微型計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口技術(shù)

【摘要】現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了世界，也改變了人類(lèi)的生活。微型計(jì)算機(jī)自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來(lái)，幾十年間已被引入到科研、生產(chǎn)、生活以及其他多個(gè)方面。正是由于微型計(jì)算機(jī)的中央處理器是集中在一小塊硅片上這一特點(diǎn)使其應(yīng)用的范圍逐漸擴(kuò)大。本文通過(guò)對(duì)微型計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)以及輸入輸出接口的分類(lèi)、交換信號(hào)、所處位置的闡述，來(lái)進(jìn)一步地了解微型計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)發(fā)展輸入輸出

世界上第一臺(tái)可以有程序控制的計(jì)算機(jī)稱為電子數(shù)字積分器與計(jì)算器，它是美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要于1946年研制出來(lái)的。而從20世紀(jì)80年代以來(lái)，微型計(jì)算機(jī)的類(lèi)型已經(jīng)很多，體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)。

微型計(jì)算機(jī)與大、中、小型計(jì)算機(jī)相比，微型計(jì)算機(jī)最大的區(qū)別就在于其中央處理器是集中在一小塊硅片上的，而大、中、小型計(jì)算機(jī)的CPU是有相當(dāng)多的電路組成的。微型計(jì)算機(jī)除了有作為MPU的中央處理器外，還有大規(guī)模集成電路制成的主存儲(chǔ)器和輸入輸出接口電路，這三者之間是采用總線結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)的。因此，對(duì)連接外部設(shè)備的輸入輸出接口電路做以簡(jiǎn)單了解是很有必要的。

一、接口技術(shù)的簡(jiǎn)介和分類(lèi)

接口技術(shù)即就是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，研究CPU與外設(shè)之間如何實(shí)現(xiàn)高效、可靠的信息交換的一門(mén)技術(shù)。微型計(jì)算機(jī)輸入輸出接口是CPU與外部設(shè)備之間交換信息的連接電路，它們通過(guò)總線與CPU相連，簡(jiǎn)稱I/O接口。

隨著科技的進(jìn)步和實(shí)際的需要，I/O接口也多樣化，其基本類(lèi)型有三類(lèi)。第一類(lèi)是總線接口，作用于緩沖、鎖存、隔離和驅(qū)動(dòng)；第二類(lèi)是人機(jī)交互接口，是微型計(jì)算機(jī)與操作人員之間相互傳遞信息的窗口；第三類(lèi)是監(jiān)測(cè)與控制接口，主要用于自動(dòng)化與自動(dòng)化儀器。

二、輸入/輸出接口的交換信號(hào)

計(jì)算機(jī)I/O接口電路與外部設(shè)備交換的信號(hào)，一般可分為以下4種：（1）數(shù)字量：以二進(jìn)制表示的數(shù)據(jù)（已經(jīng)過(guò)編碼的二進(jìn)制形式的數(shù)據(jù)），以及以ASCII碼表示的數(shù)或字符。最小單位：“位”bit，8為稱為一個(gè)字節(jié)（BYTE）。（2）模擬量：用模擬電壓或模擬電流幅值大小表示的物理量。模擬信號(hào)不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，必須經(jīng)過(guò)A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器，把模擬量轉(zhuǎn)換成某種形式的數(shù)字量，才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。當(dāng)外部設(shè)備需要模擬量控制時(shí)，I/O接口電路 D/A（數(shù)字/模擬）轉(zhuǎn)換器又能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)。（3）開(kāi)關(guān)量：只有兩種狀態(tài)，即“開(kāi)”或“閉”。例如電機(jī)的啟與停，開(kāi)關(guān)的開(kāi)與關(guān)。這樣，只要用一位二進(jìn)制數(shù)表示，如：可用0，1表示。（4）脈沖量：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中還經(jīng)常用到計(jì)數(shù)脈沖、定時(shí)脈沖或控制脈沖。脈沖信號(hào)是以脈沖形式表示的一種信號(hào)。

三、輸入/輸出接口的位置

I/O接口是連接外設(shè)和主機(jī)的一個(gè)“橋梁”。I/O接口的外設(shè)側(cè)、主機(jī)側(cè)各有一個(gè)接口。主機(jī)側(cè)的接口稱為內(nèi)部接口，外設(shè)側(cè)的接口稱為外部接口，內(nèi)部接口通過(guò)系統(tǒng)總線與內(nèi)存和CPU相連，而外部接口則通過(guò)各種接口電纜（如串行電纜、并行電纜、網(wǎng)線或SCSI電纜等）與外設(shè)相連。I/O接口與系統(tǒng)和外設(shè)的連接：I/O接口通過(guò)數(shù)據(jù)線、地址線和控制線與系統(tǒng)相連；I/O接口通過(guò)數(shù)據(jù)線、控制線與外設(shè)相連。

四、輸入輸出的控制方式

（1）程序控制方式。這是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送?？杉?xì)分為：無(wú)條件傳送和條件傳送兩種。（2）中斷控制方式。一般用來(lái)傳送低俗外部設(shè)備與CPU之間的信息交換。（3）DMA控制方式。直接存儲(chǔ)器存取控制方式是一種成塊傳送數(shù)據(jù)的方式。（4）輸入/輸出處理機(jī)控制方式。這種方式適用于大量輸入/輸出設(shè)備的微型系統(tǒng)，此時(shí)需要CPU工作在最大工作模式。

在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可采用的輸入/輸出控制方式一般就是以上四種。

隨著系統(tǒng)升級(jí)和科技的發(fā)展，在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，輸入/輸出接口技術(shù)也逐漸多樣化。I/O接口的分類(lèi)和受系統(tǒng)控制的方式各不相同，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體問(wèn)題，具體分析。使微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息更加便捷和快速。在了解接口技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的重要性后，也希望微型計(jì)算機(jī)隨著輸入/輸出接口技術(shù)的快速進(jìn)步而發(fā)展，在更多方面的應(yīng)用中發(fā)揮其最大的作用。

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