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入出力って何？

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【入出力って？】

「入出力」とは、コンピュータ自身が自分の世界と外部世界との関係
を持つための出入り口のことを表しています。
パソコンや大型コンピュータでは、この入出力を行う相手がプリンタ
とかキーボードとかの周辺機器となりますが、マイクロコンピュータの
世界では、１ビットごとの別名、「入出力ポート」とか「ＩＯポート」
とか呼ばれているものとなります。
この「ＩＯ」というのはInput／Outputの略で、いわゆる入出力です。

マイクロコンピュータは、命令を実行することでこのＩＯポートから読み
込んだり、ＩＯポートへ出力したりすることが出来ます。
しかし、コンピュータの世界は０、１の世界ですから、このＩＯポートも
１、０の世界となっています。
これをどう実現しているかというと、ＩＯポートの出力電圧のHigh/Low
で表しています。これがいわゆるディジタルの世界です。
一般に　1=High(5Volt)　0=Low(0Volt)として表現するのが普通で、
この状態を「正論理」、逆の状態を「負論理」と呼んだりします。

【どうやって入出力する？】

　「マイコンは命令でＩＯポートに入出力をする。」とはどういうこと
かというと、入力の時には例えばＰＩＣの場合「MOVF　 PORTB,W」と
いう命令を実行したとすると下図aのような動作を行います。

　　　　　　


また出力の時には、「MOVWF　 PORTB」という命令を実行すると、
下図ｂのような動作を実行します。

　　　　

いずれもPORTBという入出力ポートをレジスタと同じように扱って、
論理の０、１を電気的な１、０(つまりHigh,Low）に置き換えています。
あとはこのPORTBがＩＣのピン経由で信号として外部に出力されて
いるので、そこに外部回路を接続して色々なディジタル動作をさせ
ることができます。
さらにこの出力内容にプログラムによる時間要素の制御を組み合
わせれば、立派なシーケンス制御となる訳です。

【量の入出力はどうする？】

　単なるon/offのディジタルの入出力で「量」（いわゆるアナログ世界）
を扱うにはどうすれば良いのでしょうか？
話は原理どおりで、複数の入出力ポートを組み合わせて２進数で
量を表現します。（Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換と同じ原理です。）
例えば、８個の入出力ポートで８ビット（１バイト）の量を扱うことが
できる訳です。上図で表現されているのと同じこと。
従って、プログラムの中で演算しているデータが１バイトとすれば、
そのデータをそのまま入出力ポートに出力すれば、量が直接外部に
出せることになります。この出力されたデータを並列のデータとして
扱えば、例えばＤ／Ａ変換器に接続すればアナログ量として外部に
取り出すことができます。
下図がその状態を表しています。