波仔
💻 第二章 试着制造一台计算机吧
📄 一句话概括

I/O 接口同样挂上数据和地址总线，但它认的是另一套门牌【端口号】，外设都从它的门进出。

📝 本节和前面几节的关系

内存接好了，这一节把门房 I/O 也挂上总线——注意它的门牌体系跟内存不一样。

一、I/O 的接线与门牌

I/O 接口照内存的样子接上数据总线和地址总线——但 CPU 访问它时用的编号叫端口号，Z80 有 256 个（0x00~0xFF）。 内存地址和端口号是两套独立体系：地址 0x02 是内存里的一个字节，端口 2 是某个外设的门——号码可能撞，空间不重叠。

二、外设怎么挂上来

键盘（本章用拨码开关代替）接在输入接口的引脚上；LED 数码管接在输出接口的引脚上。 I/O 芯片内部有几个【寄存器】格子：数据存一格、状态存一格，每个格子对外占一个端口号。CPU 摸外设＝读写这些格子。

三、为什么要门房

外设的电信号脾气古怪（电压、时序都跟 CPU 合不来），不能直接怼上总线。 I/O 接口干的正是【翻译加缓冲】的活：一头对内说总线听得懂的话，一头对外迁就设备的怪脾气。现代显卡、网卡里的芯片，本质还是这个角色。

四、动手 Demo：两套门牌对照表

把内存地址和端口号摆在一起看，两套体系的分工一目了然。

# 内存空间 vs I/O 空间
print("内存空间: 0x0000 ~ 0xFFFF, 共 65536 格")
print("I/O 空间: 0x00 ~ 0xFF,   共   256 格")
print("号码会撞(都有 2 号), 空间不重叠(两套体系)")

实跑输出：

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接上 I/O——端口号是另一套门牌
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I/O 接口也挂在总线上，但它的门牌叫【端口号】，跟内存地址是两套体系：

  体系         门牌叫什么     范围(Z80)         谁住在里面
  -----------------------------------------------------------------
  内存空间     内存地址       0x0000~0xFFFF     程序和数据
  I/O 空间     端口号         0x00~0xFF         键盘、数码管等外设

同一条地址总线，怎么区分这趟点名的是内存还是 I/O？
——CPU 专门伸出一根控制线来表态，这正是 2.6 节的内容。

先记住分工：想读程序数据，按内存地址找；想摸外部设备，按端口号找。

【⚠️ 2026 现状】x86 后来的现代设备改走 MMIO（把设备寄存器映射进内存地址空间），端口号体系淡出，但【给设备编门牌】的思想没变。 两套门牌的判定开关，就是下一节的主角——MREQ 和 IORQ 两根引脚。

30 秒实验

  1. 把家里路由器的 LAN 口想成端口号：每个口一个号，插哪个口就是找哪台设备。
  2. 数一数 256 个端口号能接多少设备——不够用怎么办？一块 I/O 芯片后面可以挂多个外设。

常见误区

  1. 以为端口号和内存地址共享一套编号——号码可以相同，但访问时靠控制线分流，互不干扰。
  2. 以为外设直接插总线——中间必须过 I/O 接口做电平与时序的翻译。
自测三问（点开对答案） 1. 端口号和内存地址是什么关系？ —— 两套独立体系：Z80 有 256 个端口、64K 个内存地址，号码可撞、空间不重叠。 2. I/O 接口芯片内部是什么？ —— 几个寄存器格子，数据一格状态一格，每格占一个端口号。 3. I/O 接口存在的理由是什么？ —— 翻译加缓冲——让脾气不同的外设和总线能对话。

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