输入输出系统--I/O接口

计算机组成原理\硬件结构\输入输出系统\I/O接口

一、概述

接口可以看做是两个系统或两个部件之间的交接部分，它即可以是两种硬设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间共同的逻辑边界。

I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的软件控制，不同的I/O设备都有其相应的设备控制器，而它们往往都是通过I/O接口与主机取得联系的。

主机与I/O设备之间设置I/O接口的理由如下：

（1）一台机器配有多台I/O设备，它们各自有其设备号(地址)，接口实现I/O设备的选择

（2）I/O种类繁多、速度不一、与CPU速度相差很大，接口可以实现数据缓冲，达到速度匹配

（3）I/O设备可能串行传送数据，而CPU为并行传送，接口可实现数据串并转换

（4）I/O设备输入输出电平与CPU输入输出电平不同，接口可实现电平转换

（5）CPU启动设备工作，接口可向I/O设备发送控制命令

（6）接口可监视设备工作状态并保存，供CPU查询

接口(Interface)与端口(Port)是不同的概念。端口是指接口电路中的一些寄存器，这些寄存器保存数据信息、控制信息、状态信息，相应的端口分别称为数据端口、控制端口、状态端口。若干个端口加上相应的控制逻辑才能组成接口。CPU通过输入指令，从端口读入信息，通过输出指令，可将信息写入到端口中。

二、功能和组成

1.总线连接方式的I/O接口电路

（1）数据线   I/O设备与主机之间数据代码的传送线，其根数等于存储字长的位数或字符的位数，可以是双向的，也可以是单向的。

（2）设备选择线

（3）命令线

（4）状态线

2.接口的功能

（1）选址功能

（2）传送命令的功能

（3）传送数据的功能

（4）反映设备工作状态的功能

三、接口的类型

按传送方式，串行接口（按bit传送）和并行接口（按字节或字传送）

按功能选择的灵活性，可编程接口（功能及操作方式由程序来改变）和不可编程接口（通过硬连线逻辑实现不同的功能）

按通用性，通用接口和专用接口（供某类外设）

按数据传送的控制方式分类，有程序性接口（键盘、打印机、显示终端）和DMA接口（磁盘、磁带）