第1章 總線組成和總線功能

第1章總線組成和總線功能微型計(jì)算機(jī)總線主要由數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源等四部分組成。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是外部設(shè)備和主控設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)通道，通常用D0........D表示，n表示數(shù)據(jù)寬度，如ISA總線寬度是16位，PCI總線和數(shù)據(jù)寬度是32位。總線中數(shù)據(jù)總線的寬度基本上反應(yīng)了總線數(shù)據(jù)傳輸能力。地址總線地址總線是外部設(shè)備與主控設(shè)備之間傳送地址信息的通道，通常用A0A1........A〃表示。地址總線的寬度，表示了該總線的尋址范圍。如PC/AT機(jī)以及現(xiàn)在的常用計(jì)算機(jī)，在實(shí)模式下地址總線有16位地址線，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所具有的基本尋址空間為210=1024MB空間，在微機(jī)中，I/O地址采用統(tǒng)一編碼。在PCI總線中，內(nèi)存空間、I/O空間、配置空間是從地址總線的譯碼空間中劃分出的三個(gè)區(qū)域，由于PCI總線有32條地址線，尋址能力達(dá)232=4GB字節(jié)。控制總線控制總線是專供各種控制信號(hào)傳送的通道?？偩€操作的各項(xiàng)功能都是由控制總線完成的。在ISA控制總線中，控制信號(hào)有總線允許、DMA傳輸、中斷請(qǐng)求、I/O控制、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)等。ISA控制總線可分為：I/O總線操作:外設(shè)與主控設(shè)備建立聯(lián)系，數(shù)據(jù)在外設(shè)與主控設(shè)備之間流通，如硬盤(pán)讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取/O總線操作常用IN和OUT語(yǔ)句。DMA總線操作：用DMA方式在外設(shè)與存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)而封鎖主控設(shè)備參與，由DMA控制器控制總線占有權(quán)。中斷控制：外設(shè)通過(guò)中斷線向主設(shè)備提出服務(wù)請(qǐng)求信號(hào)，主設(shè)備根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行響應(yīng)。控制總線是總線中最有特色的部分。數(shù)據(jù)總線看寬度，表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算能力和計(jì)算規(guī)模。地址總線看位數(shù)，它決定了系統(tǒng)的尋址能力，表明計(jì)算機(jī)構(gòu)成的規(guī)模控制總線看特色，表示該總線的設(shè)計(jì)思維，控制方式及技巧。4.電源ISA總線及PCI總線電源由+12V，-12V，+5V，-5V。是系統(tǒng)必備的總線，其中+5V要求達(dá)電流供電。而PCI總線還有3.3V電源。總線功能計(jì)算機(jī)具有如下總線功能：數(shù)據(jù)傳輸功能中斷功能多設(shè)備支持功能錯(cuò)誤處理功能

數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是總線基本功能，用總線傳輸率來(lái)表示，即每秒傳輸字節(jié)的多少，單位是MB/s（兆字節(jié)/秒）也表示MBPS，表1-1列出幾種總線的比較表1-1幾種總線傳輸能力的比較總線類型總線寬度（位）總線頻率（MHz）傳輸方式傳輸率STD82異步2MB/SISA168異步16MB/SPCI3233異步132MB/S2.中斷中斷是計(jì)算機(jī)對(duì)緊急事件響應(yīng)的機(jī)制，是計(jì)算機(jī)反應(yīng)靈敏與否的關(guān)鍵，當(dāng)外部設(shè)備與主設(shè)備之間進(jìn)行了服務(wù)條約時(shí)，中斷是實(shí)現(xiàn)條約的聯(lián)系信號(hào)，中斷信號(hào)線的多少，反映了系統(tǒng)響應(yīng)多個(gè)中斷的能力，中斷優(yōu)先級(jí)是中斷源申請(qǐng)服務(wù)的級(jí)別，ISA總線有14個(gè)中斷源。