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  • 外设接口

    2021-06-17 07:49:43
    中文名外设接口外文名Peripheral Interface英文简写PI定义计算机连接外设接口用途计算机外围设备交换信息领域计算机学科外设接口概念编辑语音外设接口(Interface)是计算机的CPU、存储器外围设备,或者两种外围...

    外设指除了主机箱、显示屏、键盘以外的设备。接口是指MD产品输入输出的地方。那么外设接口就是连接外围设备的接口。

    中文名

    外设接口

    外文名

    Peripheral Interface

    英文简写

    PI定    义

    计算机连接外设的接口

    用    途

    计算机与外围设备交换信息

    领    域

    计算机学科

    外设接口概念

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    语音

    外设接口(Interface)是计算机的CPU、存储器与外围设备,或者两种外围设备之间,或者两种机器之间通过系统总线进行连接的逻辑电路(逻辑部件),它是CPU与外界进行信息交换的中转站。

    外设接口的基本功能:

    一是为信息传输操作选择外围设备;

    二是在选定的外围设备和主机之间交换信息,保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

    接口由接口电路、连接电缆和接口软件组成。[1]

    外设接口功能

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    语音

    外设接口在微型计算机和外围设备之间起着桥梁的作用,主要有以下功能:

    1.寻址功能:选择多个I/O接口中的其中一个端口 ;

    2.数据的寄存和缓冲功能;

    3.数据转换功能;

    4.联络功能;

    5.中断管理或DMA管理功能;

    6.命令控制。[1]

    外设接口传送信息

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    语音

    计算机CPU与外围设备之间传送的信息有三种:

    1.数据信息:是CPU和外围设备传送的基本信息,它可分为数字量、模拟量和开关量三种。

    2.状态信息:反映外围设备的工作状态,由外围设备通过接口传送给微型计算机。

    3.控制信息:由CPU传送给外设,用来设置外围设备的各种方式,产生相应的输入输出控制信号。

    I/O接口有相应的端口存放数据信息、状态信息和控制信息 。[1]

    外设接口接口及指令

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    语音

    CPU与外设之间的信息传送是通过I/O接口的端口来实现的,对I/O接口的访问方式取决于这些端口的编址方式,通常端口有两种编址方式:存储器影像的I/O编址方式和独立的I/O编址方式。

    1.存储器影像的I/O编址方式:用这种编址方式访问端口和访问存储器单元相同,它用访问存储器的指令访问I/O端口,用访问存储器的控制信号存储器读和存储器写作为I/O端口的读写控制信号。

    2.独立的I/O编址方式:CPU有专门的指令访问I/O端口,与之对应,有专门的I/O读和I/O写作为I/O读写控制信号,I/O的地址空间和存储器的地址空间可以重叠。[1]

    外设接口外设接口类型

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    语音

    外设接口的类型如下:

    分类标准接口名称

    传送方式并口串口

    功能选择可编程接口不可编程接口

    通用性通用接口专用接口

    操作同步性同步接口异步接口

    控制方式程序式接口DMA式接口

    下面会介绍几种接口。

    外设接口串行接口

    数据以串行(逐位进行传送)的方式传送的接口叫串行接口。串行接口是广泛应用于微型计算机系统的一种通用接口。串行接口用于连接慢速的外围设备(CRT显示器、调制解调器、打印机、扫描仪、键盘、鼠标等)到计算机的总线上,其设备的一端按位串行传送,计算机一端并行传送。

    串行接口部件内部有4个主要寄存器:控制寄存器、状态寄存器、数据输入寄存器和数据输出寄存器。

    控制寄存器:用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息,从而决定了接口的工作方式。

    状态寄存器:用来指示传输过程中当前的传输状态或者某一种错误。

    数据输入寄存器:总是和串行输入并行输出移位寄存器配对使用的。在输入过程中,数据一位一位的从外围设备进入接口的移位寄存器,当接收完1个字节以后,数据就从移位寄存器送到数据输出寄存器,再等待CPU来取走。

    数据输出寄存器:总是和并行输入串行输出移位寄存器配对使用的。

    串行数据的传送方式分成3种基本的传送方式 :

    1.单工传送方式:数据在通信链路上只能朝一个固定的方向进行传送操作;

    2.半双工传送方式:在半双工通信链路中,使用同一根通信线分时地进行数据的发送和接收;

    3.全双工传送方式:数据可以在两个方向上同时进行传送操作。[2]

    外设接口并行接口

    并行接口的引线包括数据信号线,控制信号线以及状态信号线。

    控制信号线:

    选通(STB):低电平有效,用于主机对打印机的数据选通。

    自动走纸(AUTO LF):低电平有效,打印完后自动走纸换行。

    初始化(INIT):低电平有效,使打印机的控制器初始化信号。

    选择输入(SLCT IN):低电平有效,使打印机处于联机状态。

    状态信号线:

    应答信号 (ACK):低电平有效,表示打印机准备好,可以接收数据。

    忙信号 (BUSY):高电平有效,表示打印机处于忙状态。

    无纸 (PE):高电平有效,表示打印机缺纸。

    联机 (SLCT):高电平有效,表示打印机为联机状态。

    出错 (ERROR):低电平有效,表示打印机出错,包括无纸、脱机、错误状态。

    并行接口有如下一些操作:

    1.经过并行接口把数据送入CPU的操作过程

    ①外围设备将数据发送给接口,且使状态线的“输入数据准备就绪”信号变成高电平。

    ②在并行接口把数据送到数据缓冲寄存器的同时,作为对外围设备的响应信息,将“输入数据回答”信号线变成高电平。

    ③当外围设备接收到这个信号后,便将“输入数据准备就绪”信号和数据撤消掉。

    ④当数据到达并行接口之后,将接口状态寄存器中“输入准备就绪”状态位置位,以供CPU查询,或向CPU发出一个中断请求。

    ⑤当CPU从并行接口读取到数据后,并行接口会自动将状态寄存器中的“输出准备就绪”状态位清零,并使数据总线处于高阻抗状态。[2]

    外设接口IDE接口

    IDE(Integrated Device Electronics,电子集成驱动器)是专门为硬盘子系统连接而设计的接口,也适用于软盘驱动器和光驱的连接 。IDE也叫ATA(AT Attachment)接口。

    IDE接口通过40芯扁平电缆将主机和磁盘子系统或光盘子系统相连,采用16位并行传输,其中,除了数据线外,还有一组DMA请求和应答信号、1个中断请求信号、I/O读信号、I/O写信号,以及复位信号和地信号等。同时,IDE另用1个4芯电缆将主机的电源送往外设子系统。

    1个IDE接口可以连接2个硬盘 。

    IDE接口优点:价格低廉、兼容性强、性价比高。

    IDE接口缺点:数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少。[1]

    外设接口SCSI接口

    SCSI(Small Computer System Interface)意为小型计算机系统接口,原是小型计算机的标准外设接口,用于连接磁盘机、磁带机等高速外围设备。已广泛应用于微型计算机系统以及许多工作站,是外围设备接口中比较成功的一种接口。主要用于高档服务器系统连接硬盘、光盘驱动器、磁带机等。和IDE接口相比,SCSI接口速度快,可连接的设备多,但造价高。

    在系统中应用SCSI必须要有专门的SCSI控制器,也就是一块SCSI控制卡,才能支持SCSI设备。[1]

    外设接口USB接口

    通用串行总线USB(Universal Serial Bus)接口是近几年推出的一种全新的外围设备接口。它是一种高速的通信接口,它的性能比系统所采用的标准串行接口和并行接口都要好。

    USB支持热插拔,即插即用的优点,所以USB接口已经成为MP3的最主要的接口方式。USB有两个规范,即USB1.1和USB2.0。

    USB1.1是较为普遍的USB规范,其高速方式的传输速率为12Mb/s 。

    USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Mb/s,即60MB/s,可以满足大多数外设的速率要求。

    USB是一种全新的,高速、灵活、通用、方便、可靠的接口。主要特点有:

    1.物理接口是一个通过4线连接的接口。

    2.可以连接外设、复合设备和集线器。它采用的是分层的、星形的拓扑结构。最多可以连接5级集线器,可连接的外围设备能多达127台。

    3.传输速率高。USB1.1的最高位速率为12Mb/s ,USB2.0的最高传输速率为480Mb/s,USB3.0的理论速度甚至高达5Gb/s。

    4.可靠性高。由于USB采用平衡传输方式,抗干扰性好;同时USB带硬件纠错能力,可完成对软件透明的检错和重发。[1]

    参考资料

    1.

    袁新燕 著.计算机外设与接口技术:高等教育出版社,2009

    2.

    李朝青 著.单片机原理及串行外设接口技术: 北京航空航天大学出版社,2008

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  • 9-1 主机与外设的连接主机与外设的连接 输入输出接口 主机外设的连接方式有辐射型连接、总线型连接等。 输入输出接口(I/O接口)是主机外设之间的交接界面,通过接口可以实现主机外设之间的信息交换。 输入输出...

