您的位置:首页 > PPT课件 > 行业PPT模版 > 计算机接口技术ppt

计算机接口技术ppt下载

素材编号:
349678
素材软件:
PowerPoint
素材格式:
.ppt
素材上传:
陈悦
上传时间:
2019-05-07
素材大小:
1.94 MB
素材类别:
行业PPT模版
网友评分:

素材预览

计算机接口技术ppt

计算机接口技术ppt免费下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员陈悦上传推荐的行业PPT模版, 更新时间为2019-05-07,素材编号349678。

这是计算机接口技术ppt,包括了什么是计算机接口技术,微机与外设的连接方式,基本结构,I/O设备的种类及接口的主要功能,I/O接口设计的基本方法,I/O接口的编址方式,一般I/O接口的组成,总线简介,总线的分类,PC机总线的作用,总线的信息传输过程,总线的性能指标等内容,欢迎点击下载。

第一章、计算机接口技术简介
COMPUTER  INTERFACE  TECGNOLOGY
                           1-1计算机输入输出接口系统概述
一、什么是计算机接口技术:
接口技术即不同电路或设备之间的连接技术。
                这些电路可能是在相同部件中,如计算机中,也可能在电子设备的两个分离部分中。当把打印机、键盘、鼠标或监视器连接到计算机上时就要用到接口。接口电路必须提供不同设备间的相互通讯的手段。
一、什么是计算机接口技术:
广义上:将计算机系统中的各功能部件连接起来构成一个完整的实用的计算机系统,并能实现与外界通讯的一门硬、软件相结合的技术。
狭义上:把处理器接口和内存接口技术归在计算机系统组成与结构设计范畴中,而将外部设备接口技术作为计算机接口技术的一种狭义定义。简单地说,计算机系统的最核心的部件是CPU及存储器,即计算机系统的主机,但仅有主机系统不行,必须配上各种外部设备,如键盘、显示器、打印机、D/A、A/D转换器或其他一些专用设备,计算机系统才能正常工作。由于这些设备千差万别,当把这些设备连接到主机时,需要配上相应的电路
一、什么是计算机接口技术:
计算机I/O接口:这种介于计算机主机系统和外设之间的缓冲电路称为计算机接口电路。
计算机接口技术:计算机主机系统和外设之间的缓冲电路的设计与连接技术。
随着现代计算机的发展,接口技术与计算机组成技术存在着交叉。
一、什么是计算机接口技术:
计算机主机
外设 (I/O设备、外存)
微机对外设的访问就是微机对外设的I/O接口中的I/O端口进行访问。
二、微机与外设的连接方式:总线
在微型计算机中,接口直接连接到微处理器总线。这些基于微处理器的计算机使用微处理器总线作为同大部分计算机其它组件的主要连接点。总线用来在系统的三个重要部件间传送信号:处理器、内存、和输入输出设备(分控制总线CB、数据总线DB、地址总线AB)。
二、微机与外设的连接方式:总线
处理器起着计算机系统的计算器的作用,进行数据处理和计算。内存用来保存软件以及要处理的信息。输入输出设备用来把要处理的信息送入系统和处理后把结果输出。由于外设种类较多,与主机在技术、性能上差别较大,时钟、资料格式等均不一样,所以必须加入这一接口。  外存储设备:软盘、硬盘、光盘、U盘及驱动器即是输入设备,又是输出设备。
二、微机与外设的连接方式:总线
                     1-2  I/O接口的基本结构、功能与组成
一、基本结构:
二、I/O设备的种类及接口的主要功能:
(一):   I/O设备的种类:电子式、电磁式、机械式。I/O设备的工作速度一般比CPU的工作速度低得多,且处理的信息种类也与CPU不完全相同,因此,CPU 与外设不能直接相连,必须通过I/O接口进行协调和转换。I/O接口从某方面看是一个很小的外内存,它的一些寄存器被连到外设上
(二):   I/O接口的主要功能:
(1)计算机与外围设备传递资料的中转站,缓冲,负责资料的格式转换,解决匹配问题。
(2)提供外设工作所需的控制逻辑与信号(包括控制端口和外设之间的资料传送,如设备的选择、同步等时序控制、中断与DMA的请求与批准)
二、I/O设备的种类及接口的主要功能:
具体来说,I/O接口的主要功能是:
1、寻址功能
2、输入输出功能
3、可编程功能  
4、数据转换功能 
5、通讯功能 
6、数据缓冲功能
7、中断管理功能
8、错误检测功能
9、复位功能 
10、时序控制功能
三、I/O接口设计的基本方法
基本方法与步骤:
    分析接口两侧的状况分析
    实现总线与外设间的信号转换
    合理选择接口芯片
    合理选择端口地址
    绘制原理电路图
    制版、组装、调试(现:也可使用CPLD或FPGA,撰写IP     )
