計算機外圍設(shè)備的分類與作用(編輯修改稿)
2025-05-10 01:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 一般采用I/O處理機傳輸方式。無論采用哪一種控制方式和傳輸方式，都需要相應(yīng)的控制邏輯電路和信息通道來實現(xiàn)。外圍設(shè)備與計算機連接的一般模式如圖13所示。圖13 外圍設(shè)備與計算機連接的一般模式為了實現(xiàn)各種設(shè)備與計算機之間的連接和信息交換，必須要配備設(shè)備控制器。設(shè)備控制器是控制該設(shè)備進行操作的控制部件，它接收中央處理器通過接口傳輸來的各種信息，并按設(shè)備的不同要求把這些信息傳給設(shè)備或從設(shè)備讀出信息傳輸?shù)浇涌?。因為不同設(shè)備有不同的要求，所以要求各種專門的設(shè)備控制器與之配合。為了保證程序查詢傳輸、程序中斷傳輸、直接存儲器訪問和I/O處理機傳輸?shù)膶崿F(xiàn)，在中央處理器中要設(shè)置相應(yīng)的指令、I/O控制邏輯電路以及傳送信息的通道。通常把它們做成標(biāo)準部件，稱為中央處理器的標(biāo)準接口，不同的傳輸方法要求有不同的標(biāo)準接口（）。設(shè)計設(shè)備控制器時，主要考慮該設(shè)備的特點和要求，但一般不考慮中央處理器標(biāo)準接口的要求，而該標(biāo)準接口也不可能考慮到每一種連接設(shè)備的特殊要求。因此，某一類型設(shè)備與中央處理器某一類型的標(biāo)準接口連接時，必須在其中設(shè)置一個起連接作用的控制電路，這就是接口控制器。當(dāng)中央處理器的標(biāo)準接口連接不同類型的設(shè)備時，只要在每個設(shè)備的設(shè)備控制器上選配與此設(shè)備相適應(yīng)的接口控制器，就可以使這些設(shè)備與同一種標(biāo)準接口連接起來。根據(jù)上述原理，外圍設(shè)備與計算機連接時，應(yīng)在設(shè)備與中央處理器之間配置設(shè)備控制器和接口控制器。在不同的計算機系統(tǒng)中，I/O控制有的與中央處理器結(jié)合成一體，有的與設(shè)備結(jié)合成一體，但對大、中型計算機系統(tǒng)，它們一般是各自獨立的實體。 外圍設(shè)備與PC機連接的接口主機與外圍設(shè)備之間是通過接口來交換信息的，每一臺外圍設(shè)備都有各自的接口?！敖涌凇?，也稱適配器（adapter）、設(shè)備控制卡（device control card），或輸入輸出控制器。圖14為主機與外圍設(shè)備連接的一般原理圖。從圖中可以看出，主機（包括CPU、內(nèi)存的RAM和ROM）是通過總線與外設(shè)接口相連接的。通過這個原理圖可以分析接口的基本功能和工作過程。圖14 主機與外圍設(shè)備連接的一般原理圖⒈ 外設(shè)接口的基本功能盡管不同外設(shè)接口的組成及任務(wù)各不相同，但它們要實現(xiàn)的基本功能大致相同。一般說來，任何外設(shè)的接口都必須具有下列基本功能：⑴ 實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖。因為主機傳輸數(shù)據(jù)的速度要遠遠快于外設(shè)，兩者之間的速度不匹配。為了盡量減少這種速度之間的不匹配，在外設(shè)的接口中，一般都設(shè)置若干個數(shù)據(jù)緩沖寄存器，在主機與外設(shè)交換數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)暫存在該緩沖寄存器中，然后再輸出到外圍設(shè)備或輸入到主機中。⑵ 記錄外設(shè)的工作狀態(tài)。主機是根據(jù)外設(shè)的工作狀態(tài)來管理外設(shè)的，因此在設(shè)備的接口中必須有記錄該設(shè)備工作狀態(tài)的狀態(tài)寄存器。外設(shè)的狀態(tài)一般設(shè)為“空閑”、“忙”、“就緒”三種之一。