多主設(shè)備支持多主設(shè)備支持功能是多個(gè)主設(shè)備使用同一條總線，這涉及到總線占有權(quán)問(wèn)題，它由總線仲裁器決定，即那一個(gè)主設(shè)備申請(qǐng)占用總線，有總線仲裁器確定》在PCI總線中，有專門(mén)總線占用申請(qǐng)和總線占有權(quán)得到信號(hào)，這樣，個(gè)主設(shè)備占用總線是合理的。錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤處理是含（包括）系統(tǒng)錯(cuò)誤，電池失效等錯(cuò)誤檢測(cè)處理。三.ISA總線1.ISA總線信號(hào)ISA（IndustrystandardArchitecture）工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)共有98根線，ISA總線分為5類：地址線，數(shù)據(jù)線，控制線，時(shí)鐘線，電源線。它們均連接到了主板上的ISA總線槽上，如圖1所示。地址線SA0-SA19和LA17?LA23。SA0-SA19是可以鎖存的地址信號(hào)，LA17-LA23為非鎖存地址信號(hào)。其中SA17-SA19和LA17-LA19是重復(fù)的。數(shù)據(jù)線SD0?SD15。其中，SD0-SD7為低8位數(shù)據(jù)，SD8?SD15為高8位數(shù)據(jù)控制線AEN 地址允許信號(hào)，高電平有效，由DMA控制器發(fā)出。AEN=1，表示處于DMA控制周期；AEN=0,表示非DMA周期。BALE地址鎖存信號(hào)允許信號(hào)。該信號(hào)由總線控制器8288提供。其信號(hào)為高電平的時(shí)候CPU發(fā)出地址到系統(tǒng)總線，BALE的下降沿將SA0-SA19的地址信號(hào)鎖存。?IOR I/O讀命令，低電平有效，表示系統(tǒng)需要從外設(shè)讀取數(shù)據(jù)。IOWI/O寫(xiě)讀命令，低電平有效，表示該系統(tǒng)需要向外設(shè)寫(xiě)數(shù)據(jù)。SMEM和RSMEMW 存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)命令，低電平有效，用于對(duì)A0?A19這20位地址尋址的1MB內(nèi)存的讀/寫(xiě)操作。MEMR和MEMW存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)命令，低電平有效，用于24為地址線全部存儲(chǔ)空間讀/寫(xiě)操作。MEMCS和6/OCS16分別是存儲(chǔ)器16位片選和I/O16位片選信號(hào)，指明當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳送是16位的存儲(chǔ)周期或16為I/O周期。SBHE總線高字節(jié)允許信號(hào)。該信號(hào)有效表示數(shù)據(jù)總線上傳送的是高字節(jié)數(shù)據(jù)。IRQ3?IRQ7，IRQ9?IRQ12，IRQ14和IRQ15外部設(shè)備中斷請(qǐng)求輸入線。它們分別接到主8259A和從8259A中斷控制器中，這部分的知識(shí)將在以后詳細(xì)講述。DRQ0-DRQ3和DRQ5?DRQ7 來(lái)自外部設(shè)備的DMA請(qǐng)求輸入線，高電平有效，分別連到8237A和從8237ADMA控制器DACK0?DACK3和DACK5?DACK7DMA應(yīng)答信號(hào)，低電平有效。有效的時(shí)候，表示DMA請(qǐng)求被接受，DMA控制器占有總線，進(jìn)入DMA周期。T/CDMA計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，高電平有效，表示DMA傳送的數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到預(yù)設(shè)的字節(jié)數(shù)。通常用來(lái)結(jié)束DMA的一次數(shù)據(jù)傳送。MASTER輸入信號(hào)，低電平有效。需要占用總線的有主控功能的外設(shè)卡驅(qū)動(dòng)這個(gè)信號(hào)。