第六章+基本输入输出技术
计算机输入输出系统思维导图
缓冲的引入（原因）
解决数据粒度不匹配的问题
即在 U计算的时候，将数据数据输入到缓冲 区(大小取决与T和C的大小)
多个缓冲区 多个指针
即允许 U连续工作（T不断） 组成
单缓冲区 双缓冲区
Ge u 过程 R ea u 过程
使用
同步问题
环形缓冲区（专为生产者和消费者打造）
由空缓冲区链接而成F( m )，L( m )分别指向 该队列首尾缓冲区
瓶颈问题
数组多路通道
含有多个非分配型子通道，前两种通道的组合， 通道利用率较好
原因;通道不足
解决办法：增加设备到主机间的通路，而不增加 通道（结果类似 S触发器）
中断机构和中断处理程序
中断
分类
中断（外部触发）
对外部I/O设备发出的中断信号的响应
陷入（内部原因：除0）
由 U内部事件引起的中断
中断向量表（类比51单片机）
中断程序的入口地址表
中断优先级
对紧急程度不同的中断处理方式
对多中断源的处理方式
屏蔽中断 嵌套中断
测定是否有未响应的中断信号
中断处理程序
保护被中断进程的 U环境 转入相应的设备处理程序
中断处理
恢复 U 的现场并退出中断
设备驱动程序
是I/O进程与设备控制器之间的通信程序，又由 于它常以进程的形式存在，故以后就简称为设备 驱动进程
对数据所进行的I/O操作，已从对低速设备演变 为对输入井或输出井中的数据存取。
po n 技术是对脱机输入/输出系统的模拟
输入/输出井
输入/输出缓冲区 输入/输出进程
主要组成
井管理程序
提高了I/O的速度
假脱机系统（ po n ）
模拟量输入输出
8253/ 8254
脉冲 频率
拟
信 号
MPU
ADC/DAC
Ｖ／Ｉ
模拟量转换与I/O通道
1. 模数转换--ADC 数模转换--DAC Analog to Digital Converter/ Digital to Analog Converter 2. 模入与模出通道的组成： 输入通道: (高精度测量,1%~0.05%,可分时采样,同步采样)
信号调理
检测/控制 传感器 变送器 执行机构
A/D D/A
数字量
输入调理
显示器
微 机 主 机
I/O接口
V/I变换
I/O接口 I/O接口
DI
电平变换 功放驱动
传感器
执行机构
DO
频率、其他 I/O接口 变换 信号处理
过 程 对 象 ︵ 被 控 对 象 ︶
传感、执行
模拟量I/O接口
模拟量的概念（信号连续量）：DC-V(mv)/mA(V)典型： 过程控制、各类监控/自动化系统 转换输入输出:实验P22输入：V/F计数器------输出：计 数器F/V(LM331)；PWM调宽（时间） T/C F/V V/F 模
;???
