1、第十四講第十四講 主機與外設的數據傳輸主機與外設的數據傳輸 重點：重點：微機系統主機與外部設備之間的數據傳送，I/O端口的尋址方式，輸入/輸出的傳送控制方式。 一、輸入一、輸入/輸出數據的傳輸控制方式輸出數據的傳輸控制方式 1、引言、引言 微機的外部設備多種多樣，工作原理、驅動方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大，因此不能與CPU直接相連，必須經過中間電路再與系統相連，這部分電路被稱為I/O接口電路2、輸入、輸入/輸出端口的尋址方式輸出端口的尋址方式 微機系統采用總線結構，各功能部件（CPU、內存、I/O端口）之間的信息交換都通過總線來進行，區分不同的I/O端口，是I/O尋址方式所要解

2、決的問題。有兩類編排形式 I/O端口單獨編址I/O地址空間獨立于存儲地址空間如:8086/8088 I/O端口與存儲器統一編址共享一個地址空間如:M6800，R6502I/O端口單獨編址 優點： I/O端口的地址空間獨立 控制和地址譯碼電路相對簡單 專門的I/O指令使程序清晰易讀 缺點： I/O指令沒有存儲器指令豐富內存內存空間空間I/O空間空間0FFFFFH00FFFFHI/O端口與存儲器統一編址 優點： 不需要專門的I/O指令 I/O數據存取與存儲器數據存取一樣靈活 缺點： I/O端口要占去部分存儲器地址空間 程序不易閱讀（不易分清訪問內存和訪問外設）內存內存部分部分I/O部分部分存儲器空

3、間存儲器空間00000H0FFFFFH3、CPU與外設之間所傳送的信息類型與外設之間所傳送的信息類型 數據信息：包括數字量、模擬量、開關量等，可以輸入、也可以輸出。 狀態信息：I/O端口送給CPU的外設當前狀態的信息。供CPU進行分析、判斷、決策。 控制信息：CPU送給I/O端口的控制命令，使外設完成特定的操作。4、8088/8086的輸入輸出指令 輸入指令IN AL,PORT/DX ;字節輸入IN AX,PORT/DX ;字輸入 輸出指令OUT PORT/DX,AL;字節輸出OUT PORT/DX,AX;字輸出二、二、 CPU與外設之間輸入與外設之間輸入/輸出數據輸出數據的傳輸控制方式的傳輸

4、控制方式 1、程序方式、程序方式 用I/O指令，控制信息傳輸的方式，可分為無條件傳送方式和條件傳送方式。 (1)無條件傳送方式無條件傳送方式 無條件：外設總是處于“準備好”狀態，可直接利用I/O指令進行信息的I/O操作。MOV DX, 0160HINAL, DXIOR三態緩沖器OEI/O裝置地址譯碼器CSD7D0A15A1A00160HMOV DX, 0160HMOV AL, BXOUT DX, AL地址譯碼器數據鎖存器A15A1IOWA0CS0160H輸出設備D7D0(2)條件傳送方式條件傳送方式又稱查詢方式，通過程序查詢設備的狀態，符合要求時，CPU進行I/O操作。外設提供反映其狀態的信號

5、，對輸入設備，提供“準備好”（“READY”）信號，“READY” 1 表示輸入數據已準備好。輸出設備提供“忙”(“BUSY”)信號，“BUSY”1表示當前不能接收數據。 輸入接口 輸入設備發選通信號將數據鎖存READY1CPU查詢（讀READY）讀數據清除READY。 IOR+5V8D鎖存器鎖存器8位位三態三態緩沖器緩沖器譯碼譯碼1位位三態三態緩沖器緩沖器RQ A0A158000H8001HD0D7D0D輸入輸入設備設備IORSTB mov dx，8000h ;DX指向狀態端口status:in al ，dx;讀狀態端口test al，01h ;測試標志位D0jz status ;D00，未

6、就緒，繼續查詢inc dx;D01，就緒，DX指向數據端口in al，dx;從數據端口輸入數據 輸出接口 CPU送數據至鎖存器，發選通信號，通知外設取數據；BUSY輸出設備取完數據ACK清BUSYCPU查詢 8D鎖存器鎖存器譯碼譯碼1位位三態三態緩沖器緩沖器RQ A0A158000H8001HD0D7D7D+5V輸出輸出設備設備ACKIOWIOR mov dx,8000h;DX指向狀態端口status:in al,dx;讀取狀態端口狀態數據test al,80h;測試標志位D7jnz status;D71未就緒繼續查詢inc dx;D70，DX指向數據端口mov al,buf;變量buf送AL

