硬基第6章接口、總線、中斷

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1、1第6章輸入輸出接口2主要內(nèi)容輸入輸出接口的基本概念I(lǐng)/O端口及其編址方式基本輸入輸出方法I/O接口的數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)3§6.1輸入輸出的基本概念CPURAM/ROM總線接口接口接口接口磁盤(pán)鍵盤(pán)打印機(jī)顯示器4一、輸入輸出系統(tǒng)將CPU及主存以外的部分叫做輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出接口輸入輸出設(shè)備輸入輸出軟件5I/O接口I/O接口：負(fù)責(zé)將外設(shè)連接到總線上的一組邏輯電路的總稱(chēng)。實(shí)現(xiàn)外設(shè)與主機(jī)之間的信息交換。6I/O接口要解決的問(wèn)題速度匹配(Buffer)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力(電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)器)信號(hào)形式和電平的匹配(A/D、D/A)信息格式(字節(jié)流、塊、數(shù)據(jù)包、幀)時(shí)序

2、匹配(定時(shí)關(guān)系)7接口的功能數(shù)據(jù)的緩沖與暫存信號(hào)電平與類(lèi)型的轉(zhuǎn)換增加信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力對(duì)外設(shè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與管理，中斷處理?yè)Q言之，就是完成數(shù)據(jù)、地址、控制三總線的轉(zhuǎn)換和連接工作。8二.I/O接口電路的基本結(jié)構(gòu)CPU側(cè)數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器控制寄存器狀態(tài)寄存器地址譯碼數(shù)據(jù)緩沖控制邏輯外部I/O設(shè)備控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線I/O接口基本結(jié)構(gòu)框圖正確選擇寄存器地址控制數(shù)據(jù)讀寫(xiě)流向解決高速cpu與慢速外設(shè)通常將接口中的寄存器稱(chēng)為I/O端口9數(shù)據(jù)端口控制端口狀態(tài)端口地址譯碼電路數(shù)據(jù)緩沖電路控制邏輯電路I/O接口電路芯片的組成：CPU與外設(shè)交換的信息大致可分

3、為數(shù)據(jù)信息狀態(tài)信息控制信息10數(shù)據(jù)端口狀態(tài)端口控制端口端口I/O端口：接口中的寄存器11I/O端口CPU數(shù)據(jù)狀態(tài)控制外設(shè)所謂的I/O操作，是指I/O端口操作12按數(shù)據(jù)傳送方式分：并行接口和串行接口；按功能的靈活性分：可編程和不可編程接口；按通用性分：通用接口和專(zhuān)用接口；按數(shù)據(jù)控制方式分：可分為程序型接口和DMA型接口。（DirectMemoryAccess）第九章輸入輸出方法及常用的接口電路I/O接口分類(lèi)13§6.2I/O端口的編址方式CPU如何實(shí)現(xiàn)對(duì)端口的訪問(wèn)取決于端口的編制方式：存儲(chǔ)器映像方式隔離I/O方式統(tǒng)一編址獨(dú)立編址14一、端口與內(nèi)存的統(tǒng)

4、一編址優(yōu)點(diǎn)：1.指令及控制信號(hào)統(tǒng)一；2.外設(shè)數(shù)目不受指令限制，只受存儲(chǔ)容量限制；3.使讀寫(xiě)控制邏輯較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：1.內(nèi)存地址資源減少2.尋址時(shí)間相對(duì)增長(zhǎng)內(nèi)存地址960KBI/O地址64KB00000HF0000HFFFFFH15二、端口的獨(dú)立編址內(nèi)存地址I/O地址00000HFFFFFHFFFFH0000H優(yōu)點(diǎn)：1.內(nèi)存地址資源充分利用，2.地址譯碼簡(jiǎn)單，尋址速度快。缺點(diǎn)：1.能夠應(yīng)用于端口的指令較少，2.信息交換能力不如統(tǒng)一編址。CPU對(duì)內(nèi)存和端口有不同的讀寫(xiě)控制信號(hào)：IORIOW,MEMRMEMW16三、80X86的I/O端口編址80X86

5、一般采用獨(dú)立編址可使用統(tǒng)一編址1、獨(dú)立編址I/O地址空間：216（64KB)個(gè)8位端口？個(gè)16位端口、32位端口、64位端口專(zhuān)用I/O指令I(lǐng)N和OUT有直接尋址和間接尋址：直接尋址：用1字節(jié)，I/O端口尋址范圍：0000—00FFH(256)間接尋址:DX給出端口地址，2字節(jié)長(zhǎng)I/O端口尋址范圍：0000—FFFFH(65536)★I/O指令I(lǐng)N和OUT可在A累加器與端口之間傳送數(shù)據(jù)★I/O指令I(lǐng)NS和OUTS可在存儲(chǔ)器與端口之間傳送數(shù)據(jù)串17Pc系列機(jī)：用10條I/O地址線來(lái)尋址。尋址空間？1KB188086的I/O端口編址采用I/O獨(dú)立編址方式

6、(但地址線與存儲(chǔ)器共用)；最小模式下由M/IO區(qū)分是訪問(wèn)內(nèi)存還是訪問(wèn)端口；最大模式下用總線控制器信號(hào)來(lái)區(qū)分訪問(wèn)對(duì)象I/O操作只使用20位地址信號(hào)中的16位：A15～A0可尋址的I/O端口數(shù)為64K(65536)個(gè)I/O地址范圍為0～FFFFHIBMPC只使用了1024個(gè)I/O地址(0～3FFH)19端口的獨(dú)立編址8086總線A19-A0A15-A0MEMR、MEMWIOR、IOW、BHE存儲(chǔ)器輸入/輸出20四、I/O地址的譯碼目的：確定端口的地址參加譯碼的信號(hào)：IOR，IOW，A15～A0OUT指令將使總線的IOW信號(hào)有效IN指令將使總線的IOR信

7、號(hào)有效21I/O地址的譯碼當(dāng)接口只有一個(gè)端口時(shí)，16位地址信號(hào)一般應(yīng)全部參與譯碼，譯碼輸出直接選擇該端口；當(dāng)接口具有多個(gè)端口時(shí)，則16位地址線的高位參與譯碼（決定接口的基地址），而低位則用于確定要訪問(wèn)哪一個(gè)端口。22I/O地址的譯碼某外設(shè)接口有4個(gè)端口，地址為2F0H——2F3H(A4—A15)，A0—A3確定端口，試將其與系統(tǒng)連接。A15～A0：2F01HA15～A0：2F12HA15～A0：2F23HA15～A0：2F34H23五、輸入輸出數(shù)據(jù)的傳送方式并行——一個(gè)數(shù)據(jù)單位同時(shí)傳送串行——數(shù)據(jù)按位傳送24§6.3基本輸入/輸出方法程序控制方式中

8、斷方式傳送直接存儲(chǔ)器存取(DMA)專(zhuān)用I/O處理器方式。無(wú)條件傳送查詢(xún)式傳送25一、無(wú)條件傳送適用于總是處于準(zhǔn)備好狀態(tài)的外