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微机原理与接口技术微机原理与接口技术

第十五讲第十五讲

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第六章第六章I/OI/O接口和总线接口和总线
内容提要内内容容提提要要

6-16-1I/OI/O接口接口
一、一、I/OI/O接口的功能接口的功能
二、简单的输入输出芯片二、简单的输入输出芯片
三、三、I/OI/O端口及其寻址方式端口及其寻址方式
四、四、CPUCPU与外设间的数据传送方式与外设间的数据传送方式
五、五、I/OI/O译码电路译码电路
6-26-2总线总线

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第六章第六章I/OI/O接口和总线接口和总线

一．一．I/OI/O接口的功能接口的功能
1．采用I/O接口的必要性

CPU与外部设备交换信息的过程，是在控制信号的作用下通过数据
总线来完成的。外部设备种类繁多，它们对所传输的信息的要求也各不
相同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题：

z速度的不匹配（外部设备多种多样）外围设备
z信号电平不匹配显示器
运算器键盘
输入/输出
z信号格式不匹配存储器鼠标
接口
控制器
z时序不匹配硬盘
软驱
寄存器组
光驱

扫描仪
系统软件应用软件

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66--11I/OI/O接口接口【I/O接口的功能】

1．采用I/O接口的必要性

z速度的不匹配（外部设备多种多样）

z信号电平不匹配CPUCPU的速度很高，而外设的速度要低得的速度很高，而外设的速度要低得
多，而且不同的外设速度差异甚大，它
z信号格式不匹配多，而且不同的外设速度差异甚大，它
们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬们之中有每秒钟能传送兆位数量级的硬
z时序不匹配
磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的磁盘，也有每秒钟只能打印百位字符的
串行打印机或速度更慢的键盘。
外围设备串行打印机或速度更慢的键盘。

显示器

运算器键盘
输入/输出
存储器鼠标
接口
控制器
硬盘

软驱
寄存器组
光驱

扫描仪
系统软件应用软件

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66--11I/OI/O接口接口【I/O接口的功能】

1．采用I/O接口的必要性

z速度的不匹配（外部设备多种多样）
z信号电平不匹配
CPUCPU所使用的信号都是所使用的信号都是TTLTTL电平，而外设电平，而外设
z信号格式不匹配
大多是复杂的机电设备，往往不能用大多是复杂的机电设备，往往不能用TTLTTL
z时序不匹配电平所驱动，必须有自己的电源系统和信电平所驱动，必须有自己的电源系统和信
号电平。号电平。

外围设备

显示器

运算器键盘
输入/输出
存储器鼠标
接口
控制器
硬盘

软驱
寄存器组
光驱

扫描仪
系统软件应用软件

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66--11I/OI/O接口接口【I/O接口的功能】

1．采用I/O接口的必要性
z速度的不匹配（外部设备多种多样）
z信号电平不匹配
CPUCPU系统总线上传送的通常是系统总线上传送的通常是88位、位、1616位或位或3232
z信号格式不匹配
位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各
时序不匹配
z不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是不相同。有些设备上用的是模拟量，而有些是
数字量或开关量；有些设备上的信息是电流数字量或开关量；有些设备上的信息是电流
量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方
量，而有些却是电压量；有些设备采用串行方外围设备
式传送数据，而有些则用并行方式。式传送数据，而有些则用并行方式。显示器
运算器键盘
输入/输出
存储器鼠标
接口
控制器
硬盘

软驱
寄存器组
光驱

扫描仪
系统软件应用软件

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66--11I/OI/O接口接口【I/O接口的功能】

1．采用I/O接口的必要性

z速度的不匹配（外部设备多种多样）

z信号电平不匹配

z信号格式不匹配

z时序不匹配
各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的各种外设都有定时和控制逻辑，与计算机的
CPUCPU时序不一致。因此输入输出设备不能直接时序不一致。因此输入输出设备不能直接
与与CPUCPU的系统总线相连，必须在的系统总线相连，必须在CPUCPU与外设与外设
之间设置专门的接口之间设置专门的接口((Interface)Interface)电路来解决这电路来解决这
些问题。些问题。

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66--11I/OI/O接口接口【I/O接口的功能】

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66--11I/OI/O接口接口【I/O接口的功能】
2.2.接口的功能接口的功能

①设置数据缓冲以解决两者速度差异所带来的不协调问题。
②设置信号电平转换电路
在接口电路中设置电平转换电路来解决外设和CPU之间信号电平的不一
致问题。
③设置信息转换逻辑
外设传送的信息可以是模拟量、数字量、开关量，而计算机只能处理