    接口编程
四、I/O接口的编址方式:
           由于寄存器和I/O接口很相似,所以I/O和内存常常共享地址和资料线,在这种方式下,I/O接口(端口)有两种编址方案:
第一种:隔离I/O对共享线上的接口做不同的处理,用控制信号来区别这二者的不同:如MEMORY/PORT线。
             它的基本原理是把I/O端口看作是独立与存储器空间的I/O空间,每个端口被分配一个地址与之对应,在访问端口时,必须有专用的I/O指令(IN、OUT)。
优点:存取周期短,效率较高,寻址范围大 ,控制功能强
 缺点:需专用的指令。
四、I/O接口的编址方式:
第二种:内存与I/O功能结合的方法,叫:“存储映象I/O”对内存与对I/O的存取是一样的。
          I/O访问时  ,CPU通过对某个特定地址或地址范围来选择I/O,此时内存对I/O保留地址不做任何反映。即访问I/O无须专用指令。
优点:简化指令系统的设计,并省去I/O操作对外的引线,CPU 可直接对I/O数据进行处理、运算。
缺点:I/O地址占有了一部分存储空间,I/O访问指令比专用I/O指令长,存取周期长。
四、I/O接口的编址方式:
四、I/O接口的编址方式:
五、一般I/O接口的组成:
1、各种寄存器的集合,如地址、资料、控制、命令、状态等(解决快与慢的问题)
2、各种控制电路,如设备选中、端口选中(CPU准确地访问外设)、同步异步控制(保证准确通讯)、设备监测及控制电路(保证设备接受CPU指令并工作及将工作状态返还CPU)、信息转换电路、中断及DMA 控制部件等。
3、接口与主机、接口与外设两个方向的信号定义与连接
五、一般I/O接口的组成:
具体为:
        (一)设备选中电路:
       两种方案:1、设备与内存独立寻址时,地址码由选中电路产生选中信号。
                 2、设备与记忆体统一编址,高位为片选,低位是接口内部寄存器寻址。
        (二)资料缓冲寄存器(分输入缓冲与输出缓冲)
        (三)控制命令和状态寄存器:接受主机控制字,以确定接口与外设的工作方式。
        (四)字数计数器:用来存放主机与外设传送的总字数,也称数据块长度
        (五)中断控制器:I/O接口以中断方式工作时必备由中断请求、中断向量地址的产生、中断屏蔽、中断优先权         等电路。
        (六)辅助电路:多路开关、比较器、时序控制等电路
五、一般I/O接口的组成:
现代:嵌入式系统:由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统、嵌入式应用软件组成。如单板机系统、单片机系统、DSP系统、HCPLD系统(由一个FPGA(或CPLD)芯片+一CMOS芯片组成);PLC系统
总之,接口部件总体可分两部分组成:
(1)接口内部逻辑组成((一)~(六))
(2)接口外部信号定义
六.I/O端口地址的译码
如图1-2-43所示为IBM-PC系统板I/O地址译码电路。
(1)固定式端口地址译码:所谓固定式端口地址译码是指接口中用到的端口地址不能更改。
(2)可选式地址译码:可选式地址译码常用的是开关式可选端口地址译码。如图1-2-44所示为使用跳线开关选择I/O端口译码地址
IBM-PC系统板I/O地址译码电路
使用跳线开关选择I/O口译码地址
                           1-3   I/O接口的分类
I/O接口从不同的角度可有多种分法       
一、按使用的角度可分为系统接口和应用接口
系统接口:微机工作所不可缺少的接口,是微机的一部分:现代微机的系统结构包括系统控制器(440、810、815、820  ,含中断控制器8259、DMA控制器8237、定时/时钟控制器8253),总线转换控制器(AGP图形控制器、82806PCI控制器、(低速)82371总线转换器)82801I/O控制器(CRT、KEY、USB、MOUSE、MODEM    )等。
应用接口:指相对系统接口而言,是微机应用中使用的接口,如模/数、数/模转换接口,可编程并行接口等。
1-3:一、系统接口和应用接口
1-3:一、系统接口和应用接口
二、按应用的范围可分为专用接口和通用接口
专用接口指专门用于某一用途的接口,如磁盘控制器、CRT控制器等。
通用接口指不是为特定设备而设计,如串行接口(RS232、RS422,RS485),并行接口、USB、1394、LAN无线接口等。
1-3:二、专用接口和通用接口
三、按数据通讯的方式可分为串行接口和并行接口
串行:位传送
并行:字或字节
四、按信息传送方式可分为查询式接口、中断式接口和DMA式接口
