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1、第第 9 9 章输入输出接口基础章输入输出接口基础9.1 9.1 输入输出接口基础输入输出接口基础9.2 9.2 输入输出的基本方式输入输出的基本方式9.2 数据输入输出的基本方式数据输入输出的基本方式u 程序控制的输入输出程序控制的输入输出u 中断控制的输入输出方式中断控制的输入输出方式u 直接存储器存取（直接存储器存取（DMA）方式）方式程序控制的输入输出方式程序控制的输入输出方式 通通过过执执行行程程序序来来控控制制实实现现主主机机与与外外部设备之间的数据交换。部设备之间的数据交换。u 无条件传送无条件传送u 查询传送方式。查询传送方式。一、无条件传送方式一、无条件传送方式一、无条件传送
2、方式一、无条件传送方式 无条件传送一般适合于数据传送不太频繁的情况，如对开关、数码显示器等一些简单外设的操作。所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序就不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输。无条件传送接口示意图输出操作：输出操作：OUT PORT，AL输入操作：输入操作：IN AL，PORT M/IO=0，RD=0，地址译码有效，输入，地址译码有效，输入 缓冲器被选中。缓冲器被选中。M/IO=0，WR=0，地址译码有效，输出锁，地址译码有效，输出锁存器被选中。存器被选中。简单输入输出电路简单输入输出电路 无条件传送的接口电路举例 二、查询传送方式二、查询传送
3、方式二、查询传送方式二、查询传送方式 程序控制下的查询传送方式，又称异步传送方式。它在执行输入输出操作之前，需通过测试程序对外部设备的状态进行检查。当所选定的外设已准备“就绪”后，才开始进行输入输出操作。查询传送方式流程图 查询传送方式工作的两个基本工作环节查询传送方式工作的两个基本工作环节（1）查询环节 主要通过读取状态寄存器的标志位来检查外设是否“就绪”。没有准备好，则继续查询，准备好，进入传送环节。（2）传送环节 当上一环节完成后，将对数据口实现寻址，并通过输入指令从数据端口输入数据，或利用输出指令从数据端口输出数据。1.1.查询式输入查询式输入查询式输入查询式输入 查询输入接口电路工作
4、过程：当输入设备的数据已经准备好后，一方面将数据送入8位锁存器，另一方面对D触发器触发，使状态信息标志位D0为1。当CPU要求外设输入信息时，先检查状态信息。若数据已经准备好，则输入相应数据，并使状态信息清“0”。否则，等待数据准备“就绪”。查询式输入时的数据和状态信息 查询式输入程序流程图 NEXT：INA，STATUS-PORT；从状态口输入状态信息 TESTAL，01H ；测试标志位是否为1 JZNEXTIN ；未就绪，继续查询INAL，DATA-PORT ；从数据端口输入数据 2.2.查询式输出查询式输出查询式输出查询式输出 查询输出接口电路工作过程：当输出设备将数据输出后，会发出一个
5、ACK信号，使D触发器翻转为0。CPU查询到这个状态信息后，执行输出指令，将新的输出数据发送到数据总线上，同时把数据口地址发送到地址总线上。由地址译码器产生的译码信号和相“与”后，发出选通信号，将输出数据送至8位锁存器。同时，将D触发器置为1，并通知外设进行数据输出操作。查询式输出的端口信息 查询式输出程序流程图 NEXTOUT：IN AL,STATUS_PORT ；从状态口输入状态信息 TEST AL,80H ；测试标志位D7 JNZ NEXTOUT ；未就绪，继续查询 MOV AL,BUF ；从缓冲区BUF取数据 OUT DATA_PORT,AL ；从数据端口输出 三、三、三、三、中断传送
6、方式中断传送方式中断传送方式中断传送方式为了进一步提高CPU的效率和使系统有实时性能，可以采用中断传送方式。在中断传送方式下，当外设准备好时，主主动动向CPU发出中断请求，请求CPU进行数据的输入输出。中断传送方式的输入接口电路 中断方式的数据输入 采采用用中中断断传传送送方方式式时时,外外设设处处于于主主动动地地位位,无无需需CPU花花费费大大量量时时间间去去查查询询外外设设的的工工作作状状态态。与与程序方式相比，大大提高了程序方式相比，大大提高了CPU的效率。的效率。外设请求中断外设请求中断 INTR有效有效主主程程序序中中断断服服务务程程序序输入输入 数据数据外外设设准准备备数数据据四、
7、四、四、四、DMADMA方式方式方式方式DMA(Direct Memory Access):是是存存储储器器与与外外设设或或存存储储器器之之间间进进行行大大量量数数据据传传送送的的方方法法，是是在在DMA控控制制器器(DMAC)的的控制下进行的。控制下进行的。CPU总 线存储器外设程序控制的数据输入/输出DMADMA与程序控制数据传送路径比较DMADMA与程序控制数据传送路径的比较与程序控制数据传送路径的比较与程序控制数据传送路径的比较与程序控制数据传送路径的比较1.DMA1.DMA传送的工作原理传送的工作原理传送的工作原理传送的工作原理DMA传送原理图DMA工作流程（2）CPU 响响应应后后
8、，接接管管对对总总线线的的控控制制，进进入入 DMA方式。方式。（1 1）能向能向CPU 发出发出 BUSRQ 请求信号。请求信号。（3）能能发发出出地地址址信信息息，并并对对I/O端端口口或或存存储储器器寻寻址。址。2.DMA 2.DMA 控制器的基本功能控制器的基本功能控制器的基本功能控制器的基本功能（5）决定数据传送的地址和数据传送的长度。）决定数据传送的地址和数据传送的长度。（4 4）发出读、写控制信号。发出读、写控制信号。（6）判判断断DMA 操操作作的的结结束束，撤撤消消总总线线请请求求信信号号，使使CPU 恢复正常工作。恢复正常工作。3.3.DMADMA操作方式操作方式操作方式操
9、作方式 （1）单字节方式DMADMA控制器操作每次均只控制器操作每次均只传送一个字送一个字节。节。（2）字组方式也叫请求方式或查询方式。这种方式以有也叫请求方式或查询方式。这种方式以有DMADMA请求求为前提，能前提，能够连续传送一批数送一批数据。据。（3）连续连续方式连续操作方式是指在数据块传送的整个过程中连续操作方式是指在数据块传送的整个过程中,不管不管DMADMA请求是否撤消，请求是否撤消，DMADMA控制器始终控制着控制器始终控制着 总线。除非传送结束或检索到总线。除非传送结束或检索到“匹配字节匹配字节”，才把总线控制权交回才把总线控制权交回CPUCPU。特点特点从从DMADMA操作角度来看，以连续方式最快，操作角度来看，以连续方式最快，字组方式次之，单字节方式最慢。字组方式次之，单字节方式最慢。从从CPUCPU的使用效率来看，则正好相反，的使用效率来看，则正好相反，以单字节方式最好，连续方式最差，以单字节方式最好，连续方式最差，字组方式居中。字组方式居中。