微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)：第三章IO接口與總線

1、 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院1第三章 I/O接口與總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2本章主要內(nèi)容I/O接口I/O接口的功能簡(jiǎn)單的輸入輸出接口芯片I/O端口及其尋址方式CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式PC機(jī)的I/O地址分配總線總線的概念I(lǐng)BM PC總線ISA總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院36.1 I/O接口 定義: I/O接口是設(shè)置在CPU與外設(shè)之間的一組電路。其基本功能是對(duì)數(shù)據(jù)傳送的控制。 微機(jī)接口技術(shù)是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，研究微處理器如何與“外部世界”進(jìn)行高效可靠的信息交換的一門(mén)技術(shù)。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院46 .1 .1 I/O接口的功能1、采用I/O接口的必要性 CPU與外部設(shè)備交換信息的

2、過(guò)程和CPU與存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)一樣都要通過(guò)總線來(lái)完成，但外部設(shè)備種類繁多， CPU和外設(shè)之間直接進(jìn)行信息交換會(huì)帶來(lái)的一些問(wèn)題： 速度的不匹配： 信號(hào)電平的不匹配：CPU是TTL電平 信號(hào)格式的不匹配：CPU是8位、16、32位并行總線，設(shè)備是模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量 時(shí)序的不匹配：各種外設(shè)都有自己的定時(shí)和控制邏輯 必須通過(guò)I/O接口電路來(lái)保證CPU和外設(shè)之間能在速度、電平、格式和時(shí)序上進(jìn)行匹配。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院52、接口的功能 設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖以解決速度不匹配 設(shè)置信號(hào)電平轉(zhuǎn)換電路解決信號(hào)電平不匹配 設(shè)置信息轉(zhuǎn)換邏輯滿足對(duì)各自格式的要求 設(shè)置信息轉(zhuǎn)換邏輯 如:A/D, D/A 并串轉(zhuǎn)換 設(shè)置時(shí)

3、序控制電路來(lái)同步CPU和外設(shè)的工作 提供地址譯碼電路，對(duì)I/O端口進(jìn)行尋址 6 .1 .1 I/O接口的功能 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院61、緩沖器74LS244和74LS245 6 .1 .2 簡(jiǎn)單的輸入輸出接口芯片74LS2441G1A12Y41A22Y31A32Y21A42Y1GNDVCC2G1Y12A41Y22A31Y32A21Y42A11234567891020191817161514131211 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院774LS373OE1O1D2D2O3O3D4D4OGNDVCC8O8D7D7O6O6D5D5OG12345678910201918171615141312112、鎖存器

4、74LS373 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院8一、I/O端口 什么是I/O端口 CPU與外設(shè)通信時(shí)，傳送數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。這些信息分別進(jìn)入不同的寄存器保存，這些寄存器和他們的控制邏輯電路統(tǒng)稱為I/O端口。 I/O端口的類型 數(shù)據(jù)端口：用來(lái)存放外設(shè)和CPU之間交換的數(shù)據(jù)，主要起數(shù)據(jù)緩沖的作用。 狀態(tài)端口：主要用來(lái)指示外設(shè)的當(dāng)前狀態(tài)，每個(gè)外設(shè)可以有幾個(gè)狀態(tài)位，可由CPU讀取。 常見(jiàn)的狀態(tài)位有：準(zhǔn)備就緒；忙碌、錯(cuò)誤位 6 .1 .3 I/O端口及其尋址方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院9命令端口也稱為控制端口，用來(lái)存放CPU向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以便控制接口或設(shè)備的動(dòng)作 常見(jiàn)的命令信息有啟動(dòng)

5、位、停止位、允許中斷位等 常見(jiàn)的控制位有方式選擇控制字、操作命令字 CPU通過(guò)接口與外設(shè)交換數(shù)據(jù)時(shí)，只有IN、OUT兩種指令，所以狀態(tài)信息和控制信息都當(dāng)作數(shù)據(jù)信息來(lái)傳送。 CPU可直接對(duì)端口中的信息讀/寫(xiě)，給寄存器分配的地址為端口地址，各端口地址不能重復(fù)，8086允許64K個(gè)8位的I/O端口。即使用A15-A0這16根地址線訪問(wèn)64K個(gè)I/O端口。 6 .1 .3 I/O端口及其尋址方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院10 二. I/O端口的尋址方法 CPU對(duì)I/O接口電路相應(yīng)的端口進(jìn)行訪問(wèn)，和存儲(chǔ)器一樣，也需要由譯碼電路來(lái)形成I/O端口地址，端口地址不能重復(fù)I/O端口的編址方式有兩種：存儲(chǔ)器映象尋址

