计组-7.2 I/O接口

7.2 IO接口

I/O接口的结构/作用

• 数据缓冲：通过数据缓冲寄存器（DBR）达到主机与外设工作速度的匹配
• 错误或状态检测：通过状态寄存器反馈设备的各种错误，状态信息，供CPU查用
• 控制和定时：IO控制逻辑接受从 控制总线 发来的控制信号，时钟信号。
• 数据格式转换：串-并，并-串等格式转换
• 地址信号映射：地址译码逻辑负责，将地址信号映射到指定的IO端口
• ==与主机和设备通信==：
  • CPU和主存 – 通过==IO总线==（数据控制地址线） – 和IO接口连接
  • IO接口通过 – ==通信总线（电缆）== – 和外设连接
  • IO==接口==连接了主存和外设。

I/O接口的工作流程

工作流程：

• 发命令：CPU发命令字到IO控制寄存器，向设备发送命令==（需要驱动程序的协助）==
• 读状态：从状态存储器读取状态字，获得设备或IO控制器的状态信息
• 读/写数据：从数据缓冲寄存器发送或读取数据，完成主机与外设的数据交换。

接口和端口

• ==I/O接口 == 端口（数据缓冲寄存器，状态/控制寄存器） + 控制逻辑（地址译码，I/O控制，外设界面）==

• ==I/O端口是==指接口电路中可以被CPU直接访问的寄存器。

• 接口内部有多个端口（多个寄存器），需给这些==端口编址==（便于计算机访问）

统一编址

• 靠不同==地址码区分==内存和IO设备。
• 访存类指令也可以访问IO端口。
• （又称为存储器映射方式）
• 主存单元和IO端口的存储保护措施是相同的。
• 优点：端口编址空间大。
• 缺点：寻址时间长。

独立编址

• 靠不同的==指令区分==内存和IO设备。

• 只能用==专门的IO指令（IN，OUT)==访问IO端口。（程序编址清晰，可读）

  • IO指令是指令系统的一部分，是机器指令的一类。只是格式和别的不同。

• 缺点：①IO指令类型少。②需要CPU提供两组控制信号，复杂。（存储器读写，IO设备读写）

  

IO接口的分类

根据数据传送方式：

• 并行接口
• 串行接口

根据主机访问IO设备的控制方式：

• 程序查询接口
• 中断接口
• DMA接口

根据接口能否编程：

• 可编程接口
• 不可编程接口

总结