計算機(jī)通信接口技術(shù)第1章課件

第一章計算機(jī)通信接口概述第一節(jié)PC的總線結(jié)構(gòu)和I/O接口方框圖CPU地址總線（AB）RAMI/O接口I/O設(shè)備ROM數(shù)據(jù)總線（DB）控制總線（CB）1.計算機(jī)系統(tǒng)的組成： 中央處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出系統(tǒng)2.計算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)：總線結(jié)構(gòu)3.計算機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線8255、8250、82518253、8259鍵盤、打印機(jī)顯示器、軟硬盤A/D、D/A等4.總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： （1）簡化了軟、硬件的設(shè)計 （2）簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （3）便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和更新常見接口插槽PS2鼠標(biāo)PS2鍵盤千兆網(wǎng)10/100M網(wǎng)卡USB并行口MIDI/游戲接口顯示器接口13941394a麥克風(fēng)/音箱/線入接口串行口1.輸入口：CPU接口電路外設(shè)（1）邏輯電路：DB0~7（數(shù)據(jù)總線）、PSn(由地址總線譯碼產(chǎn)生)、 IOR（控制總線、相同的）（2）對輸入口電路的要求：執(zhí)行輸入指令時，才把數(shù)據(jù)送到總線上，平時不能對總線有任何影響，所以通過三態(tài)門（三態(tài)緩沖器）接在總線上。（3）工作過程分析：A.說明電路連接情況B.不交換數(shù)據(jù)時，PS和IOR均為高電平，三態(tài)門呈高阻態(tài)，端口數(shù)據(jù)對總線無影響C.輸入數(shù)據(jù)時PS和IOR有效，三態(tài)門被使能，數(shù)據(jù)送到總線上第二節(jié)輸入口和輸出口（與圖1-2-1一致）2.輸出口:CPU

接口電路外設(shè)（1）對輸出口電路的要求：由于CPU向總線輸出數(shù)據(jù)的時間很短（少于1us），而外設(shè)需要數(shù)據(jù)的持續(xù)時間比較長，所以輸出口要有保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能，用鎖存器即可。（2）邏輯電路：DB0~7、PSn(由地址總線譯碼產(chǎn)生)、IOW（相同的）（3）工作過程分析：A.說明電路連接情況B.執(zhí)行輸出指令時，PS和IOW由無效變?yōu)橛行?，在CLK引腳產(chǎn)生上升沿，總線數(shù)據(jù)被鎖存到鎖存器的輸出端2.I/O端口讀周期時序（PC/XT機(jī)）（1）包含5個時鐘周期（2）指令：IN（3）解釋工作過程3.I/O端口寫周期時序（PC/XT機(jī)）（1）包含5個時鐘周期（2）指令：OUT（3）解釋工作過程4.結(jié)論：接口設(shè)計必須滿足工作時序的要求。第四節(jié)I/O編址與訪問1.I/O端口相關(guān)概念（1）I/O端口

I/O端口是供CPU直接存取訪問的接口中的寄存器或電路。

接口中的命令口、狀態(tài)口和數(shù)據(jù)口均為I/O端口。（2）I/O端口地址

是對接口中的不同寄存器或電路的編號，該編號加上該接口的基地址稱為該端口的I/O端口地址。

CPU通過向命令端口發(fā)命令來對接口，最終對設(shè)備進(jìn)行控制。訪問設(shè)備實(shí)際上是訪問相關(guān)的端口。（3）命令、接口與I/O端口關(guān)系

一個接口中有多個I/O端口；

一個I/O端口可接受多種命令，對應(yīng)多個寄存器。(2)隔離I/O編址（I/O獨(dú)立編址）I/O端口地址空間與存儲器地址空間相互獨(dú)立。應(yīng)用：Z-80系列和x86系列均采用此方式。優(yōu)點(diǎn)：MEM地址空間不受I/O端口地址空間影響；I/O端口數(shù)量不多，占用地址線少，地址譯碼簡單，速度較快，使得此類指令執(zhí)行速度快；使用專用I/O命令(IN/OUT)，與MEM訪問命令(LOAD/STORE、MOV)有明顯區(qū)別,便于理解和檢查。MEMI/O設(shè)備N-10存儲類指令I(lǐng)/O類指令K-10缺點(diǎn)：專用I/O指令增加指令系統(tǒng)復(fù)雜性，且I/O指令類型少，尋址方式也少，程序設(shè)計靈活性較差；要求處理器提供MEMR/MEMW和IOR/IOW兩組控制信號，增加了控制邏輯的復(fù)雜性。3.PC系列I/O端口訪問(2)I/O端口地址尋址方式

I/O端口支持直接尋址和間接尋址方式。

直接尋址是使用一字節(jié)立即數(shù)尋址，端口尋址范圍為00H~FFH共256個。間接尋址是使用DX寄存器間接給出I/O端口地址，可尋址的范圍是0000H~FFFFH共64K個端口。(1)I/O端口地址空間

I/O端口地址空間：理論上有64K個獨(dú)立編址的8位端口空間。兩個連續(xù)8位端口可作為16位端口，4個連續(xù)的8位端口可作為32位端口處理。注意端口地址對齊。

I/O端口地址信號：借用地址線信號和IOW/IOR信號線以及表示DMA正在工作的AEN的反相信號組成。第五節(jié)輸入輸出控制方式1.程序控制I/O(1)無條件傳送方式

特點(diǎn)：I時假設(shè)外設(shè)已準(zhǔn)備好，O時假設(shè)外設(shè)空閑。

要求：接口I時加緩沖器，O時加鎖存器。

應(yīng)用：對簡單外設(shè)的操作。(2)條件傳送方式（查詢方式）

工作原理：CPU查詢外設(shè)已準(zhǔn)備好后，才傳送數(shù)據(jù)。

特點(diǎn)：CPU與外設(shè)間自然同步。

要求：需要增加表示外部設(shè)備狀態(tài)的簡單硬件電路。

應(yīng)用：適用在CPU不太忙且傳送速度要求不高時。2.中斷傳送方式

特點(diǎn)：CPU與外設(shè)可同時工作。

要求：接口中需要中斷控制邏輯支持。

應(yīng)用：適用與非高速度大量數(shù)據(jù)傳送時。3.直接存儲器存取(DMA)方式

特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的傳送不經(jīng)過CPU而由DMA負(fù)責(zé)，但I(xiàn)/O設(shè)備管理由CPU控制，簡化CPU對I/O的控制。（見P9.圖1-5-4）

要求：需要DMA控制器及相關(guān)邏輯支持。

應(yīng)用：適用與高速度大量數(shù)據(jù)傳送時。(如：軟盤、硬盤數(shù)據(jù)傳輸)1.根據(jù)通信的方向，通信分為： （1）單工通信：單向通信 （2）半雙工通信：交替雙向通信 （3）全雙工通信：同時雙向通信2.根據(jù)能同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，通信分為： （1）并行通信 （2）串行通信第七節(jié)（自學(xué)：了解）第六節(jié)計算機(jī)通信的基本概念6.8086/8088微處理器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器AXBXCXDXALU數(shù)據(jù)總線（16位）運(yùn)算寄存器ALU標(biāo)志寄存器EU控制系統(tǒng)執(zhí)行單元EU∑CSDSSSES