第6章輸入輸出設(shè)備與輸入輸出系統(tǒng)

第6章

輸入輸出設(shè)備與輸入輸出系統(tǒng)16.1輸入輸出設(shè)備概述6.1輸入輸出設(shè)備——人機(jī)交互設(shè)備輸入設(shè)備——人們可以通過它把要執(zhí)行的命令和數(shù)據(jù)等信息送入計(jì)算機(jī)。輸出設(shè)備——人們可以從計(jì)算機(jī)得到所需要的結(jié)果。

2輸入輸出設(shè)備簡(jiǎn)明列表鍵盤圖形輸入設(shè)備：鼠標(biāo)器、圖形板、光筆圖象輸入設(shè)備：掃描儀、傳真機(jī)、攝象機(jī)、數(shù)字相機(jī)條形碼閱讀器顯示器（字符、圖形、圖象）打印機(jī)（針式、噴墨、激光）繪圖儀輸入設(shè)備輸出設(shè)備3

5.1.2點(diǎn)陣式設(shè)備運(yùn)行原理

以點(diǎn)陣式運(yùn)行的設(shè)備，通常都是把某些信息例如字形、圖形、圖像等，以計(jì)算機(jī)用戶可見的某種形式表示出來。在計(jì)算機(jī)顯示器，屏幕上，這些被顯示的內(nèi)容是以可見光的形式表現(xiàn)出來的。在打印紙上，通常是以“印刷”（染色）的效果表現(xiàn)出來。

4點(diǎn)陣式設(shè)備運(yùn)行共同特點(diǎn)：要表示的信息，最終要以平面上以可見的“形狀”體現(xiàn)出來。而這些“形狀”不管其簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，原理上，又都是以許多斷續(xù)的點(diǎn)的不同布局表示出來的。當(dāng)一些點(diǎn)彼此之間靠得很近時(shí)，使人看上去就像連在一起的樣子。例如：把一些點(diǎn)安排在一條直線上，人們可看見一條直線的形狀，把這些點(diǎn)安排在一個(gè)方框內(nèi)，人們可看見一個(gè)方框的形狀；若在一個(gè)英文字母字形的各位上布滿點(diǎn)，人們就可以看見英文字母。5

從組成各種形狀的點(diǎn)的布局規(guī)律看，有兩種情況：（1）每個(gè)被表示的對(duì)象有確定的形狀（如中、西文字符、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、簡(jiǎn)單的幾何形狀）。要表示這樣一些對(duì)象，可設(shè)法把這些對(duì)象的點(diǎn)的布局設(shè)置保存在存儲(chǔ)器中，需要時(shí)再把它們復(fù)現(xiàn)出來。（2）被表示對(duì)象的點(diǎn)的布局沒有確定的規(guī)律（如油畫、照片）。要表示這樣一類對(duì)象，可設(shè)法把油畫或照片上所表現(xiàn)的連續(xù)變化的內(nèi)容，在計(jì)算機(jī)指定的平面上用離散的點(diǎn)表示出來。簡(jiǎn)單的應(yīng)用方式只需為每點(diǎn)分配一個(gè)二進(jìn)制位來區(qū)別點(diǎn)的有無，例如1表示有點(diǎn)，0表示無點(diǎn)。6

處理一幅圖中各處不同的亮暗層次的辦法（單一顏色的情況）：用各處不同亮度（灰度級(jí)）來體現(xiàn)一幅圖的層次感，即每一點(diǎn)可用幾種不同的亮度顯示。必須用多個(gè)（例如b個(gè)）二進(jìn)制位（bit）來表示亮度等級(jí)S，其關(guān)系是：S=2b亮度等級(jí)越多，表示同一幅圖的數(shù)據(jù)量就越大。7

處理多種顏色圖像的辦法：不同顏色是用3基色按不同比例關(guān)系混合而呈現(xiàn)出來的。例如，為表示256種顏色，要用8位二進(jìn)制位。若希望每種基色都有256種亮度，要用3×8=24個(gè)二進(jìn)制位（3字節(jié)）。每個(gè)點(diǎn)有256×256×256種顏色（真彩色）。8兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子：01234567X01234567Y直線的點(diǎn)陣表示可用8個(gè)字節(jié)來表示：00，02，04，0810，20，40，00901234567X01234567Y英文字母A的字形和它的點(diǎn)陣表示可用8個(gè)字節(jié)來表示：10，28，44，82FE，82，82，0010作業(yè)4.1.點(diǎn)陣式設(shè)備得以廣泛應(yīng)用的原因是什么?

答：以點(diǎn)陣式運(yùn)行的設(shè)備，通常都是把某些信息例如字形、圖形、圖像等，以計(jì)算機(jī)用戶可見的某種形式表示出來。其共同特點(diǎn)是：要表示的信息，最終要以平面上以可見的“形狀”體現(xiàn)出來。而這些“形狀”不管其簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，原理上，又都是以許多斷續(xù)的點(diǎn)的不同布局表示出來的。當(dāng)一些點(diǎn)彼此之間靠得很近時(shí)，使人看上去就像連在一起的樣子。這樣的事實(shí)很容易被人接受，也不會(huì)有原理上的爭(zhēng)議。所以點(diǎn)陣式設(shè)備得以廣泛應(yīng)用。116.2顯示器設(shè)備的組成與運(yùn)行原理6.2.1顯示器設(shè)備概述顯示器設(shè)備是以可見光形式顯示信息的輸出設(shè)備。當(dāng)前使用最多的是陰極射線管（CRT）為主體的顯示器，其次是液晶顯示器。按顯示內(nèi)容分，可分為字符顯示器和圖形顯示器。顯示器屬于以點(diǎn)陣方式運(yùn)行的設(shè)備。顯示器是矩形的。沿水平方向和垂直方向分成許多像素。全部像素的數(shù)目稱為分辨率。常用的分辨率有640×480，800×600，1024×768。12陽(yáng)極偏轉(zhuǎn)線圈陽(yáng)極帽顯示屏熒光屏石墨層聚焦極燈絲陰極柵極電子槍電子束6.2.2CRT陰極射線管的組成和運(yùn)行原理13顯示屏陰極射線管的組成電子槍偏轉(zhuǎn)控制裝置顯示屏——顯示信息的主體部分，由玻璃屏和涂在內(nèi)壁的熒光粉薄層組成。熒光粉在電子的撞擊下發(fā)處不同顏色和亮度的亮點(diǎn)。14電子槍——產(chǎn)生電子束的部件燈絲——通電后產(chǎn)生熱量，使陰極加熱陰極——受熱后釋放大量電子?xùn)艠O——控制電子通過柵極進(jìn)入陽(yáng)極的數(shù)量。構(gòu)成即控制打向熒光屏電子束的強(qiáng)弱，從而控制亮度陽(yáng)極——加速電子束，使其有足夠的動(dòng)能，提高熒光屏的亮度聚焦極——對(duì)電子束聚焦，使其打在熒光屏上形成很小的亮點(diǎn)，保證顯示的清晰度15偏轉(zhuǎn)控制裝置——偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束沿水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)軌跡，使電子束能打到屏幕的任意位置。對(duì)彩色顯示器，屏幕上每一像素有3種顏色的小熒光粉組成，有3個(gè)電子槍發(fā)出來的電子束能準(zhǔn)確打到各自對(duì)應(yīng)的小熒光粉點(diǎn)上。166.2.3CRT顯示器的組成和運(yùn)行原理陰極射線管掃描控制邏輯組成顯示存儲(chǔ)器字符發(fā)生器（1）掃描控制邏輯部件掃描——電子束在顯示屏上按某種軌跡運(yùn)動(dòng)。掃描控制邏輯部件——控制電子束掃描軌跡的電路。逐行掃描光柵掃描掃描方式隔行掃描隨機(jī)掃描在顯卡上17

光柵掃描方式

電子束在顯示屏上按某種軌跡運(yùn)動(dòng)被稱為掃描，控制電子束掃描軌跡的電路被稱為掃描控制邏輯部件。

在光柵掃描方式下，電子束要從左到右、從上到下掃描整個(gè)屏幕，掃描控制本身不必區(qū)分什么位置上有點(diǎn)要顯示、什么位置上的點(diǎn)不顯示，它只是控制電子束在整個(gè)屏幕上重復(fù)移動(dòng)，顯示的具體內(nèi)容則通過另外的邏輯線路提供。18逐行掃描

逐行掃描是從屏幕頂端開始，依次連續(xù)掃描所有各行。19隔行掃描

隔行掃描是先掃描行數(shù)無奇數(shù)的全部各行，然后再掃描行數(shù)為偶數(shù)的全部各行。20隨機(jī)掃描方式

在隨機(jī)掃描方式下，電子束只掃描在屏幕上有顯示內(nèi)容的位置，而不是整個(gè)屏幕。所以這種掃描方式畫圖速度快，分辨率高，主要用于高質(zhì)量的圖形顯示器。其缺點(diǎn)是：它的掃描控制邏輯比較專用、復(fù)雜、產(chǎn)品生產(chǎn)批量不夠大，價(jià)格較高。21

