微机原理课件

1、Ch.6 输入输出和中断技术输入输出和中断技术 n本章内容本章内容 n基本概念基本概念 n I/O端口的编址端口的编址 n 输入输出的基本方法：输入输出的基本方法：无条件无条件、查询查询、中断中断、DMA n中断中断 n中断基本概念中断基本概念 n8086/8088中断系统中断系统 n8259中断控制器中断控制器* nDMA* nDMA的基本概念的基本概念 nDMA工作过程工作过程 nDMA的三种传输方式的三种传输方式 6.1 输入输入/输出接口（输出接口（I/O接口）接口） n6.1.1 概述概述 n什么是I/O接口？ 把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。实现外设与主机之把外设连接到总线

2、上的一组逻辑电路的总称。实现外设与主机之 间的间的信息交换。信息交换。 nI/O接口要解决的问题 n速度匹配速度匹配(Buffer) n信号电平和驱动能力信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器电平转换器、驱动器) n信号形式匹配信号形式匹配(A/D、D/A) n信息格式信息格式(字节流、块、数据包、帧字节流、块、数据包、帧) n时序匹配时序匹配(定时关系定时关系) n总线隔离总线隔离(三态门三态门) nI/O接口的功能 nI/O地址译码与设备选择 n把选中的与总线相接，未选中的与总线隔离（高阻态）把选中的与总线相接，未选中的与总线隔离（高阻态） n数据的缓冲与暂存 n缓解接口与缓解接口与CPU

3、工作速度的差异工作速度的差异 n对外设进行监测、控制与管理，中断处理 n信号电平与类型的转换 n形式、格式、电平、功率、码制等形式、格式、电平、功率、码制等 n6.1.2 I/O接口的编址方式接口的编址方式 nI/O端口： I/O信息的三种类型：数据、命令、状态。传送 这三类信息的通道分别称为：数据端口(I、O)、 命令端口(O)、状态端口(I)。 n不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每 一个端口都赋予一个惟一编号称为端口地址 (或端口号)。 n端口有两种编址方式：统一编址和独立编址。 n1. 统一编址统一编址 n把外设接口与内存统一 进行编址。各占据统一 地址空间的不同部分。 n优点

4、n指令统一，灵活； n访问控制信号统一，使用 同一组的地址/控制信号。 n缺点 n内存可用地址空间减小 0 地址空间(共1MB) 内存地址 (960KB) I/O地址 (64KB) FFFFFH EFFFFH F0000H n2. 独立编址独立编址 n外设地址空间和内存地址空间相互独立相互独立。 n优点：内存地址空间不受I/O编址的影响 n缺点：I/O指令功能较弱，使用不同的读写控制 信号 00000H 内存地址空间 内存空间 (1MB) I/O空间 (64KB) FFFFH FFFFFH I/O地址空间 0000H n例如：例如：8088/8086系统系统 8 8 0 0 8 8 8 8 总

5、 线 A19-A0 A9-A0 MEMR、MEMW IOR、IOW 、AEN 存储器访问存储器访问 I/O访问访问 n8088/8086 CPU的的I/O编址方式编址方式 n采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用) n地址线上的地址信号用地址线上的地址信号用 来区分：来区分： n 时为时为I/O地址地址 nI/O操作只使用20根地址线中的16根： A15 A0 n可寻址的I/O端口数为64K(65536)个 nI/O地址范围为0FFFFH nIBM PC只使用了只使用了1024个个I/O地址(03FFH) IO/M=1 IO/M n6.1.3 I/O端口地址的译码端口地址的译码 n 、

6、、 A15 A0 nOUT指令将使总线的 信号有效 nIN指令将使总线的 信号有效 n当接口只有一个端口时，16位地址线一般应全 部参与译码，译码输出直接选择该端口；当接口 具有多个端口时，则16位地址线的高位参与译 码（决定接口的基地址），而低位则用于确定要 访问哪一个端口。 例如：例如： 某外设接口有某外设接口有4个端口，地址为个端口，地址为2F0H 2F3H，则其基地址为，则其基地址为2F0H，由，由A15A2译码得译码得 到，而到，而A1、A0用来确定用来确定4个端口中的某一个。个端口中的某一个。 IOR IOW IOW IOR n6.1.4 I/O数据的传送方式数据的传送方式 n并行