當(dāng)外設(shè)的DEQ得到確認(rèn)（DACK有效）后，才使MASTER＜效；之后，該設(shè)備保持對(duì)總線的控制直到MASTER無(wú)效。RESETDRV系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，高電平有效。當(dāng)系統(tǒng)電源接通的時(shí)候該信號(hào)為高電平，等到所有的電平都達(dá)到規(guī)定后變?yōu)榈停撔盘?hào)用來(lái)復(fù)位和初始化接口和I/O設(shè)備。I/OCHCK I/O通道檢查，低電平有效。當(dāng)擴(kuò)展卡上的存儲(chǔ)器或I/O端口出現(xiàn)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)的時(shí)候，該信號(hào)有效。I/OCHRDYI/O通道就緒，高電平有效表示就緒。如果擴(kuò)展槽中的存儲(chǔ)器或I/O端口速度慢而不能和處理器同步時(shí)，則可以將此信號(hào)變低，使處理器在正常總線周期中插入等待狀態(tài)。OWS 零等待狀態(tài)信號(hào)。該信號(hào)為低的時(shí)候，無(wú)需插入等待周期。

除了上述3類信號(hào)外，還有時(shí)鐘OSC/CLK以及電源±12V,±5V及地線等。2.擴(kuò)展PC總線一AT總線前64信號(hào)線分配，如表1-2所示。表1-2擴(kuò)展PC總線一AT總線前64信號(hào)線分配類型信號(hào)類型I/O引腳有限電平功能說(shuō)明時(shí)鐘與定位OSCOB30周期為70ns的振蕩信號(hào)，占空比2：1CLKOB20周期為167ns的系統(tǒng)時(shí)鐘，占空比2：1RESDRVOB2高上電復(fù)位或初始化系統(tǒng)邏輯OWSIB8高零等待狀態(tài)：無(wú)需插入等待狀態(tài)，可完成總線周期數(shù)據(jù)總線SD0~SD7I/OA9?A2高雙向數(shù)據(jù)位0~7位，為處理機(jī)、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備提供數(shù)據(jù)。SD0為最低有效位。地址總線SA0?SA190A31?％高地址位0?19位，提供對(duì)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備尋址，SA0為最低有效位BALE0B28高由82288總線控制器提供此信號(hào)允許鎖存來(lái)自處理機(jī)的有效地址AEN0A11高允許DMA控制器控制地址總線，數(shù)據(jù)總線及讀/與命令線，進(jìn)行DMA傳輸控制總線IRQ3?7,9IB25?21,B4高I/O設(shè)備的中斷請(qǐng)求線。IRQ"級(jí)最高DRQ1~3IB18,B6,B16高I/O設(shè)備的DMA請(qǐng)求線。嘩優(yōu)先級(jí)最高DACK1~3OB17,B26,B15低DMA應(yīng)答線，分別對(duì)應(yīng)DMA請(qǐng)求1~3級(jí)T/COB27高當(dāng)一通道的計(jì)數(shù)終結(jié)時(shí)，由DMA控制器送出IORI/OB14低對(duì)指定I/O設(shè)備讀命令I(lǐng)OWI/OB13低對(duì)指定的I/O設(shè)備與命令

SMEMROB12低對(duì)讀與和只讀存儲(chǔ)器命令（小于1MB空間）SMEMWOB11低對(duì)讀與存儲(chǔ)器與命令（小于1MB）IA1低向CPU提供I/O設(shè)備或擴(kuò)充存儲(chǔ)器奇偶錯(cuò)I/OCHCKI/OCHROYIA10高I/O通道就緒，若是低速的存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備，則在檢測(cè)到一個(gè)有效地址和一個(gè)讀或與命令時(shí)，使該信號(hào)變低，總線周期用整形倍的時(shí)鐘周期延長(zhǎng)，但該信號(hào)低電平維持時(shí)間不得超過(guò)10個(gè)使時(shí)鐘周期（15X167ns=2.5us）I/OB19低該信號(hào)用來(lái)才指示刷新周期REFRESH電源與地線+5v(B,B),—5v(B),+12v(B),—12v(B)3 29 5 9 7GNDB1 B10 B313.擴(kuò)展PC總線一AT總線后36信號(hào)線分配，如表1-3所示。