《輸入輸出系統(tǒng)》PPT課件(I)

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1、所謂接口就是微處理器CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器或者兩種外部設(shè)備之間或者兩種機(jī)器之間通過(guò)系統(tǒng)總線進(jìn)行連接的邏輯電路，它是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。圖8.1I/O接口與總線的連接示意接口的功能數(shù)據(jù)的寄存和緩沖功能對(duì)外設(shè)的控制和監(jiān)測(cè)功能設(shè)備選擇功能信號(hào)轉(zhuǎn)換功能中斷管理或DMA管理功能可編程功能8.1.3CPU與外設(shè)之間傳送的信息數(shù)據(jù)信息（DATA）包括數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量狀態(tài)信息（STATUS）表示外設(shè)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)控制信息由CPU發(fā)出的用于控制外設(shè)接口工作方式以及外設(shè)的啟動(dòng)和停止的信息圖8.2外設(shè)接口的簡(jiǎn)單框圖8.1.4端口地址的編址方式8.1.4.1獨(dú)立編址（專用的I/O端

2、口編址）圖8.3專用的I/O端口編址獨(dú)立編址特點(diǎn)是：存貯器和I/O端口在兩個(gè)獨(dú)立的地址空間中，I/O端口不占用存貯器空間，I/O端口的讀、寫操作由硬件信號(hào)和來(lái)實(shí)現(xiàn)，訪問(wèn)外設(shè)端口用專用的IN指令和OUT指令。優(yōu)點(diǎn)是：I/O端口的地址碼較短地址譯碼器較簡(jiǎn)單；端口操作指令執(zhí)行時(shí)間少，指令長(zhǎng)度短；端口操作指令形式上與存貯器操作指令不同，使程序編制和閱讀較清晰。它的缺點(diǎn)是：需要有專用的I/O指令，而這些指令的功能一般不如存貯器訪問(wèn)指令豐富，所以程序圖8.3專用的I/O端口編址設(shè)計(jì)的靈活性較差。8.1.4.2存貯器映射編址（統(tǒng)一編址）存貯器映射編址特點(diǎn)是：存貯器和I/O端口共用統(tǒng)一的地址空間；一

3、個(gè)地址空間分配給I/O端口以后，存貯器就不能再占有這一部分的地址空間不需要專用的I/O指令I(lǐng)/O端口的地址空間是內(nèi)存空間的一部分I/O端口占用了內(nèi)存空間的一部分訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)的地址長(zhǎng)，指令的機(jī)器碼也長(zhǎng)，執(zhí)行時(shí)間顯然增加，并使端口地址譯碼電路變得復(fù)雜。8.2I/O端口讀寫技術(shù)控制信號(hào)除CPU執(zhí)行I/O指令產(chǎn)生的或信號(hào)外，還應(yīng)有區(qū)分是DMA傳送還是非DMA傳送的AEN信號(hào)還可用信號(hào)控制端口奇偶地址，用信號(hào)控制是8位還是16位I/O端口8.2.1I/O端口地址譯碼技術(shù)譯碼電路的形式可分為固定式和可選式譯碼按譯碼采用的元器件來(lái)分，則可分門電路譯碼和譯碼器譯碼按端口與地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，則可分為全譯碼

4、方式與部分譯碼方式（1）利用門電路進(jìn)行地址譯碼全譯碼法部分譯碼法8.2.1.2開關(guān)式可選端口地址譯碼圖8.8開關(guān)式可選端口地址譯碼這種譯碼方式可以通過(guò)開關(guān)使接口卡的I/O端口地址根據(jù)要求加以改變而無(wú)需改動(dòng)線路。8.2.2.1端口寄存器的寫操作在寫入控制端CP出現(xiàn)上升沿時(shí)，就可將D端數(shù)據(jù)寫入Q端。CP端用包含AEN信號(hào)的地址譯碼信號(hào)和結(jié)合起來(lái)控制8.2.2.2端口讀操作只有對(duì)該寄存器占用的端口進(jìn)行讀操作時(shí)，才打開三態(tài)門，將數(shù)據(jù)送上總線；其他時(shí)間，三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。常用的三態(tài)緩沖器是74LS2448.2.2.3利用端口讀寫提供控制脈沖對(duì)上圖編程8.3I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式程序控制傳

5、送方式，DMA方式和IOP（輸入輸出處理機(jī)）方式。無(wú)條件傳送、查詢傳送和中斷傳送。8.3.1無(wú)條件傳送方式又稱“同步傳送方式”，它適合于外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好的情況。通常采用的辦法是：I/O指令插入到程序中，當(dāng)程序執(zhí)行到該I/O指令時(shí)，外設(shè)必定已為傳送數(shù)據(jù)做好了準(zhǔn)備，于是在此指令時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送任務(wù)。8.3.2查詢傳送方式無(wú)條件傳送方式可以用來(lái)處理開關(guān)設(shè)備,但不能用以處理許多復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備,如打印機(jī)。查詢傳送方式就是在傳送前先查詢一下外設(shè)的狀態(tài),當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好了才傳送;若未準(zhǔn)備好,則CPU等待。8.3.2.1查詢式輸入8.3.2.1查詢式輸入查詢式輸入程序流程如右圖.CPU先從狀態(tài)口輸入

6、外設(shè)的狀態(tài)信息,檢查一下外設(shè)是否準(zhǔn)備好數(shù)據(jù).只有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后CPU才退出循環(huán),輸入數(shù)據(jù).查詢式輸入除了必須配備數(shù)據(jù)口外,還必須配備狀態(tài)口,狀態(tài)口只用1位,指出數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好.查詢式輸入圖圖8.16查詢式輸入程序流程圖圖8.17查詢式輸入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息查詢式輸入接口電路當(dāng)輸入裝置的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后,發(fā)出一個(gè)選通信號(hào).鎖存器輸出端連接數(shù)據(jù)口的輸入端,數(shù)據(jù)口的輸出端接系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線.狀態(tài)口的輸出也連接至系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線中的某一條.POLL:movdx,statusportinal,dxtestal,80hjepollmovdx,dataportinal,dx圖8.18查詢式輸入的接口電路8.3.2

7、.2查詢式輸出查詢式輸出時(shí),CPU必須查外設(shè)的BUSY狀態(tài),看外設(shè)的數(shù)據(jù)緩沖是否已空.若緩沖區(qū)空,則BUSY為假,CPU執(zhí)行輸出指令;否則BUSY為真,CPU等待.圖圖8.19查詢式輸出程序框圖圖8.20查詢式輸出的端口信息查詢式輸入接口電路輸出裝置把CPU輸出的數(shù)據(jù)輸出后,發(fā)一個(gè)/ACK信號(hào),使D觸發(fā)器清零,即BUSY線變?yōu)椤?”.CPU就執(zhí)行指令.在AEN,/IOW和譯碼器輸出信號(hào)共同作用下,數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中,同時(shí)使D觸發(fā)器置”1”.一方面通知外設(shè)數(shù)