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1、第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论1.3 端口的编址方法端口的编址方法1.4 I/O 接口的译码电路接口的译码电路1.4 接口的分类接口的分类习题习题1.1 IBM PC机的结构机的结构1.2 接口技术的基本概念接口技术的基本概念1.1 IBM PC1.1 IBM PC系列微型计算机的结构系列微型计算机的结构微型计算机的主要器件微型计算机的主要器件；微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构：单总线、双总线和多单总线、双总线和多总线以及星型结构。总线以及星型结构。台式台式PCPC机外观机外观主板主板主板主板+cpu+cpu+内存条内存条主板主板+ +适配器适配器+ +机箱机箱CPU+C
2、PU+内存条（内存条（DIMMDIMM）键盘键盘+ +鼠标鼠标软盘电缆软盘电缆+ +硬盘（光驱）电缆硬盘（光驱）电缆主板主板+ +适配器适配器+ +机箱机箱+ +软盘软盘+ +硬盘硬盘+ +光驱光驱硬盘硬盘光驱光驱软驱软驱声卡声卡显卡显卡网卡（网卡（PCI+ISAPCI+ISA）主板主板+ +机箱（电源线）机箱（电源线）机箱（插座）机箱（插座）打印机（喷墨打印机（喷墨+ +激光）激光）最新的主板最新的主板最新的主板最新的主板最新的主板最新的主板最新的主板最新的主板8088CPU82848087锁存器锁存器收发器收发器总线总线控制器控制器8237ARAMROM8259A8253A8255APC
3、BUSSpeaker KeyboardIDE显显卡卡1.1.1 IBM PC/XT1.1.1 IBM PC/XT和和ATAT机的基本结构机的基本结构1.1.2 80386/804861.1.2 80386/80486机的基本结构机的基本结构80486-xx集成芯片组集成芯片组/82380ISA 总线总线系统系统BIOSDRAM与与L2 Cache控制器控制器/82385L2 CacheDRAMCPU 总线总线实时时钟实时时钟/日历日历CMOS RAM.1.1.3 Pentium1.1.3 Pentium机的基本结构机的基本结构PII原理图原理图P-IIP-IICRT显卡显卡82443BX内存内
4、存3.3V EDO&SDRAM视频视频BIOSVRAM82371EBAGPPCI BUSISA BUSIDEx2USBx266/100MHz系统系统BIOS1.1.4 1.1.4 新一代微机的基本结构新一代微机的基本结构第一章第一章 绪论绪论1.3 端口的编址方法端口的编址方法1.4 I/O 接口的译码电路接口的译码电路1.4 接口的分类接口的分类习题习题1.2 接口技术的基本概念接口技术的基本概念1.1 IBM PC机的结构机的结构接口接口：两个部件或两个系统之间的交接部分。两个部件或两个系统之间的交接部分。硬件接口硬件接口：两个部件或两个设备之间的逻辑电两个部件或两个设备之间的逻辑电路。路
5、。软件接口软件接口：两个软件之间为交换信息而约定的两个软件之间为交换信息而约定的逻辑边界逻辑边界。1.2.1 1.2.1 接口概述接口概述* 软硬件之间的接口：软硬件之间的接口：连接软件和硬件连接软件和硬件的，通常是固化的一段程序，比如的，通常是固化的一段程序，比如BIOS。CPUI/OI/O1.2.2 1.2.2 接口的功能接口的功能地址译码和设备选择逻辑：地址译码和设备选择逻辑：有多个外设时有多个外设时 。数据缓冲或锁存：数据缓冲或锁存：门控和保持作用。门控和保持作用。设置保存控制命令和译码设置保存控制命令和译码：控制数据的传输。：控制数据的传输。检测、保存外部设备的状态：检测、保存外部设
6、备的状态： READY、BUSY等，如用于查询传输方式。等，如用于查询传输方式。信息转换：信息转换：串并转换、电平转换、串并转换、电平转换、A/D和和D/A等。等。中断控制逻辑：中断控制逻辑：提供中断请求和中断响应、提供中断请求和中断响应、中断识别等功能。中断识别等功能。地址译码和设备选择逻辑：地址译码和设备选择逻辑：当有多个接口芯片时，通过地址当有多个接口芯片时，通过地址线产生片选信号。线产生片选信号。CPUI/O（1）I/O（n）译码译码1.2 1.2 接口的功能接口的功能CPUI/O（1）I/O（n）译码译码锁存锁存1.2.2 1.2.2 接口的功能接口的功能数据缓冲或锁存（输入输出数据