1、程序查询式:CPU使用程序程序传送方式与I/O设备交换资料,分
B:无条件程序传送接口
A:程序查询方式接口
2、中断方式接口:
 当I/O设备需要CPU为其服务时,可以发出中断请求信号INT,CPU在接到信号后,中断正在执行的程序,转为某设备服务,服务完毕后,再返回原来被中断的程序,中断服务由I/O端口发出申请。
1-3:四-A:程序查询式接口
1-3:四-A:程序查询式接口
A:查询式传送的程序:
       MOV  DX,231H
NEXT;IN AL,DX
       AND AL,1
       JE  NEXT
       MOV  DX,230H
       IN  AL,DX
       MOV  DX,231H
       OUT  DX,AL
1-3:四-B:同步式传送方式:(无条件式程序查询式传送方式)
B:计算机与外设完全同步操作,外设随时处于准备好状态。
输入:   MOV DX,300
         IN  AL,DX
输出:   MOV AL,80H
         MOV DX,320H
         OUT  DX,AL
成批资料:
         LEA  SI,BUFFER
         MOV CX,COUNTER
         MOV  DX,300H
NEXT:  MOV AL,[SI]
         INC  SI
         OUT  DX,AL
         CALL  DELAY
         LOOP  NEXT
1-3:四-B:中断式接口
1-3:四-C:DMA式接口
3、DMA方式:在 DMA控制器的管理下,I/O设备和内存直接交换信息,不需要CPU介入,效率较高。
四、按信息传送方式可分为查询式接口、中断式接口和DMA式接口
四、按信息传送方式可分为查询式接口、中断式接口和DMA式
此外,随着计算机技术的发展,现代计算机的数据传输技术也在不断地发展扩充,如并行执行技术,推测执行与超顺序执行技术等。
五、按使用信号的类型可分为数字接口和模拟接口
按使用信号的类型可分为数字接口和模拟接口
以上是从不同的角度对接口进行的简单分类,但现在接口技术已向复合化发展
                           1-5   IBM PC 汇编语言简介
一、寄存器结构:
二、寻址方式
1、立即寻址:
MOV AX,IM(8位16位均可)
2、直接寻址:MOV AX,DS:[XXXXH]
3、寄存器寻址:MOV  DS,AX
                MOV BX,AX
4、寄存器间接寻址:偏移在SI,DI,BP,BX 中
MOV AX,[SI]
5、变址寻址:MOV AX,CONUT  [SI]
(DS“+”COUNT “+” SI)
6、基址加变址
三、标志寄存器F (FLAG)
CF:进位标志
OV:溢出标志
ZF:零标志
IF:中断标志
LAHF:FLAGL    AH
SAHF:AH      FLAGL
PUSHF
POPF
CLC :清CF
STC :CF置1
CLI:关中断
STI:开中断
四、指令系统
1、资料传送:
(1)MOV
(2)XCHG
2、算术运算:
ADD ,ADC  加法(有无进位)
SUB,  SBB  减法(有无进位)
DEC    INC  减加 1
CMP   比较
3、逻辑运算:
NOT 非    AND与    OR 或     XOR异或
SAL SHL 左移      SAR   SHR 右移        ROL ROR :循环左右移
4、循环与转移
JMP  无条件转移
JC  JNC
JE/JZ  JNE/JNZ
JB/JNAE  JG/JNLE. . .
LOOP 标号(CX为计数器)
四、指令系统
5、输入输出指令: IN  AL,N 或 IN AX,N
                  IN  AL,DX或 IN AX,DX(N:0-255,DX:64K)
                  OUT N,AL 或 OUT N,AX
                  OUT DX,AL 或 OUT DX,AX
6、其它:RET   HALT
7、DOS系统功能调用
DOS不仅提供了很多命令可以直接使用,而且也提供了80多个子程序汇编程序员直接调用,主要功能有三个方面:
(1)磁盘的读写与管理
(2)内存管理
(3)基本输入输出管理(键盘、打印机、显示器、磁带等)
基本87个,从编号0到57H,调用时三个方面:入口参数,子程序编号入AH,INT 21 (子程序请求中断指令)
如:MOV  DL,“A”      MOV AH,2     INT 21
      则在屏幕上显示A
   MOV AX,4C      INT 21      结束程序
