计组-7.2 I/O接口

7.2 IO接口/IO控制器

IO接口，即==IO控制器，设备控制器==

主要功能是==完成主机和外部设备之间的信息交换==

1.I/O接口的作用⭐

• 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：⭐
  • ==主存 —– IO接口 —– 外设==
    • CPU和主存—–IO总线（数据控制地址线）—–IO接口 —- 通信总线（电缆） —–外设

2.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。

3.接口、端口和端口编址

==I/O接口== == ==端口== ==+== ==控制逻辑==（地址译码，I/O控制，外设界面）

• ==I/O端口是一系列==指接口电路中可以被CPU直接访问的**==寄存器==**。 【数据端口，控制端口，状态端口】

端口编址

需给这些端口编址，便于计算机访问。

a.统一编址（跟着内存编址）

• 靠不同==地址码区分==内存和IO设备。
• ==通过访存类指令访问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。

b.独立编址（自己从0编址）

• 靠不同的==指令区分==内存和IO设备。

• ==**通过专门的IO指令（IN，OUT)**访问IO端口。==

  • IO指令是指令系统的一部分，是机器指令的一类。只是**==专门IO指令格式和通用指令格式不同。==**

• 优点：程序编址清晰可读。

• 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）

  

4.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