计算机通信接口技术第1章ppt课件

1、第一节第一节 PC的总线结构和的总线结构和I/O接口方框图接口方框图 CPU地址总线地址总线AB）RAMI/O接口接口I/O设备设备ROM数据总线数据总线DB）控制总线控制总线CB）1.1.计算机系统的组成：计算机系统的组成： 中央处理器中央处理器CPUCPU）、存储器、输入输出系统）、存储器、输入输出系统2.2.计算机系统的标准结构：总线结构计算机系统的标准结构：总线结构3.3.计算机的三总线结构：地址总线、数据总线、控制总线计算机的三总线结构：地址总线、数据总线、控制总线8255、8250、82518253、8259键盘、打印机键盘、打印机显示器、软硬盘显示器、软硬盘A/D、D/A等等4.

2、总线结构的优点：总线结构的优点：（1简化了软、硬件的设计简化了软、硬件的设计（2简化了系统结构简化了系统结构（3便于系统的扩展和更新便于系统的扩展和更新5. I/O接口接口（1定义：接口是定义：接口是CPU与与“外部世界的连接电路，担任外部世界的连接电路，担任“中转各种信息。中转各种信息。（2组成：总线连接逻辑、组成：总线连接逻辑、I/O端口端口（3总线连接逻辑包括：总线连接逻辑包括：I/O端口寻址逻辑、信号如读、写转换逻辑、端口寻址逻辑、信号如读、写转换逻辑、缓冲逻辑缓冲逻辑（4I/O端口信号类型：数据、输入状态、输出控制端口信号类型：数据、输入状态、输出控制（5I/O端口方向：输入端口、输

3、出端口、双向端口端口方向：输入端口、输出端口、双向端口CPU接口电路接口电路I/O设备设备数据数据DB控制信号控制信号CB状态信号状态信号可能是单向的可能是单向的AB总线衔接逻辑I/O端口PS2鼠标鼠标PS2键盘键盘千兆网千兆网10/100M网卡网卡USB并行口并行口MIDI/游戏接口游戏接口显示器接口显示器接口13941394a麦克风麦克风/音箱音箱/线入接口线入接口串行口串行口1.输入口：输入口：CPU 接口电路接口电路 外设外设（1逻辑电路：逻辑电路：DB07数据总线）、数据总线）、PSn(由地址总线译码产生由地址总线译码产生)、IOR控制总线、相同的）控制总线、相同的）（2对输入口电路

4、的要求：执行输入指令时，才把数据送到总线上，平时对输入口电路的要求：执行输入指令时，才把数据送到总线上，平时不能对总线有任何影响，所以通过三态门三态缓冲器接在总线上。不能对总线有任何影响，所以通过三态门三态缓冲器接在总线上。（3工作过程分析：工作过程分析：A.说明电路连接情况说明电路连接情况B.不交换数据时，不交换数据时，PS和和IOR均为高电平，三态门呈高阻态，端口数据对总线均为高电平，三态门呈高阻态，端口数据对总线无影响无影响C.输入数据时输入数据时PS和和IOR有效，三态门被使能，数据送到总线上有效，三态门被使能，数据送到总线上第二节第二节 输入口和输出口输入口和输出口（与图（与图1-2

5、-1一致）一致）2.输出口输出口:CPU 接口电路接口电路 外设外设（1对输出口电路的要求：由于对输出口电路的要求：由于CPU向总线输出数据的时间很短少于向总线输出数据的时间很短少于1us），而外设需要数据的持续时间比较长，所以输出口要有保持数据的），而外设需要数据的持续时间比较长，所以输出口要有保持数据的功能，用锁存器即可。功能，用锁存器即可。（2逻辑电路：逻辑电路：DB07、PSn(由地址总线译码产生由地址总线译码产生)、IOW相同的）相同的）（3工作过程分析：工作过程分析：A.说明电路连接情况说明电路连接情况B.执行输出指令时，执行输出指令时，PS和和IOW由无效变为有效，在由无效变为有

