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1、第第7章章 微型计算机和外设间的数据微型计算机和外设间的数据传输传输第1页，共27页，编辑于2022年，星期一教学重点 I/O接口电路的典型结构接口电路的典型结构 无条件传送方式无条件传送方式 查询传送方式查询传送方式 中断传送方式中断传送方式第第7章章 微型计算机和外设间的数据传输微型计算机和外设间的数据传输 第2页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.1 概述概述为什么需要为什么需要I/OI/O接口（电路）接口（电路）？微机的外部设备多种多样微机的外部设备多种多样工工作作原原理理、驱驱动动方方式式、信信息息格格式式、以以及及工工作作速速度度方方面彼此差别很大面彼此差别很大它
2、们不能与它们不能与CPU直接相连直接相连必须经过中间电路再与系统相连必须经过中间电路再与系统相连这部分电路被称为这部分电路被称为I/O接口电路接口电路多种外设多种外设第3页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.1 概述概述（续（续1）什么是什么是I/O接口（电路）？接口（电路）？I/O接接口口是是位位于于系系统统与与外外设设间间、用用来来协协助助完完成成数数据据传传送和控制任务的逻辑电路送和控制任务的逻辑电路PC机机系系统统板板的的可可编编程程接接口口芯芯片片（8259A）I/O总总线线槽的电路板（适配器）都是接口电路槽的电路板（适配器）都是接口电路CPUCPU接口接口接口接口
3、电路电路电路电路 I/OI/O设备设备设备设备第4页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.1 概述概述（续（续2）什么是微机接口技术？什么是微机接口技术？处理微机系统与外设间联系的技术处理微机系统与外设间联系的技术注意其软硬结合的特点注意其软硬结合的特点根根据据应应用用系系统统的的需需要要，使使用用和和构构造造相相应应的的接接口口电电路路，编编制制配配套套的的接接口口程程序序，支支持和连接有关的设备持和连接有关的设备第5页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.1 概述（续概述（续3）I/O接口电路的主要功能接口电路的主要功能 对输入输出数据进行缓冲和锁存对输入输
4、出数据进行缓冲和锁存输出接口有输出接口有锁存环节锁存环节；输入接口有；输入接口有缓冲环节缓冲环节实际的电路常见：实际的电路常见：输出锁存缓冲环节输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节输入锁存缓冲环节 对信号的形式和数据的格式进行变换对信号的形式和数据的格式进行变换微机直接处理：微机直接处理：数字量数字量、开关量开关量、脉冲量脉冲量 对对I/O端口进行寻址端口进行寻址 与与CPU和和I/O设备进行联络设备进行联络第6页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.2.1 CPU与与I/O口之间的接口信号口之间的接口信号1.数据信息数据信息数字量数字量模拟量模拟量开关量开关量2.状态信息状态信
5、息主要用来指示外设当前所处的工作状态主要用来指示外设当前所处的工作状态3.控制信息控制信息由由CPU发发出出的的、用用于于控控制制I/O接接口口工工作作方方式式以以及及外设启动和停止的信息外设启动和停止的信息第7页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.2.1 CPU与与I/O口之间的接口信号口之间的接口信号控制总线控制总线CB地址总线地址总线ABI/O接口电路接口电路数据数据控制控制状态状态数据总线数据总线DBCPU外设外设控制寄存器控制寄存器状态寄存器状态寄存器数据寄存器数据寄存器第8页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.2.2 I/O端口及其寻址方式端口及
6、其寻址方式接口电路占用的接口电路占用的I/O端口有两类编排形式端口有两类编排形式1.I/O端口单独编址端口单独编址I/O地址空间独立于存储地址空间地址空间独立于存储地址空间如如8086/80882.I/O端口与存储器统一编址端口与存储器统一编址它们共享一个地址空间它们共享一个地址空间如如M6800和和MSC-51第9页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.2.2 1.I/O端口单独编址端口单独编址优点：优点：I/O端口的地址空间独立端口的地址空间独立控制和地址译码电路相对简单控制和地址译码电路相对简单专门的专门的I/O指令使程序清晰易读指令使程序清晰易读缺点：缺点：I/O指令没
7、有存储器指令丰富指令没有存储器指令丰富内存内存空间空间I/O空间空间FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口独立编址端口独立编址0第10页，共27页，编辑于2022年，星期一优点：优点：不需要专门的不需要专门的I/O指令指令I/O数数据据存存取取与与存存储储器器数数据存取一样灵活据存取一样灵活缺点：缺点：I/O端端口口要要占占去去部部分分存存储储器地址空间器地址空间程程序序不不易易阅阅读读（不不易易分分清访存和访问外设）清访存和访问外设）内存内存部分部分I/O部分部分存储器空间存储器空间00000FFFFF第第7章：章：7.2.2 2.I/O端口与存储器统一编址端口与存储器统一编址第
