第6章 输入输出接口.ppt

1、基本概念，6.1节基本概念外围设备输入/输出设备称为外部设备，外围设备。微机和外围设备之间的信息交换称为输入和输出。介面介面：外围设备和总线之间的中间部分是用于计算机和外围设备之间信息交换的控制电路。通信端口：可寻址访问的介面电路中的存储单元。可分为数据通信端口、状态通信端口和控制端口。介面功能、介面功能数据缓冲区：外围设备数据在总线输入时需要缓冲。数据锁定：将总线数据输出到外围设备时的锁定装置，可解决CPU和外围设备速度不匹配问题。发送控制命令和状态信息：计算机和外围设备有时需要使用硬件握手。例如：计算机使用查询输出到打印机输出。信息转换：串行和转换、数字模拟转换、水平格式转换、I/O通信端

2、口寻址、I/O通信端口寻址方法将I/O通信端口和存储整合寻址外围设备端口视为存储的一个单元，占用存储的地址空间，并使用对存储的读写活动完成数据输入和输出。优点不需要专用的输入/输出命令。存储操作的所有命令都可用。命令数多通信端口数多缺点存储空间寻址时地址线数多，解码复杂，I/o端口寻址，I/o通信端口独立寻址计算机分别为外围设备端口寻址，I/o端口具有单独的地址空间。计算机应使用控制信号来区分存储空间和I/O通信端口空间，例如8086 CPU上的M/IO。优点I/O空间比内存空间小，地址线少，电路翻译相对简单。未占用存储空间缺点专用输入/输出命令，寻址方法减少，无灵活性，8086 I/O空间，

3、8086 I/O空间8086系统具有16个地址线(A15A0)寻址I/O通信端口，可寻址64KB I/O通信端口；偶数地址通信端口数据使用低8位数据总线传输，奇数地址通信端口数据使用高8位数据总线传输。奇偶地址端口的数据传输由BHE和A0控制。I/o端口的读/写选择通信号为IOR和IOW。注意：IBM PC/XT机器实际上只使用低10位数据线进行I/O通信端口寻址，1KB通信端口寻址。8086 I/O空间，在电脑系统上多使用8位通信端口。8086系统上的8位端口使用数据线的低8位传输信息，因此通信端口地址中的大多数地址为偶数地址。在现代电脑系统中，可以通过转换电路8位通信端口地址来指定连续地址

4、。8086输入/输出命令输入命令in al、portinax、port in al、dxinax、dx输出命令outport、aloutport、ax out dx、aloutdx、ax、CPU和周围状态通过通信端口CPU状态端口确定外围设备状态。例如：由于输入外围设备是否就绪(READY)转换已结束(EOC)，输出设备是否正在使用(BUSY)控制信息和状态信息通常也需要以徐璐的方式传递CPU和外围设备，因为数据总线、CPU和外围设备的资料传输方式、部分6.3 CPU和外围设备的资料传输方式的运行速度有很大的不同。无条件传输CPU不需要检测外围设备状态。使用直接IN和OUT命令完成输入和输出1

5、。无条件输入注：无条件、有条件、传输不能太频繁。每次传输时外围设备是否就绪，无条件传输方式，无条件输出，MOV DX，160H OUT DX，AL输出数据存储在AL中160H，CPU和外围设备上。通常由一个或几个介面电路使用状态端口指示外围设备的状态。也称为问答式。外围设备提前未知或工作不规则的情况下，其优点通常是使用查询或中断工作方法解决速度匹配问题，电路和程序相对简单。缺点：CPU检查外围设备状态并消耗大量CPU时间，从而影响系统效率。查询传输方法，查询传输方法CPU持续检测外围设备状态，仅在外围设备满足条件时传输数据。功能：电路和程序很简单，但占用了CPU时间，效率很低。通常表示一个或多

6、个外围设备的状态。1.输入查询，3状态，缓冲区，设备，/OE，160h(数据)，D7，状态位置判断JZ READ1 MOV DX，160H IN AL，DX；读取数据RET READ ENDP，传递查询的方法，查询输出，D7，d0，d0，160h(数据)，查询状态TEST AL，1 JNZ WRITE1 RET WRITE ENDP，3 .中断传输方法CPU更改活动查询为被动中断，提高系统效率1。中断工作原理说明外设“就绪”后，向CPU请求中断请求CPU响应、停止当前执行节目、转到中断服务断点、继续和数据更换等中断处理称为中断服务程序、中断服务程序、CPU响应中断、原始程序中断的部分称为中断点