6、效，在CLK引脚产生上升沿，引脚产生上升沿，总线数据被锁存到锁存器的输出端总线数据被锁存到锁存器的输出端1.概念：概念： 时钟周期、总线周期和指令周期时钟周期、总线周期和指令周期 每两个时钟脉冲上升下降沿之间的时间间隔称每两个时钟脉冲上升下降沿之间的时间间隔称为为T状态，也称为时钟周期状态，也称为时钟周期Clock Cycle） TCPU与存储器或输入与存储器或输入/输出端口进行一次数据交换所输出端口进行一次数据交换所花费的时间称为一个总线周期花费的时间称为一个总线周期Bus Cycle） 对于对于8088CPU, 它的总线周期是其与存储器或输入它的总线周期是其与存储器或输入/输出端口存取一个

7、字节所花费的时间。输出端口存取一个字节所花费的时间。执行一条指令所需要的时间称为指令周期执行一条指令所需要的时间称为指令周期Instruction Cycle） 第三节第三节 I/O端口操作时序端口操作时序2.I/O端口读周期时序端口读周期时序PC/XT机）机）（1包含包含5个时钟周期个时钟周期（2指令：指令：IN（3解释工作过程解释工作过程3.I/O端口写周期时序端口写周期时序PC/XT机）机）（1包含包含5个时钟周期个时钟周期（2指令：指令：OUT（3解释工作过程解释工作过程4.结论：接口设计必须满足工作时序的要求。结论：接口设计必须满足工作时序的要求。第四节第四节 I/O编址与访问编址与

8、访问 对对I/O端口的访问命令与对存储器单元访问相同，端口的访问命令与对存储器单元访问相同，不必使用专用不必使用专用I/O指令；指令； 外设数目或外设数目或I/O寄存器数几乎不受限制。寄存器数几乎不受限制。 系统读写控制逻辑较简单。系统读写控制逻辑较简单。 I/O端口占用部分端口占用部分MEM空间，可用空间，可用MEM空间减小；空间减小； 对对MEM访问指令较长，执行速度较慢；访问指令较长，执行速度较慢； I/O端口地址译码时间较长。端口地址译码时间较长。MEMMEM空间空间I/OI/O空间空间N-1N-1K KK-1K-10 0存储类指令存储类指令 I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立

9、。端口地址空间与存储器地址空间相互独立。 MEM地址空间不受地址空间不受I/O端口地址空间影响；端口地址空间影响； I/O端口数量不多，占用地址线少，地址译码简端口数量不多，占用地址线少，地址译码简单，速度较快，使得此类指令执行速度快；单，速度较快，使得此类指令执行速度快； 使用专用使用专用I/O命令命令(IN/OUT)，与，与MEM访问命令访问命令(LOAD/STORE、MOV)有明显区别有明显区别,便于理解和便于理解和检查。检查。MEMMEMI/OI/O设备设备N-1N-10 0存储类指令存储类指令I/OI/O类指令类指令K-1K-10 0 专用专用I/O指令增加指令系统复杂性，且指令增加

10、指令系统复杂性，且I/O指令类型指令类型少，寻址方式也少，程序设计灵活性较差；少，寻址方式也少，程序设计灵活性较差； 要求处理器提供要求处理器提供MEMR/MEMW和和IOR/IOW两组控两组控制信号，增加了控制逻辑的复杂性。制信号，增加了控制逻辑的复杂性。第五节第五节 输入输出控制方式输入输出控制方式1.根据通信的方向，通信分为：根据通信的方向，通信分为：（1单工通信：单向通信单工通信：单向通信（2半双工通信：交替双向通信半双工通信：交替双向通信（3全双工通信：同时双向通信全双工通信：同时双向通信2.根据能同时传输的数据位数，通信分为：根据能同时传输的数据位数，通信分为：（1并行通信并行通信（2串行通信串行通信第七节第七节 （自学：了解）（自学：了解）第六节第六节 计算机通信的基本概念计算机通信的基本概念补充：汇编语言程序设计基础补充：汇编语言程序设计基础6. 8086/8088微处理器微处理器 AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPDISI通通 用用 寄寄 存存 器器AXBXCXDXALU数据总线数据总线16位）位）运算寄存器运算寄存器ALU标志寄存器标志