四、指令系统
8、ROM BIOS系统调用
PC机的 系统板中有几十KROM ,地址一般从0FE000H开始。
驻留在ROM中的基本输入输出程序BIOS提供了系统加电自检、引导装入及对主要I/O接口控制等功能。ROM BIOS 为程序员及系统程序员都提供了很大的方便,程序员不必了解I/O接口的特性,而可通过ROM BIOS 中的程序来完成对I/O设备的控制与管理。
ROM BIOS 由许多模块组成,每个功能模块的入口都在中断向量表中,通过软件中断指令可直接调用这些功能模块,称中断调用
四、指令系统
8、ROM BIOS系统调用
0      除法错误                    1   单步中断
2 非屏蔽中断NMI                  3 断点中断
4 溢出中断                         5 屏幕打印中断
6 保留                             7 保留
8 定时中断                         9  键盘中断
A 保留                             B异步通讯口2中断
C 异步通讯口1中断                 D硬盘中断
E软盘中断                          F打印机中断
10 显示器I/O中断                   11设备检验调用
12 异步通讯I/O调用                 13内存检验调用
14 异步通讯I/O调用                 15 磁带I/O调用
16 键盘 I/O调用                     17 打印机I/O调用
19 自举程序入口                      20 程序运行结束,返回DOS
21 系统功能调用
调用方法:给出入口参数,然后写明软件中断指令
MOV AH,0
INT 16
从键盘读入一字符,将字符的ASCII码送入AL中
1-6   IBM  PC  DEBUG 调试工具简介
IBM  PC  DEBUG 调试工具简介
1、启动:在DOS系统提示符下,键入DEBUG,出现“-”提示符。
2、“A”命令:
格式:A [(CS)段地址:][偏移]
A   即默认段地址:偏移
注:(1)数字一律是不带H后缀的16进制数
   (2)[M]类操作一定要在[]之前标注W(字)或B(字节)
3、B断点设置:
键入B,系统等待给出断点地址,回车后,系统提示[I+1]:,直接回车可结束该命令。
4、D 显示一段地址单元的数据:
格式: D[(DS)段地址:起始地址,[尾地址]
IBM  PC  DEBUG 调试工具简介
5、E 编辑指定地址单元的资料
格式:E [[段地址:] 偏移]
每次只能一字节一字节地修改数据,用空格键来使地址向高地址移动。
6、G连续运行程序:
G[=[段址:]偏移]
7、I 从I/O端口读入资料并显示
格式:I[I/O端口地址]
8、L 从外设读入资料或输入程序
(L 100 0 0 1)
9、M 数据块搬移
10、O 资料送存指定I/O接口地址单元。
                           1-7    IBM   PC系列微机的I/O端口
一、地址空间
1KB,即1024个端口地址
    端口地址线:A0—A9
    端口地址分类:
      系统板用端口、扩展板用端口
系统占用端口、系统备用端口
二、系统板占用的端口地址表
三、扩展槽接口控制卡的端口地址表
四、I/O端口操作命令
C语言系列:
       x_data=inport(0x???,ddd)
       outport(0x???,ddd)
       x_data= inportb(0x???,ddd)
       outportb(0x???,ddd)
    Basic语言系列
        xdata=inp(&H???)
        out(&H???,ddd)
    汇编语言系列
        mov dx, ???;
        in  ax, dx;
        out dx,ah
第二章、2-1 I/O接口与微机总线
COMPUTER  INTERFACE  TECGNOLOGY
一、总线简介
为了产品设计的需要及用户需求的变化性的需要,急需一种公共使用的标准资料信息通路:总线。
总线:一些互连信号标准规定的集合。是在组成系统的各个插件之间或组成插件的各芯片之间相互通信的标准信息通路。
一、总线简介
总线结构:基于总线而设计的计算机系统的结构为总线结构。计算机内各模块的通讯通过一种或几种总线实现。
总线结构的优点:简化了系统结构,简化了硬件和软件的设计,系统性能好,系统更新性好。
 
