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(2)数据转换功能。
在串行通信中，从CPU并行输出的数据应能转换成串行数据逐位输出到外部设备中去，反之，串行接收到的数据应能转换成并行数据输入到CPU中去。
(3)数据的装配与拆卸功能。许多外部设备的数据端口只有8位，对于字长比较长的主机，例如字长32位，接口应能将从主机获得的32位数据拆卸为4个字节，逐个字节传送到外部设备中去。反之，由外部设备逐字节接收到的数据应能装配成32位数据再向主机输入。
(4)接口中如果设置有地址寄存器和字节计数器，应能完成其修改功能。
(5)启停控制功能。接口应能根据CPU的要求，对所选定的外部设备实现启动和停止功能。 (6)命令、状态信息的传送功能。
接口应能将CPU发出的命令传送到外部设备中。外部设备在工作过程中的状态信息应能反馈到主机中去。
(7)与CPU之间取得联系。
如果CPU与外部设备之间以中断方式交换信息，那么应能及时向CPU发出中断请求，如果以DMA方式传送信息，那么应能及时向CPU发出请求。 3．接口芯片举例
输入输出接口构成方式多种多样，下面以几种常用的可编程接口为例作简要说明。 (1)可编程并行接口芯片8255A。 (2)可编程串行接口芯片8251A。
①8251A内部结构。
8251A内部结构框图如图8-13所示。 1)数据总线缓冲器
数据总线缓冲器是8251A与CPU之间的8位数据接口，就是说CPU向8251A写入的信息或从8251A读取的信息都是经过这个接口并行传输的。
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2)读／写控制电路
读／写控制电路用来接收从CPU输入的一序列控制信号，也可以说是8251A与CPU之间的控制接口。由于8251A内部有两个端口：控制端口和数据端口。引线C／D就是用来选择内部端口的(C/D＝l选择控制端口，C/D＝0选择数据端口)。它实质上是与最低位端口地址A0相连。高位端口地址(A0～A1)经译码后作为选片信号与舀相连，与读写控制信号一起可定义8251A的操作方式。 3)发送器
发送器由发送缓冲器和发送控制电路构成。CPU需要输出的数据并行进入发送缓冲 器后经发送移位寄存器逐位由TXD线串行输出，完成“并→串”的变换功能。 由TXC输入发送时钟，确定8251A的串行发送速率。
TXRDY是发送器准备好信号，表示当前8251A已作好发送数据的准备工作，CPU可向8251A发出待发送数据，因此TXRDY可作为向CPU发送的中断请求信号。
4)接收器
接收器由接收缓冲器和接收控制电路构成。通过RXD线串行接收的数据经移位寄存器逐位输入后，由数据总线缓冲器并行向CPU输入，完成“串→并”的变换功能。 ②8251A控制字
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方式选择字： 操作命令控制字： 状态控制字：
(3)可编程计数/定时接口芯片8253A。 8．3 输入输出控制方式 8.3.1程序查询方式 8.3.2程序中断方式
8.3.1直接存储器访问方式（DMA） 注意：DMA方式与中断控制方式的比较
DMA是程序中断传送技术的发展。它在硬件逻辑机构的支持下，以更快的速度、更简便的形式传送数据。两者之间的明显区别有：
(1)中断方式通过程序实现数据传送，而DMA方式不使用程序，直接靠硬件来实现。
(2)CPU对中断的响应是在执行完一条指令之后，而对DMA的响应则可以在指令执行过程中的任何两个存储周期之间。
(3)中断方式不仅具有数据传送能力，而且还能处理异常事件；DMA只能进行数据传送。
(4)中断方式必须切换程序，要进行CPU现场的保护和恢复操作；DMA仅挪用了一个存储周期，不改变CPU现场。
(5)DMA请求的优先权比中断请求高。CPU优先响应DMA请求，是为了避免DMA所连接的高速外设丢失数据。
8.3.4通道方式和IOP方式 1．通道的基本功能
(1)接受CPU的I／O指令，按要求启动外设。 (2)执行通道指令。
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(3)组织外设与主存间的数据传送。
(4)向CPU报告外设的状态信息和中断信息。 2．通道的类型
(1)字节多路通道
字节多路通道主要用于连接大量的低速设备，这些设备的数据传输速率很低，而通道从设备接收或发送一个字节只需要几百纳秒，因此通道在传送两个字节之间有很多空闲时间，字节多路通道正是利用这个空闲时间为其他设备服务的。
(2)选择通道
选择通道又称高速通道，在物理上它可以连接多个设备，但是这些设备不能同时工作，在某一段时间内通道只能选择一个设备进行工作，当这个设备的通道程序全部执行完毕后，才能执行其他设备的通道程序。
选择通道主要用于连接高速外围设备，如磁盘、磁带等，信息以成组方式高速传输。由于数据传输速率很高，通道在传送两个字节之间已很少空闲，所以在数据传送期间只为一台设备服务。
(3)数组多路通道
数组多路通道是对选择通道的一种改进，它的基本思想是当某设备进行数据传送时，通道只为该设备服务；当设备在执行寻址等辅助性动作时，通道暂时断开与这个设备的连接，挂起该设备的通道程序，去为其他设备服务，即执行其他设备的通道程序。
由于数组多路通道既保留了选择通道高速传送数据的优点，又充分利用了辅助性操作的时间间隔为其他设备服务，使通道效率充分得到发挥，因此数组多路通道在实际系统中得到较多的应用。 3．通道的工作过程
通道的工作过程如图所示。
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可以分为3个步骤：
①用户程序中调用访管指令进入管理程序，由CPU通过管理程序组织一个通道程序，并启动通道。 ②通道处理机执行CPU为其组织的通道程序，完成指定的数据输入输出工作。当通道启动后，CPU可以退出操作系统的管理程序，返回用户程序中继续执行。
③通道程序结束后向CPU发中断请求。CPU响应此中断请求后，第二次进入操作系统，调用管理程序对输入输出中断进行处理。 4．通道方式与DMA方式的比较
DMA和通道控制方式最基本的相同点是把外设与主机交换数据过程控制权从CPU中接管，使外设能与主机并行工作。它们之间主要的不同在于如下几个方面。 (1)DMA与通道的工作原理不同
DMA完全采用硬件控制数据交换的过程，速度较快：而通道则采用软硬件结合的方法，通过执行通道程序控制数据交换的过程。 (2)DMA与通道的功能不同
通道是在DMA的基础上发展来的，因此，通道功能要比DMA的功能更强。在DMA中，CPU必须进行设备的选择、切换、启动、终止，并进行数据校验。CPU在输入输出过程中的开销较大，通道控制则把这些工作都接管，以减轻CPU的负担。
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计算机组成原理第8章-输入输出系统
