微机原理与接口技术6.ppt

第6章存储器技术 本章内容6 1接口的基本概念6 2与接口传输数据的方式6 3微机总线 6 1 1接口概念1 CPU的工作速度可达100MIps 即每秒执行108条指令 以上 2 外设的工作速度通常是毫秒级的低 3 存在着 高速的主机与低速的外设之间的矛盾 4 不同的外设所处理的信息格式及采用的接口信号形式也各不相同 5 外设并不能直接接到计算机的系统总线上 必须通过专门的I O接口与主机进行交互 6 1 2接口的基本功能一 数据缓冲接口电路中通常都设有数据缓冲寄存器 二 提供联络信息接口电路应提供用于数据传输联络用的状态信息 三 信号与信息格式的转换接口电路必须具备必要的转换功能 四 设备选择需要利用接口电路中的地址译码电路进行寻址 五 中断管理接口电路中需设有专门的中断控制逻辑电路 六 可编程功能现代微机的I O接口多数是可编程接口 可以在不改动任何硬件的情况下 修改控制程序就可改变接口的工作方式 6 1接口的基本概念 6 1 3接口的基本结构 3 数据输入寄存 数据输出寄存及状态寄存器用于保存I O接口的功能 4 CPU是如何确定I O接口的当前工作状态的 5 中断控制逻辑电路的功能 6 计算机总线一侧的接口与所使用的总线结构的关系 1 每个I O接口内部都包括一组寄存器 通常有数据输入寄存器 输出寄存器 状态寄存器和控制寄存器 2 有的I O接口中还包括中断控制逻辑电路 I O接口的特点 6 1接口的基本概念 6 1 4端口地址译码及片选信号的产生 1 CPU如何实现与外设的通信 2 I O接口电路中的地址译码器的功能 3 I O接口的地址译码常见的方法 例 IBM PC XT微机系统板上的I O接口芯片 包括DMA控制器8237 中断控制器8259A 并行接口芯片8255A 计数器 定时器8253等 这些接口芯片必须在相应的片选信号有效时才能工作 6 1接口的基本概念 在图6 2中 接口芯片的片选信号是由 3 8译码器 芯片 74LSl38 产生的 当74LSl38正常工作时 其控制端G1 的电平值应满足G1 1 因此 A8 A9的电平值应为 A8 A9 0 根据3位地址输入信号A7 A6 A5数值的不同组合进行译码 在8个输出端的某一端产生低电平的片选信号 而其他7个输出端均处于高电平 6 1接口的基本概念 6 2与接口传输数据的方式 6 2 1程序控制方式一 无条件传送方式1 无条件传送方式的特点 2 无条件传送方式的优缺点 二 程序查询传送方式1 程序查询传送方式的特点 2 程序查询传送方式较之无条件传送方式的优点3 程序查询传送方式的缺点 4 程序查询传送方式的三个步骤 5 状态端口的意义 6 2与接口传输数据的方式 6 2 2中断控制方式1 中断的含义 2 利用中断控制方式进行信息交换的优点 3 一个完整的中断处理过程所包括的环节 4 中断请求的含义 5 处理多个中断源同时发出中断请求的方法 6 中断响应的含义 7 中断返回的含义 8 保护现场的含义 9 实现现场保护及恢复现场的指令 6 2 3DMA方式一 DMA的基本概念1 采用程序控制方式及中断方式传送数据的弊端 2 直接存储器存取 DMA 方式的含义 3 DMA控制器 DirectMemoryAccessController DMAC 的含义 4 在DMA方式下外设与存储器间交换数据的路径和在CPU执行程序指令方式下外设与存储器间交换数据的路径的区别 5 在DMA方式下外设与存储器间交换数据的优点 6 2与接口传输数据的方式 二 DMA的传输过程1 申请阶段该阶段的具体过程 2 响应阶段该阶段的具体过程 3 数据传输阶段该阶段的具体过程 4 传输结束阶段该阶段的具体过程 6 2与接口传输数据的方式 6 3微机总线 6 3 1总线概述一 总线的概念及功能1 总线的定义 2 通过总线进行连接和传输信息时 应遵守的协议与规范 3 微型计算机系统的突出特点 4 采用标准的总线结构的优点 5 总线的构成成分 1 数据线和地址线 2 控制 时序和中断信号线 3 电源线和地线 4 备用线 二 总线分类 1 片总线 该总线的功能 2 系统总线 该总线的功能 3 通信总线 该总线的功能 6 3微机总线 总线的构成 1 数据总线 该总线的的特点和功能 2 地址总线 该总线的的特点和功能 3 控制总线 该总线的的特点和功能 三 总线标准 1 总线标准的概念 1 总线标准的定义和功能 2 总线标准的规范说明 2 常用的工业标准总线 常用的工业标准总线的种类 6 3微机总线 6 3 2PC总线 1 PC总线的定义 2 PC总线的数据线宽度及地址线宽度 3 PC XT总线所支持的硬件接口芯片 4 PC XT总线的特点 PC XT机的基本结构图 6 3微机总线 6 3 3ISA总线 1 ISA总线的特点 2 ISA总线的数据线宽度及地址线宽度 3 ISA总线所支持的硬件功能 6 3 4PCI总线 一 PCI总线及特点 1 PCI总线的定义 2 PCI总线的特点 3 PCI总线的应用 二 由PCI总线构成的系统及特点 1 PCI总线的系统框图 2 PCI总线的三层总线结构 3 CPU总线的含义 6 3微机总线 PCI总线的特点 1 高性能 1 PCI总线的数据宽度及时钟频率 2 PCI总线的数据传输模式 BurstTransferMode 及该模式的优点 2 兼容性好且易于扩展 1 PCI总线对各种型号CPU的适应性 2 PCI总线的数据宽度及工作电压 6 3微机总线 3 支持 即插即用 1 PCI总线的三种地址空间及其用途 2 PCI卡的 即插即用 功能 4 低成本 PCI总线降低设备成本的原因 5 规范严格 1 PCI总线较之ISA EISA VL Bus等总线的优越性 2 PCI总线应用的广泛性 6 3微机总线 6 3 5PCI E总线 1 PCI E标准的特点 2 采用PCI E标准的优越性 3 PCIExpress的结构特点 本章小结 1 本章叙述了接口的基本概念及功能 2 讨论了接口的基本结构及端口的编址方式 3 讲述了端口地址分配方法 端口地址译码及片选信号产生的基本方法 4 讲述了微机与外设传输数据的方式 包括程序控制方式 中断控制方式 DMA方式等内容 5 讲述了总线的概念及分类 对PC总线 ISA总线 PCI总线及PCI