    9-1 主机与外设的连接

    主机与外设的连接 输入输出接口 主机和外设的连接方式有辐射型连接、总线型连接等。 输入输出接口(I/O接口)是主机和外设之间的交接界面,通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换。 输入输出接口 数据信息可以是通过输入设备送到计算机的输入数据,也可以是经过计算机运算处理和加工后,送到输出设备的结果数据。传送可以是并行的,也可以是串行的。 输入输出接口 控制信息是CPU对外设的管理命令,如外设的启动和停止控制、输入或输出操作的指定、工作方式的选择、中断功能的允许和禁止等。 输入输出接口 状态信息用来标志外设的工作状态,比如,输入设备数据准备好标志,输出设备忙、闲标志等。CPU在必要时可通过对它的查询来决定下一步的操作。 输入输出接口 联络信息是主机和外设间工作的时间配合信息,通过联络信息可以决定不同工作速度的外设和主机之间交换信息的最佳时刻,以保证整个计算机系统能统一协调地工作。 输入输出接口 外设识别信息是I/O寻址的信息,使CPU能从众多的外设中寻找出与自己进行信息交换的惟一的设备。 接口的功能与基本组成 接口的功能主要有: ?实现主机和外设的通信联络控制 ?进行地址译码和设备选择 ?实现数据缓冲 ?数据格式的变换 ?传递控制命令和状态信息 接口的功能与基本组成 接口中要分别传送数据信息、控制信息和状态信息,这些信息都通过数据总线来传送。大多数计算机都把外部设备的状态信息视为输入数据,而把控制信息看成输出数据,并在接口中分设各自相应的寄存器,赋以不同的端口地址,各种信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。 接口的功能与基本组成 接口的基本组成及与主机、外设间的连接 接口的功能与基本组成 接口与端口是两个不同的概念。端口是指接口电路中可以被CPU直接访问的寄存器,若干个端口加上相应的控制逻辑电路才组成接口。 接口的功能与基本组成 通常,一个接口中包含有数据端口、命令端口和状态端口。存放数据信息的寄存器称为数据端口,存放控制命令的寄存器称为命令端口,存放状态信息的寄存器称为状态端口。CPU通过输入指令可以从有关端口中读取信息,通过输出指令可以把信息写入有关端口。 接口的功能与基本组成 对状态端口只能读,将外设的状态标志送到CPU中去;对命令端口只能写,将CPU的各种控制命令发送给外设。为了节省硬件,在有的接口电路中,状态信息和控制信息可以共用一个寄存器(端口),称之为设备的控制/状态寄存器。 外设的识别和端口寻址 为了能在众多的外设中寻找或挑选出要与主机进行信息交换的外设,就必须对外设进行编址。外设识别是通过地址总线和接口电路中的外设识别电路来实现的,I/O端口地址就是主机与外设直接通信的地址,CPU可以通过端口发送命令、读取状态和传送数据。 外设的识别和端口寻址 I/O端口编址方式有两种:一种是I/O映射方式,即把I/O端口地址与存储器地址分别进行独立的编址;另一种是存储器映射方式,即把端口地址与存储器地址统一编址。 外设的识别和端口寻址 独立编址方式在Intel系列微机及大型计算机中得到广泛应用,Intel 80x86的I/O地址空间由64K(216)个独立编址的8位端口组成。两个连续的8位端口可作为16位端口处理;4个连续的8位端口可作为32位端口处理。 输入输出信息传送控制方式 主机和外设之间的信息传送控制方式,经历了由低级到高级、由简单到复杂、由集中管理到各部件分散管理的发展过程,按其发展的先后次序和主机与外设并行工作的程度,可以分为程序查询、程序中断、DMA和通道4种。 输入输出信息传送控制方式 目前,小型、微型计算机大多采用程序查询方式、程序中断方式和DMA方式;大、中型机多采用通道方式。

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  • 2002.12计算机组成原理§1主机与外设的连接第十章 现代计算机系统中外部设备的种类繁多,各类外部设备不仅结构组成和工作原理不同,而且与主机的连接方式也是复杂多变的。因此,计算机的输入/输出子系统成为整个...

