微機原理與接口 第7章_cpu與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式

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1、教學(xué)內(nèi)容本章介紹輸入輸出接口的基本概念，CPU與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式，中斷傳送方式及相關(guān)技術(shù)，以及可編程中斷控制器8259A的結(jié)構(gòu)及編程方法。具體內(nèi)容如下：1、I/O接口概述2、CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式3、中斷技術(shù)4、8086/8088中斷系統(tǒng)5、可編程中斷控制器Intel8259A1學(xué)習(xí)要求1.了解I/O接口電路的主要功能、內(nèi)部和外部特點、端口編址方法、I/O地址譯碼特點2.掌握輸入輸出指令3.掌握無條件、查詢傳送方式4.理解中斷、中斷源、中斷工作過程、中斷源識別、優(yōu)先權(quán)排隊和中斷嵌套5.理解DMA傳送的工作過程

2、2第7章輸入/輸出與中斷7.1I/O接口概述7.2CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式7.3中斷技術(shù)7.48086/8088中斷系統(tǒng)7.5可編程中斷控制器Intel8259A3第7章：7.1I/O接口概述為什么需要I/O接口（電路）？微機的外部設(shè)備多種多樣工作原理、驅(qū)動方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大它們不能與CPU直接相連必須經(jīng)過中間電路再與系統(tǒng)相連這部分電路被稱為I/O接口電路多種外設(shè)4第7章：7.1I/O接口概述（續(xù)1）什么是I/O接口（電路）？I/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的邏

3、輯電路PC機系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總線槽的電路板（適配器）都是接口電路CPU接口電路I/O設(shè)備5第7章：7.1I/O接口概述（續(xù)2）什么是微機接口技術(shù)？處理微機系統(tǒng)與外設(shè)間聯(lián)系的技術(shù)注意其軟硬結(jié)合的特點根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，使用和構(gòu)造相應(yīng)的接口電路，編制配套的接口程序，支持和連接有關(guān)的設(shè)備6第7章：7.1.1I/O接口的主要功能⑴對輸入輸出數(shù)據(jù)進行緩沖和鎖存輸出接口有鎖存環(huán)節(jié)；輸入接口有緩沖環(huán)節(jié)實際的電路常見：輸出鎖存緩沖環(huán)節(jié)、輸入鎖存緩沖環(huán)節(jié)⑵對信號的形式和數(shù)據(jù)的格式進行變換微機直接處理：數(shù)字量、開關(guān)量、脈沖量⑶

4、對I/O端口進行尋址⑷與CPU和I/O設(shè)備進行聯(lián)絡(luò)77.1.2CPU與外設(shè)交換的信息主機與I/O設(shè)備之間交換的信息可分為數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息三類。1．?dāng)?shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息又分為數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量三種形式。1)數(shù)字量數(shù)字量是計算機可以直接發(fā)送、接收和處理的數(shù)據(jù)。例如，由鍵盤、顯示器、打印機及磁盤等I/O外設(shè)與CPU交換的信息，它們是以二進制形式表示的數(shù)或以ASCII碼表示的數(shù)符。82)模擬量當(dāng)計算機應(yīng)用于控制系統(tǒng)中時，輸入的信息一般為來自現(xiàn)場的連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、流量、位移、濕度等，這些物理量通過傳感器

5、并經(jīng)放大處理得到模擬電壓或電流，這些模擬量必須先經(jīng)過模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)后才能輸入計算機。反過來，計算機輸出的控制信號都是數(shù)字量，也必須先經(jīng)過數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換(D/A轉(zhuǎn)換)，把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量才能去控制現(xiàn)場。3)開關(guān)量開關(guān)量可表示兩個狀態(tài)，如開關(guān)的斷開和閉合，機器的運轉(zhuǎn)與停止，閥門的打開與關(guān)閉等。這些開關(guān)量通常要經(jīng)過相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換才能與計算機連接。開關(guān)量只要用一位二進制數(shù)即可表示。92.狀態(tài)信息狀態(tài)信息作為CPU與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)時的聯(lián)絡(luò)信息，反映了當(dāng)前外設(shè)所處的工作狀態(tài)，是外設(shè)通過接口送往CPU的。

6、CPU通過對外設(shè)狀態(tài)信號的讀取，可得知輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好、輸出設(shè)備是否空閑等情況。對于輸入設(shè)備，一般用準(zhǔn)備好(READY)信號的高低來表明待輸入的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備就緒；對于輸出設(shè)備，則用忙(BUSY)信號的高低表示輸出設(shè)備是否處于空閑狀態(tài)，如為空閑狀態(tài)，則可接收CPU輸出的信息，否則CPU要暫停送數(shù)。103．控制信息控制信息是CPU通過接口傳送給外設(shè)的，CPU通過發(fā)送控制信息設(shè)置外設(shè)(包括接口)的工作模式、控制外設(shè)的工作。如外設(shè)的啟動信號和停止信號就是常見的控制信息。實際上，控制信息往往隨著外設(shè)的具體工作原理不同而含義

7、不同。雖然數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息含義各不相同，但在微型計算機系統(tǒng)中，CPU通過接口和外設(shè)交換信息時，只能用輸入指令(IN)和輸出指令(OUT)傳送數(shù)據(jù)，所以狀態(tài)信息、控制信息也是被作為數(shù)據(jù)信息來傳送的，即把狀態(tài)信息作為一種輸入數(shù)據(jù)，而把控制信息作為一種輸出數(shù)據(jù)，這樣，狀態(tài)信息和控制信息也通過數(shù)據(jù)總線來傳送。但在接口中，這三種信息是在不同的寄存器中分別存放的。117.1.3I/O接口的基本結(jié)構(gòu)I/O接口的基本結(jié)構(gòu)如圖7.2所示。每個接口電路中都包含一組寄存器，CPU與外設(shè)進行信息交換時，各類信息在接口中存入不同的寄存

8、器，一般稱這些寄存器為I/O端口，簡稱為口(Port)。用來保存CPU和外設(shè)之間傳送的數(shù)據(jù)(如數(shù)字、字符及某種特定的編碼等)、對輸入/輸出數(shù)據(jù)起緩沖作用的數(shù)據(jù)寄存器稱為數(shù)據(jù)端口；用來存放外設(shè)或者接口部件本身狀態(tài)的狀態(tài)寄存器稱為狀態(tài)端口；用來存放CPU發(fā)往外設(shè)的控制命令的控制寄存器稱為控制端口。12圖7.2一個典型的I