在微型计算机中,输入/输出系统是最多样化和最复杂的。和微处理器、存储器这些功能上比较明确、接口也比较单一的部件不同,输出输出设备需要实现多种多样的功能,由于功能非常多样,其接口也各不相同。微处理器、主存储器与外围设备之间依靠输入/输出接口电路相连接。输入/输出接口电路是微机系统与外界进行信息交换的基础,是微机系统的重要组成部分之一。
从功能上讲,输入/输出接口需要实现以下功能。
●数据暂存与转换
一般来讲,在微型计算机系统中,CPU的运行速度要远远高于外设的运行速度,这就带来了CPU和外设之间在数据交换过程中速度不匹配的问题。如果为了等待低速的外围设备而不得不降低CPU的运行速度的话,其工作效率就会受到严重的影响。为此,输入/输出接口电路中通常设计有一组数据锁存器,用来填补CPU与外设之间的速度差异。
同时,部分外设在数据的传输方式上和CPU常用的传输方式有着明显的不同,比如有些外设只能读写串行数据。这时接口电路就必须承担CPU和外围之间桥梁的作用,通过各种数据转换功能来连接CPU和外围设备,实现CPU和外设之间的数据传输。
●地址译码、端口读写与中断管理(www.xing528.com)
为了使CPU能够方便地与外设之间实现数据的读写,接口电路中的各种寄存器、缓冲器必须被赋予指定的I/O地址,并设计地址译码电路。这样,CPU在执行IN或OUT指令时,地址译码电路就可以产生正确的片选信号,选中相应的寄存器、缓冲器,完成CPU对数据的读写操作。
如果外设与CPU之间的数据信息交换采用中断控制方式,相应的接口电路中还必须设置中断控制电路,以提供产生中断、控制中断许可等能力。
●设备控制
作为CPU和外设之间的桥梁,接口电路一方面要通过地址编码、端口读写与中断管理能力实现与CPU的连接,另一方面还要与外设之间进行联系,实现对外设的控制和信息交换。接口电路的设备控制概念和外设之间紧密相关,不同种类的外设其接口电路的设备控制能力也不相同。
在目前的微机系统中,很多接口电路的核心芯片是可编程芯片,这些电路可以通过不同的初始化程序来改变核心芯片的设定,从而改变接口电路的功能细节,而不需要对接口电路本身的硬件进行修改。这极大地改善了系统的灵活性,降低了系统设计的难度,提高了微型计算机的性价比。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。