表1-3擴(kuò)展PC總線一AT總線后36信號(hào)線分配類型信號(hào)名稱I/O引腳有限電平功能說(shuō)明數(shù)據(jù)總線SD8?SD5I/OC11~C18高雙向數(shù)據(jù)位8?15位，為微處理器，存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備提供高8位。SBHEI/OC1高數(shù)據(jù)高位允許信號(hào)MEMCS16ID1低存儲(chǔ)器16位心片選擇信號(hào)I/OCS16ID2低I/O16位芯片選擇信號(hào)地址LA7~LA3I/OC8~C2高存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備的高7位地址控制總線IRQ10?12ID3?D5高中斷請(qǐng)求信號(hào)，IRQ10為最高級(jí)IRQ14?15ID6?D7高中斷請(qǐng)求信號(hào)，IRQ15為最低級(jí)DRQ0ID9高DMA請(qǐng)求信號(hào)，DRQ。為最高級(jí)DRQ5~7I氣,氣,D15高DMA請(qǐng)求信號(hào)，DRQ5為最低級(jí)DACK0OD8低對(duì)DRQ°請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)DACK5?7OD10，D12,D14低對(duì)DRQ5「請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)MASTERID17低控制系統(tǒng)總線處于三態(tài)MEMRI/OD9低對(duì)所有存儲(chǔ)器的讀命令MEMWI/OC10低對(duì)所有存儲(chǔ)器的寫(xiě)命令電源與地線+5VD16電源GNDD18地線Note:IRQ3:通訊中斷IRQ4:串行口中斷IRQ5:并行口2中斷IRQ6:軟盤(pán)中斷IRQ7:并行口1中斷IRQ8:實(shí)時(shí)鐘中斷例：通過(guò)ISA總線槽，做一電路板，要求輸入一個(gè)指令電路板上的蜂鳴器響，再輸入一個(gè)指令蜂鳴器不響。I/O端口的選擇由系統(tǒng)板通道端口地址分配表，0200-020FH地址是預(yù)留給游戲控制卡的，當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有接它時(shí)，這寫(xiě)端口是保留的，即可以人為使用。這里選用0210H，0211H，作為地址譯碼端口?？偩€槽上用到的控制命令由于是在ISA總線槽上做插卡電路板，屬于I/O接口電路，故用地址線SA0?SA8,及iow命令。線路構(gòu)成SASA。?SA8IOW設(shè)計(jì)的思路是這樣的，若選中210H端口，蜂鳴器響。若選中211H端口，蜂鳴器不響。當(dāng)選中210H端口時(shí)，譯碼器輸出Y=0。通過(guò)一反相器得到高電平，則蜂鳴器響。

當(dāng)選中211H端口時(shí)，譯碼器的輸出Y=1（即沒(méi)有選中Y）蜂鳴器不響，電路如下圖所示210H211H在地址線上分配如下A9210H211H在地址線上分配如下A9A810A7A6A5A40 001A3A2A1A00 000當(dāng)執(zhí)行movdx,0x210outdx,01時(shí)，總線執(zhí)行如下操作。①A9?A0=1000010000.AEN在執(zhí)行out語(yǔ)句時(shí)，76W由低電平變?yōu)楦唠娖?。③?dāng)執(zhí)行完movdx,0x210outdx,01語(yǔ)句時(shí)，硬件電路工作情況如下:當(dāng)執(zhí)行上述二語(yǔ)句時(shí)，74LS30輸出為低電平。E0=0,E3=1，則譯碼器允許譯碼。74LS138CBA=000。*被選中， F=0經(jīng)反相器三極管T為飽和狀態(tài)，蜂鳴器響四.輸入/輸出與接口1.I/O接口概述1）什么是接口

微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)王要有CPU、I/O設(shè)備和接口電路幾大部分組成。I/O接口總線的連接示意圖如圖2所示。中央處理器I 卜JpU一、 、.內(nèi)部總線地址鎖存器 數(shù)據(jù)緩沖器 總線控制器w— 。y系統(tǒng)總線鍵盤(pán)控制器中斷控制器定聽(tīng)計(jì)數(shù)器可編程并行端口顯示器控制卡打印機(jī)控制卡鍵盤(pán)控制器中斷控制器定聽(tīng)計(jì)數(shù)器可編程并行端口顯示器控制卡打印機(jī)控制卡圖2I/O接口總線的連接示意圖接口是CPU與外部設(shè)備的連接電路，這里的“外部設(shè)備”是指除CPU本身以外的所有設(shè)備或電路。具體地講，接口是CPU與內(nèi)存及CPU與外部設(shè)備之間通過(guò)總線進(jìn)行連接的邏輯電路，前者稱為存儲(chǔ)器接口，后者稱為I/O接口。I/O通道的構(gòu)成邏輯如圖3所示。

