微机原理-第6章输入输出和中断技术

1、nI/O地址译码与设备选择把选中的与总线相接，未选中的与总线隔离（高阻态）n数据的缓冲与暂存缓解接口与CPU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形式、格式、电平、功率、码制等0地址空间(共1MB)内存地址(960KB)I/O地址(64KB)FFFFFHEFFFFHF0000H00000H内存地址空间内存空间(1MB)I/O空间(64KB)FFFFHFFFFFHI/O地址空间0000H8 80 08 88 8总线A19-A0A9-A0MEMR、MEMWIOR、IOW 、AEN存储器访问存储器访问I/O访问访问 某外设接口有4个端口，地址为2F0H2F3H，则

2、译码方式如何？n基地址为2F0Hn由A1、A0确定4个端口中的某一个n由A15A2译码得到基地址数据线数据线控制线控制线状态线状态线DBCBAB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设接接主主机机A0A15IOR#译码输出D0D7开关状态开关状态地址有效地址有效83FCH83FFH译码器译译码码器器D0D7CPQ0Q7.D0D7A0A15IOW#74LS273=1=1.+5VRRO1 I1O2 I2O3 I3O4 I4#E1 K

3、0K3+5VGG2AG2BCBA1174LS244D0 Q0 | Q1D7 Q2 Q3 Q4CP Q5 Q6 Q774LS273 abcdefgDP74068个个反相器反相器Rx81174LS138D0D7IOW#IOR#Y0Y1 A15A14A13A12 A11A10A9A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0F0H =0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0F1H =0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1&1A7A4A15A8A3A2A1A0D0D1D2D3译码电路译码电路超时超时?READY?READY?与外设进与外设进行数据交换行数

4、据交换超时错超时错读入并测试外设状态读入并测试外设状态YNYN传送完？传送完？防止死循环防止死循环复位计时器复位计时器N注：多个外设时，查注：多个外设时，查询流程见教材图询流程见教材图6.156.15Y试画出电路图，要求：n外设状态端口地址为3FBH，第5位(bit5)为状态标志（=1忙，=0准备好）n外设数据端口地址为3F8H，写入数据会使状态标志置1 ；外设把数据读走后又把它置0。D5D7-D0A9|A31&A15|A101IOWD7-D03F8H外外设设D7D6D5D4D3D2D1D0BUSYCPQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0状态端口状态端口GG2AG2BCBAA2A1A074

5、LS138Y01IORY3OE74LS374CPQQDS#STROBE3FBH系统总线系统总线CPUDMAC存储器存储器外设接口外设接口AENIOWMEMWMEMRIORMEMWMEMRIOWIORAENHOLDHLDADRQDACKAENIOWIORMEMWMEMR 外设发出外设发出DMADMA请求请求 DMAC DMAC向向CPUCPU申请总线申请总线 CPU CPU完成当前总线周期后完成当前总线周期后响应，并释放总线控制权响应，并释放总线控制权 DMAC DMAC得到总线控制权，并发出得到总线控制权，并发出DMADMA响应信号响应信号 由由DMACDMAC发出各种控制信号，控制外设与存储

6、器之发出各种控制信号，控制外设与存储器之 间的数据传送间的数据传送 数据传送完后，数据传送完后，DMACDMAC撤销撤销HOLDHOLD信号信号 CPUCPU释放释放HLDAHLDA信号，并重新控制总线信号，并重新控制总线。YN允许允许DMADMA请求？请求？DMAC请求总线请求总线CPU响应响应, DMAC获总线控制权获总线控制权DMA传送一个字节传送一个字节块结束？块结束？地址增量，计数器减量地址增量，计数器减量DMAC释放总线释放总线YNNYN允许允许DMADMAC请求总线请求总线CPU响应响应, DMAC获总线控制权获总线控制权DMA传送一个数据传送一个数据块结束？块结束？释放总线至少

7、一个总线周期释放总线至少一个总线周期地址增量，计数器减量地址增量，计数器减量DMAC释放总线释放总线Y测试测试I/O的的DREQ DMA请求？请求？NYCPU响应响应, DMAC获总线控制权获总线控制权DMA传送一个字节传送一个字节块结束？块结束？测试测试I/O的的DREQ 有效？有效？地址增量，计数器减量地址增量，计数器减量释放总线，请求中断释放总线，请求中断无效，释放总线无效，释放总线允许允许DMADMA请求？请求？DMAC请求总线请求总线YNYN一个总线周期一个总线周期TDMAC控制总线，共传送控制总线，共传送n个数据个数据DMA1DMA2DMAnCPU重新控制总线重新控制总线CPU对总

8、线控制对总线控制连续传送连续传送TDMA共传送共传送n个数据个数据DMA1DMA2DMAn单次传送单次传送DMA3T按需传送按需传送DMA传送传送k个数据个数据DMA传送传送n-k个数据个数据FIFO可用可用FIFO满满FIFO可用可用FIFO满满图例：图例：正在看书正在看书电话铃响电话铃响接电话接电话继续看书继续看书执行程序执行程序事件发生事件发生事件处理事件处理继续执行程序继续执行程序中断处理中断处理中断请求及响应中断请求及响应实际场景实际场景计算机计算机中断返回中断返回#INTAinCPU#INTAINTR外设外设1 1外设外设2 2外设接口外设接口1 1菊花链菊花链逻辑电路逻辑电路外设

9、接口外设接口2 2外设外设3 3外设接口外设接口3 31 1菊花链菊花链逻辑电路逻辑电路菊花链菊花链逻辑电路逻辑电路IREQ IREQIREQ中断确认中断确认#INTAin#INTAin中断确认中断确认中断确认中断确认INTAinIREQINTR&=1 1INTAoutDB三态门中断向量码E外设接口外设接口中断确认中断确认菊花链菊花链逻辑电路逻辑电路IPLIPHCSLCSHFLAGLFLAGHSPIPLIPHCSLCSHFLAGLFLAGHSPIPCSFLAG进入中断服务程序时中断返回后NMIINTR中断逻辑中断逻辑软件中断指令软件中断指令溢出中断溢出中断除法错除法错单步中断单步中断非

10、屏蔽中断请求非屏蔽中断请求中断控中断控制器制器8259APIC8086/8088CPU8086/8088CPU内部逻辑内部逻辑断点中断断点中断可可屏屏蔽蔽中中断断请请求求n43012NYNYNNNNNYY执行指令执行完否?取指令IF=1?内部中断?NMI?INTR?TF=1?类型码=0255类型码=2类型码=1中断响应，读回类型码FLAG入栈TEMPTFTF=TF=0CS、IP入栈计算向量表地址高字CS低字IP执行中断服务程序NMI?TEMP=1?转入中断服务程序恢复CS和IP恢复FLAGS返回被中断的程序YYYYNIRET指令的操作DIVTF=1IF=1INTRNMIPUSH FLAGS、CS、IPCLEAR IF & TF，中断入口CS:IP除法错除法错NMI(IF、TF = 0)PUSH FLAGS、CS、IPCLEAR IF & TF，中断入口CS:IPNMI中断处理程序除法错中断处理程序(IF、TF = 0) 返回返回执行下条指令识别出INTR(IF、TF = 1) 返回返回INTR仍然有效仍然有效继续单步执