本节视频讲解请参见[录人 4.3.存储器.CPU与存储器的连接.pptx]

1. 计算机系统中的位置

输入和输出设备是计算机系统的重要组成部分，完成输入/输出（简称I/O）操作的部件称为输入/输出接口。各种外部设备通过输入输出接口与系统相连，并在接口电路的支持下实现数据传输和操作控制。

内存储器与I/O接口使用同一总线与CPU连接，如果内存储器与I/O接口共用地址，需要片选信号区分当前进行的是存储器读写还是I/O操作。

2. CPU与I/O设备之间的接口信息

(1)数据（Data）

数字量

模拟量

开关量

(2)状态信息（Status）

(3)控制信息（Control）

3. I/O接口的功能和结构

接口的功能

(1) 对输入输出数据进行缓冲和锁存

(2) 对信号的形式和数据的格式进行变换

(3) 对I/O端口进行寻址

(4) 提供联络信号

4. I/O接口的结构

数据端口，用于数据信息I/O的端口。CPU通过数据接收端口输入数据，有的能保存外设发往CPU的数据；CPU通过数据输出端口输出数据，一般能将CPU发往外设的数据锁存。

状态端口，CPU通过状态端口了解外设或接口部件本身的状态。

控制端口，CPU通过控制端口发出控制命令，以控制接口部件或外设的动作。

5. I/O的寻址方式

(1) 存储器映像的I/O寻址

存储单元和I/O端口的地址统一编址。把一个外设端口作为存储器的一个单元来对待，故每一个外设端口占有存储器的一个地址。

从外部设备输入一个数据，作为一次存储器读的操作；而向外部设备输出一个数据，则作为一次存储器写的操作。

优点：

CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，故指令多，使用方便。如可以对外设中的数据（存于外设的寄存器中）进行算术和逻辑运算，进行循环或移位等。

内存和外设的地址分布图是同一个。

不需要专门的输入输出指令以及区分是存储器还是I/O操作的控制信号。

缺点

外设占用了内存单元，使内存容量减小。

(2) 存储器映像的I/O寻址

I/O端口地址与存储单元地址分开编址。CPU有专门的I/O指令，用地址来区分不同的外设。

但要注意实际上是以端口（Port）作为地址单元，因为一个外设不仅有数据寄存器还有状态寄存器和控制命令寄存器，它们各需要一个端口才能加以区分，故一个外设往往需要数个端口地址。

优点：

I/O端口不占用存储器地址，故不会减少用户的存储器地址空间；

采用单独的I/O指令，使程序中I/O操作和其他操作层次清晰，便于理解。

缺点：

单独I/O指令的功能有限，只能对端口数据进行输入/输出操作，不能直接进行移位、比较等其他操作；

采用专用的I/O操作时序及I/O控制信号线，因而增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性