第八章微机原理.ppt

1、,第八章 微机接口技术基础,一、概述,二、I/O端口的寻址方式,四、CPU与外设数据传送方式,1. 程序直接控制方式 无条件传送方式 查询传送方式,2. 中断传送方式,3. 直接数据通道传送（DMA),4. 各传送方式的比较,三、I/O端口地址译码方法,计算机在使用中，不可避免地要与外部设备打交道，输入和输出一些信息数据和信息。,输入通过键盘、纸带读入机、卡片输入机、扫描仪、 A/D（模/数）转换等； 输出显示器、打印机、D/A（数/模）转换等。 另外，在微机中，软、硬盘也作为输入输出设备。 由于 输入的信息的数据形式不同 （数字量、模拟量、开关量等）； 输入信息的速度不同 （键盘输入、磁盘输

2、入）； 所以，在CPU与外设进行数据传输时， 需要通过接口来实现。,CPU,接口 电路,I/O 设备,一、概述,什么是接口： 广义地讲，接口是指通过三总线与CPU相连的外围芯片或部件。 接口分为： 1. RAM、ROM构成的存储器接口； 2. 8237A、8259A、8253A、8255A等构成的系统板I/O接口（或称CPU 外围I/O接口）； 3. 由I/O接口通道构成的连接外部输入输出设备的外围I/O接口。 接口的两层含义： 1. 指这些外围芯片或部件如何与CPU相连； 2. 如何编程确定这些外围芯片或部件的工作方式。,CPU外围I/O接口,存储器接口,外围I/O接口,I/O接口的基本功能

3、： 1. 信号电平的转换； 2. 数据格式的转换； 3. 数据寄存和缓冲； 4. 对外设的控制与检测； 5. 中断请求、DMA请求的产生。 （注：并不是所有的接口都具备上述所有的功能）,CPU与外设之间的接口信息 (p.212) CPU与一个外设交换信息，通常需要以下一些信号： 1. 数据（Data) 2. 状态信息（Status） 输入时， 输入设备的信息是否准备好； 输出时，输出设备是否有空等。 3. 控制信息（Control） 控制输入输出设备的启动和停止等。,CPU,接口 电路,I/O 设备,数据,状态,控制,数据,状态,控制,端口1,端口2,端口4,端口3,端口用于存放信息的、 CP

4、U可直接访问的 锁存器、缓冲器等。 在PC机中通常为8位。,为了将数据、状态、控制信息区分开，在接口电路中，设有不同的端口 如数据端口、状态端口、控制端口，以接收、存放、输出不同的信息。,二、I/O端口的寻址方式 CPU 寻址I/O端口有两种方式 (p.211) 将存储器与外设端口统一编址(存储器对应的输入输出方式) 将外设接口电路的一个端口作为存储器的一个单元。,65 F3 02 00 24 E0,内存与外设,内存,外设,优点：不需要专门的输入输出指令，可用全部 的存储器操作指令。（指令多且灵活） 如：mov kou1,bx 缺点：外设占用内存单元，相对减少了内存容 量。,Kou1,02 6

5、D,00000 00001,EFFFF F0000,F0001 F0002,FFFFF,2. 外设端口单独编址（端口寻址的输入输出方式） 优点：不占用内存 缺点：CPU需设专门的I/O指令。 I/O 指令： 若端口地址在 0FFH 范围内，则用： IN AL，端口地址 （输入） OUT 端口地址 ，AL （输出） 如： IN AL, PORT1 OUT PORT2, AL 若端口地址在 0100FFFFH 范围内，则用： MOV DX, 端口地址 IN AL, DX OUT DX, AL 如： MOV DX, PORT100 IN AL, DX,65 F3 02 00,外设,0000,00FF

6、,FFFF,0100,port1,port2,port3,11 22 33 44,port100,port101,可寻址28=256个端口,可寻址216=64K个端口,11 32 32 01,内存,00000,FFFFF,三、I/O端口地址译码方法-了解 问题1：系统有许多I/O接口（如串行接口、并行接口、键盘接口、显示 器接口等），连接不同的外设，这些I/O接口均通过总线与CPU 系统连在一起，而在任何一个时刻只能有一个外设通过接口与 CPU 通讯，CPU是如何区分要求通讯的外设接口呢？ 问题2： 外设接口怎样知道CPU选中了它呢？,中央 处理器 8088,协处 理器 8087,总线 驱动器

7、,总线 控制器 8288,RAM 存储 器,ROM 存储 器,8 级 中断 电路,4 通道 DMA,8 通道 定时/ 计数器,喇叭 电路,键盘 接口,8 个 扩 展 插 座,CB,AB,DB,时钟 信号 发生器 8284,译码电路,1. IBM PC/XT I/O 端口地址分配图,附：,2. IBM PC/XT I/O 端口地址译码方法,IOW,A B C,0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1,Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7,OUT 43H, AL,IN AL, 21H,四、CPU与外设数据传送的方式（p.216）,CP

8、U与外设之间的数据传送实际上是CPU与接口之间的数据传送。 传送的方式有三种：,1. 程序直接控制方式,2. 中断传送方式,3. 直接数据通道传送（DMA), 无条件传送方式, 查询传送方式,1. 程序直接控制方式 无条件传送方式 无条件传送方式又称同步方式，即CPU的动作必须与外设同步，否则，传送数据出错。,传送流程演示,输入方式,输出方式,IN AL, 0A0H,OUT 0A1H, AL,A1,查询传送方式 在传送前，查询一下外设的状态，当外设准备好了以后才传送，否则，等待。,传送流程演示, 查询式输入接口电路, 查询式输出接口电路,Poll: In al, S_port Test al,

9、 80h Jnz poll mov al, store Out D_port, al,2. 中断传送方式,传送流程演示,中断传送方式的接口电路,3. 直接数据通道传送（DMA) 了解,传送流程演示,DMA传送方式的接口电路,HLDA,发存储器地址,传送数据,传送结束？,DMA结束,修改地址 指针,4. 几种传送方式的比较：,1. 无条件传送： 只能用于外部设备与CPU 的动作同步时，否则出错。这种方式已 较少使用。 2. 查询传送： 接口简单， 但在传送过程中，若外设数据没有准备好，则CPU一直在查询、等待，而 不能做其他事情。CPU的效率低下。 3. 中断传送： 只有当外设数据准备好时(向CPU发出请求），CPU才进行数据传送（在 中断服务程序中），其余时间CPU可以做其他事情。CPU效率大大提高。 但是，每传送一次数据，CPU都要执行一次中断服务程序，在中断服务程 序中，除执行 IN 和 OUT 指令外，还要进行下列工作： 保护断点、