余輝時(shí)間

電子束打在熒光粉上發(fā)出的光所持續(xù)的時(shí)間，被稱為余輝時(shí)間。余輝時(shí)間的長(zhǎng)短主要決定于熒光粉材料的特性，顯示器中通常使用余輝時(shí)間比較短的這一種。為了在屏幕上有穩(wěn)定的、至少人們看上去無明顯閃爍感的畫面，就要把顯示的內(nèi)容不斷重復(fù)顯示，每秒顯示的次數(shù)，用“場(chǎng)”來說明，電子束掃描完整個(gè)屏幕一遍為一場(chǎng)。目前計(jì)算機(jī)中一般選用每秒50場(chǎng)來顯示畫面。22

顯示存儲(chǔ)器VRAM功能：保存將顯示在整個(gè)屏幕上的全部字符。保存一個(gè)字符要占用2字節(jié)：一個(gè)字節(jié)為字符ASCII碼；一個(gè)字節(jié)為字符的屬性（顏色、亮度等）例：若屏幕上每行顯示80個(gè)字符，每屏顯示25行，則要占用VRAM80×25×2=4000字節(jié)。在屏幕上顯示字符，顯示的應(yīng)該是字符的字形，而表示字符的ASCII碼，必須有辦法從字符的ASCII碼找出組成相應(yīng)字符字形的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。23

字符發(fā)生器功能：用于保存每個(gè)可顯示字符字形的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。通常ROM構(gòu)成。若每個(gè)字符的字形用7×9個(gè)點(diǎn)陣表示，則每個(gè)字符數(shù)據(jù)要占有9個(gè)字節(jié)。為能顯示95個(gè)ASCII碼字符（含空格字符），那么應(yīng)由9×95=855個(gè)字節(jié)組成。若以ASCII碼為地址，就能找到保存相應(yīng)字符點(diǎn)陣的那片存儲(chǔ)區(qū)。從掃描過程看，每次從字符發(fā)生器讀出一個(gè)字符的一個(gè)點(diǎn)陣行的數(shù)據(jù)（字節(jié)），當(dāng)先后9次讀完9個(gè)存儲(chǔ)單元之后，就得到一個(gè)字符的全部點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。24字符顯示器的顯示控制過程RA3~RA0移位寄存器SL字符發(fā)生器（ROM）VRAM&OSC加載控制水平同步電路水平消隱行間消隱垂直消隱591+垂直同步電路字符時(shí)鐘水平同步信號(hào)水平同步信號(hào)≥1CPU控制ASCII代碼定時(shí)控制電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器水平地址計(jì)數(shù)器25

①屏幕像素的顯示控制VRAM、字符發(fā)生器、移位寄存器放在顯示卡上，由主機(jī)CPU控制。顯示控制過程:①根據(jù)當(dāng)前被顯示字符在屏幕上的位置為地址，到VRAM中找出被顯示字符的ASCII碼；②再用字符ASCII碼和電子束所處的字符點(diǎn)陣行位置為地址，到字母發(fā)生器中讀出該字符的點(diǎn)陣行數(shù)據(jù)；③把字符點(diǎn)陣行數(shù)據(jù)送到移位寄存器，通過逐位移位操作，輸出被顯示內(nèi)容的顯示點(diǎn)控制信號(hào)，送CRT柵極實(shí)現(xiàn)對(duì)屏幕像素的顯示控制.26（2）顯示器的掃描控制

掃描控制電路是顯示器的重要組成部分，是整機(jī)的定時(shí)制電路。功能：控制電子束重復(fù)掃描整個(gè)屏幕，產(chǎn)生多種時(shí)序控制信號(hào)。組成：①點(diǎn)振蕩器②點(diǎn)計(jì)數(shù)器③水平地址計(jì)數(shù)器④光柵地址計(jì)數(shù)器⑤垂直地址計(jì)數(shù)器27

①點(diǎn)振蕩器

是驅(qū)動(dòng)源，以一定的頻率提供連續(xù)的脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖周期對(duì)應(yīng)一個(gè)像素的顯示過程，故它的輸出既作為視頻信號(hào)移位寄存器的控制信號(hào)，又用于驅(qū)動(dòng)掃描控制邏輯按照掃描的時(shí)序要求，提供不同頻率關(guān)系的時(shí)序控制信號(hào)，包括在屏幕上一個(gè)點(diǎn)陣行中區(qū)分字符分界控制信號(hào)（由點(diǎn)計(jì)數(shù)器提供），正在顯示的字符位置控制信號(hào)及點(diǎn)陣行掃描結(jié)束及水平回掃控制信號(hào)（由水平計(jì)數(shù)器提供），還包括用于區(qū)分字符行和行間距的控制信號(hào)（由光柵地址計(jì)數(shù)器提供），正在顯示的字符行位置控制信號(hào)及“場(chǎng)”掃描結(jié)束及垂直回掃控制信號(hào)（由垂直地址計(jì)數(shù)器提供）。28字符顯示器的顯示控制過程RA3~RA0移位寄存器SL字符發(fā)生器（ROM）VRAM&OSC加載控制水平同步電路水平消隱行間消隱垂直消隱591+垂直同步電路字符時(shí)鐘水平同步信號(hào)水平同步信號(hào)≥1CPU控制ASCII代碼定時(shí)控制電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器水平地址計(jì)數(shù)器25行，每行25字符，每字符9×14點(diǎn)陣29

該圖表示的是分辨率為720×350的例子，每行顯示80個(gè)字符，一屏顯示25行，每個(gè)字符在屏幕上占據(jù)9×14個(gè)點(diǎn)陣（像素）位置，在這樣一個(gè)區(qū)域被稱為一個(gè)字符窗口，點(diǎn)計(jì)數(shù)器中的9和行計(jì)數(shù)器的14，用于確定窗口的大小。若一個(gè)字符用7×9個(gè)像素顯示，則字符間距為2個(gè)像素，行間距為5個(gè)像素。水平回掃和垂直回掃過程不應(yīng)有任何像素，這被稱為水平消隱和垂直消隱。水平回掃中的18是指水平回掃要占用顯示18個(gè)字符點(diǎn)陣行的時(shí)間，垂直地址計(jì)數(shù)器中的1，是指垂直回掃要占用顯示一行字符的時(shí)間。30RA3~RA0移位寄存器SL字符發(fā)生器（ROM）VRAM&OSC加載控制水平同步電路水平消隱行間消隱垂直消隱垂直同步電路字符時(shí)鐘水平同步信號(hào)水平同步信號(hào)≥1CPU控制ASCII代碼定時(shí)控制電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器字符顯示器的顯示控制過程水平地址計(jì)數(shù)器25行，每行80字符，每字符9×14點(diǎn)陣31②點(diǎn)計(jì)數(shù)器

對(duì)點(diǎn)振蕩器進(jìn)行9分頻，提供屏幕上一個(gè)點(diǎn)陣行中區(qū)分字符分界的控制信號(hào)和字符時(shí)鐘。③水平地址計(jì)數(shù)器

對(duì)點(diǎn)計(jì)數(shù)器進(jìn)行（80+18）分頻，提供正在顯示的字符位置控制信號(hào)，點(diǎn)陣行掃描結(jié)束及水平回掃信號(hào)，水平同步信號(hào)。掃描完80個(gè)字符后，用18個(gè)字符點(diǎn)陣行的時(shí)間回掃到下一行的起始點(diǎn)。回掃期間向CRT柵極加水平消隱脈沖。32RA3~RA0移位寄存器SL字符發(fā)生器（ROM）VRAM&OSC加載控制水平同步電路水平消隱行間消隱垂直消隱垂直同步電路字符時(shí)鐘水平同步信號(hào)水平同步信號(hào)≥1CPU控制ASCII代碼定時(shí)控制電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器字符顯示器的顯示控制過程水平地址計(jì)數(shù)器25行，每行80字符，每字符9×14點(diǎn)陣33④光柵地址計(jì)數(shù)器

對(duì)水平地址計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行（9+5）分頻，提供區(qū)分字符行和行間距控制信號(hào)。每掃描了字符點(diǎn)陣的9行后，形成5行的行間消隱信號(hào)送CRT柵極。⑤垂直地址計(jì)數(shù)器

對(duì)光柵地址計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行（25+1）分頻，提供正在顯示的字符行位置控制信號(hào)、場(chǎng)掃描結(jié)束及垂直回掃控制信號(hào)。每掃描完25行字符后，用1行的時(shí)間回掃到屏幕左上角的起始點(diǎn)?；貟咂陂g提供垂直消隱信號(hào)和垂直同步信號(hào)。34RA3~RA0移位寄存器SL字符發(fā)生器（ROM）VRAM&OSC加載控制水平同步電路水平消隱行間消隱垂直消隱垂直同步電路字符時(shí)鐘水平同步信號(hào)水平同步信號(hào)≥1CPU控制ASCII代碼定時(shí)控制電路點(diǎn)振蕩器點(diǎn)計(jì)數(shù)器光柵地址計(jì)數(shù)器垂直地址計(jì)數(shù)器字符顯示器的顯示控制過程水平地址計(jì)數(shù)器25行，每行80字符，每字符9×14點(diǎn)陣35工作過程：開始時(shí)，電子定位在屏幕左上角位置，首先去取VRAM中對(duì)應(yīng)屏幕第一行第一個(gè)字符的ASCII碼，接下來到字符發(fā)生器取來該字符的第一個(gè)點(diǎn)陣的數(shù)據(jù)并送到移位寄存器，移位過程中的輸出就是顯示要用的視頻信號(hào)，顯示完9個(gè)像素的內(nèi)容（包括字符間距）之后，再到VRAM中對(duì)應(yīng)屏幕第一行的第二個(gè)字符ASCII碼，接下來到字符發(fā)生器中取來該字符的第一個(gè)點(diǎn)陣行的數(shù)據(jù)并送到移位寄存器，如此等等，