I/O通道:I/O信号传送的途径,即I/O扩展槽,它是总线的延伸,是总线与外部设备连接的物理通道。通过I/O通道,CPU可对挂在总线上的所有的I/O接口芯片和I/O接口控制进行地址访问来完成对指定设备的读写操作。
二、总线的分类
微机总线的种类很多,不同微机系统或同一系统不同层次上的总线是不同的。总线的分类方法有很多种,如按工作方式的不同可分为串行总线与并行总线。一般可按总线的范围、功能来划分:
(一)片内总线:芯片内部的总线,用以连接芯片内部各个逻辑单元。
二、总线的分类
(二)片总线:指芯片间或器件间的标准信息接口,是微处理器总线的延伸,是微处理器与外部硬件接口的通路。(如单片机系统,主机板内)----主要有:
1.I2C总线  I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。 2.SPI总线  串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。 3.SCI总线  串行通信接口SCI(serial communication interface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。
二、总线的分类
(三)系统总线:又称内总线,底板总线。由于微处理器芯片总线的驱动能力有限,故大量接口芯片直接接在微处理器芯片上是不行的,微处理器芯片加上驱动电路、各种插件板形成了微机系统的系统总线。
系统总线为系统内的各功能插件板提供标准的连接。它的重要表现形式是总线插槽,通常所说的微机总线一般指系统总线这一级。如ISA、PCI、AGP等。
二、总线的分类
(四)外部总线(设备总线):也称外总线、系统间总线。为微机系统与外部设备、微机系统之间提供标准连接。表现形式为微机后面板上 的一些通信接口,如USB 、RS232,422,485,IEEE488、快速以太网接口色彩等。
(五)局部总线:为CPU与高速外设之间提供一条高速标准连接。如在微机系统中,微机的系统总线一般都采用ISA总线,但ISA总线的最高传输率为8MB/S,对于许多高速外设来说,已不能满足通信需求,如1000M网卡,高速图形加速卡等,但出于兼容性的考虑,不能将ISA总线淘汰,于是引出了局部总线:局部总线为高速外设与CPU之间提供了一条直接通路,常见的局部总线有:VESA,EISA,PCI,AGP
三、PC机总线的作用
PC机总线的作用:
1支持双向数据传输。(一般有16条以上的双向数据线)
2支持MB级的物理地址空间。(20位以上的地址线)
3支持接口的读写控制。(CPU或DMA控制器)
4支持多级向量中断。
5支持DMA传输通道。
6支持多处理器共享总线。
四、总线的信息传输过程
四、总线的信息传输过程:
1、请求总线
2、总线裁决
3、寻址
4、信息传送
5、错误检测
五、总线的性能指标
1、总线定时协议:(为保证传送可靠而规定)
    主要规定数据传输何时开始、结束,读写资料何时有效,主从设备如何配合等,用以保证通信可靠。
(1)同步总线定时:数据传送由公共时钟控制,控制比较简单,公共时钟连接到所有模块,所有操作都在固定时间内发生,不依赖于源和目的,如有快慢设备,就以慢设备为主。
(2)异步总线定时:每一次操作由特定的跳变决定,比较灵活,但MASTER与SLAVE握手信号的传递与识别需花费一定的时间,故比同步总线效率低。
(3)半同步总线定时:总线操作的时间间隔可以变化,但通常是公共时钟周期的整数倍,集同步与异步总线定时优点于一身,典型如ISA总线,一般有CLOCK与WAIT两种信号。
