
【计】 input/output register
【计】 I/O; in-out; input/output; IO
register
【计】 R; RALU; register
【化】 memory; registor
输入输出寄存器(Input/Output Register)是计算机系统中用于管理外部设备与中央处理器(CPU)之间数据传输的专用存储单元。在电子工程与计算机体系结构中,其英文对应术语为"I/O Register",可分为输入寄存器(存储来自外设的数据)和输出寄存器(暂存待发送至外设的数据)两类。
根据IEEE 754标准对数字系统接口的定义,这类寄存器通过内存映射I/O或端口映射I/O方式实现寻址,位宽通常与处理器架构匹配(如8位、32位)。《计算机组成与设计》(David A. Patterson著)指出,现代SoC芯片中每个外设控制器至少包含三个核心寄存器:数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器。
在ARM Cortex-M系列微控制器的技术文档中,输入输出寄存器通过特定内存地址访问,例如GPIO端口输出寄存器通过写入特定地址的二进制数值来控制引脚电平。这种设计符合哈佛结构与冯·诺依曼架构的混合式总线协议要求,能够实现μs级响应速度。
输入输出寄存器是工业控制系统(如PLC、机器人控制器)中的核心存储单元,用于实现设备与外部信号的数据交互。以下是具体解析:
核心功能
存储来自外部设备的信号,如传感器检测的开关量(如光电开关触发状态)或模拟量(如温度传感器采集的0-10V信号)。在Modbus协议中被称为"Input Registers",因其对主设备而言是只读数据源。
技术特性
核心功能
存储待发送到执行机构的数据,如控制电磁阀通断(Y10)、调节变频器频率(AO0)等。PLC通过刷新输出寄存器状态驱动外部设备。
控制特性
类型 | 数据方向 | 典型应用场景 | 访问权限 |
---|---|---|---|
输入寄存器 | 外部→系统 | 传感器信号采集(温度、压力) | 只读(从站→主站) |
输出寄存器 | 系统→外部 | 执行器控制(电机启停、阀门开度) | 读写(主站控制) |
在工业协议中,"输入/输出"的命名基于主设备视角:输入寄存器是主设备获取外部数据的入口,输出寄存器是主设备发送控制指令的出口。这种命名方式避免了数据流向的混淆,如Modbus协议将可写寄存器单独归类为保持寄存器。
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