……直到顯示完80個(gè)字符的第一個(gè)點(diǎn)陣行的內(nèi)容，接著水平回掃；36再到VRAM中取對(duì)應(yīng)屏幕第一行第一個(gè)字符ASCII碼，接下來到字符發(fā)生器取來該字符第二個(gè)點(diǎn)陣行的數(shù)據(jù)送移位寄存器；……，重復(fù)顯示完80個(gè)字符的第二個(gè)點(diǎn)陣行的內(nèi)容；……當(dāng)顯示完9個(gè)點(diǎn)陣行全部數(shù)據(jù)后，第一行80個(gè)字符就被顯示在第一行位置；接著執(zhí)行5個(gè)點(diǎn)陣行的字符行間消隱，并開始第二`行的顯示過程；當(dāng)顯示完25行之后，再執(zhí)行一次垂直回掃，從而完成一屏字符的顯示過程，這樣的顯示每秒重復(fù)50次。（每秒掃描50場(chǎng)）372002年1月試題一、66.對(duì)西文輸出的字符設(shè)備，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的是字符數(shù)據(jù)的每個(gè)字符的

碼，輸出（包括顯示或打?。┑膭t是每個(gè)字符的

，設(shè)備在的字符發(fā)生器的主要功能是解決從字符的

碼和字符

間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。答案：ASCII點(diǎn)陣信息ASCII點(diǎn)陣信息382003年7月試題三、3在PC機(jī)系統(tǒng)中，為了使選用的CRT器件的顯示器既能顯示字符又能顯示簡(jiǎn)單的圖形，在顯示接口卡中包括哪些功能部件？顯示字符和顯示簡(jiǎn)單的圖形的運(yùn)行過程的主要區(qū)別是什么？答案：包括顯示存儲(chǔ)器，字符發(fā)生器，產(chǎn)生視頻信號(hào)的移位寄存器等。顯示字符時(shí)，是通過從顯示存儲(chǔ)器取得被顯示字符的ASCII碼和顯示屬性信息，再?gòu)淖址l(fā)生器找到該字符字形的相應(yīng)點(diǎn)陣信息，并經(jīng)過移位寄存器給出視頻信號(hào)送到CRT器件。而顯示圖形時(shí)，顯示存儲(chǔ)器中存放的是圖形中的每個(gè)顯示點(diǎn)（像素）的顯示屬性，要求顯示存儲(chǔ)器的容量足夠大，它不再使用字符發(fā)生器，而是直接把圖形的點(diǎn)陣信息經(jīng)移位寄存器送到CRT器件。396.2.4CRT圖形顯示器（了解，自學(xué)）6.2.5計(jì)算機(jī)終端（了解，自學(xué)）6.2.6液晶顯示器的組成和運(yùn)行原理（了解，自學(xué)）406.3打印機(jī)設(shè)備的組成和運(yùn)行原理

針式打印機(jī)打印機(jī)噴墨式打印機(jī)激光式打印機(jī)41優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合針式打印機(jī)對(duì)打印紙無特殊要求，可打印多層復(fù)印紙，價(jià)格低，打印成本低打印速度慢噪聲大打印質(zhì)量差通常打印；需打印多層復(fù)印紙的場(chǎng)合噴模式打印機(jī)打印速度快打印質(zhì)量好噪聲底，價(jià)格低打印成本高需用普通復(fù)印紙最廣泛應(yīng)用激光式打印機(jī)打印質(zhì)量最好打印速度最快噪聲最低需用質(zhì)量好的復(fù)印紙；價(jià)格最高；打印成本最高因價(jià)格貴，普及程度低，一般應(yīng)用于特殊場(chǎng)合三種打印機(jī)的比較426.3.1.針式打印機(jī)的組成和它打印過程

針式打印機(jī)的構(gòu)成（1）機(jī)械部分：走紙機(jī)構(gòu)色帶機(jī)構(gòu)打印頭（2）打印控制邏輯電路：字形發(fā)生器緩沖存儲(chǔ)器43

走紙機(jī)構(gòu)

由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)走紙，有壓輪磨檫走紙和鏈?zhǔn)郊埧鬃呒垉煞N驅(qū)動(dòng)方式，每打印完一行字符，走紙機(jī)構(gòu)帶動(dòng)打印紙走一定距離。使用中切勿讓兩種驅(qū)動(dòng)方式（如果都有）同時(shí)起作用。鏈?zhǔn)郊埧鬃呒堯?qū)動(dòng)方式下，打印紙不會(huì)走斜。44色帶機(jī)構(gòu)

色帶機(jī)構(gòu)的作用是提供打印色源。色帶通常被安裝在色帶盒內(nèi)，在打印過程中，色帶在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下不停地移動(dòng)，以便使打印針比較均勻地撞擊在整條色帶的各個(gè)位置，減少對(duì)某一個(gè)局部的磨檫，延長(zhǎng)色帶的使用時(shí)間。

45打印頭

打印頭是針式打印機(jī)中形成打字字形的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。通常由縱向排列的9個(gè)打印針（多用于西文打?。┗?4個(gè)打印針（多用于中文打?。﹥煞N類型。（參見教材P241圖）每根打印針是由具有剛性和韌性都很好的金屬材料制成，可以沿著導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自電磁鐵的正向（前進(jìn)）推動(dòng)和機(jī)械彈簧的反向（后退）推動(dòng)。當(dāng)電磁鐵的線圈中給出一個(gè)脈沖電流時(shí)將產(chǎn)生磁場(chǎng)，電磁銜鐵會(huì)在這一磁場(chǎng)的作用下向前移動(dòng)，推動(dòng)打印針也向前沖擊色帶；當(dāng)線圈中的電流消失后，磁場(chǎng)消失，電磁銜鐵也失去作用，機(jī)械彈簧的反向推力把打印針推回原位置。46（2）打印控制邏輯電路字形發(fā)生器存放字符的點(diǎn)陣信息構(gòu)成緩沖存儲(chǔ)器存儲(chǔ)被打印字符的編碼字符發(fā)生器——存放字符的點(diǎn)陣信息，包括西文、中文的點(diǎn)陣信息庫(kù)。緩沖存儲(chǔ)器——存儲(chǔ)CPU送來的被打印字符的編碼，容量至少存儲(chǔ)一行字符的編碼。由字符的編碼找到它的點(diǎn)陣信息是在打印機(jī)控制邏輯電路之內(nèi)完成的，并用這些點(diǎn)陣信息控制打印針的運(yùn)動(dòng)。針式打印機(jī)和CRT字符顯示器工作原理有許多相同之處。47

針式打印機(jī)和CRT字符顯示器的差別：針式打印機(jī)用打印針撞擊色帶產(chǎn)生印染點(diǎn)；CRT字符顯示器以整屏信息為單位連續(xù)掃描以維持穩(wěn)定的顯示畫面，故它需要顯示存儲(chǔ)器VRAM，而針式打印機(jī)接收到要打印的一縱列點(diǎn)陣信息并完成打印之后，這些點(diǎn)陣信息就不再有用了；光柵掃描的CRT顯示器，電子束在整個(gè)屏幕上按逐個(gè)橫行的掃描方式重復(fù)，掃描完多個(gè)橫行才完整顯示出一行字符，針式打印機(jī)則是按逐列打印方式打印出字符的點(diǎn)陣列，幾次后打印出一個(gè)完整的字符。48作業(yè)4.4.針式打印機(jī)由哪些部件組成？簡(jiǎn)述打印頭的結(jié)構(gòu)和打印出一個(gè)字符的原理性過程。答：針式打印機(jī)由屬于機(jī)械部分的走紙機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)和打印頭以及屬于打印控制邏輯電路的字形發(fā)生器緩沖存儲(chǔ)器組成。打印頭是針式打印機(jī)中形成打字字形的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。通常由縱向排列的9個(gè)打印針或24個(gè)打印針兩種類型。每根打印針是由具有剛性和韌性都很好的金屬材料制成，可以沿著導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自電磁鐵的正向（前進(jìn)）推動(dòng)和機(jī)械彈簧的反向（后退）推動(dòng)。49

打印控制邏輯電路中的字符發(fā)生器用于存放字符的點(diǎn)陣信息，緩沖存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)CPU送來的被打印字符的編碼。由字符的編碼找到它的點(diǎn)陣信息，并用這些點(diǎn)陣信息控制打印針的運(yùn)動(dòng)。針式打印機(jī)用打印針撞擊色帶產(chǎn)生印染點(diǎn)；在它接收到要打印的一縱列點(diǎn)陣信息并完成打印之后，這些點(diǎn)陣信息就不再有用了；它按逐列打印方式打印出字符的點(diǎn)陣列，幾次后打印出一個(gè)完整的字符。502003年1月試題三、4．簡(jiǎn)要說明常規(guī)針式打印機(jī)的組成和打印一個(gè)字符的工作過程。（9分）答案：

