输入输出接口与过程通道详解

"第二章-输入输出接口与过程通道(共92张PPT)的讲解，涵盖了总线扩展技术、数字量输入输出接口与过程通道、模拟量输入输出接口，以及硬件抗干扰技术等内容。" 在计算机系统中，输入输出（I/O）接口与过程通道是连接计算机与外部设备的关键组成部分。本章节详细阐述了这些概念和技术。 首先，2.1节介绍了总线扩展技术。I/O端口是计算机与外部设备通信的桥梁，包括数据端口、状态端口和命令端口。数据端口用于传输数据，状态端口提供设备状态信息，而命令端口则接收来自CPU的控制指令。I/O端口的编址方式有两种：统一编址和独立编址。在统一编址中，I/O端口与存储器地址空间混合；而在独立编址中，它们拥有单独的地址空间。I/O端口地址译码技术是实现特定端口寻址的关键，包括线选法、全译码法和部分译码，其中固定地址译码和开关选择译码是两种常见的实现方法。 接着，2.1.3节讨论了基于ISA（Industry Standard Architecture）总线的端口扩展技术，这是早期个人计算机扩展插槽的标准，允许添加额外的I/O设备。 2.2节聚焦于数字量输入输出接口与过程通道。数字量输入接口通常配备有缓冲器，如74LS244，来隔离输入线路，而数字量输出接口则使用锁存器，如74LS273，来存储和驱动输出信号。输入接口包括输入缓冲器、输入调理电路和地址译码器，以适应不同类型的输入信号，例如，小功率输入调理电路常用于从开关或继电器接点获取信号，而大功率输入调理电路则采用光电耦合器进行电气隔离，以防止高压对系统的损害。数字量输出接口则包含输出锁存器、输出驱动电路和地址译码器，输出驱动电路如小功率直流驱动电路，可能需要额外的保护电路来应对负载产生的反电势。 此外，2.3和2.4节涉及模拟量输入接口和输出接口，这些接口处理连续变化的电压或电流信号，通常需要更复杂的信号调理电路，如模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。 最后，硬件抗干扰技术是确保系统稳定运行的重要方面，这可能包括滤波、屏蔽和光电隔离等方法，以减少噪声和干扰对数据传输的影响。 输入输出接口与过程通道是计算机系统与外界交互的基础，理解这些技术对于设计和维护高效可靠的计算机系统至关重要。