    2002.12计算机组成原理§1主机与外设的连接

    第十章 现代计算机系统中外部设备的种类繁多,各类外部设备不仅结构组成和工作原理不同,而且与主机的连接方式也是复杂多变的。因此,计算机的输入/输出子系统成为整个计算机系统中最具有多样性和复杂性的部分,本章将比较详细地介绍几种典型的输入/输出子系统的工作原理,以及总线技术。 §1 主机与外设的连接 1.1 主机和外设的连接方式 (1) 辐射型连接(星型) 以主机为中心向各设备辐射的星形连接,这种连接方式具有控制简单的优点,但结构复杂、连线多,缺乏灵活性。 (2) 总线型连接 各外设经集电极开路门或三态门挂接在总线上,故称为总线型连接。这种连接方式具有结构简单,易于扩展等优点,而且各外设之间也有可能通过同一组总线直接通信。其缺点是所有的外设都通过同一组总线分时地工作,由于信息吞吐量有限,将影响交换速度。 §1 主机与外设的连接 (3) 结合型连接 前述两种方式的结合型。主机通过“通道”来管理外设的输入/输出操作,主机与通道间采用辐射型连接,而通道和外设间则采用总线型连接。 1.2 输入/输出接口 无论何种外设,以何种方式与主机相联,仔细分析它们之间的全部动作,可以看出两者之间是在进行信息交换。输入/输出接口(I/O 接口)是主机和外设之间的交接界面,通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换。 §1 主机与外设的连接 主机和外设之间需要交换的信息有: (1) 数据信息 这类信息可以是通过输入设备送到计算机的输入数据,也可以是经过计算机运算处理和加工后,送到输出设备的结果数据。传送可以是并行的,也可以是串行的。 (2) 控制信息 这是CPU对外设的控制信息或管理命令,如外设的启动和停止控制、 输入或输出操作的指定、工作方式的选择、中断功能的允许和禁止等。 §1 主机与外设的连接 (3) 状态信息 这类信息用来标志外设的工作状态,CPU 在必要时可通过对它的查询来决定下一步的操作。比如,输入设备数据准备好标志,输出设备忙闲标志等。 (4) 联络信息 这是主机和外设间工作的时间配合信息,它与主机和外设间的信息交换方式密切相关。通过联络信息可以决定不同工作速度的外设和主机之间交换信息的最佳时刻,以保证整个计算机系统能统一协调地工作。 §1 主机与外设的连接 (5) 外设识别信息 这是I/O寻址的信息,使CPU能从众多的外设中寻找出与自己进行信息交换的唯一外部设备。 1.3 接口的功能和基本组成 1. 接口的功能 (1) 实现主机和外设的通信联络控制 接口中的同步控制电路用来解决主机与外设的时间配合问题。 §1 主机与外设的连接 (2) 进行地址译码和设备选择 当CPU送来选择外设的地址码后,接口必须对地址进行译码以产生设备选择信息,使主机能和指定外设交换信息。 (3) 实现数据缓冲 在传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器中,然后再送到输出设备或主机中去。 (4) 数据格式的变换 在输入或输出操作过程中,为了满足主机或外设的各自要求,接口电路中必须具有完成各类数据相互转换的功能。 §1 主机与外设的连接 (5) 传递控制命令和状态信息 当CPU要启动某一外设时,通过接口中的控制命令寄存器向外设发出启动命令;当外设准备就绪时,则有状态信息送回接口中的状态寄存器,为CPU 提供反馈信息,告诉CPU,I/O设备已经具备和CPU交换数据的条件。当外设向CPU提出中断请求和DMA请求时,CPU也有相应的响应信号反馈给外设。 §1 主机与外设的连接 2. 接口的基本组成 接口中要分别传送数据信息、控制信息和状态信息。大多数计算机都把I/O设备的状态信息视为输入数据,而把控制信息看成输出数据,并在接口中分设各自相应的寄存器,赋以不同的端口地址,各种信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中。 接口与端口是两个不同的概念。端口是指接口电路中可以进行读/写的寄存器,若干个端口加上相应的控制逻辑电路才组成接口。 §1 主机与外设的连接 通常,一个接口中包含有数据端口、控制端口和状态端口。存放数据信息的寄存器称为数据端口,存放状态信息的寄存器称为状态端口,存放控制命令的端口称为命令端口。 CPU通过输入指令可以从有关端口中读出信息,通过输出指令可以把信息写入有关端口。对状态端口只进行输入操作,将设备状态标志送到CPU 中去;对命令端口只进行输出操作,CPU将向外设发送各种控制命令。因此,在有的接口电路中状态信息和控制信息共用一个寄存器,称之为设备的控制状态

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    【单选题】下列叙述中,正确的是 。

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空空如也

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外设与主机的接口