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当代计算机的用途,在很大程度上取决于它所能连接的外围设备的范围。遗憾的是,由于外围设备种类繁多,速度各异,不可能简单地把外围设备全部连接到CPU上,必须寻找一种方法,将外围设备同某种计算机部件连接起来一同工作。这项任务通常由适配器(Adapter)部件来完成,通过适配器可以实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步,并完成计算机和外设之间的所有数据传送和控制。适配器通常称为接口(Interface)。

广义地讲,接口就是指CPU和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件,接口部件在动态连接的两个部件之间起着“转换器”的作用,以便实现彼此之间的信息传送。

一个典型的计算机系统具有不同类型的外围设备,因而会有不同类型的接口。图6-3展示了CPU、接口和外围设备之间的连接关系:外围设备本身带有设备控制器,设备控制器是控制外围设备进行操作的控制部件,通过接口接收来自CPU的各种信息,并将信息传送到设备,或者从设备中读出信息传送到接口,然后由接口传送给CPU。由于外围设备种类繁多且速度不同,因而每种设备都有适应自己工作特点的设备控制器,图中将外围设备本身与它自己的控制电路画在一起,统称为外围设备。

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为了使所有的外围设备彼此兼容并能在一起正确地工作,CPU规定了不同的信息传送控制方法。不管什么样的外围设备,只要选用某种数据传送方法,并按其规定通过总线和主机连接,就可以进行信息交换。通常在总线和每个外围设备的设备控制器之间使用一个适配器(接口)电路来保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送和接收信息。接口逻辑通常做成标准化的部件,称为标准接口。一个标准接口可能连接一个设备,也可能连接多个设备。

典型的接口通常具有如下功能:

1)控制

接口靠程序的指令信息来控制外围设备的动作,如启动、关闭设备等;

2)缓冲

接口在外围设备和计算机系统其他部件之间起到缓冲器的作用,用以补偿各种设备在速度上的差异;

3)状态

接口监视外围设备的工作状态并保存状态信息(包括数据“准备就绪”、“忙”、“错误”等),供CPU查询外围设备时进行分析之用;

4)转换

接口可以完成所要求的数据转换工作(如并-串转换或串-并转换),因此数据能够在外围设备和CPU之间正确地进行传送;

5)整理

接口可以完成一些特别的功能,例如在需要时可以修改字计数器或当前主存地址寄存器;

6)程序中断

每当外围设备向CPU请求某种动作时,接口即向CPU发出一个中断请求信号,如果设备完成了一个操作或设备发生错误,接口也会产生中断。

事实上,一个适配器必然有两个接口:一是和系统总线的接口,CPU和适配器进行数据交换,采用并行方式;二是和外设的接口,适配器和外设进行数据交换,可采用并行方式,也可采用串行方式。因此,根据外围设备采用的数据交换方式的不同,适配器(接口)可以分为串行数据接口和并行数据接口两大类。