5.1 输入输出接口

5.1.1      外部设备及其信号

外部设备的分类

按照数据传输方向分：

1、输入设备；2、输出设备；3、复合输入输出设备

按照设备的功效：

1、人机交互设备；2、数据存储设备；3、媒体输入输出设备；4、数据采集与设备控制

与主机交换信号

1、数据信号；2、控制信号；3、状态信号(ready、busy、error)

5.1.2I/O接口的功能

接口：计算机一个部件与另一个部件的连接界面。

I/O接口的功能：

1、设备选择功能；2、信息传递与联络功能；3、数据格式转换功能；4、中断管理功能；5、复位功能；6、可编程功能；7、错误检测功能(1、物理信道上的传输错误，采用奇偶校验等2、数据传输中的覆盖错误)

5.1.3       I/O端口的编址方法

端口：接口内的若干寄存器，用来暂存CPU和外部设备之间传输的数据、状态和命令。

分类：数据输入端口、数据输出端口、命令端口(也称控制端口)、状态端口。

一个外部设备的地址，实际上就是该设备接口内各个端口的地址。

编址方法：

1、I/O端口与内存统一编址，也称存储器映射编址方式。

有助于降低CPU复杂性，但是减少了内存可用范围。由于难于区分内存与设备，降低了程序的可读性和可维护性。

2、I/O端口与内存独立编址。

5.1.4       输入输出指令

IN    AL,60H;    8位输入指令

INAX,78H;16位输入指令

MOVDX,312H;端口地址送入DX

INAX,DX;16位间接输入指令

OUT21H,AL;8位输出指令

MOVDX,21H;端口地址送入DX

OUTDX,AL;8位间接输出指令

说明：端口地址为0~255，可以用8位二进制数表示时，可以使用直接地址。端口地址大于255时，必须把地址送入DX寄存器，通过寄存器进行间接寻址。

5.1.5简单I/O接口的组成

1、地址译码电路

高位地址选择接口，低位地址选择接口内不同的端口。

2、数据锁存器与缓冲器

为了正常传送数据，设备需要具有三态输出功能。

5.2 输入输出数据传输的控制方式

CPU主要进行两种类型的数据传输：与内存储器的数据传输和与外部设备的数据传输

5.2.1     程序方式

1、无条件传送方式

主要对于一些简单的设备，对它们的I/O操作可以随时进行。如开关、二极管指示灯等。

2、条件传送方式

也称查询式传送。CPU不断读取并测试外部设备的状态，如果输出设备处于空闲状态，则进行输出操作，如果输入设备处于ready状态，则进行输入操作。

5.2.2中断方式

可以提高CPU的效率，适用于中慢速的外部设备。

5.2.3直接存储器存取方式(DMA)

5.3      开关量输入输出接口

开关量输入接口：

1、基本的开关量输入接口：单刀单掷开关、单刀双掷开关、按钮

2、矩阵式开关量输入接口：键盘

开关量输出接口：

1、基本的开关量输出接口：LED发光二极管、执行元件驱动线圈(1、逻辑电路输出，外接功率放大三极管驱动；2、采用集电极开路驱动器)

2、LED七段数码显示管接口

5.4      PC系列微型计算机外部设备接口

5.4.1      传统低速外部设备接口

1、串行通信接口(COM1、COM2)；

2、键盘接口(传统：直径13mm的5芯PC键盘接口、直径8mm的6芯PS/2键盘接口；新型：USB、无线接口)

3、鼠标接口(按结构分：光电式机械式、光电式、轨迹球、新型无线鼠标；接口：PS/2、USB、无线)

4、打印机接口

5、软盘接口

5.4.2硬盘/光盘驱动器与接口

1、硬盘驱动器

微型计算机中使用的是温彻斯特硬磁盘，把元件封装成一个整体，简称温盘。

2、IDE接口

除了控制信号，其他信号原封不动送往硬盘，因此是系统级的接口。只能管理512M以下的硬盘。

3、Ultra DMAATA接口(PATA接口)

采用DMA方式传输数据，一定程度上提高了系统性能。

4、Serial ATA 接口(SATA)

采用差分信号，以串行方式传输。

5、固态硬盘

单层单元(SLC)：速度快、成本高、容量小；

多层单元(MLC)：容量大、成本低、速度慢。

5.4.3显示器和显示接口

1、显示器(CRT、LCD)

2、显示接口(发展历程：MDA  ->  CGA  ->  EGA  ->  VGA  ->  SVGA)

3、新型显示器接口

DVI：数字视频接口

HDMI：高清晰度多媒体接口(包含Type A、Type B、Type C三种类型)

4、显示接口总线

1、PCI总线接口；2、AGP总线接口；3、PCI Express 总线接口

5.4.4声卡机器接口

5.4.5IEEE   1394 总线及接口

1、IEEE   1394 总线的特点

数字接口、点对点总线技术、连接方便、速度快、物理体积小、非专利性

2、IEEE 1394 接插件

两种类型：6引脚、4引脚