針式打印機(jī)由屬于機(jī)械部分的走紙機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)和打印頭以及屬于打印控制邏輯電路的字形發(fā)生器緩沖存儲(chǔ)器組成。打印控制邏輯電路中的字符發(fā)生器有于存放字符的點(diǎn)陣信息，緩沖存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)CPU送來的被打印字符的編碼。由字符的編碼找到它的點(diǎn)陣信息，并用這些點(diǎn)陣信息控制打印針的運(yùn)動(dòng)。針式打印機(jī)用打印針撞擊色帶產(chǎn)生印染點(diǎn)；在它接收到要打印的一縱列點(diǎn)陣信息并完成打印之后，這些點(diǎn)陣信息就不再有用了；它按逐列打印方式打印出字符的點(diǎn)陣列，幾次后打印出一個(gè)完整的字符。516.3.2.噴墨印字機(jī)的組成和它的印字過程噴墨頭充電電極字符發(fā)生器構(gòu)成偏轉(zhuǎn)電極高壓電源紙及走紙機(jī)構(gòu)墨水泵墨水循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)：墨水容器過濾器收集槽52

噴墨印字機(jī)的打印過程：墨水在墨水泵的高壓作用下及壓電陶瓷的高頻伸縮作用下，通過噴嘴噴出墨水滴射流；墨水滴通過受字符發(fā)生器控制的充電電極區(qū)，被充電到一定的電量；充電后的墨水滴在接有高壓的偏轉(zhuǎn)電極的作用下，噴射到打印紙?jiān)诖怪狈较虻奈恢?，墨水滴在垂直方向的偏轉(zhuǎn)距離取決于其充電量；水平方向的位置則由移動(dòng)噴墨頭完成；不偏轉(zhuǎn)的墨水經(jīng)回收器、過濾器、墨水容器、墨水泵循環(huán)流動(dòng)。536.3.3.激光印字機(jī)的組成和它的打印過程

激光印字機(jī)是激光技術(shù)和電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。激光印字機(jī)的原理組成：走紙機(jī)構(gòu)激光掃描系統(tǒng)電子照相部分印字字形發(fā)生器控制器54

激光掃描系統(tǒng)

功能：控制激光束能掃描到字形鼓（又稱光導(dǎo)鼓）柱面的任何位置。它由激光器、偏轉(zhuǎn)調(diào)制器、掃描器和光路組成。激光器提供印字機(jī)運(yùn)行所使用的光源。偏轉(zhuǎn)調(diào)制器通常用聲光器件（在器件內(nèi)，用超聲波改變媒體對(duì)光的衍射特性來改變光的傳播方向）調(diào)制激光束的傳播方向，掃描器實(shí)現(xiàn)激光束沿字形鼓的軸線重復(fù)做橫向移動(dòng)，激光書的縱向運(yùn)動(dòng)是靠字型鼓的旋轉(zhuǎn)完成的。這樣，通過字形鼓的旋轉(zhuǎn)和激光束的水平移動(dòng)，就可以掃描到柱面的任何位置。55

電子照相部分核心部件是字形鼓，又稱光導(dǎo)鼓，這是一個(gè)圓柱形（鼓形）的物體，柱面高度光潔，鍍有一層由硒-碲合金組成（P型半導(dǎo)體材料）的具有良好光導(dǎo)特性（光線照射后電阻率降低為原來的1/100到1/1000）的材料，用于完成對(duì)打印內(nèi)容的照相、顯影和轉(zhuǎn)印。56電子照相的全過程：準(zhǔn)備階段照相階段顯影階段轉(zhuǎn)印階段定影階段57

準(zhǔn)備階段：開始時(shí)，通過電暈放電裝置（用于使附近的空氣電離）對(duì)光導(dǎo)鼓表面均勻地充上一層正電荷（離子化的空氣分子），其表面電位可達(dá)幾百伏。光導(dǎo)材料的內(nèi)層感應(yīng)出負(fù)電荷的電子，在沒有光照的情況下，二者隔著光導(dǎo)層互相吸引，既不會(huì)中和也不會(huì)離去。58

照相階段：在由被打印信息控制而提供出來的激光束掃描光導(dǎo)鼓時(shí)，光導(dǎo)鼓的不同部位發(fā)生了變化。在激光束照射到的部分電阻率降低，該處的電荷將被放掉；激光束未被照射到的部分的帶電情況不變，這些剩下來的靜電區(qū)就是被打印信息的潛像。59

顯影階段：

用的是墨粉和表面涂有樹脂薄膜、直徑為幾百微米的玻璃珠為載體的混合物，運(yùn)動(dòng)中它們互相摩檫產(chǎn)生靜電，墨粉被吸引在載體表面。當(dāng)這些載體流過正經(jīng)過這里的帶有經(jīng)典潛像信息的光導(dǎo)體表面時(shí)，載體表面的墨粉被潛像的靜電電荷所吸引，離開載體而留到了光導(dǎo)體表面，從而形成了由墨粉顯示出來的字形。60

轉(zhuǎn)印階段：

完成把光導(dǎo)體表面的字形墨粉轉(zhuǎn)移到打印紙上，多數(shù)采用在打印紙的背面（打印紙的另一面貼到光導(dǎo)體表面）通過電暈放出與墨粉所帶電荷極性相反、電位更高的電荷，通過強(qiáng)力電場(chǎng)把墨粉搶到打印紙上來，這就在打印紙上有了靜電吸附著的墨粉字形。61

定影階段：是把墨粉牢靠永久固定在打印紙上的工作。這是通過紅外光加熱或輻射加熱的辦法，要100oC的溫度把墨粉熔化并凝沾在打印紙上，從而完成完整的打印過程。62作業(yè)4.5．說明激光印字機(jī)打印一頁(yè)文字的原理性的工作過程。答案：打印操作的運(yùn)行過程：帶電器在記錄鼓表面充一層電荷，印字機(jī)控制器把要打印的內(nèi)容（如字符）的點(diǎn)陣信息以激光束的形式照射到已帶電的記錄鼓表面，以放掉無打印點(diǎn)要求的全部位置上的電荷，當(dāng)記錄鼓轉(zhuǎn)動(dòng)到碳粉盒處，有打印點(diǎn)要求的位置上的電荷會(huì)將碳粉吸引上來，當(dāng)帶有碳粉字形的記錄鼓轉(zhuǎn)動(dòng)到轉(zhuǎn)印裝置處時(shí)，打印紙正處在記錄鼓和轉(zhuǎn)印裝置之間，轉(zhuǎn)印裝置上所加的更強(qiáng)的反向電荷將把記錄鼓上所帶有字形碳粉吸引到打印紙上，加熱部分將把紙上的碳粉熔化并烘干，使已在打印紙上的字形牢固地保存下來，完成了打印過程。

63試題一四、2.比較針式、噴墨式、激光3類打印機(jī)各自的優(yōu)缺點(diǎn)和主要應(yīng)用場(chǎng)所。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合針式打印機(jī)對(duì)打印紙無特殊要求，可打印多層復(fù)印紙，價(jià)格低，打印成本低打印速度慢噪聲大打印質(zhì)量差通常打?。恍璐蛴《鄬訌?fù)印紙的場(chǎng)合噴模式打印機(jī)打印速度快打印質(zhì)量好噪聲底，價(jià)格低打印成本高需用普通復(fù)印紙最廣泛應(yīng)用激光式打印機(jī)打印質(zhì)量最好打印速度最快噪聲最低需用質(zhì)量好的復(fù)印紙；價(jià)格最高；打印成本最高因價(jià)格貴，普及程度低，一般應(yīng)用于特殊場(chǎng)合64模擬試題四、2（試題五三、3）（5分）說明激光打印機(jī)原理性組成和完成打印操作的運(yùn)行過程；

答案：激光打印機(jī)原理性組成，記錄鼓，帶電器，印字機(jī)控制器，碳粉盒，打印紙及其走紙機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)印裝置，加熱部分等；

65

打印操作的運(yùn)行過程：帶電器在記錄鼓表面充一層電荷，印字機(jī)控制器把要打印的內(nèi)容（如字符）的點(diǎn)陣信息以激光束的形式照射到已帶電的記錄鼓表面，以放掉無打印點(diǎn)要求的全部位置上的電荷，當(dāng)記錄鼓轉(zhuǎn)動(dòng)到碳粉盒處，有打印點(diǎn)要求的位置上的電荷會(huì)將碳粉吸引上來，當(dāng)帶有碳粉字形的記錄鼓轉(zhuǎn)動(dòng)到轉(zhuǎn)印裝置處時(shí)，打印紙正處在記錄鼓和轉(zhuǎn)印裝置之間，轉(zhuǎn)印裝置上所加的更強(qiáng)的反向電荷將把記錄鼓上所帶有字形碳粉吸引到打印紙上，加熱部分將把紙上的碳粉熔化并烘干，使已在打印紙上的字形牢固地保存下來，完成了打印過程。

