
【計】 input/output register
【計】 I/O; in-out; input/output; IO
register
【計】 R; RALU; register
【化】 memory; registor
輸入輸出寄存器(Input/Output Register)是計算機系統中用于管理外部設備與中央處理器(CPU)之間數據傳輸的專用存儲單元。在電子工程與計算機體系結構中,其英文對應術語為"I/O Register",可分為輸入寄存器(存儲來自外設的數據)和輸出寄存器(暫存待發送至外設的數據)兩類。
根據IEEE 754标準對數字系統接口的定義,這類寄存器通過内存映射I/O或端口映射I/O方式實現尋址,位寬通常與處理器架構匹配(如8位、32位)。《計算機組成與設計》(David A. Patterson著)指出,現代SoC芯片中每個外設控制器至少包含三個核心寄存器:數據寄存器、狀态寄存器和控制寄存器。
在ARM Cortex-M系列微控制器的技術文檔中,輸入輸出寄存器通過特定内存地址訪問,例如GPIO端口輸出寄存器通過寫入特定地址的二進制數值來控制引腳電平。這種設計符合哈佛結構與馮·諾依曼架構的混合式總線協議要求,能夠實現μs級響應速度。
輸入輸出寄存器是工業控制系統(如PLC、機器人控制器)中的核心存儲單元,用于實現設備與外部信號的數據交互。以下是具體解析:
核心功能
存儲來自外部設備的信號,如傳感器檢測的開關量(如光電開關觸發狀态)或模拟量(如溫度傳感器采集的0-10V信號)。在Modbus協議中被稱為"Input Registers",因其對主設備而言是隻讀數據源。
技術特性
核心功能
存儲待發送到執行機構的數據,如控制電磁閥通斷(Y10)、調節變頻器頻率(AO0)等。PLC通過刷新輸出寄存器狀态驅動外部設備。
控制特性
類型 | 數據方向 | 典型應用場景 | 訪問權限 |
---|---|---|---|
輸入寄存器 | 外部→系統 | 傳感器信號采集(溫度、壓力) | 隻讀(從站→主站) |
輸出寄存器 | 系統→外部 | 執行器控制(電機啟停、閥門開度) | 讀寫(主站控制) |
在工業協議中,"輸入/輸出"的命名基于主設備視角:輸入寄存器是主設備獲取外部數據的入口,輸出寄存器是主設備發送控制指令的出口。這種命名方式避免了數據流向的混淆,如Modbus協議将可寫寄存器單獨歸類為保持寄存器。
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