IO接口和总线ppt课件.ppt

第6章I/O接口和总线,1,I/O接口I/O接口的功能简单的输入输出接口芯片I/O端口及其寻址方式CPU与外设间的数据传送方式总线,2,I/O接口功能,必要性速度不匹配信号电平不匹配信号格式不匹配时序不匹配功能数据缓冲-锁存器、缓冲器信号电平转换-MC1488、MC1489、MAX232、MAX233信息逻辑转换-A/D、D/A时序控制地址译码中断控制,3,数据缓冲器74LS245(74LS244)/8286(8287)(8287输入与输出反相,74LS244单向)地址锁存器74LS373/8282(8283)(8283输入与输出反相),输入输出接口芯片,4,I/O端口及其寻址方式,数据端口：数据缓冲状态端口：状态信号准备就绪位忙碌位错误位命令端口（控制端口）：存放命令和控制字,5,I/O端口及其寻址方式,I/O单独编址方式独立编址；不占内存；程序有单独的输入输出指令，可读性好；指令系统需要有专门的IN和OUT指令，这些指令没有存储器指令强；I/O地址译码电路较简单；执行速度快；CPU要能提供区分存储器读写和I/O读写的控制信号。,存储器映象寻址方式与存储器统一编址；I/O端口作为存储器的一部分；I/O地址空间可大可小；I/O端口占用了存储器空间；无需I/O操作指令，简化指令系统；能用功能强的存储器指令访问I/O设备；必须用全译码方式形成I/O地址，译码电路复杂；延长了输入输出操作时间。,寻址方式选择视CPU结构型号而定,6,CPU与外设间的数据传送方式,程序控制方式中断方式DMA方式,7,程序控制方式无条件传送方式(同步传送方式)接开关(输入)接LED发光二极管(输出)条件传送(查询式传送方式)CPU反复输入外设状态，查询外设是否准备好查询等待占用CPU大量时间，使CPU利用率很低,CPU与外设间的数据传送方式,8,程序传送方式查询式输入方式,CPU与外设间的数据传送方式,9,程序传送方式查询式输入方式,CPU与外设间的数据传送方式,MOVBX,0;初始化地址指针MOVCX,COUNT_1;输入字节数READ_S1:INAL,PORT_S1;CS1，读入Ready状态TESTAL,01HJZREAD_S1INAL,PORT_IN;CS2，Ready状态清0MOVBX,ALINCBXLOOPREAD_S1,DECCXJNZREAD_S1,10,程序传送方式查询式输出方式,CPU与外设间的数据传送方式,11,程序传送方式查询式输出方式,CPU与外设间的数据传送方式,MOVCX,COUNT_2READ_S2:INAL,PORT_S1;CS1，读入BUSY状态TESTAL,02HJNZREAD_S2MOVAL,输出数据OUTPORT_OUT,AL;CS2，BUSY置1，忙LOOPREAD_S2,12,中断传送方式CPU执行主程序；当外设准备好后，外设接口便主动向CPU发“中断请求”信号；CPU响应这一请求，则暂停正在执行的程序，转去执行与外设操作有关的中断服务程序；在中断服务程序中完成数据的输入或输出；中断服务程序执行完毕，CPU返回到原来程序的断点继续执行。,CPU与外设间的数据传送方式,13,DMA传送方式在存储器和外设之间建立起直接的数据传送通路，即不经由CPU，而由专门的DMA控制器实现存储器和外设之间的操作。传送就不必进行保护现场等一系列额外操作，从而减轻了CPU的负担，因此特别适合于高速度大批量数据传送的场合。要增设DMA控制器，硬件电路比前两种方式更为复杂。,CPU与外设间的数据传送方式,14,DMA传送方式,CPU与外设间的数据传送方式,15,DMA传送方式,CPU与外设间的数据传送方式,16,DMA传送的基本过程如下：初始化DMA控制器，设定要传送的字节数，内存块起始地址；当I/O接口准备好，希望进行DMA操作时，就向DMA控制器发出DMA请求信号(DRQ)；DMA控制器将此请求信号转变成对CPU的总线请求信号(HRQ)；CPU当前机器周期执行结束，响应DMA请求发出总线应答信号(HLDA)，此时，由DMA控制器接管对总线的控制；由DMA控制器对存储器寻址，并发出相应控制信号（DACK、）,使存储器与I/O接口之间直接交换数据；在传送一字节数据后，DMA控制器自动修改存储器地址和传送字节计数器，并检测传送是否结束；传送结束，DMA控制器