6、方式和I/O 單獨(dú)尋址方式 1、存儲(chǔ)器映象尋址方式 把I/O端口和存儲(chǔ)單元一樣對(duì)待，統(tǒng)一編址，訪問(wèn)存儲(chǔ)器的所有指令均可用來(lái)訪問(wèn)I/O端口。實(shí)際上是把I/O地址映射到存儲(chǔ)空間作為存儲(chǔ)空間的一小部分。6 .1 .3 I/O端口及其尋址方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院11 優(yōu)點(diǎn)：1、省去單獨(dú)的I/O指令和控制線。2、用于存儲(chǔ)器的所有指令均可用于I/O接口操作，因此使I/O接口功能較強(qiáng)，使用靈活。 缺點(diǎn)：1、占用了存儲(chǔ)器的一部分地址空間，縮小了存儲(chǔ)器的地址范圍。2、對(duì)I/O接口訪問(wèn)需要全字長(zhǎng)地址譯碼，指令執(zhí)行速度較慢。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院122、I/O單獨(dú)編址方式 CPU設(shè)立單獨(dú)的輸入輸出指令和控制線

7、，從而與存儲(chǔ)器指令區(qū)分開(kāi)，將I/O接口地址區(qū)與存儲(chǔ)器地址區(qū)分別各自單獨(dú)編碼，用專門(mén)的IN和OUT指令。 8086允許64K個(gè)8位的I/O端口。即使用A15-A0這16根地址線訪問(wèn)64K個(gè)I/O端口。 8086CPU在執(zhí)行訪問(wèn)I/O端口的指令(IN或OUT)時(shí),從硬件上會(huì)產(chǎn)生有效的RD或WR信號(hào),同時(shí)使M/IO處于低電平,通過(guò)外部邏輯電路的組合產(chǎn)生對(duì)I/O端口的讀信號(hào)或I/O端口的寫(xiě)信號(hào). IN : 數(shù)據(jù)輸入,完成讀數(shù)據(jù),讀狀態(tài). OUT : 數(shù)據(jù)輸出,完成寫(xiě)命令,輸出數(shù)據(jù)6 .1 .3 I/O端口及其尋址方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院13(1)直接I/O尋址(取值范圍:00FFH)IN AL,

8、PORTOUT PORT , AL(2)間接I/O尋址(取值范圍:0000FFFFH)MOV DX , XXXXHIN AL , DXOUT DX , ALCPU對(duì)I/O接口的尋址方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院14例:控制口地址為FFF8H , 命令為80HMOV DX , 0FFF8HMOV AL , 80HOUT DX , AL注: 1.CPU對(duì)外設(shè)尋址最大64K個(gè)端口地址 2.直接I/O尋址范圍 00H-FFH 3.間接I/O尋址范圍 0000H-FFFFH 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院15 優(yōu)點(diǎn)：1、不占用存儲(chǔ)器的地址。 2、地址線少，譯碼電路簡(jiǎn)單。3、執(zhí)行時(shí)間快。 缺點(diǎn)：1、指令少，編程不靈

9、活。2、要設(shè)置專門(mén)的控制線和操作碼進(jìn)行I/O訪問(wèn)。3、I/O端口數(shù)量受限制。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院16I/O端口譯碼門(mén)電路譯碼芯片(138,139,154) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院176 .1 .4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式 I/O設(shè)備種類繁多，速度差異懸殊，CPU與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸必須采用多種控制方式，主要有三種：程序控制方式 、中斷方式、DMA方式。一、程序控制方式：指CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送時(shí)在程序控制下完成的，有可分為無(wú)條件傳送和條件傳送兩種方式。 1、無(wú)條件傳送：主要針對(duì)簡(jiǎn)單外設(shè)，外設(shè)隨時(shí)準(zhǔn)備接收或發(fā)出數(shù)據(jù)。程序不必檢查外設(shè)狀態(tài)，直接執(zhí)行 IN / OUT 指令進(jìn)行

