輸入輸出接口的類型和功能特點(diǎn)

　　1、接口的類型

　　在實(shí)際應(yīng)用中，按照外部設(shè)備的工作原理和應(yīng)用方式的不同，開發(fā)出了多種多樣的輸入/輸出接口，可以按照不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行分類。

　?。?）按通用性分類，有通用接口和專用接口。通用接口是可供多種外設(shè)使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，專用接口則是為某類外設(shè)或應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的。

　?。?）按外設(shè)與接口間的數(shù)據(jù)傳送方式，可分為串行接口和并行接口。主機(jī)與接口由內(nèi)部的系統(tǒng)總線負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)總是并行傳送的。在并行接口中，外設(shè)和接口間傳送數(shù)據(jù)的寬度是一個(gè)字節(jié)（或字）的所有位，一次傳輸?shù)?a target="_blank">信息量大，但數(shù)據(jù)線的根數(shù)將隨著數(shù)據(jù)寬度的增加而增加。在串行接口中，外設(shè)和接口間的數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，一次傳輸?shù)男畔⒘啃?，但只需一根?shù)據(jù)線。所以，并行接口適合近距離設(shè)備與主機(jī)間的傳輸；串行接口比較適合在遠(yuǎn)程終端和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備離主機(jī)較遠(yuǎn)的場(chǎng)合下使用。

　?。?）按主機(jī)訪問外設(shè)的控制方式，可分為程序查詢式接口、程序中斷接口、DMA接口，以及更復(fù)雜一些的通道控制器等。

　?。?）按功能的靈活性，可分為可編程接口和不可編程接口?？删幊探涌诘墓δ苁强勺兊?，通過編程可使同一接口執(zhí)行多種不同的功能；不可編程接口則只能用硬連線邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)固定的功能。

　?。?）按輸入/輸出的信號(hào)類型不同，可分為數(shù)字接口和模擬接口。數(shù)字接口的輸入/輸出全為數(shù)字信號(hào)，以上列舉的并行接口和串行接口都是數(shù)字接口。而模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中包含模擬信號(hào)，則屬于模擬接口。

　　2、工作特點(diǎn)

　　輸入/輸出接口電路的內(nèi)部的基本組成和外部的連接方式可以用如下圖所示的框圖來(lái)表示。由圖可見，主機(jī)對(duì)外部設(shè)備的控制信息看成輸出數(shù)據(jù)，外部設(shè)備提供給主機(jī)讀取的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息則是輸入數(shù)據(jù)，若在接口中為數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息分設(shè)相應(yīng)的寄存器，賦以不同的端口地址，這些信息便按照I/O控制信息的要求分時(shí)地由主機(jī)或外設(shè)使用數(shù)據(jù)總線傳送到各自的寄存器中去，再由對(duì)方讀取并進(jìn)行后續(xù)操作。

　　需要說(shuō)明的是，“接口”與“端口”是兩個(gè)不同的概念。端口是指接口電路中可以被CPU直接訪問的寄存器，若干個(gè)端口加上相應(yīng)的控制邏輯電路才組成接口。接口中存放數(shù)據(jù)信息的寄存器稱為數(shù)據(jù)端口，存放控制命令的寄存器稱為控制端口，存放狀態(tài)信息的寄存器稱為狀態(tài)端口。CPU通過輸入指令可以從有關(guān)端口中讀取信息，通過輸出指令可以把信息寫入有關(guān)端口。

　　3、接口的功能

　　結(jié)合介紹過的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制指令、各種輸入輸出設(shè)備所要完成的工作任務(wù)和特點(diǎn)，以及圖7.1所示接口的基本組成，可以看出，接口大致具有如下功能：

　　（1）設(shè)備識(shí)別與選擇

　　每臺(tái)外設(shè)在生產(chǎn)時(shí)都會(huì)設(shè)置自己的通用和專用標(biāo)識(shí)，主機(jī)也會(huì)給接口電路分配I/O地址，主機(jī)可利用這一功能從多臺(tái)外設(shè)中識(shí)別和選擇要進(jìn)行信息交換的設(shè)備。

　?。?）數(shù)據(jù)緩沖與控制（傳輸協(xié)議）

　　外部設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度往往與主機(jī)差別很大，即便速度相同由于不是共用時(shí)鐘信號(hào)，兩者間也是很難同步運(yùn)行的。通常在接口電路中設(shè)置一至幾個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器和控制器，使兩者間能夠有效地發(fā)送和接受各種數(shù)據(jù)信息。

　　（3）控制命令和狀態(tài)信息傳遞

　　CPU需要啟動(dòng)某一外設(shè)時(shí)，首先要通過接口中的命令寄存器向外設(shè)發(fā)出啟動(dòng)命令，外設(shè)準(zhǔn)備就緒時(shí)，則有“準(zhǔn)備好”的狀態(tài)信息送回接口中的狀態(tài)寄存器供CPU讀取。此后，主機(jī)與外設(shè)間才能開始數(shù)據(jù)信息的交換。

　?。?）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸

　　每臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)格式往往有所不同，接口電路應(yīng)按照對(duì)方要求進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，才能成為對(duì)方能夠讀懂的有效數(shù)據(jù)信息。如串行/并行轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、以及二進(jìn)制碼與ASCII碼之間的轉(zhuǎn)換等。