7、 n一个数据单位(通常为字节)的各位同时传送 n速度快、距离短、成本高 n例：PC机的并行接口(通常用于连接打印机) n串行 n数据按位按位进行传送 n速度慢、距离远、成本低 n例： PC机的串行接口(通常用于串行通信) n6.2.1 接口电路的基本结构接口电路的基本结构 6.2 简单接口电路简单接口电路 数据线数据线 控制线控制线 状态线状态线 DB CB AB 数据输入寄存器数据输入寄存器 （or 三态门）三态门） 数据输出寄存器数据输出寄存器 （锁存器）（锁存器） 状态寄存器状态寄存器 （or 三态门）三态门） 命令寄存器命令寄存器 译码译码 电路电路 控制控制 逻辑逻辑 接接 外外 设

8、设 接接 主主 机机 n数据输入数据输入/输出寄存器输出寄存器暂存输入暂存输入/输出的输出的 数据数据 n命令寄存器命令寄存器存放控制命令，用来设定接存放控制命令，用来设定接 口功能、工作参数和工作方式。口功能、工作参数和工作方式。 n状态寄存器状态寄存器保存外设当前状态，以供保存外设当前状态，以供 CPU读取。读取。 简单接口电路简单接口电路 n数据输入接口数据输入接口 n必须具有三态输出能力，以便与总线挂接必须具有三态输出能力，以便与总线挂接 n外设有数据保持能力时可用三态门实现 n外设无数据保持能力时用三态输出的锁存器实 现 n数据输出接口数据输出接口 n常用锁存器实现 n三态门：高电平

9、、低电平、三态门：高电平、低电平、高阻态高阻态 n通常一个器件中包含8个三态门 n常用芯片：74LS244（教材图6.3） n应用例子：开关接口 n工作波形图如下： A0A15 IOR# 译码输出 D0D7 开关状态开关状态 地址有效地址有效 简单的输入接口举例简单的输入接口举例 n接口电路图如下： 83FCH 83FFH 译码器 n锁存器：由锁存器：由D触发器构成触发器构成 n通常一个器件包含8个D触发器 n常用芯片：(教材图6.5、图6.6) n74LS273 n74LS374(具有三态输出的锁存器，内部结构见图6.8) n应用例子：发光二极管接口 简单的输出接口举例简单的输出接口举例 译

10、译 码码 器器 =1 =1 . . . . . . . . . +5V R D0 D7 CP Q0 Q7 . . . D0D7 A0A15 IOW# 74LS273 R 输入输入/输出接口综合应用例子输出接口综合应用例子 n根据开关状态在根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号段数码管上显示数字或符号 n共阳极7段数码管结构见教材图6.10 n用74LS273作为输出接口，把数据送到7段数码管 n74LS273的地址假设为F0H n用74LS244作为输入口，读入开关K0K3的状态 n74LS244的地址假设为F1H n当开关的状态分别为00001111时，在7段数码管上对 应显示0F n(7

11、段码表见下页) 符号 形状 7段码 .gfedcba 符号形状 7段码 .gfedcba 0 8 1 9 2 A 3 B 4 C 5 D 6 E 7 F 微机原理课件 O1 I1 O2 I2 O3 I3 O4 I4 #E1 K0K3 +5V G G2A G2B C B A 11 74LS244 D0 Q0 | Q1 D7 Q2 Q3 Q4 CP Q5 Q6 Q7 a b c d e f g DP 7406 8个个 反相器反相器 74LS273Rx8 11 74LS138 D0D7 IOW# IOR# Y0 Y1 F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001 保存原来的中断向量保存原来的中断向量 movah，35h moval，0eh；中断类型码；中断类型码 int21h；取原中断向量（在；取原中断向量（在es:bx中）中） movsave_ip，bx；保存原来的中断向量；保存原来的中断向量 movsave_cs，es ;设置自己的中断向量设置自己的中断向量 pushds movdx，offset my_int movax，seg my_int movds，ax；DS:DX的内容为的内容为