10、數(shù)據(jù)輸入或輸出。 如:輸入設(shè)備；按鍵、開(kāi)關(guān)，輸出設(shè)備；LED發(fā)光二極管 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院18例1. CPU無(wú)條件地讀取開(kāi)關(guān)狀態(tài)+&D0A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15IOR+5VD0=0 K閉合D0=1 K打開(kāi)K端口地址:(1111 1111 0000 0000) FF00H1 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院19地址譯碼器輸出鎖存器D7D0WR地址總線至輸出設(shè)備來(lái)自輸入設(shè)備M/IORD輸入緩沖器6 .1 .4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院206 .1 .4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式2、條件傳送：CPU與外設(shè)交換數(shù)據(jù)時(shí),很

11、難保證輸入設(shè)備總是準(zhǔn)備好了,或者輸出設(shè)備已處在可以接收數(shù)據(jù)的狀態(tài),所以傳送前CPU需查詢狀態(tài)標(biāo)志,以確定是否傳送或接收。 傳送過(guò)程：輸入： CPU在輸入數(shù)據(jù)前查詢外設(shè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好，然后決定是否發(fā)輸入數(shù)據(jù)。輸出： CPU在輸出數(shù)據(jù)前先用指令查詢外設(shè)緩沖器是否為空？然后決定是否輸出數(shù)據(jù)。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院21輸入設(shè)備數(shù)據(jù)鎖存器數(shù)據(jù)緩沖器三態(tài)緩沖器DQR+5V數(shù)據(jù)地址譯碼器READY狀態(tài)信號(hào)M/IORDM/IORD選通信號(hào)CCS1CS2A0A15D0D7查詢式輸入的接口電路：由數(shù)據(jù)口和狀態(tài)口組成。狀態(tài)口由一個(gè)D觸發(fā)器和一個(gè)三態(tài)門(mén)構(gòu)成。輸入設(shè)備準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，發(fā)一個(gè)選通信號(hào)，把外設(shè)數(shù)據(jù)打入接口的鎖

12、存器和使接口的Q端為1。6 .1 .4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院22N 查詢式輸入的流程圖初始化讀狀態(tài)處理緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送到內(nèi)存緩沖區(qū)處理數(shù)據(jù)讀入一個(gè)字或一個(gè)字節(jié)到CPU數(shù)據(jù)準(zhǔn)保好？傳送完？后續(xù)處理YNY 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院23ACKM/IO輸出設(shè)備 R DQ C鎖存器三態(tài)緩沖器+5VWR數(shù)據(jù)總線地址總線M/IORD狀態(tài)信息“BUSY”地址譯碼器D1CPUCS1CS2查詢式輸出的接口電路查詢式輸出的接口電路：當(dāng)CPU檢查到BUSY=0時(shí)，才執(zhí)行數(shù)據(jù)輸出指令。輸出數(shù)據(jù)時(shí)，選通信號(hào)的下沿，使D觸發(fā)器的Q端置為1。選通信號(hào) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院24初始化讀入

13、狀態(tài)結(jié)束數(shù)據(jù)傳送到外設(shè)緩沖區(qū)輸出一個(gè)字或一個(gè)字節(jié)到外設(shè)忙否？操作完成否？YNNY 查詢式 輸出過(guò)程的流程圖 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院25二、中斷傳送方式的原理 用查詢方式使CPU與外設(shè)交換數(shù)據(jù)時(shí)，CPU不斷檢查外部設(shè)備的狀態(tài),當(dāng)外設(shè)的速度很低時(shí),會(huì)占用很多的CPU時(shí)間，而真正用于CPU的時(shí)間又很少，使CPU的利用率變得很低。外設(shè)缺少主動(dòng)性。見(jiàn)書(shū)上的例子， 當(dāng)有多個(gè)設(shè)備工作，還需要輪詢，實(shí)時(shí)性很難保證 中斷方式：CPU平時(shí)可以執(zhí)行主程序，當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)才向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求。CPU響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成一次CPU與外設(shè)的數(shù)據(jù)交換，CPU又返回執(zhí)行原來(lái)的程序繼續(xù)。優(yōu)點(diǎn): CPU利用率高