7、缓冲或锁存（输入输出功能）：功能）：根据读写信号决定输入输出，通根据读写信号决定输入输出，通常输入时缓冲，输出时锁存。常输入时缓冲，输出时锁存。缓冲缓冲设置保存控制命令和译码设置保存控制命令和译码/检检测、保存外部设备的状态（可测、保存外部设备的状态（可编程功能）：编程功能）：对于功能较强的接口，可对于功能较强的接口，可通过编程的方式对其进行通过编程的方式对其进行控制控制。CPUI/O（1）译码译码锁存锁存控制控制状态状态1.2.2 1.2.2 接口的功能接口的功能CPUI/O（1）I/O（n）译码译码锁存锁存缓冲缓冲信息转换功能：信息转换功能：输入时将信号转换成输入时将信号转换成TTL逻逻辑
8、的数字信号，输出时反之。辑的数字信号，输出时反之。1.2.2 1.2.2 接口的功能接口的功能1.2.2 1.2.2 接口的功能接口的功能中断控制逻辑：中断控制逻辑：输入时外设准备好数据后发输入时外设准备好数据后发READY信号，中断控制功能会向信号，中断控制功能会向CPU发中断请求信号，输出时外发中断请求信号，输出时外设取走数据并准备接收下一个数设取走数据并准备接收下一个数据时发据时发ACK信号，中断控制功能信号，中断控制功能会向会向CPU发中断请求信号。发中断请求信号。CPUI/O（1）I/O（n）译码译码锁存锁存缓冲缓冲CPUI/O（1）译码译码锁存锁存控制控制状态状态1.2 1.2 接
9、口的功能接口的功能错误检测功能：错误检测功能：在传输过程中如果出错，应在传输过程中如果出错，应能检测出来并向能检测出来并向CPU报告。报告。1.2.3 1.2.3 输入输出数据的传送方式输入输出数据的传送方式程序控制方式程序控制方式-直接传送方式：直接传送方式：CPU+5VGND88+5V放大器放大器88253BUSCS CS CS IOWXXXHAENIN ALIN AL，XXXHXXXHOUT XXXHOUT XXXH，ALAL1.2.3 1.2.3 输入输出的传送方式输入输出的传送方式程序控制方式程序控制方式-查询传送方式：查询传送方式：CPU88BUSCS CS IOWXXXHAENA
10、/D转换器转换器8READYCS 打印机打印机8ACKCS D Q CS STBIN ALIN AL，XXXHXXXHOUT XXXHOUT XXXH，ALAL1.2.3 1.2.3 输入输出的传送方式输入输出的传送方式中断控制方式：中断控制方式：CPU88BUSCS CS IOWXXXHAEN A/D转换器转换器8READYIE 打印机打印机8ACKIE D Q CS STBIRQ6 IRQ7 1.2.3 1.2.3 输入输出的传送方式输入输出的传送方式直接存储器存取（直接存储器存取（DMA）方式：）方式：CPUMEMI/O外设外设MOV AL，XXXXXH OUT YYYH，ALIN AL
11、，XXXH MOV YYYYYH，ALCPUDMACMEMI/O外设外设A0A16, MEMR IOW, DACKi？第一章第一章 绪论绪论1.3 端口的编址方式端口的编址方式1.2 接口技术的基本概念接口技术的基本概念1.1 IBM PC机的基本结构机的基本结构1.4 I/O接口的译码电路接口的译码电路习习 题题1.5 接口的分类接口的分类CPU对外设的访问就是对对外设的访问就是对I/O接口电路中相接口电路中相应的寄存器进行访问，通常每个寄存器对应应的寄存器进行访问，通常每个寄存器对应一个唯一的地址，每个地址称为一个唯一的地址，每个地址称为I/O端口端口。1.3 1.3 端口的编址方式端口的
12、编址方式端口的编址方式：端口的编址方式：I/O独立编址独立编址存储器映象编址存储器映象编址1.3.1 I/O独立编址MOV XXXXH，AL/MOV AL，XXXXH OUT XXXH，AL/IN AL，XXXHCPUMEMI/OABDB译码电路译码电路译码电路译码电路MEMRMEMWIORIOWCB00000H00001HFFFFFH3FFH001H000HMEMI/OM/IO=0M/IO=11.31 I/O独立编址MOV XXXXH，AL/MOV AL，XXXXH OUT XXXH，AL/IN AL，XXXHCPUMEMI/OABDB译码电路译码电路译码电路译码电路MEMRMEMWIORI
