缓冲器和三态缓冲器，用于数据传输。74LS373则是一种锁存器，用于暂时存储数据，确保数据在正确的时间被读取或写入。 I/O端口是CPU与外设交互的重要组件，分为数据端口、状态端口和控制端口。数据端口用于传输数据，状态端口反映外设的当前状态（如准备好、忙碌、错误等），控制端口则存放CPU发送给接口或设备的命令和控制字，控制设备的操作。 在寻址方式上，I/O端口有专门的I/O地址空间，CPU通过IN和OUT指令访问这些端口，读取状态信息或发送控制命令。例如，启动位、停止位、中断允许位等都是通过控制端口进行设置的。 总线是系统中多个部件共享的数据传输路径，IBM PC总线、ISA总线是早期个人计算机中常见的总线标准，它们定义了物理连接、电气特性、功能及通信协议，使得不同设备能够在同一平台上协同工作。总线的出现简化了系统设计，提高了系统的扩展性和兼容性。 I/O接口与总线是微机系统中连接CPU与外设的关键技术，它们确保了系统内部各个部分的高效协同，促进了信息的流畅交换。理解并掌握这些知识点对于深入理解计算机系统的工作原理至关重要。