多路转换器Multiplexer(MUX)
用途（作用）:信号复用 机械（干簧继电器、水银R等）：导通电阻小，断开高阻隔离， 百万次，400HZ 电子模拟开关：晶体管、场效应管、IC导通电阻大（几十 （百）欧姆），断开高阻不独立，隔离？(信号限制--共模电压) 高速 Analog Multiplexer----N-1，1-N 分时使用1端器件 典型MUX芯片 单向/双向 CD4051B 8-1 双向，带INH端（=0使能）； LF13508（NSC）/DG508 8-1; LF13509 差分输入四选一 AD7501/3八选一单向(7501EN=0/7302EN=1);CD7502双四选一 逻辑关系简单：通道选择信号需外加锁存；电平匹配问题 CMOS+5时TTL兼容；+15V时HTL
第六章-多媒体技术基础习题
第六章-多媒体技术基础习题第六章多媒体技术基础一、是非题.1. 多媒体技术的集成性是指构成多媒体应用系统的硬件设备由多种产品集成而来。
A. 对B. 错2. 多媒体数据压缩和解压缩技术一直是多媒体技术中必须解决的关键技术。
A. 对B. 错3. MIDI文件保存的是MIDI设备演奏的乐曲波形数据。
A. 对B. 错4. 基于内容的检索技术研究是多媒体技术研究的重要领域。
A. 对B. 错5. 声音由频率和振幅两个基本参数决定，频率越高声音越响亮。
A. 对B. 错1．B 2．A 3．B 4．A 5．B6. 数字音频的特点是动态范围大，便于编辑和特效处理,但抗干扰能力差。
A. 对B. 错7. 语音的频率范围主要集中在100Hz～10kHz 范围内。
A. 对B. 错8. MP3数据压缩比可以达到20:1以上。
A. 对B. 错9. 模拟信号数字化时，采样频率超过信号本身频率的两倍以上即可。
A. 对B. 错10. 音频特效常常通过对音频波形的功率强度、时间上的延时、左右声道的混叠平衡等进行调整，达到特殊音响效果。
A. 对B. 错6．B 7．A 8．B 9．A 10．A11. 音频、视频的数字化过程中，量化过程实质上是一个有损压缩编码过程，必然带来信息的损失。
A. 对B. 错12. CMYK颜色模型是通过4种基本颜色按不同比例混合来表示各种颜色。
A. 对B. 错13. 用Photoshop编辑图片时，避免色彩损失的最佳方法是用Lab模式编辑图像，再转换成CMYK 模式打印。
A. 对B. 错14. Flash由于使用了矢量方式保存动画文件，并采用了流式技术，特别适合于网络动画制作。
A. 对B. 错15. 视频是一种动态图像，动画也是由动态图像构成，二者并无本质的区别。
A. 对B. 错11.A 12. B 13. A 14. A 15。
B二、单选题1. 其表现形式为各种编码方式，如文本编码、图像编码、音频编码等的媒体是______。
计算机原理 第六章输入输出系统
1
2
3
为保证总线所传输的信息的有效性，总线 信息应具有单一性：在同一时刻至多只能有一 个部件向总线发送信息，但可以有多个部件同 时接收总线信息。
1. 总线电路： 输出挂在总线上的部件需通过“总线电路” 向总线发送信息。
总线电路由三态输出器件（TSL器件）承担。 input TSL control output
1. ISA总线：用于IBM PC/XT 微机系统，(8086)，一共６２根信号线， 其中２０根地址线，８根数据线，４个读写信号，６个中断请求线，３ 路ＤＭＡ请求，还包括时钟、电源线和地等，总线带宽 8.33 MB/s。
２．EISA总线 （80386）， 数据线扩展到了３２位，带宽达到了33.3MB/s。 3. PCI总线：（Peripheral component interconnection）（外围部 件互连） 总线频率为33 MHZ→66MHZ→133MHZ, 可以直接连接高速外部 设备。 同步时序总线，对地址信号和数据信号分时复用， 64根线，采用集中式的总线仲裁方式。 ４．AGP总线（加速图形接口总线） AGP总线把主存和显存连接起来，不再走PCI总线。 ５．USB总线（通用串行总线）主要用于连接低速输入输出设备。 带宽为1.5MB/s。
3. 控制总线CB（Control Bus） 控制总线用来传送各类控制/状态信号。
包括I/O读写命令，MEMR/W存储器读写命令，应答信号，总线请求与 总线使用信号，复位信号，时钟信号等。
4. 电源线
许多总线标准中都包含了电源线的定义，主要有+5V逻辑电源；GND逻 辑电源地；-5V辅助电源；±12V辅助电源。
２．计数器查询方式