14、,實(shí)時(shí)性好.6 .1 .4 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院261、DMA方式的提出 中斷方式比程序控制方式大大提高了CPU的利用率，由于每完成一次數(shù)據(jù)交換，就要產(chǎn)生一次中斷。一次中斷需要CPU處理許多額外操作，造成效率下降。當(dāng)CPU與高速外設(shè)交換信息時(shí)，中斷方式仍顯得太慢。例如：和磁盤(pán)之間的數(shù)據(jù)交換。 為了解決問(wèn)題可采用DMA的傳送方式，直接存儲(chǔ)器存取，由硬件直接實(shí)現(xiàn)。 數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)CPU控制傳送，而由外部單獨(dú)的專門(mén)控制器-DMA控制器來(lái)控制，使數(shù)據(jù)直接在I/O接口和存儲(chǔ)器之間傳送，這就是對(duì)存儲(chǔ)器的直接存取方式。簡(jiǎn)稱DMA方式。三、DMA傳送方式 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2

15、76.2 總線將用于各部件之間傳送信息的公共通路稱為總線作為作為傳送信息的通道，在微型計(jì)算機(jī)中起著至關(guān)重要的作用。 減少了各部件之間的連線 便于采用模塊化設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模塊化設(shè)計(jì)方式便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí) 采用標(biāo)準(zhǔn)總線，提高了兼容性和互換性6.2.1 總線的概念 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院281、總線標(biāo)準(zhǔn)的特性：總線標(biāo)準(zhǔn)一般包含四個(gè)方面：物理特性：指總線物理連接的方式，包括總線的根數(shù)、總線的插頭、尺寸、插座的形狀、引腳的寬度及引腳如何排列等6.2.1 總線的概念功能特性：一組總線中每一根線的功能.引腳的定義、信號(hào)的描述等電器特性：信號(hào)傳遞方向和信號(hào)的有效電平范圍時(shí)間特性：信號(hào)的時(shí)序每根線上

16、的信號(hào)在什么時(shí)間有效、相互之間的配合 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院292 總線的分類 從總線的不同使用層次分：內(nèi)部總線、元件級(jí)總線、系統(tǒng)總線、外部總線。 內(nèi)部總線是微處理器內(nèi)部各個(gè)部件之間傳送信息的通路可采用單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)由微處理器芯片廠家生產(chǎn)設(shè)計(jì) 元件級(jí)總線是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)主要部件的總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線總線方向可分為單向和雙向 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院302 總線的分類系統(tǒng)總線是微處理機(jī)機(jī)箱內(nèi)的底板總線，用來(lái)連接構(gòu)成微處理機(jī)的各個(gè)插件板。80X86系列微機(jī)系統(tǒng)中主要的系統(tǒng)總線 ISA總線，8MB/s EISA總線，32MB/s PCI總線 ，132MB/s外

17、部總線是微處理機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，系統(tǒng)與外部設(shè)備之間的信息通路。并行方式和串行方式 USB總線 CAN總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院313、總線的主要性能指標(biāo)：總線帶寬：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量，用B/s（字節(jié)/秒）或MB/s（兆字節(jié)/秒）表示?？偩€寬度：總線能同時(shí)數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，用bit（位）表示，有8位、16位、32位和64位之分。在固定工作頻率下，總線帶寬與總線寬度成正比?？偩€工作頻率：也稱總線時(shí)鐘頻率，以MHz為單位，指用于協(xié)調(diào)總線上各種操作的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。工作頻率越高則總線的帶寬越寬。總線帶寬取決于總線寬度和工作頻率，總線寬度越寬，工作頻率越高，則總線的帶寬越大。兩者需協(xié)調(diào)、

18、配合才能使總線的帶寬得到更大的提升。6.2.1 總線的概念 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院32PC總線是IBM PC及 PC/XT機(jī)上使用的系統(tǒng)總線，又稱XT總線或8位ISA總線。它共有62引腳，其中，數(shù)據(jù)線8根、地址線20根、控制線21根、狀態(tài)線2根，還有時(shí)鐘、電源、地線.6.2.2 IBM PC總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院33 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院34ISA（Industry Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是Intel公司、IEEE和EISA集團(tuán)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，與IBM PC/AT原裝機(jī)總線意義相近的一種標(biāo)準(zhǔn)總線，是8/16位“工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)”總線。ISA總線又

19、可分為8位ISA和16位ISA。8位ISA與PC/XT的總線兼容，總線插槽由62個(gè)引腳組成，用于8位的插卡。16位ISA與PC/AT的總線兼容，在62線插槽的基礎(chǔ)上又?jǐn)U展了一個(gè)36線插槽，共計(jì)98線。既支持16位插卡，又兼容8位的插卡。6.2.2 AT 總線或ISA總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院35ISA總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院36ISA總線的主要性能I/O地址空間：0100H03FFH24位地址線可直接尋址的內(nèi)存容量為16MB數(shù)據(jù)總線寬度8/16位，最高時(shí)鐘頻率8MHz支持15級(jí)INTR7個(gè)DMA通道開(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)，允許多個(gè)CPU共享總線資源6.2.2 AT 總線或ISA總線 北京工業(yè)大學(xué)

