计算机接口技术-第1章.ppt

第1章计算机接口技术基础1.1.1CPU的发展历程第1代第一块CPU是1971年由美国Intel公司生产的4004，它本来是为高级袖珍计算器而设计的
第2代1973年到1977年，出现了Intel8008、Z-80、Intel8085等型号的CPU，它们的字长是8位，这一代CPU的芯片集成度为5000管/片，时钟频率为2MHz～4MHz。
第3代Inte推出16位CPU8086，时钟频率达到4MHz～8MHz，8086的内部和外部数据总线都是16位，地址总线为20位，可直接访问1MB内存单元。
第4代1985年，Intel推出了32位CPU80386，时钟频率为20MHz，该芯片的内/外部数据总线、地址总线及片内寄存器都是32位，可直接访问的内存空间达4GB，并且支持分页机制。
第5代Intel公司推出了新一代高性能CPUPentium(奔腾)，PentiumCPU的芯片集成度进一步提升，至少包含300万个晶体管，并且一级缓存的容量增加到了16KB，PentiumCPU最大的改进是拥有超标量结构，支持在一个时钟周期内执行一至多条指令。这些改进大大提升了CPU的性能
第6代Intel公司推出了PentiumProCPU，此CPU有两大特色：一是把二级缓存封装到CPU内，即片内封装了与CPU同频运行的256KB或512KB二级缓存；二是支持动态预测执行，可以打乱程序原有的指令顺序，按照优化顺序同时执行多条指令。这两项改进使得PentiumProCPU的性能有了质的飞跃。
第7代64位CPUItanium.特点有：采用EPIC、RISC和CISC技术；具有并行显示功能，能让编译器分析程序的并行性，提前完成代码的排序，多条排好序的代码流并行执行；具有执行判定功能，让程序的多个分支同时执行，判断出最后需要哪个分支的结果；具有数据预装功能，在程序分支进入流水线之前就将分支所需的数据由内存提取到处理器；采用三级高速缓存；前端的时钟频率达到200MHz，数据通道宽度为128位，数据带宽达到3200MB/s。

1.1.2CPU的内部结构2.CPU的内部结构3.寄存器结构4.目前CPU的新结构1.1.3CPU的引脚信号与最小模式系统相比，最大模式系统的控制信号是通过8288总线控制器产生的。这些信号包括：地址锁存、数据使能、数据传输方向的控制信号，存储器及I/O读写信号，中断应答信号等。最大工作模式的特点是：可组成多处机系统，控制信号以编码方式输出，需要专用的译码器、总线控制器、译码产生系统的控制信号；在多机系统中，为协调各处理器对共享资源的使用而不发生冲突，需要使用仲裁电路。在不同的工作模式下，管脚的定义也不同。学习管脚信号的定义，为下一步学习总线操作时序和系统组成打下基础。接下来介绍在两种不同模式下8086/8088CPU的引脚信号及功能，重点介绍在两个工作模式下的差别2.8086/8088CPU的引脚信号和功能1.1.4CPU的时序概念1.8086CPU总线周期的基本概念2.最小模式下的读总线周期和写总线周期时序1.2接口技术的基本概念1.2.1硬件电路与软件接口1.硬件电器
硬件电器是指完成某种逻辑功能和转换功能的电子线路，在微机系统中，各种外部设备(包括输入输出设备)在与CPU进行通信时，可能存在信号不兼容的情况，或者外围设备的工作速度跟不上CPU的速度等多种外设和CPU不相匹配的情况，这时都要通过一定的接口电路与CPU连接，使CPU的工作效率得以充分发挥。如果没有接口，CPU直接控制外围设备会使CPU效率极大降低，因此接口在CPU与外围设备进行通信时对效率起到重要作用。2.软件接口
计算机系统中有丰富的软件，配有各种编程语言，用户在开发一些系统或应用软件时会使用不同的语言进行编写，这些语言要进行交换信息，因此在这些语言之间就要定义一些约定，大家按照相应的约定才能进行正常的沟通，我们称这种约定为软件接口。
两个部件之间进行数据传输时除了需要硬件电路外，还需要软件接口的支持，利用软件对硬件电路进行相应的设置和过程控制。硬件电路和软件接口的综合设计称为接口技术。外围设备通过接口与CPU进行信息交换，因此，接口技术在微机应用系统中的作用从硬件上讲就是接口电路的研发，软件上讲就是通信程序的设计。由于外部设备的多样性，使得接口技术成为微机系统硬件设备最复杂的部分。
1.2.2接口的组成1.硬件部分
接口电路通常做在一块超大规模集成电路芯片上，根据需求也可以由中小规模集成电路芯片构成。不同规模和功能的接口电路结构也不同，但基本结构都由控制器和寄存器组成，如图1-11所示。
寄存器包括数据输入寄存器、数据输出寄存器、控制寄存器和状态寄存器。每个寄存器表示一个I/O端口，对应一个I/O端口地址。这里所说的端口(port)和接口(interfa