666.4計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備

6.4.1計(jì)算機(jī)鍵盤的運(yùn)行原理

機(jī)械部分組成電子線路部分電子線路部分的功能：①識(shí)別按下的是哪一個(gè)鍵，并產(chǎn)生該鍵的編碼；②將編碼從并行格式轉(zhuǎn)換換為串行格式，逐位傳送給計(jì)算機(jī)主機(jī)。67并行接口并行接口+5V10kΩ鍵盤0行1行n行0列1列2列m列鍵盤中識(shí)別閉合鍵的邏輯線路68識(shí)別閉合鍵的工作原理：運(yùn)行時(shí)，輪流為n行中的一行接通低電位，其它行給高電位，并檢查m行的各列的電位值。若所有的鍵都未按下，則沒一列都不會(huì)與行連通，各列均為高電位。若只有一鍵按下，即進(jìn)入閉合狀態(tài)，就會(huì)把它所連接的行線和列線連通，此列線變成低電位。因此，可以一個(gè)行線和列線同時(shí)為低電位來表明一個(gè)閉合鍵的位置。再用行線和列線的編碼去查表，就得到閉合鍵的編碼值。實(shí)際應(yīng)用中，由鍵盤線路板上的CPU通過并行接口為行線輪流輸出一位0值，再通過另一并行接口讀入列線的值以判斷列線的電位情況，最后，再由CPU用行線和位線的編碼去查閉合鍵的編碼碼值。696.4.2鼠標(biāo)設(shè)備（自學(xué)）706.5計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)概述主要作用：連通計(jì)算機(jī)各個(gè)功能部件和設(shè)備，在它們之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。計(jì)算機(jī)總線硬件部分輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出接口軟件部分——依靠操作系統(tǒng)軟件的支持71

輸入輸出系統(tǒng)應(yīng)解決的問題：

（1）建立系統(tǒng)總線，協(xié)調(diào)各部件和設(shè)備相互連通與交換信息。（2）用接口卡解決不同CPU和不同輸入輸出設(shè)備之間的連通、溝通、匹配、緩沖等種種需求。（3）引進(jìn)程序中斷方式和存儲(chǔ)器直接訪問方式，支持多個(gè)I/O設(shè)備并發(fā)（同時(shí)）執(zhí)行輸入輸出操作，減少在輸入輸出操作過程中對(duì)CPU的干預(yù)，提高CPU的工作效率。722004年7月試題二、填空題3．計(jì)算機(jī)輸入輸出子系統(tǒng)，通常由

、

和

等3個(gè)層次的邏輯部件和設(shè)備共同組成，

用于連接計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件為一體，構(gòu)成完整的整機(jī)系統(tǒng)，在這些部件之間實(shí)現(xiàn)信息的相互溝通與傳送。答案：

計(jì)算機(jī)總線輸入輸出接口操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)總線732004年1月試題二、填空題

2．計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)的硬件部分主要由

和

兩部分組成，軟件方面則需要有

軟件的支持。答案：

計(jì)算機(jī)總線輸入輸出接口操作系統(tǒng)746.6計(jì)算機(jī)總線6.6.1.計(jì)算機(jī)總線概述計(jì)算機(jī)總線是在計(jì)算機(jī)各功能部件之間傳輸信息的公共通路，包括傳輸數(shù)據(jù)（信息）信號(hào)的邏輯電路、管理信息傳輸協(xié)議的邏輯線路和物理連線。每次傳輸時(shí)，總線可以從多個(gè)信息來源中選擇其一并傳輸?shù)囊粋€(gè)（或多個(gè)）信息接收部件。對(duì)總線的要求：由于總線上往往要連接許多部件或設(shè)備，傳輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)，故要求總線線路有足夠強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。75總線的硬件組成——通常用集電極開路輸出的電路或輸出端有高阻態(tài)輸出支持的電路構(gòu)成。這樣的線路的輸出端可以直接連接在一起，實(shí)現(xiàn)把多路輸出中的某一路信息送到總線上。低高高總線76總線按功能分類:數(shù)據(jù)總線（databus，DB）地址總線（addressbus，AB）控制總線（controlbus，CB）77

各種總線的功能及位數(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)性能的影響：①數(shù)據(jù)總線——在計(jì)算機(jī)部件之間傳送數(shù)據(jù)（指令）信息。數(shù)據(jù)總線的時(shí)鐘頻率和寬度（位數(shù)）的乘積正比于它所支持的最大的數(shù)據(jù)輸入輸出能力。

78

各種總線的功能及位數(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)性能的影響：

②地址總線——在計(jì)算機(jī)部件之間傳送地址（內(nèi)存地址，I/O設(shè)備地址）信息。地址總線的寬度（位數(shù)）決定了系統(tǒng)可尋址的最大內(nèi)存空間。若地址總線的位數(shù)為n，則最大可尋址空間為2n。例：n=20，則最大可尋址空間為220=1MBn=30，則最大可尋址空間為230=1GB79各種總線的功能及位數(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)性能的影響：

③控制總線給出總線周期類型、I/O操作完成的時(shí)刻、DMA周期、中斷等有關(guān)控制信號(hào)。

80總線周期：總線周期指的是通過總線完成一次內(nèi)存操作或一次輸入輸出設(shè)備的讀寫操作所必需的時(shí)間。依據(jù)具體的操作性質(zhì)，可以把一個(gè)總線周期區(qū)分為內(nèi)存讀周期，內(nèi)存寫周期，I/O讀周期，I/O寫周期4種類型。更具體地講，總線周期由兩個(gè)時(shí)間段組成：地址時(shí)間，數(shù)據(jù)時(shí)間。

地址時(shí)間——CPU向內(nèi)存I/O設(shè)備送出地址信息高地址總線。

數(shù)據(jù)時(shí)間——CPU完成數(shù)據(jù)讀寫。810等待狀態(tài)與等待狀態(tài)

0等待狀態(tài)——被讀寫的內(nèi)存和外設(shè)運(yùn)行速度足夠快，可以在一個(gè)數(shù)據(jù)周期內(nèi)完成讀寫操作。

等待狀態(tài)——被讀寫的內(nèi)存和外設(shè)的運(yùn)行速度低，不能在一個(gè)數(shù)據(jù)周期內(nèi)完成讀寫操作，須再增加一個(gè)到幾個(gè)數(shù)據(jù)周期時(shí)間用于繼續(xù)完成讀寫操作，之后才結(jié)束總線周期。82總線正常傳送方式與Burst（急促）傳送方式

正常傳送方式——通過一次地址時(shí)間緊跟一次數(shù)據(jù)時(shí)間完成一個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程。

Burst傳送方式（成組數(shù)據(jù)傳送方式）——通過一次地址時(shí)間跟多次數(shù)據(jù)時(shí)間，高速完成一組（多)個(gè)數(shù)據(jù)傳送。例：利用主存的并行讀寫技術(shù)利用一體多字結(jié)構(gòu)或交叉編址技術(shù)832001年7月試題一、5.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，地址總線的位數(shù)新決定了內(nèi)存儲(chǔ)器

空間，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與它的工作頻率的乘積

該總線最大的輸入/輸出能力。答案：最大可尋址正比于

846.2.2計(jì)算機(jī)總線構(gòu)成

單總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)方案雙總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)8586

單總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)使用唯一的一組總線（DB、AB、CB），計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的部件都連接到這組總線上。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于接入新的設(shè)備。

缺點(diǎn)：不利于提高總線上的數(shù)據(jù)傳輸率。因?yàn)樗胁考?、設(shè)備都連接到并爭(zhēng)用這唯一的一組總線每次只能在兩個(gè)部件之間傳輸數(shù)據(jù)（不支持對(duì)總線的并發(fā)傳輸操作），不同的數(shù)據(jù)傳輸只能串行完成。87在計(jì)算機(jī)中配置兩組總線，即在處理機(jī)總線上通過一塊擴(kuò)展總線的控制線路，提供出另外一組總線（輸入輸出總線）處理機(jī)總線時(shí)鐘頻率高，數(shù)據(jù)線位數(shù)多，實(shí)現(xiàn)CPU與主存間的高速數(shù)據(jù)傳送；輸入輸出總線時(shí)鐘頻率較低，數(shù)據(jù)線位數(shù)較少。優(yōu)點(diǎn)：兩組總線可并發(fā)執(zhí)行輸入輸出操作。大大提高了總線的輸入輸出能力和計(jì)算機(jī)的總體性能。8889

（3）三總線結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)中配置了3組總線。處理機(jī)總線通過PCI橋控制總線，提供一組高性能的局部總線（PCI總線），PCI總線再通過擴(kuò)展總線控制線路提供輸入輸出總線。優(yōu)點(diǎn)：三總線可并發(fā)執(zhí)行輸入輸出操作，使總線的輸入輸出能力和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總體性能得到更大的提高。902002年1月試題二、3.在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，3總線的結(jié)構(gòu)比單總線的結(jié)構(gòu)可以提供（A）的輸入輸出性能，其中處理機(jī)總線的運(yùn)行脈沖頻率（C），例如（H），PCI總線的脈沖頻率（F），例如（I），而慢速IO總線的脈沖頻率（E），例如ISA總線的脈沖頻率為（K）。A.更高B.不可比C.最高D.相同E.最低F.居中G.更低H.66MHz或更高I.33MHzJ.1000MHzK.8.33MHzL.4.77MHz答案：ACHFIEK916.3.3.總線仲裁和數(shù)據(jù)傳輸控制

總線仲裁：由總線仲裁邏輯線路解決多個(gè)設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用總線的管理問題。數(shù)據(jù)傳輸過程：①總線主設(shè)備（如CPU、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新邏輯、DMA接口）申請(qǐng)總線使用權(quán)并發(fā)出命令控制總線運(yùn)行；②總線從設(shè)備（如終端設(shè)備、內(nèi)存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備）響應(yīng)主設(shè)備發(fā)出的命令并執(zhí)行讀寫操作。當(dāng)多個(gè)總線并發(fā)申請(qǐng)總線，需由總線仲裁器（總線控制器）決定哪一個(gè)主設(shè)備取得總線使用權(quán)。但必須通過判斷主設(shè)備使用總線的優(yōu)先級(jí)來完成。92總線控制器設(shè)備1接口設(shè)備2接口設(shè)備n接口……總線忙總線請(qǐng)求總線可用串行鏈?zhǔn)讲樵?3查詢方式（仲裁辦法）：