20、計(jì)算機(jī)學(xué)院37 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院38EISA總線 386、486、PS/2等高性能微型機(jī)的出現(xiàn)，要求有高性能的系統(tǒng)總線配合。Compaq、HP、AST、Epson、NEC等9家公司聯(lián)合起來(lái)，在ISA的基礎(chǔ)于1988年推出了32位微機(jī)“擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”EISA總線。 EISA總線在結(jié)構(gòu)上與ISA總線完全兼容，能直接使用PC/AT的插件板，保護(hù)了原有投資，它支持8位、16位、32位數(shù)據(jù)傳輸，地址線也達(dá)到32位。它具有快速傳輸數(shù)據(jù)的能力。在正常支持多總線主控條件下，EISA外設(shè)可以33MB/s的速度做32位淬發(fā)式傳輸。6.2.3 其他系統(tǒng)總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院39PCI總線 隨著圖形、

21、音頻、視頻以及多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，要求微型機(jī)具有更快的處理速度、更大的存儲(chǔ)空間和更高的總線帶寬，這原有的ISA、EISA總線遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)這些要求而成為整個(gè)系統(tǒng)的主要瓶頸。為此，1991年下半年，Intel公司首先提出PCI概念，并聯(lián)合IBM、Compaq、AST、HP 、DEC 等100多家公司成立了PCI集團(tuán)，推出了PCI總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI（Peripheral Component Interconnect，外圍設(shè)備互連）總線是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線，PCI總線在CPU和原來(lái)的系統(tǒng)總線之間插入的另一級(jí)總線，由橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。PC

22、I總線能和其它總線共存，把ISA/EISA總線作為作為一種外部設(shè)備與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。6.2.3 其他系統(tǒng)總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院40PCI總線的主要性能總線寬度32/64位總線時(shí)鐘頻率33MHz/66MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率132(133) / 264(266) MB/s支持猝發(fā)傳輸與微處理器及系統(tǒng)時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)支持即插即用（Plug and Play）具有與處理器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)完全并行操作的能力支持多主控器提供數(shù)據(jù)和地址的奇偶校驗(yàn)功能，保證了數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性6.2.3 其他系統(tǒng)總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院41 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院42IEEE-488總線 HP公司75年公布,也稱為HP-

23、IB總線或通用接口總線GPIB.是并行數(shù)據(jù)通信總線。主要解決計(jì)算機(jī)與外設(shè)的接口。24引腳的插座。幾點(diǎn)約定:1. 交換的信息必須是數(shù)字量,而不是模擬量.2. 在任何一條線上,數(shù)據(jù)傳輸率不得超過(guò)1MB/S.3. 總線上的設(shè)備數(shù)不得超過(guò)15個(gè).4. 任何兩設(shè)備之間的互連電纜不能超過(guò)4米,而且電纜 總長(zhǎng)度不得超過(guò)20米.5. 邏輯電平,使用TTL電平.6.2.4 其他外部總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院43RS-232總線 電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA在20世紀(jì)60年代制定的.經(jīng)若干次修改,現(xiàn)在使用的是 RS232C. RS232C是串行數(shù)據(jù)通信總線.RS232C協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:1.信號(hào)電平 邏輯 1 為 -3V15

24、V(有負(fù)載時(shí)) 邏輯 0 為 +3V+15V(有負(fù)載時(shí))2.接插件規(guī)格 25芯/9芯 D型接插件3.信號(hào)定義6.2.4 其他外部總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院44 RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)1234567891011121314151617181920212223242525芯D型插座 它是計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊的端口。其電特性和接口標(biāo)準(zhǔn)由EIA和CCITT制定。 它的最大傳輸率為115.2Kbps(低速標(biāo)準(zhǔn)) 它是25引腳連接器，21的信號(hào)。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院45引腳號(hào) 符號(hào) 方向 功能 2 TXD O 發(fā)送數(shù)據(jù) 3 RXDI 接收數(shù)據(jù) 4 RT