五、总线的性能指标
2、总线的数据传输方式
分为: 同步传输、同步传输、半同步传输
     (1)同步传输
         速度快、简单
         时序要求严格、不易于连接速度差异大的设备
       (2)异步传输
         应答方式、控制复杂、效率低
       (3)半同步传输
         同步传输予以步传输的混合方式
五、总线的性能指标
3、总线频宽:
  总线所能达到的最高传输率,单位MB/SEC(兆字节/秒)
  如ISA 8MB/S,EISA 33.3MB/S,MCA 20-40M,VESA 150M,PCI2.0 132-264M,PCI2.1/2.2 264-528M,AGP 500-1000M ,为满足外设工作需求,总线频宽应达到最高速外设所需传输率的5倍,至少为3倍。
五、总线的性能指标
4、总线传输率:
  在一定工作方式下,总线所能达到的传输速率。
 例:EISA:8位工作时,:8.33M/3 * (8/8)=2.78MB/S(1T=3BLOCK,BLOCK为8.33M)
          32位工作时:8.33M/3 * (32/8)=33MB/S (1T=3BLOCK)
 ISA :16位时:    8.33M/2 * (16/8)=8.33M/S (1T=2BLOCK)
五、总线的性能指标
4、总线传输率:
  外设传输率需求的计算:
(1)显卡:640 * 480  30桢/秒  24位真彩
     640 * 480 *30 *(24/8)=27.6MB/S
     16位                 16.7MB/S
     256色                8.33MB/S
(2)100MB网卡:  100 / 8=12.5MB/S
(3)普通声卡:0.176MB/S
五、总线的性能指标
5、总线规范:
(1)机械结构规范:模板的尺寸,外形、引脚等
(2)功能规范:A:资料、地址线(位数,寻址范围. . .)
             B:控制线(控制、时序、中断、仲裁. . .)
             C:电源线、地线:
             D:备用线
(3)电气规范:有效电平、信号幅度、电平边缘要求、负载能力。
五、总线的性能指标
6、总线标准与标准组织:
(1)总线标准:国际标准化组织正式推荐或公布的或被广泛使用的系统中各个模块互连的标准,是人们把各种不同的模块组成系统时所要遵守的一切规范的总和。
(2)标准组织:IEEE,EIA,IBM
 

上一页:设计宴席ppt 下一页:成都太古里ppt

计算机网络物理层ppt:这是计算机网络物理层ppt,包括了物理层的基本概念,数据通信的基础知识,数据通信系统的模型,有关信道的几个基本概念,信道的极限容量,信道的极限信息传输速率,物理层下面的传输媒体,导引型传输媒体,非导引型传输媒体等内容,欢迎点击下载。

计算机算法ppt:这是计算机算法ppt,包括了什么是算法,算法的多样性原因,算法在计算机科学中的应用,以上的公式表明,算法解决问题的类型,一些重要的算法等内容,欢迎点击下载。

计算机接口技术ppt

下载地址

计算机接口技术ppt

优秀PPT

Copyright:2009-2019 pptbz.com Corporation,All Rights Reserved PPT宝藏 版权所有

免责声明:本网站内容由用户自行上传,如权利人发现存在误传其他作品情形,请及时与本站联系

PPT模板下载 粤ICP备13028522号