接口和总线(共17张PPT).pptx

接口和总线是计算机硬件系统中的重要组成部分，它们在CPU与外部设备之间起着桥梁的作用。接口主要负责解决CPU和外设之间的速度不匹配、信号电平不匹配、信号格式不匹配以及时序不匹配等问题，通过数据缓冲、信号电平转换、逻辑转换等功能确保数据的准确传输。 数据缓冲器如74LS245和地址锁存器如74LS373用于在CPU和外设之间存储和暂时保存数据，确保数据传输的稳定性和效率。I/O端口分为数据端口、状态端口和命令端口（控制端口），其中数据端口用于数据交换，状态端口用于获取设备状态，命令端口则用来发送控制命令给外设。 接口的寻址方式主要有两种：I/O单独编址和存储器映象寻址方式。I/O单独编址不需要占用内存地址空间，但需要专用的IN和OUT指令，而存储器映象寻址方式则将I/O端口视为存储器的一部分，简化了指令系统，但可能延长输入输出操作时间。 CPU与外设间的数据传送方式有三种：程序控制方式、中断方式和DMA方式。程序控制方式中，查询式传输是最基础的形式，CPU通过不断查询外设状态来决定何时进行数据交换，但这会降低CPU的利用率。中断方式允许CPU在执行主程序时被外设的中断请求信号打断，执行中断服务程序进行数据传输，然后返回原程序继续执行。DMA（直接存储器访问）方式则在CPU不参与的情况下，由DMA控制器直接处理存储器和外设之间的数据传输，提高数据传输速度。 中断传送方式下，当外设准备好数据后，会向CPU发起中断请求，CPU响应后执行中断服务程序，完成数据传输后再返回原程序。DMA方式则避免了CPU介入数据传输过程，减少了CPU的负担，适用于高速大量数据的传输场景。 总结来说，接口和总线是计算机系统中不可或缺的组件，它们确保了CPU与外设之间的高效通信，同时通过各种数据传输方式适应不同的外设需求和性能要求。不同的寻址方式和数据传输机制共同构建了计算机系统中灵活、高效的硬件交互环境。