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1、第第5章章 微型计算机和外微型计算机和外设的数据传输设的数据传输本章重点本章重点:1 1、接口电路的功能接口电路的功能;2 2、接口部件的、接口部件的I/OI/O端口端口;3 3、CPUCPU和和外外设设之之间间的的三三种种数数据据传传输输方方式式、各各自优缺点和使用场合自优缺点和使用场合;4 4、中中断断传传输输方方式式的的原原理理和和可可屏屏蔽蔽中中断断的的响响应应过程过程;5 5、DMADMA方式的原理和方式的原理和DMADMA控制器的功能控制器的功能;5.1 为什么要用接口电路为什么要用接口电路5.2 CPU和输入和输入/输出设备间的信号输出设备间的信号5.3 接口部件的接口部件的I/
2、O端口端口I/O接口中都包含一组能被接口中都包含一组能被CPU直接访问的寄存器，直接访问的寄存器，这些寄存器就称为这些寄存器就称为I/O端口端口。每个寄存器称为每个寄存器称为I/O接口电路的一个端口，每个端接口电路的一个端口，每个端口都有一个口都有一个端口地址端口地址。一、一、I/O端口端口外设通过接口和系统的连接外设通过接口和系统的连接二、二、CPU对对I/O端口的编制方式端口的编制方式作业作业5.15.45.65.7什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对I/O端端口编址时通常采用哪两种方法？在口编址时通常采用哪两种方法？在8086/8088系统系统中，
3、用哪种方法对中，用哪种方法对I/O端口进行编址？访问端口的端口进行编址？访问端口的指令有哪些？指令有哪些？5.4 5.4 CPUCPU和外设之间的数据传送方式和外设之间的数据传送方式 随着计算机技术的飞速发展，外设种类随着计算机技术的飞速发展，外设种类繁多，速度差异很大，繁多，速度差异很大，CPU与外设之间的数与外设之间的数据传送必须采用多种控制方式才能满足各类据传送必须采用多种控制方式才能满足各类外设的要求。在微机系统中，可采用的输入外设的要求。在微机系统中，可采用的输入输出方式主要有输出方式主要有：程序控制方式程序控制方式 中断方式中断方式 DMA(直接存储器存取直接存储器存取)软件方式软
4、件方式硬件方式硬件方式二、二、程序方式程序方式 程序控制的数据传送分为程序控制的数据传送分为无条件传送无条件传送和条件传送和条件传送两种方式。两种方式。特点特点：（1）以以CPU为中心，由为中心，由CPU控制，通过控制，通过预先编制好的输入或输出程序实现数据的预先编制好的输入或输出程序实现数据的传送。传送。（2）数据传送速度较低，传送时要经过）数据传送速度较低，传送时要经过CPU内部的寄存器，内部的寄存器，同时数据的输入同时数据的输入/输出输出的响应也较慢。的响应也较慢。（一）、无条件传送方式（一）、无条件传送方式无条件传送方式，又称同步传送方式无条件传送方式，又称同步传送方式 假设输入接口数
5、据已经准备好，或者输假设输入接口数据已经准备好，或者输出设备是空闲的，此时出设备是空闲的，此时CPU无需查询状态，无需查询状态，可直接用可直接用IN和和OUT指令完成与接口之间的数指令完成与接口之间的数据传送。当据传送。当I/O指令执行后，数据传送便立指令执行后，数据传送便立即进行。即进行。最简单的传送方式，所需要的硬件和软最简单的传送方式，所需要的硬件和软件都较少件都较少 此外，某些设备与此外，某些设备与CPU之间的信息交换之间的信息交换不很频繁，能保证每次用输出指令输出数据不很频繁，能保证每次用输出指令输出数据时，时，I/O接口电路中的数据输出缓冲器总是空接口电路中的数据输出缓冲器总是空的
6、，或者外设总是处于空闲状态，而在用输的，或者外设总是处于空闲状态，而在用输入指令输入数据时，接口电路中的输入缓冲入指令输入数据时，接口电路中的输入缓冲器内总准备了数据。遇到这类情况时也可采器内总准备了数据。遇到这类情况时也可采用无条件传送方式。用无条件传送方式。无条件输入（二）、条件传送方式（二）、条件传送方式条件传送方式，又称查询方式传送条件传送方式，又称查询方式传送当当CPU用输入或输出指令与外设交换数时，用输入或输出指令与外设交换数时，很难保证输入设备总是准备好了数据，或者很难保证输入设备总是准备好了数据，或者输出设备已经处于可以接收数据的状态。为输出设备已经处于可以接收数据的状态。为此
7、，在开始传送前，必须先确认外设已处于此，在开始传送前，必须先确认外设已处于准备传送数据的状态，才能进行传送，于是准备传送数据的状态，才能进行传送，于是就提供了就提供了查询传送方式查询传送方式。采用此方式传送数据时，采用此方式传送数据时，CPU要不断读要不断读取并测试外设的状态。如果外设未准备取并测试外设的状态。如果外设未准备好数据或处于忙碌状态，则程序不断检好数据或处于忙碌状态，则程序不断检测外设状态；如果外设处于准备好或空测外设状态；如果外设处于准备好或空闲状态，闲状态，CPU便可执行输入或输出指令。便可执行输入或输出指令。条件查询输入 上图中假设接口电路中的地址为：上图中假设接口电路中的地
8、址为：条件查询输出1查询传送查询传送 优点：能保证传送的可靠性优点：能保证传送的可靠性三、三、中断方式中断方式1、中断传送方式的原理、中断传送方式的原理？中断方式输入的接口电路8086/8088中断系统可屏蔽中断的响应和执行可屏蔽中断的响应和执行2、中断优先级问题的解决、中断优先级问题的解决典型的可编程中断控制器典型的可编程中断控制器四、四、DMA方式方式5.4.4 5.4.4 输入输出过程中提出的几个问题输入输出过程中提出的几个问题 1.1.系统如何知道接口已准备好数据等待系统如何知道接口已准备好数据等待CPUCPU提提取或者准备接收取或者准备接收CPUCPU的数据的数据?2.2.当系统中有
9、几个设备处于同一种传输方式当系统中有几个设备处于同一种传输方式之下、而且同时发传输请求时，系统到底先响之下、而且同时发传输请求时，系统到底先响应哪个请求应哪个请求?本章小结本章小结概述概述1 1 接口电路的必要性及其功能接口电路的必要性及其功能接口电路接口电路接口技术接口技术2 I/O2 I/O信息的组成信息的组成端口端口端口地址端口地址3 CPU3 CPU对对I/OI/O端口的编址方式端口的编址方式统一编址统一编址独立编址独立编址CPU与外设之间的数据传送方式与外设之间的数据传送方式1 1 程序控制传送方式程序控制传送方式1 1）无条件传送方式）无条件传送方式2 2）程序查询方式）程序查询方式 2 2 中断方式中断方式1 1）关于中断的相关概念）关于中断的相关概念2 2）可屏蔽中断的响应和执行过程）可屏蔽中断的响应和执行过程输入输入输出输出输入输入 RDY？输出输出 BUSY？3 3）中断控制）中断控制提出的两个问题提出的两个问题中断排队方法中断排队方法a a、软件查询方式、软件查询方式b b、菊花链、菊花链c c、专用硬件方式、专用硬件方式825982593 DMA3 DMA方式方式作业作业5.9,5.10 5.12,5.20