在计数器查询方式中，总线上的任一设备申请使用总线时，通过 BR线发出总线请求。
标准输入输出
标准输入输出标准输入输出（Standard Input/Output，简称为STDIO）是计算机程序中常用的一种输入输出方式。
在很多编程语言中，都有对标准输入输出的支持，通过这种方式可以实现程序与用户或者其他程序之间的数据交互。
本文将对标准输入输出进行详细介绍，包括其基本概念、常见应用以及相关注意事项。
首先，我们来了解一下标准输入输出的基本概念。
标准输入是指程序从键盘或者其他输入设备中接收数据的过程，而标准输出则是指程序向屏幕或者其他输出设备输出数据的过程。
在大多数操作系统中，都有对标准输入输出的支持，程序可以通过操作系统提供的接口来进行输入输出操作。
标准输入输出是程序与外部世界进行数据交互的重要方式，也是计算机程序设计中的基础知识之一。
接下来，我们将介绍标准输入输出的常见应用。
标准输入输出在很多场景下都有着重要的作用，比如在命令行程序中，用户可以通过标准输入来向程序输入数据，程序则可以通过标准输出将结果输出给用户。
在编写脚本程序时，标准输入输出也是常用的数据交互方式。
此外，标准输入输出还可以用于程序之间的数据传递，比如一个程序的标准输出可以作为另一个程序的标准输入，实现两个程序之间的数据交换。
总之，标准输入输出是计算机程序设计中不可或缺的一部分，具有广泛的应用场景。
在使用标准输入输出时，我们需要注意一些事项。
首先，要确保输入输出的数据格式和类型是符合要求的，否则可能会导致程序出错。
其次，要及时关闭输入输出流，以释放系统资源，避免资源泄露。
另外，对于大量数据的输入输出，要考虑效率和性能的问题，避免出现性能瓶颈。
此外，要处理好异常情况，比如输入输出操作失败时的处理方式。
总之，在使用标准输入输出时，要谨慎对待，确保程序的稳定性和可靠性。
综上所述，标准输入输出是计算机程序设计中非常重要的一部分，具有广泛的应用场景。
通过标准输入输出，程序可以与用户或者其他程序进行数据交互，实现各种功能和需求。
在使用标准输入输出时，我们需要注意数据格式、资源释放、性能优化以及异常处理等方面的问题，确保程序的稳定性和可靠性。
第六章输入输出接口基础(CPU与外设之间的数据传输)
§6.1 接口的基本概念
3、什么是微机接口技术？
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接 口电路，编制配套的接口程序，支持和连接 有关的设备
§6.1 接口的基本概念
4、接口的功能
⑴对I/O端口进行寻址，对送来的片选信号进行 识别；
(2)根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还 是输出操作，对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
对接口内部寄存器的寻址。
P279
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有 三种： 程序方式:
• 无条件传送方式和有条件传送方式
中断方式 DMA方式
§6.2 CPU与外设之间数据的传送方式
一、程序方式 指用输入/输出指令，来控制信息传输
的方式，是一种软件控制方式，根据程序控 制的方法不同，又可以分为无条件传送方式 和条件传送方式。
输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据 输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据
⑵ 状态寄存器
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器
保存CPU给外设或接口电路的命令
§6.1 接口的基本概念
接口电路的外部特性 主要体现在引脚上，分成两侧信号 面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
程序不易阅读（不易分 清访存和访问外设）
00000
I/O 部分
§6.1 接口的基本概念
独立编址方式
FFFFF
优点：
I/O端口的地址空间独立
内存 空间
控制和地址译码电路相对简单 FFFF I/O
第六章 可编程并行接口
号，高电平有效。IBF信号是由STB使其置位
（变为高电平），而由读信号RD的上升沿使其
复位（变为低电平）。