13、OWCB00000H00001HFFFFFH3FFH001H000HMEMI/OM/IO=0M/IO=1MOV XXXXH，AL/MOV AL，XXXXH OUT XXXH，AL/IN AL，XXXHCPUMEMI/OABDB译码电路译码电路译码电路译码电路MEMRMEMWIORIOWCB00000H00001HFFFFFH3FFH001H000HMEMI/OM/IO=0M/IO=11.31 I/O独立编址MOV XXXXH，AL/MOV AL，XXXXH OUT XXXH，AL/IN AL，XXXHCPUMEMI/OABDB译码电路译码电路译码电路译码电路MEMRMEMWIORIOWCB00
14、000H00001HFFFFFH3FFH001H000HMEMI/OM/IO=0M/IO=11.31 I/O独立编址1.3.2 存储器映象编址MOV XXXXH，AL/MOV AL，XXXXH OUT XXXHOUT XXXH，ALAL/IN AL/IN AL，XXXHXXXHCPUMEM和I/OABDB译码电路RDWRCB00000H00001H7FFFFHMEM80000HFFFFFHI/OMOV XXXXH，AL/MOV AL，XXXXH OUT XXXHOUT XXXH，AL/AL/IN ALIN AL，XXXHXXXHCPUMEM和I/OABDB译码电路RDWRCB00000H000
15、01H7FFFFHMEM80000HFFFFFHI/O1.3.2 存储器映象编址第一章第一章 绪论绪论1.4 I/O接口的译码电路接口的译码电路1.2 接口技术的基本概念接口技术的基本概念1.1 IBM PC机的基本结构机的基本结构1.3 端口的编址方式端口的编址方式习习 题题1.5 接口的分类接口的分类PC BUSAENA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 1 0 1 1 1 1 0 1 x x74LS30A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 2F4H 2F7H：278H 27FH的译码电路的译码电路FFD0 H FFD4H的译码电路的译码电路译码电路的设计译码电路
16、的设计门电路（固定单端口）门电路（固定单端口）A3A2 1 0 0 1 1 1 0 1 x x74LS138A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 G1G2AG2BCBAA4A8A7+A5A6A9译码电路的设计译码电路的设计译码器（固定多端口）译码器（固定多端口）A2A3A4A5 1 0 1 1 1 1 0 1 x x74LS85A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 74LS30+5VA6A7A8A9ABCDEFGHFA=BA0A1A2A3B0B1B2B3+5V译码电路的设计译码电路的设计比较器比较器（可选单端口（可选单端口/ /多端口）多端口）NCA
17、15A14A13A12A11A10A9IOWGAL16V8GNDY5Y4Y3Y2Y1Y0NCVCCGAL16V8ADDRESS DECODERJINE 03/03/07DECODE；PINS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 NC A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 IOW GND；PINS 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 NC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 VCC/Y0=/A15*/A14*/A13*/A12*/A11*/A10*/A9/Y1=/A15*/A14*/A13*/A12*/A11*/A10*A9 Y7Y6译码