RESReady準(zhǔn)備就緒晶體振蕩RDY除CLY.狀態(tài)線CLKCEN總線控制

器等待狀態(tài)邏輯內(nèi)部地址線系統(tǒng)地址線內(nèi)部數(shù)據(jù)線INTA中斷應(yīng)答數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)鐘邏尊中斷控制邏輯地址控制并行V接口V■INTR中斷請(qǐng)求地址控制存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器寫(xiě)—I/O讀I/O寫(xiě)數(shù)據(jù)地址控制數(shù)據(jù)地址控制中斷請(qǐng)求級(jí)0地址鎖存定時(shí)RESReady準(zhǔn)備就緒晶體振蕩RDY除CLY.狀態(tài)線CLKCEN總線控制

器等待狀態(tài)邏輯內(nèi)部地址線系統(tǒng)地址線內(nèi)部數(shù)據(jù)線INTA中斷應(yīng)答數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)鐘邏尊中斷控制邏輯地址控制并行V接口V■INTR中斷請(qǐng)求地址控制存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器寫(xiě)—I/O讀I/O寫(xiě)數(shù)據(jù)地址控制數(shù)據(jù)地址控制中斷請(qǐng)求級(jí)0地址鎖存定時(shí)V邏輯一數(shù)據(jù)M系統(tǒng)數(shù)據(jù)線/'、、、、q緩沖'、、,鍵盤(pán)接口■—DMA*邏輯7-15MEERMEMWIORIOWI/O通道（I/O擴(kuò)展槽）系統(tǒng)總線中斷號(hào)n總線請(qǐng)求HREQ總線應(yīng)答HOLD總線主控MASTER（僅AT有）硬驅(qū)動(dòng)卡打印機(jī)控制卡串行口控制卡\i圖形顯示控制卡軟驅(qū)硬驅(qū)控制卡串口并口控制卡圖3I/O通道的構(gòu)成邏輯I/O接口的功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)CPU通過(guò)系統(tǒng)總線把I/O電路和外部設(shè)備互連在一起，按照電路和設(shè)備的復(fù)雜程度，I/O接口的硬件分成兩大類：I/O接口芯片這些芯片大多是可編程的大規(guī)模集成電路，它們通過(guò)CPU輸出不同的命令和參數(shù)，靈活的控制互連的I/O電路。微機(jī)中心這些集成接口芯片有定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253/8254.中斷控制器8259,DMA控制器8257,并行接口8255和單片機(jī)構(gòu)成的鍵盤(pán)控制器等。I/O接口控制卡這些接口控制卡由若干集成電路，按一定的邏輯構(gòu)成，如視頻接口卡（又稱為顯卡），聲卡，等等。2）I/O接口的組成I/O接口的功能實(shí)現(xiàn)即需要硬件的支撐，也需要軟件的驅(qū)動(dòng)。I/O接口實(shí)際上是微機(jī)與I/O設(shè)備間的硬件連接和軟件控制的總稱，接口中硬件和軟件分別稱為接口硬件和接口軟件。A接口硬件接口電路通常做在一塊大規(guī)模集成電路上，因而常被稱為接口芯片。不同功能的接口電路，其結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但都是由寄存器和控制邏輯兩大部分組成。數(shù)據(jù)緩沖器。緩沖寄存器有時(shí)也簡(jiǎn)稱緩存器，它分為輸入緩存器和輸出緩存器兩種。前者的作用是將外設(shè)送來(lái)的數(shù)據(jù)暫時(shí)存放，以便處理器將它取走；后者的作用是用來(lái)暫時(shí)存放處理器送往外設(shè)的數(shù)據(jù)。有了數(shù)據(jù)緩存器，就可以在高速工作的CPU與慢速工作的外設(shè)之間起協(xié)調(diào)和緩沖作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的同步。