INTR（Interrupt Request）：中断请求信号， 高电平有效。
接口技术
接口技术
以端口A为例，在允许中断情况下，对方式1输
入的工作过程归结如下：
●CPU通过执行OUT指令送“方式选择控制 字”到8255A，设定端口A为“方式1输入”工作 方式。接着使PC4=1，于是INTEA=1，允许端 口A处于中断状态。
（4）传输的信息结构格式复杂
6.1.2 I/O接口的基本功能与基本结构 1．I/O接口的功能 （1）数据缓冲和锁存 （2）提供联络信息 （3）信号与信息格式的转换 （4）设备选择 （5）中断管理 （6）可编程功能 （7）具备时序控制
接口技术
接口技术
2．I/O接口的基本结构
I/O接口有两个接口面，一个I/O接口可能包含多个I/O 端口，每个I/O端口需要一个地址。
接口技术
2 输入输出数据传送方式
CPU与I/O设备之间进行信息交
换需要：
（1） 数据信号
（2） 状态信号 （3）控制信号
接口技术
在微型计算机中，主机与外设之间的数
据传送方式有四种：
1．无条件传送方式
无条件传送方式又称同步传送方式。它
是假设外设已经准备就绪，CPU直接利用
数据传送指令（与存储器统一编址），或
PB7~PB0
8255A内部组成结构
接口技术
接口技术
2.外部引脚 Pinouts
40脚双列直插封装
接口技术
（ 1 ） 电 源 、 地 线 ： + 5 V 输 入 端 VCC， 地 线 GND； （2）与外设相连：PA7~PA0，端口A引脚； PB7~PB0，端口B引脚；
第六章 多媒体技术基础习题
第六章多媒体技术基础一、是非题.1. 多媒体技术的集成性是指构成多媒体应用系统的硬件设备由多种产品集成而来。
A. 对B. 错2. 多媒体数据压缩和解压缩技术一直是多媒体技术中必须解决的关键技术。
A. 对B. 错3. MIDI文件保存的是MIDI设备演奏的乐曲波形数据。
A. 对B. 错4. 基于内容的检索技术研究是多媒体技术研究的重要领域。
A. 对B. 错5. 声音由频率和振幅两个基本参数决定，频率越高声音越响亮。
A. 对B. 错1．B 2．A 3．B 4．A 5．B6. 数字音频的特点是动态范围大，便于编辑和特效处理,但抗干扰能力差。
A. 对B. 错7. 语音的频率范围主要集中在100Hz～10kHz范围内。
A. 对B. 错8. MP3数据压缩比可以达到20:1以上。
A. 对B. 错9. 模拟信号数字化时，采样频率超过信号本身频率的两倍以上即可。
A. 对B. 错10. 音频特效常常通过对音频波形的功率强度、时间上的延时、左右声道的混叠平衡等进行调整，达到特殊音响效果。
A. 对B. 错6．B 7．A 8．B 9．A 10．A11. 音频、视频的数字化过程中，量化过程实质上是一个有损压缩编码过程，必然带来信息的损失。
A. 对B. 错12. CMYK颜色模型是通过4种基本颜色按不同比例混合来表示各种颜色。
A. 对B. 错13. 用Photoshop编辑图片时，避免色彩损失的最佳方法是用Lab模式编辑图像，再转换成CMYK模式打印。
A. 对B. 错14. Flash由于使用了矢量方式保存动画文件，并采用了流式技术，特别适合于网络动画制作。
A. 对B. 错15. 视频是一种动态图像，动画也是由动态图像构成，二者并无本质的区别。
A. 对B. 错11.A 12. B 13. A 14. A 15。
B二、单选题1. 其表现形式为各种编码方式，如文本编码、图像编码、音频编码等的媒体是______。
A. 感觉媒体B. 显示媒体C. 表示媒体D. 存储媒体2. ______是指用户接触信息的感觉形式，如视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3
6.1 I/O接口概述 外设
信息
CPU
不匹配
外设
速度 时序 信号格式 信号电平 低 自己的时序 串行、模拟量 自己的信号电平
VS
CPU
很高 自己的时序 并行、数字量 TTL电平
4
6.1 I/O接口概述
高位地址
18
6.1 I/O接口概述
1. I/O接口
2. 接口信息
3. 端口及编址方式
4. I/O地址的译码 5. 数据传送方式
19
6.1.5 数据传送方式 程序控制下的数据传送
无条件传送
CPU不需了解端口的状态，直接进行数据传送。
查询传送
CPU先查询端口状态，待端口就绪后进行数据传送。
源程序如下： NEXT: MOV DX,8000H IN AL,DX NOT AL OUT DX,AL NOP NOP JMP NEXT ；DX指向数据端口 ；从输入端口读开关状态 ；反相 ；送输出端口显示 ；延时 ；重复