8、11页，共27页，编辑于2022年，星期一8088/8086的的端端口口有有64K个个，无无需需分分段段，设设计有两种寻址方式计有两种寻址方式v直直接接寻寻址址：只只用用于于寻寻址址00H FFH前前256个个端口，操作数端口，操作数i8表示端口号表示端口号v间间接接寻寻址址：可可用用于于寻寻址址全全部部64K个个端端口口，DX寄存器的值就是端口号寄存器的值就是端口号对大于对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式的端口只能采用间接寻址方式第第7章：章：7.2.2 3.8086I/O寻址方式寻址方式第12页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.3 CPU和外设之间的数据传送方式和外
9、设之间的数据传送方式输入指令输入指令（IN：将外设数据传送给将外设数据传送给CPU内的内的AL/AX）IN AL,i8;字节输入字节输入IN AL,DX;字节输入字节输入IN AX,i8;字输入字输入IN AX,DX;字输入字输入输出指令输出指令（OUT：将将CPU内的内的AL/AX数据传送给外设）数据传送给外设）OUT i8,AL;字节输出字节输出OUT DX,AL;字节输出字节输出OUT i8,AX;字输出字输出OUT DX,AX;字输出字输出演示演示演示演示第13页，共27页，编辑于2022年，星期一在在CPU不不管管外外设设的的状状态态，在在需需要要和和外外设设交交换换信信息息时时，就
10、就用用输输入入输输出出指指令令和和外外设设交交换换信信息息，这这就就是是无无条条件件传传送送，或或称称立立即即传送、同步传送传送、同步传送适合于简单设备，如适合于简单设备，如LED数码管、按键或按钮等数码管、按键或按钮等无无条条件件传传送送只只有有数数据据信信息息的的传传输输，没没有有状状态态信信息息的的传传送送，因此，接口和操作均十分简单因此，接口和操作均十分简单这这种种传传送送有有前前提提：外外设设必必须须在在CPU限限定定的的指指令令时时间间内内就绪就绪见见P190例例7-1流程流程7.3.1 无条件传送方式无条件传送方式第14页，共27页，编辑于2022年，星期一CPU需需要要选选了了
11、解解（查查询询）外外设设的的工工作作状状态态，然然后后在在外外设设可可以以交交换换信信息息的的情情况况下下（就绪就绪）实现数据输入或输出）实现数据输入或输出对对多多个个外外设设的的情情况况，则则CPU按按一一定定顺顺序序依依次次查查询询（轮轮询询）。先先查查询询的的外外设设将将优优先进行数据交换先进行数据交换查查询询传传送送的的特特点点是是：工工作作可可靠靠，适适用用面面宽，但传送效率低宽，但传送效率低就绪？就绪？7.3.2 查询传送方式查询传送方式第15页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：查询传送的两个环节章：查询传送的两个环节 查询式输入查询式输入寻址状态口寻址状态口读取状态寄
12、存器的标志位读取状态寄存器的标志位若不就绪就继续查询，直至就绪若不就绪就继续查询，直至就绪 传送环节传送环节寻址数据口寻址数据口是是输输入入，通通过过输输入入指指令令从从数数据据端端口口读入数据读入数据是是输输出出，通通过过输输出出指指令令向向数数据据端端口口输出数据输出数据（P191 例例7-2、3、4）流程流程读取状态信息读取状态信息 就就 绪？绪？数据口数据口 ALYN第16页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：章：7.4 中断传送方式中断传送方式断点断点主程序主程序中断服务程序中断服务程序中断请求中断请求对外设对外设进行处进行处 理理继续执行继续执行返回断点返回断点CPU在在
13、执执行行程程序序中中，被被内内部部或或外外部部的的事事件件所所打打断断，转转去去执执行行一一段段预预先先安安排排好好的的中中断断服服务务程程序序；服服务务结结束束后后，又又返返回回原原来来的的断断点点，继继续续执执行行原原来的程序来的程序流程流程中断方式不要求中断方式不要求CPU等待或查询，可以大大提高等待或查询，可以大大提高CPU的工作效率的工作效率第17页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：传送方式的比较章：传送方式的比较无无条条件件传传送送：慢慢速速外外设设需需与与CPU保保持持同同步步查询传送查询传送：简单实用，效率较低简单实用，效率较低中中断断传传送送：外外设设主主动动，可
14、可与与CPU并并行行工工作，但每次传送需要大量额外时间开销作，但每次传送需要大量额外时间开销 DMA传传送送：DMAC控控制制，外外设设直直接接和和存存储储器器进进行行数数据据传传送送，适适合合大大量量、快快速速数数据传送据传送第18页，共27页，编辑于2022年，星期一第第7章：教学要求章：教学要求1.了了解解I/O接接口口电电路路的的主主要要功功能能、内内部部和和外外部部特点、端口编址方法、特点、端口编址方法、I/O地址译码特点地址译码特点2.掌握输入输出指令掌握输入输出指令3.掌握无条件、查询传送方式掌握无条件、查询传送方式4.了解了解DMA传送传送第19页，共27页，编辑于2022年，星期一