關(guān)于計算機接口的小結

一、I/0接口的概念

1.接口的分類(lèi)　　

I/O接口的功能是負責實(shí)現CPU通過(guò)系統總線(xiàn)把I/O電路和 外圍設備聯(lián)系在一起，按照電路和設備的復雜程度，I/O接口的硬件主要分為兩大類(lèi)：　　1）I/O接口芯片　　這些芯片大都是集成電路，通過(guò)CPU輸入不同的命令和參數，并控制相關(guān)的I/O電路和簡(jiǎn)單的外設作相應的操作，常見(jiàn)的接口芯片如定時(shí)／計數器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。

2）I/O接口控制卡　　

有若干個(gè)集成電路按一定的邏輯組成為一個(gè)部件，或者直接與CPU同在主板上，或是一個(gè)插件插在系統總線(xiàn)插槽上。按照接口的連接對象來(lái)分，又可以將他們分為串行接口、并行接口、鍵盤(pán)接口和磁盤(pán)接口等。

2.接口的功能　　

由于計算機的外圍設備品種繁多，幾乎都采用了機電傳動(dòng)設備，因此，CPU在與I/O設備進(jìn)行數據交換時(shí)存在以下問(wèn)題：速度不匹配:I/O設備的工作速度要比CPU慢許多，而且由于種類(lèi)的不 同，他們之間的速度差異也很大，例如硬盤(pán)的傳輸速度就要比打印機快出很多。時(shí)序不匹配:各個(gè)I/O設備都有自己的定時(shí)控制電路，以自己的速度傳 輸數據，無(wú)法與CPU的時(shí)序取得統一。信息格式不匹配:不同的I/O設備存儲和處理信息的格式不同，例如可以分為串行和并行兩種；也可以分為二進(jìn)制格式、ACSII編碼和BCD編碼等?！　⌒畔㈩?lèi)型不匹配:不同I／O設備采用的信號類(lèi)型不同，有些是數字信號，而 有些是模擬信號，因此所采用的處理方式也不同。

基于以上原因，CPU與外設之間的數據交換必須通過(guò)接口來(lái)完成，通常接口有以下一些功能：　　1）設置數據的寄存、緩沖邏輯，以適應CPU與外設之間的速度差異，接口通常由一些寄存器或RAM芯片組成，如果芯片足夠大還可以實(shí)現批量數據的傳輸；2）能夠進(jìn)行信息格式的轉換，例如串行和并行的轉換；3）能夠協(xié)調CPU和外設兩者在信息的類(lèi)型和電平的差異，如電平轉換驅動(dòng)器、數／?；蚰＃瘮缔D換器等；4）協(xié)調時(shí)序差異；5）地址譯碼和設備選擇功能；6）設置中斷和DMA控制邏輯，以保證在中斷和DMA允許的情況下產(chǎn)生中斷和DMA請求信號，并在接受到中斷和DMA應答之后完成中斷處理和DMA傳輸。

3.接口的控制方式　　

CPU通過(guò)接口對外設進(jìn)行控制的方式有以下幾種：　　

1）程序查詢(xún)方式　　

這種方式下，CPU通過(guò)I/O指令詢(xún)問(wèn)指定外設當前的狀態(tài)，如果外設準備就緒，則進(jìn)行數據的輸入或輸出，否則CPU等待，循環(huán)查詢(xún)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，只需要少量的硬件電路即可，缺點(diǎn)是由于CPU的速度遠遠高于外設，因此通常處于等待狀態(tài)，工作效率很低。

2）中斷處理方式　　

在這種方式下，CPU不再被動(dòng)等待，而是可以執行其他程序，一旦外設為數據交換準備就緒，可以向CPU提出服務(wù)請求，CPU如果響應該請求，便暫時(shí)停止當前程序的執行，轉去執行與該請求對應的服務(wù)程序，完成后，再繼續執行原來(lái)被中斷的程序。中斷處理方式的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，它不但為CPU省去了查詢(xún)外設狀態(tài)和等待外設就緒所花費的時(shí)間，提高了CPU的工作效率，還滿(mǎn)足了外設的實(shí)時(shí)要求。但需要為每個(gè)I／O設備分配一個(gè)中斷請求號和相應的中斷服務(wù)程序，此外還需要一個(gè)中斷控制器（I／O接口芯片）管理I／O設備提出的中斷請求，例如設置中斷屏蔽、中斷請求優(yōu)先級等。

此外，中斷處理方式的缺點(diǎn)是每傳送一個(gè)字符都要進(jìn)行中斷，啟動(dòng)中斷控制器，還要保留和恢復現場(chǎng)以便能繼續原程序的執行，花費的工作量很大，這樣如果需要大量數據交換，系統的性能會(huì )很低。3）DMA（直接存儲器存?。﹤魉头绞?BR>
DMA最明顯的一個(gè)特點(diǎn)是它不是用軟件而是采用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的控制器來(lái)控制內存與外設之間的數據交流，無(wú)須CPU介入，大大提高CPU的工作效率。

在進(jìn)行DMA數據傳送之前，DMA控制器會(huì )向CPU申請總線(xiàn)控制 權，CPU如果允許，則將控制權交出，因此，在數據交換時(shí)，總線(xiàn)控制權由DMA控制器掌握，在傳輸結束后，DMA控制器將總線(xiàn)控制權交還給CPU。

二、常見(jiàn)接口　　

1.并行接口　　

目前，計算機中的并行接口主要作為打印機端口，接口使用的不再是36針接頭而是25針D形接頭。所謂“并行”，是指8位數據同時(shí)通過(guò)并行線(xiàn)進(jìn)行傳送，這樣數據傳送速度大大提高，但并行傳送的線(xiàn)路長(cháng)度受到限制，因為長(cháng)度增加，干擾就會(huì )增加，容易出錯。

現在有五種常見(jiàn)的并口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多數PC機配有4位或8位的并口，許多利用Intel386芯片組的便攜機配有EPP口，支持全部IEEE1284并口規格的計算機配有