26
6.2 无条件传送方式及其接口 举例
【例2】外设是发光二极管，其接口用锁存器实现。锁 存器在脉冲CP上升沿将输入端D的数据锁存在输出Q端。 编写点亮二极管的程序。 （端口地址为0000H）
35
6.3 查询传送方式及其接口 举例（续）
74244 D0
E
BUSY
D0 D7 IOR A0 A 1 A A2 3 A 4 A A5 A6 7 A 8 A 9 A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 IOW
1
D0
Q0
D0
D7
Q7
D7
外设
74 LS273
&
1 1
CP
1
START: MOV MOV MOV MOV GOON: MOV WAIT: IN AND JZ MOV OUT INC LOOP RET
效率很低。 实时性较差。
1号外设 准备就绪？
否 是 对1号外设服务
2号外设 准备就绪？
否
是
对2号外设服务
3号外设 准备就绪？
否
是
对3号外设服务
37
第六章 基本输入输出技术
6.1 I/O接口概述 6.2 无条件传送方式及其接口 6.3 查询传送方式及其接口 6.4 中断传送方式及其接口 6.5 DMA传送方式
32
6.3 查询传送方式及其接口 查询式输出接口
数据寄存器
数据 数据口 8位 锁存器 D7 – D0
D7
状态寄存器
三态缓冲器 状态口
G
输出 设备
— WR
ACK
Q
— RD WR
A15-A0
1位 锁存器
R
译码器
D
‘0’
+5V
配合的程序段：
SCANOUT：IN AL,STATUS_PORT TEST AL,80H JNZ SCANOUT MOV AL, BUF OUT DATA_PORT, AL ；从状态口输入状态信息 ；测试标志位D7是否为1 ；未就绪，继续查询 ；从缓冲区BUF取数据 ；从数据端口输出数据
中断传送
外设提出传送请求，CPU调用中断服务程序实现传送。
20
6.1.5 数据传送方式 直接存储器存取（DMA）
外设与存储器之间直接的数据传送。
借助DMA控制器实现。
采用I/O处理机进行数据的传送和处理
DMA方式不能摆脱对CPU使用要求。
专门的I/O处理机。
21
第六章 基本输入输出技术
查询输出方式
查询输入方式
34
6.3 查询传送方式及其接口 举例
【例】现欲将48000H为首地址的顺序100个单元的数据， 利用查询方式输出到外设。（数据端口和状态端口的地 址都是00FFH）
当外设状态信号=1时，可以接收CPU由锁存器(74LS273) 输出的数据。 当外设状态信号=0时，表示外设处于忙状态，不能接收 数据。
AX,4000H DS,AX SI,8000H CX,100 DX,00FFH AL,DX AL,01H WAIT AL,[SI] DX,AL SI GOON
~
~
~
~
36
6.3 查询传送方式及其接口 讨论
有多个外设，查询传送方式如何工作？
逐个查询。找出准备就绪的外设，如此反复循环。 缺点：
31
6.3 查询传送方式及其接口 查询式输入接口
数据口 8 位 三态缓冲器
G
D7 – D0
D0
状态寄存器
1位 三态缓冲器 状态口
G
数据寄存器
输入 设备
① 数据
STB
8 位 锁存器
+5V
D
1位 锁存器
R
Q
RD
③
译码器
A15 -A0
②
配合的程序段：
SCANIN：IN AL,STATUS_PORT TEST AL,01H JZ SCANIN IN AL, DATA_PORT ；从状态口输入状态信息 ；测试标志位D0是否为1 ；未就绪，继续查询 ；从数据端口输入数据
3. 端口及编址方式
4. I/O地址的译码 5. 数据传送方式
17
6.1.4 I/O地址的译码 译码方式
基本与存储器译码相同。
74LS138
DMA控制器
AEN A9 A8 A7 A6 A5
1
G1 G25 G24 C B A
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
DMA 控制器1 中断控制器主8259（20H～3FH） 计数器/定时器8253（40H~5FH） 8255（60H~6FH）、实时时钟、NMI寄存器 DMA页面寄存器 中断控制器从8259（A0H~BFH） DMA控制器2 协处理器
读取状态
工作流程
查询环节
检查状态寄存器（状态字）的标志位。 N 死循环问题。
准备就绪?