每個(gè)設(shè)備都可發(fā)出使用總線的請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)總線控制器檢測(cè)到有總線請(qǐng)求且總線空閑時(shí)，則響應(yīng)總線請(qǐng)求并送出總線可用應(yīng)答信號(hào)?？偩€可用應(yīng)當(dāng)信號(hào)依次傳送到各設(shè)備接口。首先接到應(yīng)答信號(hào)的設(shè)備若正在申請(qǐng)，則取得了總線使用權(quán)，并停止總線可用信號(hào)的繼續(xù)傳送，發(fā)出總線忙信號(hào)，撤消自己的總線申請(qǐng)開始數(shù)據(jù)傳輸?？偩€忙信號(hào)將維持總線可用信號(hào)，直到這次數(shù)據(jù)傳輸完成，由設(shè)備撤消總線忙信號(hào)，總線可用信號(hào)隨之消失。當(dāng)首先接收到應(yīng)答信號(hào)的設(shè)備沒有申請(qǐng)總線，它就把這一信號(hào)繼續(xù)傳送給下一設(shè)備，直到遇到一個(gè)正在申請(qǐng)總線的設(shè)備。94（2）數(shù)據(jù)傳送控制（總線通訊控制）——解決通訊雙方交換數(shù)據(jù)過程中在時(shí)間上的配合關(guān)系，即同步問題。同步通信數(shù)據(jù)傳送控制異步通信

95①同步通信

在總線上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，通信雙方使用同一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步。時(shí)鐘信號(hào)可由CPU總線控制邏輯部件提供，稱為總線時(shí)鐘?？捎靡粋€(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)總線周期，每個(gè)周期完成一次數(shù)據(jù)傳輸?？偩€周期的長(zhǎng)短，需要與被讀寫的部件配合好。通信雙方送出與接收地址信號(hào)、控制命令信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，都是使用這一時(shí)鐘信號(hào)完成定時(shí)的，可以有比較高的數(shù)據(jù)傳輸率。96②異步通信

在總線上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，允許通信雙方使用自己的時(shí)鐘信號(hào)，采用“應(yīng)答方式”（握手方式）解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)間配合關(guān)系，而不是共同使用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步。例如CPU有把一個(gè)通用寄存器中的內(nèi)容傳送給某臺(tái)輸出設(shè)備，必須給出I/O地址，把數(shù)據(jù)內(nèi)容寫進(jìn)接口的輸出數(shù)據(jù)寄存器（其輸出端已與接收方設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端接通），但相應(yīng)的設(shè)備卻無法知道數(shù)據(jù)送來的準(zhǔn)確時(shí)刻，CPU就必須再提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，通知接收設(shè)備數(shù)據(jù)已發(fā)送過去，接收方設(shè)備還將用這一時(shí)鐘信號(hào)作為自己接收數(shù)據(jù)的選通信號(hào)。接收設(shè)備在接收到數(shù)據(jù)之后，再向發(fā)送方送回一個(gè)回答信號(hào)，表示數(shù)據(jù)已收到。發(fā)送方將用這一回答信號(hào)結(jié)束傳輸過程，以便開始下一次傳輸。異步通信方式適用于在存取周期不同的部件之間完成數(shù)據(jù)交換。97作業(yè)4.6.計(jì)算機(jī)總的功能是什么？通常用什么類型的器件構(gòu)成總線？為什么？從功能區(qū)分，總線由哪三部分組成？各自對(duì)計(jì)算機(jī)性能有什么影響？

答：計(jì)算機(jī)總線的功能是在計(jì)算機(jī)各功能部件之間傳輸信息，包括傳輸數(shù)據(jù)（信息）信號(hào)和管理信息傳輸協(xié)議。通常用集電極開路輸出的電路或輸出端有高阻態(tài)輸出支持的電路構(gòu)成。這樣的線路的輸出端可以直接連接在一起，實(shí)現(xiàn)把多路輸出中的某一路信息送到總線上。98

從功能區(qū)分，總線由數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線三部分組成。數(shù)據(jù)總線在計(jì)算機(jī)部件之間傳送數(shù)據(jù)（指令）信息，其時(shí)鐘頻率和寬度（位數(shù)）的乘積正比于它所支持的最大的數(shù)據(jù)輸入輸出能力。地址總線在計(jì)算機(jī)部件之間傳送地址（內(nèi)存地址，I/O設(shè)備地址）信息，其總線的寬度（位數(shù)）決定了系統(tǒng)可尋址的最大內(nèi)存空間。控制總線給出總線周期類型、I/O操作完成的時(shí)刻，DMA周期、中斷等有關(guān)控制信號(hào)，總線周期的長(zhǎng)短決定一次內(nèi)存操作或一次輸入輸出設(shè)備的讀寫操作所必需的時(shí)間。997.解釋下列術(shù)語(yǔ)：總線周期，總線周期類型，總線的等待狀態(tài)，正?？偩€周期，burst總線周期，同步傳輸控制，異步傳輸控制?？偩€周期：總線周期指的是通過總線完成一次內(nèi)存操作或一次輸入輸出設(shè)備的讀寫操作所必需的時(shí)間。

總線周期類型：依據(jù)具體的操作性質(zhì)，可以把一個(gè)總線周期區(qū)分為內(nèi)存讀周期，內(nèi)存寫周期，I/O讀周期，I/O寫周期4種類型。100

總線的等待狀態(tài)：如果被讀寫的內(nèi)存和外設(shè)的運(yùn)行速度低，不能在一個(gè)數(shù)據(jù)周期內(nèi)完成讀寫操作，須再增加一個(gè)到幾個(gè)數(shù)據(jù)周期時(shí)間用于繼續(xù)完成讀寫操作，之后才結(jié)束總線周期。

正?？偩€周期：通過一次地址時(shí)間緊跟一次數(shù)據(jù)時(shí)間完成一個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程。

burst總線周期：通過一次地址時(shí)間跟多次數(shù)據(jù)時(shí)間，高速完成一組（多）個(gè)數(shù)據(jù)傳送。101

同步傳輸控制：在總線上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，通信雙方使用同一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步。

異步傳輸控制：在總線上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，通信雙方使用自己的時(shí)鐘信號(hào)，采用“應(yīng)答方式”（握手方式）解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)間配合關(guān)系，而不是共同使用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步。102內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IB外部數(shù)據(jù)總線OB6.4.4.教學(xué)計(jì)算機(jī)的總線控制系統(tǒng)實(shí)例/INTA/ITOIB/FTOIB/RTOIB/SWTOIB/MIO/WE主存儲(chǔ)器串行接口（2路）88數(shù)據(jù)總線的構(gòu)成和數(shù)據(jù)來源IR7~IR0ALU輸出STR輸出手撥開關(guān)中斷向量BIO103（1）數(shù)據(jù)總線

數(shù)據(jù)總線寬度為16位，用帶有3態(tài)邏輯輸出的門線路或觸發(fā)器線路提供數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)總線通過雙向3態(tài)邏輯門線路74LS245被劃分為兩段：分別被稱為內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IB和外部數(shù)據(jù)總線OB。

外部數(shù)據(jù)總線OB與靜態(tài)主存的16位數(shù)據(jù)入/出管腳連接，和2路串行口Intel8251的8位數(shù)據(jù)入/出管腳連接，串行接口使用外部數(shù)據(jù)總線的低8位。主存儲(chǔ)器和2路串行接口向數(shù)據(jù)總線送數(shù)據(jù)，都是由它們的片選信號(hào)/CS為低來控制的。104

可以向外部數(shù)據(jù)總線送數(shù)據(jù)的還有BIO部件（2片74LS245），當(dāng)控制信號(hào)/MIO和/WE都為低電平時(shí)，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容將被傳送到外部數(shù)據(jù)總線，提供出用于寫主存或?qū)慖/O接口的數(shù)據(jù)，此時(shí)主存儲(chǔ)器或串行口必須有一個(gè)處于寫操作狀態(tài)。105

內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接收5路數(shù)據(jù)來源：①指令寄存器低8位的內(nèi)容，可以是I/O端口地址和相對(duì)變址的變址偏移量，送運(yùn)算器的輸入端，經(jīng)ALU完成尋址計(jì)算送地址寄存器。②8位程序狀態(tài)字（C、Z、V、S、P2、P1、0、0），用于在響應(yīng)中斷時(shí)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)操作，即將其寫入堆棧。③運(yùn)算器ALU的輸出，用于指示燈顯示或?qū)懭胫鞔鎯?chǔ)器或串行接口。

106內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IB外部數(shù)據(jù)總線OB教學(xué)計(jì)算機(jī)的總線控制系統(tǒng)實(shí)例/INTA/ITOIB/FTOIB/RTOIB/SWTOIB/MIO/WE主存儲(chǔ)器串行接口（2路）88數(shù)據(jù)總線的構(gòu)成和數(shù)據(jù)來源IR7~IR0ALU輸出STR輸出手撥開關(guān)中斷向量BIO107