由于輸入緩存器的輸出是接在數(shù)據(jù)總線上的，因此它必須有三態(tài)輸出功能。控制寄存器控制寄存器用于存放處理器發(fā)來(lái)的控制命令和其他信息，以確定接口電路的工作方式和功能。由于現(xiàn)在的接口芯片大都具有可編程的特點(diǎn)，即可通過(guò)編程來(lái)選擇或改變其工作方式和功能，這樣，一個(gè)接口芯片就相當(dāng)于具有多種不同的工作方式和功能，因此使用起來(lái)十分靈活和方便?？刂萍拇嫫魇菍?xiě)寄存器，其內(nèi)容只能由處理器寫(xiě)入，而不能讀出。狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器用于保存外設(shè)現(xiàn)行各種狀態(tài)信息。它的內(nèi)容可以被處理器讀出，從而使處理器了解外設(shè)狀態(tài)及數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中正在發(fā)生或最近已經(jīng)發(fā)生的事情，供處理器做出正確的判斷，使它能安全可靠地與接口完成交換數(shù)據(jù)的各種操作。特別當(dāng)CPU以程序查詢方式同外設(shè)交換數(shù)據(jù)時(shí)，狀態(tài)寄存器更是必不可少的。CPU通過(guò)查詢外設(shè)的忙與閑，良好與故障及就緒與不就緒等狀態(tài)，才能正確地與之交換信息。以上三種寄存器是接口電路中的核心部分。為了保證在處理器和外設(shè)之間通過(guò)接口正確地傳送數(shù)據(jù)，接口電路還必須包括下面幾種控制邏輯電路。數(shù)據(jù)總線和地址總線緩存器數(shù)據(jù)總線和地址總線緩存器用于實(shí)現(xiàn)接口芯片內(nèi)部總線和處理器外部總線的連接。如接口的數(shù)據(jù)總線可直接和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連接，接口的端口選擇根據(jù)I/O尋址方式的要求與地址總線恰當(dāng)?shù)剡B接。端口地址譯碼器端口地址譯碼器用于正確選擇接口電路內(nèi)部各端口寄存器的地址，保證一個(gè)端口寄存器唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)端口地址嗎，以便處理器正確無(wú)誤地與指定外設(shè)交換信息，完成規(guī)定的I/O操作。內(nèi)部控制邏輯內(nèi)部控制邏輯用于產(chǎn)生一些接口電路內(nèi)部的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制總線與內(nèi)部控制信號(hào)的交換。對(duì)外聯(lián)絡(luò)控制邏輯對(duì)外聯(lián)絡(luò)控制邏輯用于產(chǎn)生與接收CPU和外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的同步信號(hào)。這些聯(lián)絡(luò)握手信號(hào)包括微處理器一邊的中斷請(qǐng)求和響應(yīng)，總線請(qǐng)求和響應(yīng)以及外設(shè)一邊的準(zhǔn)備就緒和選通等控制與應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)然，并非所有接口都具有上述全部組成部分。但一般說(shuō)來(lái)，數(shù)據(jù)緩沖寄存器，端口地址譯碼器和輸入/輸出操作控制邏輯是接口電路中的核心部分，任何接口都不可少。其他部分保證在處理器和外設(shè)之間通過(guò)接口正確地傳送數(shù)據(jù)，全于是否需要，則取決于接口功能的復(fù)雜程度和CPU與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式。B接口軟件接口軟件又稱為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。從實(shí)現(xiàn)接口的功能來(lái)看，一個(gè)完整的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序大約包括如下一些程序段。初始化程序?qū)删幊探涌谛酒ɑ蚩刂菩酒┒夹枰ㄟ^(guò)其方式命令或或初始化命令設(shè)置工作方式及初始條件，這是驅(qū)動(dòng)程序中的基本部分。