传送环节
Y
传送信息
30
6.3 查询传送方式及其接口 特点
I/O操作由CPU启动。
优点：数据传送可靠，程序编写容易。 缺点：传送效率较低。
适用场合
CPU负担不重、外设对象不多、实时性要求不太高。
D0 – D7 VCC LED0 8位 锁存器 CLK 反相 驱动器 LED1 LED7 VCC
8个LED
IOR 8000H
≥1
……
三态 缓冲器
K0 K1
……
K7
G
口地址
IOW A15
8个开关 输入口
25
输出口
6.2 无条件传送方式及其接口 举例（续）
不断扫描8个开关。当开关闭合时，点亮相应的LED。
14
6.1.3 端口及编址方式 端口、信息与总线类型
一一对应
15
6.1.3 端口及编址方式 端口编址（寻址）方式
存储器映像(统一)编址
存储器 访 问指令
独立编址
I/O 访 问指令
220 1M
I/O端口 存储 单元
216 64K
内存单元
I/O端口
16
6.1 I/O接口概述
1. I/O接口
2. 接口信息
应用场合
适应于工作量饱满，且实时性要求又很高的系统。
41
第六章 基本输入输出技术 生活中的那些事
银行取钱。
无 查 中 条 询 断 件
42
第六章 基本输入输出技术
6.1 I/O接口概述 6.2 无条件传送方式及其接口 6.3 查询传送方式及其接口 6.4 中断传送方式及其接口 6.5 DMA传送方式
脉冲量
以脉冲形式表示的一种信号，例如计数/定时脉冲等。
11
6.1.2 接口信息 接口信息类型（从信息内容角度）
CPU与接口之间
操作：对端口初始化、发送命令、选通端口等。 信息类型：（并行）数据信息、地址信息和控制信息。
接口与外设之间
数据传送、读取外设的状态以及对外设的启停控制。 信息类型：数据信息、状态信息和控制信息。
38
6.4 中断传送方式及其接口 工作原理
无数据传送时，CPU处理其它事务。
有数据传送时，外设向CPU提出服务请求。
CPU响应后，转去执行中断服务子程序。 待数据传送完毕后，返回原先正在处理的事务。
39
6.4 中断传送方式及其接口 接口电路
数据寄存器
三态缓冲器 G 三态缓冲器 数据 D7 – D0
33
6.3 查询传送方式及其接口 使用Busy和Ready状态信息
CPU
D7~0 状态信息 （Busy）
地址线 地址译 码电路
数 据 锁 D7~0 存 器 状态信息 （Busy）
输 出 设 备
CPU
D7~0
数 据 缓 冲 器
D7~0
地址线
地址译 码电路
数 输 据 入 锁 D7~0 设 存 备 器 状态信息 （Ready）
MOV AL,81H MOV DX,0000H ;送端口地址 OUT DX,AL ;点亮发光二极管
27
6.2 无条件传送方式及其接口 举例
【例3】让接在Q0～Q7上的二极管自上而下轮流点亮3s， 编写程序实现。
MOV AL,01H LOP: OUT 0000H,AL CALL DELAY ROL AL,1 JMP LOP ;使Q0为1，LED0先亮 ; 将信息送0000H端口 ;调用延时3S子程序 ;LED选择位左移1位 ;循环点亮LED
6.1 I/O接口概述 6.2 无条件传送方式及其接口 6.3 查询传送方式及其接口 6.4 中断传送方式及其接口 6.5 DMA传送方式