內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接收5路數(shù)據(jù)來源：④手撥開關(guān)的狀態(tài)內(nèi)容，用于向ALU提供手撥數(shù)據(jù)內(nèi)容或地址內(nèi)容；地址可以經(jīng)ALU送地址寄存器，或把手撥微指令地址直接送到Am2910的輸入端。⑤中斷向量，用于把一個(gè)十六進(jìn)制的跳線數(shù)據(jù)作為高12位拼接上低4位上的中斷優(yōu)先級(jí)（P2，P1，0，0）以形成16位的中斷向量。108內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IB外部數(shù)據(jù)總線OB教學(xué)計(jì)算機(jī)的總線控制系統(tǒng)實(shí)例/INTA/ITOIB/FTOIB/RTOIB/SWTOIB/MIO/WE主存儲(chǔ)器串行接口（2路）88數(shù)據(jù)總線的構(gòu)成和數(shù)據(jù)來源IR7~IR0ALU輸出STR輸出手撥開關(guān)中斷向量BIO109BIO部件的作用：

保護(hù)CPU部分線路的安全。它隔斷內(nèi)、外部數(shù)據(jù)總線的直接連接，當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)展內(nèi)存容量或增加新的接口芯片的教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，擴(kuò)展用到的芯片都接在外部數(shù)據(jù)總線上，很可能出現(xiàn)接線等錯(cuò)誤。BIO部件能有效地防止這些錯(cuò)誤燒壞CPU部分的芯片。110

向內(nèi)部數(shù)據(jù)總線提供數(shù)據(jù)來源的5個(gè)部件的控制信號(hào)：由DC13-8譯碼器芯片提供。該譯碼器譯碼的控制信號(hào)G1是/MIO或WE，即僅在/MIO為高（DIO不工作）或者/WE為低（DIO不是從外部總線向內(nèi)部數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)）時(shí)，譯碼器正常譯碼，會(huì)從5路數(shù)據(jù)來源中選擇一路送內(nèi)部總線，否則內(nèi)部總線只能接收外部總線送來的數(shù)據(jù)。111內(nèi)部數(shù)據(jù)總線IB外部數(shù)據(jù)總線OB教學(xué)計(jì)算機(jī)的總線控制系統(tǒng)實(shí)例/INTA/ITOIB/FTOIB/RTOIB/SWTOIB/MIO/WE主存儲(chǔ)器串行接口（2路）88數(shù)據(jù)總線的構(gòu)成和數(shù)據(jù)來源IR7~IR0ALU輸出STR輸出手撥開關(guān)中斷向量BIO112③選擇內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)來源的控制信號(hào)DC1碼譯碼信號(hào)操作說明000/SWTOIB送開關(guān)內(nèi)容到CPU內(nèi)部總線001/RTOIB送ALU輸出到CPU內(nèi)部總線010/INTA送中斷向量到CPU內(nèi)部總線011/FTOIB送狀態(tài)到CPU內(nèi)部總線100/STOIB送擴(kuò)展符號(hào)到CPU內(nèi)部總線101NC不操作110/EI用于開中斷指令，置中斷允許觸發(fā)器INTE111/DI用于關(guān)中斷指令，清中斷允許觸發(fā)器INTE113

從內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)的8個(gè)部件：運(yùn)算器（通過D輸入端）指令寄存器IR8位程序狀態(tài)字寄存器（用于中斷返回）

1141151161173．計(jì)算機(jī)CPU通常直接提供并使用3種總線，分別說明地址總線的位數(shù)、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)和時(shí)鐘頻率對(duì)計(jì)算機(jī)的性能有什么影響，控制總線的具體作用是什么？說明總線周期是什么含義，總線等待狀態(tài)是什么含義?答：（1）在3種總線中，地址總線的位數(shù)決定了最大的主存儲(chǔ)器的尋址空間；數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與其運(yùn)行頻率的乘積正比于該總線最高的數(shù)據(jù)傳輸能力；控制總線的作用是指明總線的周期類型和一次操作完成的時(shí)刻。（2）總線周期是通過總線完成一次數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間，通常由一次地址時(shí)間和一次數(shù)據(jù)時(shí)間組成，若被讀寫的存儲(chǔ)器或外圍設(shè)備的運(yùn)行速度慢，在一次數(shù)據(jù)時(shí)間之內(nèi)不能完成讀寫操作，就要再增加一到多次數(shù)據(jù)時(shí)間。這增加的一到多次數(shù)據(jù)時(shí)間被稱為總線的等待狀態(tài)。1184.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，地址總路線的位數(shù)新決定了內(nèi)存儲(chǔ)器

空間，數(shù)據(jù)總路線的位數(shù)與它的工作頻率的乘積

該總路線最大的輸入/輸出能力。答案：最大的可尋址正比于119

模擬試題四、3（5分）總線上的BURST傳送方式（成組數(shù)據(jù)傳送）與正常傳送方式的區(qū)別是什么?簡(jiǎn)要說明一次中斷的響應(yīng)與處理過程。

答案：

總線上的BURST傳送方式是通過一次地址時(shí)間跟多次數(shù)據(jù)時(shí)間，高速完成一組（多個(gè)）數(shù)據(jù)傳送；正常傳送方式是通過一次地址時(shí)間跟一次數(shù)據(jù)時(shí)間來完成一個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程；120

一次中斷的響應(yīng)與處理過程：當(dāng)有中斷請(qǐng)求時(shí)，若此時(shí)系統(tǒng)允許中斷，CPU正在處理的程序的優(yōu)先級(jí)比正在請(qǐng)求的中斷優(yōu)先級(jí)低，又到了一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)刻，則CPU將可以響應(yīng)中斷。處理中斷的過程：關(guān)中斷；保存斷點(diǎn)，保存現(xiàn)場(chǎng)；判中斷源并轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序；開中斷；執(zhí)行中斷服務(wù)程序；關(guān)中斷；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，恢復(fù)斷點(diǎn)；開中斷；返回?cái)帱c(diǎn)。1212003年7月試題三、1．為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入/輸出能力，可以在總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中采用哪些方案？它們各自解決的是什么方面的問題？（10分）答案：提高總線時(shí)鐘的頻率,以便在單位時(shí)間內(nèi)完成更多次數(shù)的數(shù)據(jù)傳送；增加數(shù)據(jù)總線的位數(shù)，以便在每次數(shù)據(jù)傳送時(shí)間同時(shí)傳送更多位的數(shù)據(jù)；采用成組數(shù)據(jù)傳送（BURST）方式，使得在一組數(shù)據(jù)傳送的過程中，盡可能地把發(fā)送地址和傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間重疊起來。采用多總線結(jié)構(gòu)，使得多個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)通過不同的總線完成傳送。最終達(dá)到在單位時(shí)間內(nèi)傳送盡可能多的數(shù)據(jù)的目的，即提高了輸入/輸出能力。1222003年7月試題三、2．在教學(xué)計(jì)算機(jī)的總線設(shè)計(jì)中，提到并實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部總線和外部總線，這指的是什么含義？它們是如何連接起來的？如何控制二者之間的通斷以及數(shù)據(jù)的傳輸方向？（9分）答案：

在教學(xué)計(jì)算機(jī)的總線設(shè)計(jì)中，CPU一側(cè)使用的數(shù)據(jù)總線被稱為內(nèi)部總線，在內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O一側(cè)使用的數(shù)據(jù)總線被稱為外部總線，它們經(jīng)過雙向三態(tài)門電路實(shí)現(xiàn)相互連接，而雙向三態(tài)門本身就有一個(gè)選擇接通或斷開兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)信息的控制信號(hào)，還有另一個(gè)選擇數(shù)據(jù)傳送方向的控制信號(hào)，只要按照運(yùn)行要求正確地提供出這2個(gè)控制信號(hào)即可。1236.7輸入輸出接口概述6.7.1.計(jì)算機(jī)輸入輸出接口（I/O接口）的基本功能：1.提供對(duì)主機(jī)識(shí)別要用的I/O設(shè)備的支持，通過為每個(gè)設(shè)備規(guī)定幾個(gè)地址或編碼來實(shí)現(xiàn)。常用的有兩種編址方式：（1）對(duì)計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備統(tǒng)一編址CPU可用統(tǒng)一的MOV指令訪問主存和I/O設(shè)備，無需使用專門的訪問I/O的輸入輸出指令。一條MOV指令是訪問主存還是訪問I/O設(shè)備由地址范圍決定。（2）I/O設(shè)備獨(dú)立編址需使用專門的輸入（IN）輸出（OUT）指令訪問I/O設(shè)備。1242.建立主機(jī)和I/O設(shè)備之間的控制和相互了解機(jī)制主機(jī)可向I/O設(shè)備發(fā)出操作命令，了解I/O設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；I/O設(shè)備可向主機(jī)提出操作要求。需在I/O接口卡中設(shè)置命令寄存器、狀態(tài)緩沖器和中斷邏輯線路。3.提供主機(jī)和I/O設(shè)備交換信息過程中的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)構(gòu)。接口卡要設(shè)置輸入數(shù)據(jù)緩沖器、數(shù)據(jù)輸出緩沖器。4.提供主機(jī)和I/O設(shè)備交換信息過程中其它特別需求支持。例如信號(hào)電平轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)傳送格式（并行、串行）轉(zhuǎn)換功能，直接內(nèi)存訪問功能等。1252004年7月試題選擇填空題9．在統(tǒng)一編址方式下，存儲(chǔ)單元和I/O設(shè)備是靠（）來區(qū)分的。A．不同的地址代碼B．不同的地址總線C．不同的指令和不同的控制信號(hào)D．上述都不對(duì)答案：A1262004年1月試題選擇填空題9．在統(tǒng)一編址方式下，存儲(chǔ)單元和I/O設(shè)備是靠指令中的（）來區(qū)分的。A．指令和不同的地址B．指令和不同的數(shù)據(jù)C．指令和不同的數(shù)據(jù)和地址D．上述都不對(duì)答案：A127