7、。断点地址是中断服务程序结束后返回原始程序重新运行的第一个命令的地址(也称为返回地址)。现场是指在进入中断服务程序之前CPU的每个寄存器的状态，中断传输的特征： (1)牙齿传输的中断服务程序已经过预先设计，门户地址已知。(2)调用中断服务节目的时间主要由外部请求决定，CPU的时间是随机的。(3)发生中断事件时程序执行的位置(断点)不确定，CPU的位置是随机的。(4)使用中断传输。除了运行中断服务程序的时间外，CPU和外围设备大部分时间都独立工作，从而显着提高CPU的工作效率。中断源中断所有可能发生的事件称为中断源，硬件中断源：I/O设备、系统时钟、故障源等软件中断源：程序中断命令(INT 3)

8、、命令执行错误(INTO)等2。中断模式介面电路，中断控制1 MOV DX，160H OUT DX，AL，2)控制中断响应标志寄存器Flag中的IF标志是CPU是否允许INTR针STI位置IF=1中断，开放中断CLI清除IF=0禁用中断，中断，对于NMI，类型代码为2。如果程序出错并导致中断，则使用默认类型代码。对于中断命令，命令具有类型代码。中断处理流程、保护断点系统自动徽标寄存器堆栈、清除TF和IF、堆栈断点CS和IP，首先按CS，然后按IP。中断向量系统根据中断类型代码形成中断服务程序的入口地址，转到运行中断服务节目，每个中断都有自己的处理程序。中断服务处理进入中断服务程序后，通常下一步

9、是保护现场中断处理恢复现场，返回中断还原中断返回命令(IRET)返回中断：在堆栈中恢复断点点CS:IP和FLAG，中断处理流程，中断优先级，4。当中断优先级系统中的多个中断源同时运行中断请求时，CPU遵循重要性和紧急(中断优先级)优先级响应。CPU可以先响应高优先级中断，然后响应低优先级中断高优先级中断请求，以中止当前低优先级中断处理(中断嵌套)低优先级中断请求。无法中止高优先级中断处理。如果发出对等中断请求，则等待当前中断处理完成，然后处理新请求、链优先级队列电路、链优先级队列电路，为此，需要将逻辑电路(称为菊花链)连接到每个外围设备的相应接口。当接口有中断请求时，CPU在接受中断时发送低级

10、/INTA信号。如果其中一个父外部设备没有发出中断请求信号，则牙齿级别的中断逻辑电路()将确保中断响应信号/INTA保持不变地向后传递，以便/INTA信号可以传递到发送中断请求的接口。另外，外围设备发出中断请求信号后，该级别中断逻辑电路后面的中断逻辑电路实现将被阻止，/INTA信号将不再传递到下一个接口。中断系统功能、中断优先级编码电路、电路说明中断请求寄存器IR0 IR7可以分别引入对8个外围设备的中断请求。优先级编码器对当前最高优先级的中断输入进行编码，然后输出。中断服务寄存器记录服务中的中断申请。如果比较中断申请的最高级别和服务中的最高级别，申请级别必须高于服务级别，才能进行中断申请(I

11、NT)。中断源祖怀，5 .存在中断源祖怀中断请求时，查找中断源，然后找到相应的中断服务节目1)响应方式CPU收到中断请求时，发出INTR、中断响应信号/INTA、中断源收到此信号，然后将相应的中断类型代码返回CPU。(例如，8086屏蔽中断请求)2)如果有中断申请，请转到固定地址，NMI请求、软件中断请求、8051微控制器中断系统3)在中断服务程序中，通过软件查询中断源、中断源查询、软件查询中断源、查询方法的优点：查询顺序是优先级节省硬件，不需要硬件队列电子电路缺点：进入服务程序的时间0j NZ circle jmp error next 3360 jmp cs : bx tab dw sub 1、sub2 dw sub3、sub4 dw sub5、sub6 dw sub7、sub8、DMA传输方法，4。 直接内存访问传统数据传输需要CPU参与并占用CPU时间，而DMA方法使用专用介面电路(DMA控制器)直接在外围设备和存储之间执行高速数据传输。DMA方法设计了大数据卷快速传输优势：速度、输入/输出实例、部分6.4输入/输出实例1设计了8个发光二极管控制、每秒一个(只有一个亮)、自上而下循环的输出接口。数据总线D7D0的数据在锁定74LS273后与控制发光二极管(74LS273在上升时锁定，输出入口电流为8mA，输出低电平时光源发光管)地址总线A15A4通