⑶ 能夠接收主機發(fā)來的各種控制信號，以實現(xiàn)對該設(shè)備的控制操作。為此，在設(shè)備中應(yīng)設(shè)置設(shè)備控制寄存器，用以存儲主機發(fā)送來的控制信號。⑷ 能夠判斷主機是否選中本接口及本接口所連接的外圍設(shè)備。一臺計算機所連接的外圍設(shè)備可能很多，例如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機、音箱等等。每臺設(shè)備有各自的設(shè)備號，也稱設(shè)備地址。主機就是通過發(fā)送設(shè)備地址來標(biāo)識設(shè)備。因此，在接口中有識別設(shè)備地址的設(shè)備譯碼器。⑸ 實現(xiàn)主機與外設(shè)之間的通信控制，包括同步控制、中斷控制等。為此，在接口中必須包含實現(xiàn)這些控制功能的控制邏輯電路。⒉ 外設(shè)接口的工作過程下面以打印機打印輸出為例，來說明外設(shè)接口的工作過程。當(dāng)需要打印一篇文稿時，發(fā)出打印命令，這時主機控制打印機輸出數(shù)據(jù)，大致分以下幾步：⑴ 主機通過地址總線向接口發(fā)送設(shè)備號，經(jīng)設(shè)備譯碼器譯碼，選中該打印機接口（其他外設(shè)接口因設(shè)備號不匹配，不會被選中）。⑵ 主機測試打印機接口狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，以判斷打印機所處的工作狀態(tài)。若測得打印機處于“忙”狀態(tài)，則表明打印機正在執(zhí)行一個打印任務(wù)，不能接收新的打印任務(wù)，直到正在執(zhí)行的打印任務(wù)結(jié)束，打印機將轉(zhuǎn)到“就緒”狀態(tài)。若測得打印機處于“就緒”狀態(tài)，則表明打印機前一個打印任務(wù)已完成，可以接收新的打印任務(wù)。若測得打印機處于“空閑”狀態(tài)，則表明打印機尚未啟動，這時需要主機啟動打印機，使打印機處于“就緒”狀態(tài)，才能接收新的打印任務(wù)。⑶ 當(dāng)確定打印機可以接收新的打印任務(wù)后，主機通過數(shù)據(jù)總線向打印機接口的數(shù)據(jù)緩沖寄存器發(fā)送要打印的數(shù)據(jù)。⑷ 主機向接口的控制寄存器發(fā)送控制字，通過控制邏輯電路發(fā)出打印輸出所需要的控制命令。在該控制命令的控制下，打印機把數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的內(nèi)容打印在紙上。在打印過程中，打印機處于“忙”狀態(tài)，直到打印任務(wù)結(jié)束，再轉(zhuǎn)入“就緒”狀態(tài)。以上工作過程都是在一定的輸入輸出控制方式下，通過執(zhí)行程序來完成的。 外圍設(shè)備與計算機連接的接插口形式各種外圍設(shè)備只有與計算機連接上才能發(fā)揮作用，連接必須通過接插口，目前PC機上的接插口主要有以下7種。⒈ COM接插口目前大多數(shù)主板都提供了兩個COM接插口，分別為COM1和COM2，如圖15所示。作用是連接串行鼠標(biāo)和外置調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備。COM1口的I/O地址是03F8h03FFh，中斷號是IRQ4；COM2口的I/O地址是02F8h02FFh，中斷號是IRQ3。可見COM2口的響應(yīng)與COM1口相比具有優(yōu)先權(quán)。在早期的PC中基本都采用COM口的鼠標(biāo)，但隨著PS/2和USB接插口的盛行，COM口的作用受到了前所未有的挑戰(zhàn)。圖15 COM接插口⒉ PS/2接插口PS/2接插口的功能比較單一，僅用于連接鍵盤和鼠標(biāo)，一般情況下，鼠標(biāo)的接插口為綠色，鍵盤的接插口為紫色。PS/2接
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