6.7.2通用可編程接口的一般組成通用可編程接口——能提供多種功能和用法，可在程序中通過指令指定接口的功能和運(yùn)行控制參數(shù)的接口。一般組成：①設(shè)備識(shí)別電路，用于找到要用的設(shè)備。通常是通過對(duì)指令中給出的I/O端口進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生片選信號(hào)（/CS）來完成的。把譯碼得到的信號(hào)提供到接口卡上的接口芯片的/CS（低電平有效）引腳，使其正常運(yùn)行，而那些/CS引腳信號(hào)為高電平的芯片則不工作。②數(shù)據(jù)緩沖（輸入/輸出）寄存器，用于解決CPU與設(shè)備交換數(shù)據(jù)時(shí)的緩沖問題。，以便適當(dāng)降低CPU設(shè)備和設(shè)備直接偶合的程度，解決它們運(yùn)行速度不匹配的矛盾，128③控制寄存器，用于存放CPU送到接口的控制命令等。④狀態(tài)寄存器，用來指出設(shè)備的允許狀態(tài)，供CPU查詢。例如，CPU要到設(shè)備讀數(shù)據(jù)時(shí)，需了解設(shè)備是否把數(shù)據(jù)送到接口的緩沖寄存器；CPU要向設(shè)備寫數(shù)據(jù)時(shí)，需了解設(shè)備是否已經(jīng)把CPU送到接口的緩沖寄存器的數(shù)據(jù)取走，以便決定CPU可否開始下一次數(shù)據(jù)傳送。⑤中斷邏輯電路，用于記憶中斷請(qǐng)求，處理屏蔽中斷，響應(yīng)中斷及處理等。⑥其它可能有關(guān)的電路（如電平轉(zhuǎn)換，串行、并行轉(zhuǎn)換等）129作業(yè)4.8．說明通用可編程接口由那些部件組成，各自的主要功能是什么？答案：設(shè)備識(shí)別電路，用于CPU找到要用的設(shè)備；數(shù)據(jù)緩沖（輸入/輸出）寄存器，用于解決CPU與設(shè)備間交換數(shù)據(jù)時(shí)的緩沖問題；控制寄存器，用于存放CPU送到接口的控制命令等；狀態(tài)寄存器，指出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，供CPU查詢；中斷邏輯電路，用于記憶中斷請(qǐng)求，處理屏蔽中斷，響應(yīng)中斷及處理等；其它可能有關(guān)的電路（如電平轉(zhuǎn)換、串并行轉(zhuǎn)換等）。130

模擬試題四、1．（10分）說明通用可編程輸入/輸出接口電路中通常應(yīng)包括那些組成部件，各自的主要功能是什么？通用可編程接口一詞中的通用和可編程是何含義。答案：

設(shè)備識(shí)別電路，用于CPU找到要用的設(shè)備；數(shù)據(jù)緩沖（輸入/輸出）寄存器，用于解決CPU與設(shè)備間交換數(shù)據(jù)時(shí)的緩沖問題；131

控制寄存器，用于存放CPU送到接口的控制命令等；狀態(tài)寄存器，指出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，供CPU查詢；中斷邏輯電路，用于記憶中斷請(qǐng)求，處理屏蔽中斷，響應(yīng)中斷及處理等；其它可能有關(guān)的電路（如電平轉(zhuǎn)換、串并行轉(zhuǎn)換等）。通用可編程接口一詞中的通用，是指該接口電路有多種功能和用法，可編程則指可以用計(jì)算機(jī)指令指定該接口的功能、運(yùn)行方式、運(yùn)行控制參數(shù)等。

1325.2.4串行接口的內(nèi)部組成與傳輸協(xié)議教學(xué)計(jì)算機(jī)有兩個(gè)Intel8251串行接口芯片連接計(jì)算機(jī)終端或PC機(jī)附加接口，或其它的串行接口設(shè)備。Intel8251芯片通過8位數(shù)據(jù)入/出線與教學(xué)機(jī)的外部數(shù)據(jù)總線相連接。8位的入/出端口地址經(jīng)3-8譯碼器74LS138（DC4）給出8個(gè)譯碼信號(hào)，作為入/出接口芯片的片選信號(hào)，來選擇不同的接口芯片投入運(yùn)行。133Intel8251的結(jié)構(gòu)Intel8251是28腳雙列直插封裝芯片。5個(gè)組成部分：接收器發(fā)送器調(diào)制解調(diào)控制讀寫控制狀態(tài)緩沖器入/出緩沖器發(fā)送數(shù)據(jù)命令緩沖器接收數(shù)據(jù)緩沖器134讀/寫控制邏輯調(diào)制解調(diào)器控制發(fā)送控制接收控制發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖器接收緩沖器發(fā)送器接收器接外部數(shù)據(jù)總線I/O緩沖器TxDTxRDYTxRDYTxCRxRDYSYNDET/RxCRxDRESETCLK/RD/WRC/D/CS/DTR/DSR/RTS/CTS發(fā)送數(shù)據(jù)輸出發(fā)送準(zhǔn)備好發(fā)送允許發(fā)送時(shí)鐘接收準(zhǔn)備好同步/斷缺檢測(cè)接收時(shí)鐘接收數(shù)據(jù)輸入復(fù)位讀時(shí)鐘寫命令/數(shù)據(jù)片選數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好請(qǐng)求發(fā)送發(fā)送允許狀態(tài)緩沖器1351.8251的基本性能（1）主要性能：①可用于同步或異步傳送。②同步傳送時(shí)，每個(gè)字符可選5~8bit，或內(nèi)或外同步，能自動(dòng)插入同步字符。③異步傳送時(shí)，每個(gè)字符可選5~8bit，接受和發(fā)送時(shí)鐘為通信波特率的1，16和64倍。④可產(chǎn)生中止字符并能自動(dòng)檢測(cè)和處理，可產(chǎn)生1，1.5或2bit的停止位；可檢測(cè)出假啟動(dòng)信號(hào)。⑤波特率：同步時(shí)最高64Kb/s；異步時(shí)最高19.2Kb/s。⑥完全雙工，雙緩沖的發(fā)送器與接收器。⑦檢錯(cuò)能力：具有奇偶錯(cuò)、數(shù)字丟失錯(cuò)和幀錯(cuò)誤的檢測(cè)能力。⑧全部輸入/輸出信號(hào)均為TTL電平。1362.8251時(shí)鐘信號(hào)規(guī)定①系統(tǒng)時(shí)鐘CLK的周期要在0.32μs~1.35μs范圍內(nèi)，在異步方式下，應(yīng)大于發(fā)送/接收時(shí)鐘/TxC、/RxC的4.5倍。②接收時(shí)鐘/RxC和發(fā)送時(shí)鐘/TxC的頻率可為接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率的1，16或64倍。8251在/RxC的上升沿采樣數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在/TxC的下降沿由8251移位輸出。在教學(xué)機(jī)中，8251工作于異步工作方式，CLK為921.6kHz/6，發(fā)送和接收時(shí)鐘的波特率均為9600，/TxC和/RxC的頻率為波特率的16倍。1373.Intel8251的使用方法1）方式指令——送8251控制寄存器，指定其工作方式。D7D6D5D4D3D2D1D0確定波特率00同步方式01異步1倍10異步16倍11異步64倍確定字符長(zhǎng)度005bit016bit107bit118bit對(duì)奇偶校驗(yàn)位的規(guī)定X0不校驗(yàn)01奇校驗(yàn)11偶校驗(yàn)規(guī)定幀控制00無效011個(gè)停止位1.5個(gè)停止位112個(gè)停止位D6：外同步檢測(cè)外同步

SYNDET為輸入0內(nèi)同步

SYNDET為輸出D7：同步字符1單同步字符D1D0=00同步，D1D0≠00異步同步異步138讀/寫控制邏輯調(diào)制解調(diào)器控制發(fā)送控制接收控制發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖器接收緩沖器發(fā)送器接收器接外部數(shù)據(jù)總線I/O緩沖器TxDTxRDYTxRDYTxCRxRDYSYNDET/RxCRxDRESETCLK/RD/WRC/D/CS/DTR/DSR/RTS/CTS發(fā)送數(shù)據(jù)輸出發(fā)送準(zhǔn)備好發(fā)送允許發(fā)送時(shí)鐘接收準(zhǔn)備好同步/斷缺檢測(cè)接收時(shí)鐘接收數(shù)據(jù)輸入復(fù)位讀時(shí)鐘寫命令/數(shù)據(jù)片選數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好請(qǐng)求發(fā)送發(fā)送允許狀態(tài)緩沖器1392）命令指令送8251接口控制寄存器，使其進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，能執(zhí)行發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的操作。內(nèi)部復(fù)位置1后8251，返回方式指令格式D7D6D5D4D3