25、SO 請(qǐng)求發(fā)送 5 CTSI 允許發(fā)送 6 DSRI 數(shù)據(jù)裝置就緒 7 GND 信號(hào)地 8 DCDI 數(shù)據(jù)載波檢測(cè) 20 DTR O 數(shù)據(jù)終端就緒 22 RI I 響鈴指示常用RS-232-C接口信號(hào) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院46RTS： 主系統(tǒng)想要向終端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)信號(hào)動(dòng)作，請(qǐng)求(O) 終端接收數(shù)據(jù)（請(qǐng)求發(fā)送）。CTS：如果終端處于可以接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，終端動(dòng)作主系統(tǒng)的這個(gè)信號(hào)線，允許主系統(tǒng)進(jìn)行傳送（批準(zhǔn)發(fā)送） 。反之，這個(gè)信號(hào)不動(dòng)作，因此可以抑制來(lái)自主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送。DCD(DSR) ：終端準(zhǔn)備向主系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，它動(dòng)作主系統(tǒng)(I) 的這個(gè)信號(hào)，通知主系統(tǒng)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。DTR：主系統(tǒng)處于能

26、接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)時(shí)，這個(gè)信號(hào)動(dòng)作，(O) 允許終端傳送數(shù)據(jù)；反之，這個(gè)信號(hào)不動(dòng)作，因此, 可以抑制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。常用RS-232-C接口信號(hào) 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院47通用串行總線USB 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，連接的外部設(shè)備越來(lái)越多，如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、音頻系統(tǒng)、移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備等。如果為每個(gè)設(shè)備配備一個(gè)接口，將使系統(tǒng)的連接變得十分繁復(fù)。為此，Intel、Compaq、IBM、Microsoft、NEC、NorThern、和Telecom等7家公司共同推出了新一代接口標(biāo)準(zhǔn)USB (Universal Serial Bus)通用串行總線,是外圍設(shè)備與計(jì)算

27、機(jī)進(jìn)行連接的新型接口。 其基本設(shè)計(jì)思想是:采用通用的連接器和自動(dòng)配置及熱插拔技術(shù)和相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)資源共享以及外設(shè)簡(jiǎn)單快速的與計(jì)算機(jī)的連接。USB外設(shè)的安裝十分簡(jiǎn)單，所有的USB外設(shè)利用“ONE-SIZE-FITS-ALL”（統(tǒng)一規(guī)格）連接器都可以簡(jiǎn)單方便地連接到計(jì)算機(jī)中，即支持即插即用功能。6.2.4 其他外部總線 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院48USB的主要特點(diǎn)為所有的USB設(shè)備提供了單一的、易于操作的標(biāo)準(zhǔn)連接方式。用戶在連接時(shí)不必再判斷哪個(gè)插頭對(duì)應(yīng)哪個(gè)插座。采用統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化了USB設(shè)備的設(shè)計(jì)。支持熱插拔提供全速:12Mbps、低速:1.5Mbps和高速:480Mbps（USB2.0）三

28、種速率來(lái)適應(yīng)不同類型的設(shè)備。最大支持127臺(tái)物理設(shè)備的連接占用主機(jī)資源少是一種基于信息的協(xié)議總線采用集中控制，所有傳輸都是由USB主控制器引發(fā)的，因此總線上的信息傳輸不會(huì)引起沖突?？蔀樵O(shè)備提供電源（最高可達(dá)200mA）。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院49 在USB產(chǎn)生之前，外設(shè)與PC機(jī)的通信主要是通過(guò)PC機(jī)主板所提供的各種接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些接口是在20世紀(jì)80年代提出的，存在很多缺陷: (1)它們是非共享式接口，大多只支持單個(gè)外設(shè)的連接。 (2)這些接口的體積龐大，它們幾乎占據(jù)了PC主機(jī)板的一半， 廠商不可能無(wú)限制地增加主板的面積來(lái)擴(kuò)充老式接口。而且大體積的接口不利于PC機(jī)及外設(shè)的小型化。(3)這些接口的規(guī)格不統(tǒng)一。當(dāng)用戶需要將一些外設(shè)連接到PC機(jī)時(shí)，它們不得不面對(duì)種類繁多的擴(kuò)展槽，這使用戶很不方便。 北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院50(4)這些老式的接口采用傳統(tǒng)的I/O模式。外設(shè)被映射到CPU的I/O 的地址空間，并被分配指定一個(gè)中繼請(qǐng)求IRQ，