18、电路的设计译码电路的设计GAL/PALGAL/PAL（可选多端口）（可选多端口）第一章第一章 绪论绪论1.5 接口的分类接口的分类1.2 接口技术的基本概念接口技术的基本概念1.1 IBM PC机的基本结构机的基本结构1.4 I/O接口的译码电路接口的译码电路习习 题题1.3 端口的编址方式端口的编址方式按传送方式分类按传送方式分类:按使用灵活性分类按使用灵活性分类：按通用性分类按通用性分类： 按输入输出信号分类按输入输出信号分类：并行接口，如并行接口，如8255，8155，PIO，C6820。串行接口，如串行接口，如8250，8251，SIO，C6850。不可编程接口，如不可编程接口，如82
19、12，244/245，73/373。可编程接口，如可编程接口，如8255，8250，8253，8237，8259。通用接口，如通用接口，如8250，8255。专用接口，如专用接口，如8279，MC6845。数字接口，如上面的所有例子。数字接口，如上面的所有例子。模拟接口，如模拟接口，如DAC0832，AD7520，AD574，ADC0809，MC14433。1.5 1.5 接口的分类接口的分类第一章第一章 绪论绪论习习 题题1.2 接口技术的基本概念接口技术的基本概念1.1 IBM PC机的基本结构机的基本结构1.4 I/O接口的译码电路接口的译码电路1.5 接口的分类接口的分类1.3 端口的
20、编址方式端口的编址方式1. 1. 什么是接口、硬件接口和软件接口？什么是接口、硬件接口和软件接口？2 2. . 接口的基本功能？接口的基本功能？3 3. .什么是端口？端口的编制方式有哪几种？什么是端口？端口的编制方式有哪几种？4 4. . 如何判断一个如何判断一个CPUCPU是否支持端口的是否支持端口的I/OI/O独立独立编址？你所熟悉的编址？你所熟悉的CPUCPU采用的是哪种编制方采用的是哪种编制方法法? ? 5 5. .支持支持I/OI/O独立编址的独立编址的CPUCPU是否允许是否允许按存储器按存储器映像编址？映像编址？6 6. . 接口的常见的分类方法。接口的常见的分类方法。习习 题
21、题CPU从地址从地址FFFF0H（BIOS）开始执行，它是一）开始执行，它是一条跳转指令条跳转指令。上电自检上电自检（POST），如内存、显卡等。此时显卡），如内存、显卡等。此时显卡尚未初始化，发现错误则用喇叭报警。尚未初始化，发现错误则用喇叭报警。找到显卡的找到显卡的BIOS（C0000H），调用它来），调用它来初始化初始化显卡显卡。然后接着查找其它设备的。然后接着查找其它设备的BIOS，并初始化，并初始化其它设备。其它设备。启动过程启动过程显示显示主板主板BIOS的显示的显示画面画面。检测检测和显示和显示CPU类型、工作频率和内存的速度。类型、工作频率和内存的速度。检测检测系统中安装的标准
22、系统中安装的标准硬件设备硬件设备，同时自检内存，同时自检内存的定时参数、硬盘参数和访问模式。的定时参数、硬盘参数和访问模式。2008/06 计算机系统研究所支持支持PnP的代码开始的代码开始检测检测和和配置配置系统中安装的系统中安装的即插即用即插即用设备设备，同时在屏幕上显示设备的名称和型号，并分配中，同时在屏幕上显示设备的名称和型号，并分配中断号、断号、DMA通道号和通道号和I/O端口地址。端口地址。更新更新ESCD（扩展系统配置数据），它是（扩展系统配置数据），它是BIOS与操作系与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，存放在统交换硬件配置信息的一种手段，存放在CMOS之中。之中。启动过程（续）启动过程（续）BIOS启动代码根据用户指定的启动顺序，从软启动代码根据用户指定的启动顺序，从软盘、硬盘或光盘启动。例如，读取并执行硬盘盘、硬盘或光盘启动。例如，读取并执行硬盘上的上的主引导记录主引导记录，然后从分区表中找到第一个，然后从分区表中找到第一个活动分区，并执行其分区引导记录。再由它读活动分区，并执行其分区引导记录。再由它读取并执行取并执行IO.SYS(蓝天白云）并且继续进行蓝天白云）并且继续进行DOS部分和部分和GUI部分的引导和初始化工作。部分的引导和初始化工作。如热启动则无如热启动则无POST和内存检测。和内存检测。2008/06 计算机系统研究所