傳送方式處理程序段對(duì)I/O設(shè)備的處理，一般都涉及到輸入/輸出數(shù)據(jù)傳送，針對(duì)CPU與I/O設(shè)備不同的數(shù)據(jù)傳送方式，要有不同的處理程序段。主控程序段主控程序段即完成接口任務(wù)的程序段，如數(shù)據(jù)采集的程序段，包括發(fā)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，查換結(jié)束信號(hào)，讀數(shù)據(jù)，計(jì)算以及保存結(jié)果等內(nèi)容。程序終止與退出程序程序終止與退出程序段包括程序結(jié)束退出前對(duì)接口電路中硬件的保護(hù)程序段，以及對(duì)操作系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的恢復(fù)程序等。輔助程序段該程序段主要解決人機(jī)對(duì)話等內(nèi)容。以上這些程序段是相互依存，統(tǒng)為一體的，只是為了一個(gè)完整的設(shè)備接口程序而劃分成幾個(gè)部分。2.I/O接口的端口尋址所謂端口是指I/O接口（包括接口芯片和接口控制卡）中供CPU直接存取訪問(wèn)的那些寄存器或特定硬件電路。一個(gè)I/O接口總要包括若干個(gè)端口，除常見(jiàn)的數(shù)據(jù)端口，命令端口和狀態(tài)端口外，還有特殊用途的端口：方式控制端口，操作結(jié)果端口和地址索引端口等。微機(jī)中，采用I/O獨(dú)立編址，這種編址方式是將I/O端口單獨(dú)編址而不和存儲(chǔ)空間合在一起。中央處理器對(duì)I/O端口和存儲(chǔ)單元的不同尋址是通過(guò)不同的讀/寫(xiě)控制信號(hào)IOR、IOW、MEMR和MEMW來(lái)實(shí)現(xiàn)的，CPU訪問(wèn)I/O端口必須采用專用的I/O指令（IN，OUT指令）AND，OR，TEST指令可用于對(duì)I/O設(shè)備內(nèi)部寄存器的位操作。MOV指令可以在任意寄存器和端口之間傳送數(shù)據(jù)。3.I/O端口地址分配不同的微機(jī)系統(tǒng)對(duì)I/O端口地址的分配是不同的。Inter系列PC微機(jī)I/O地址線16根，對(duì)應(yīng)的I/O端口編址可達(dá)64K字節(jié)。由于IBM公司當(dāng)初設(shè)計(jì)微機(jī)主板及規(guī)劃接口卡時(shí)，其端口地址譯碼采用的是非完全譯碼方式，即只考慮了低10位地址線A0?A9,而沒(méi)考慮高6位地址線A10?A15,故其I/O端口地址范圍是0000H?03FFH，總共只有1024個(gè)端口，并且把前512個(gè)端口分配給了系統(tǒng)版，后512個(gè)端口分配給了擴(kuò)展槽上的常規(guī)外設(shè)。即一般0200-03FFH地址范圍作為擴(kuò)展槽用的口地址，用戶接口一般在此范圍進(jìn)行口地址譯碼。因此，在實(shí)用中，僅用A0?A9地址進(jìn)行I/O口地址譯碼，并用A9進(jìn)行分界，A9=0是微機(jī)系統(tǒng)板所有的端口，用戶做接口卡時(shí)地址譯碼要保證a9=1。若微機(jī)擴(kuò)展槽不夠用，則可配置擴(kuò)充機(jī)柜，它也備有多個(gè)槽。使用時(shí)，僅需在系統(tǒng)擴(kuò)展槽中插一塊擴(kuò)展卡（用于提高總線帶負(fù)載能力），在擴(kuò)充機(jī)柜中插入一塊接收卡，在用擴(kuò)展電纜相連即可。后來(lái)在PC/AT系統(tǒng)中，做了一些調(diào)整。其中，前256個(gè)端口（0000H?00FFH）供系統(tǒng)板上的I/O接口芯片使用，如表2-1所示；后768個(gè)端口（0100H?03FFH）供擴(kuò)展槽上的I/O接口控制卡或做在主機(jī)板上的I/O接口電路使用（例如，許多機(jī)器的硬盤(pán)接口是做在主機(jī)板上的），如表2-2所示。因各自的功能需要，PC系列及兼容機(jī)，不同型號(hào)的I/O端口的分配只能做到大體一致，有些端口地址可能不相同，在進(jìn)行I/O接口卡的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先弄清I/O口的地址分配。用戶可以保留的I/O地址或未用的I/O卡端口。在表2-1中分配個(gè)每個(gè)接口芯片的I/O端口地址，在實(shí)際使用中，并未全部用完。例如，中斷控制器825