7、out dx,al ;將數據輸出給數據端口 例1 設從某輸入設備上輸入一組數據送緩沖區，若緩沖區已滿則輸出信息“BOFFER OVERFLOW”，然后結束。設該設備的啟動地址為0FCH，數據端口為0F8H，狀態端口為FAH。 DATA SEGMENT MESS1 DB “BUFFER OVERFLOW”，“$” BUFF DB 60 DUP(?) DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATASTART：MOV AX，DATA MOV DS，AX MOV BX，OFFSET BUFF；送緩沖區指針 MOV CX，60；送計數初值 OUT 0FCH，A

8、L ；啟動設備 WAIT：IN AL，0FAH；查詢狀態，若為0等待 TEST AL，01H JZ WAIT IN AL，0F8H；輸入數據 MOV BX，AL INC BX LOOP WAIT；檢測緩沖區是否滿，不滿輸入 MOV DX，OFFSET MESS1；緩沖區滿，輸出標志字符串 MOV AH，09H INT 21H MOV AH，4CH INT21H CODE ENDS END START 查詢優先級問題 當CPU對多個設備進行查詢時，先為哪個設備服務？采用輪流查詢方式解決時，優先級是很明顯的，即先查詢的設備具有較高的優先級。這種優先級管理方式，存在著一個問題，設備的優先級是變化的，

9、當為設備B服務以后，這時即使A已準備好，它也不理睬，而是繼續查詢C，也就是說A的優先地位并不鞏固（即不能保證隨時處于優先）。為了保證A隨時具有較高的優先級，可采用加標志的方法，當CPU為B服務完以后，先查詢A是否準備好，若此時發現A已準備好，立即轉向對A的查詢服務，而不是為C設備服務。2、中斷傳送方式、中斷傳送方式 CPU在執行程序中，被內部或外部的事件所打斷，轉去執行一段預先安排好的中斷服務程序；服務結束后，又返回原來的斷點，繼續執行原來的程序斷點斷點主程序主程序中斷服務程序中斷服務程序中斷請求中斷請求對外設對外設進行處理進行處理繼續執行繼續執行返回斷點返回斷點中斷方式下的接口電路中斷方式下

10、的接口電路 D0D7+5V8D鎖存器鎖存器8位位三態三態緩沖器緩沖器三態緩沖器三態緩沖器RQ 譯碼譯碼 8001H中斷向量號中斷向量號D0D7INTRD輸入輸入設備設備中斷允許觸發器中斷允許觸發器A0A15中斷請求觸發器中斷請求觸發器IORINTASTB 數據輸入的過程數據輸入的過程：當外設發STB數據入鎖存器，中斷請求觸發器置1若沒有屏蔽則產生INTRCPU滿足條件（允許中斷）（進入中斷服務子程序）讀數據清中斷請求觸發器。 中斷優先級中斷優先級 軟件查詢法軟件查詢法A0A15鎖鎖存存器器INTR三態三態緩沖器緩沖器譯碼譯碼 8001HD0D7中斷中斷A中斷中斷B中斷中斷CIOR 簡單硬件方法

11、簡單硬件方法 鏈式中斷優先權排隊電路A2A1C2C1D2D1B2B1中斷源中斷源A觸發器觸發器中斷源中斷源B觸發器觸發器中斷源中斷源C觸發器觸發器中斷矢量中斷矢量D中斷矢量中斷矢量C中斷矢量中斷矢量B中斷矢量中斷矢量A中斷源中斷源D觸發器觸發器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器緩沖器INTA 專用硬件方式專用硬件方式 采用可編程的中斷控制器芯片Intel8259A。中斷響應中斷響應 中斷源向CPU發出中斷請求，若優先級別最高，CPU在滿足一定的條件下，可以中斷當前程序的運行，保護好現場信息。然后，根據中斷源提供的信息，找到中斷服務子程序的入口地址，轉去執行中斷服務子程序程序段，這就是中

12、斷響應。 CPU響應中斷的條件，允許中斷、中斷未被屏蔽、當前指令執行完等。中斷服務子程序結構中斷服務子程序結構 保護現場（由一系列的PUSH指令完成）。保存那些與主程序中產生沖突的寄存器，(如AX，BX，CX等)，如果中斷服務子程序中所使用的寄存器與主程序中所使用的寄存器等不產生沖突的話，這一步驟可以省略。 開中斷（由STI指令實現）。實現中斷的嵌套。 中斷服務 恢復現場（由一系列的POP指令完成）。與保護現場對應，注意數據恢復的次序。 返回（使用中斷返回指令IRET） 中斷的工作過程可分為五大步驟：中斷的工作過程可分為五大步驟： 即中斷請求、中斷判優、中斷響應、中斷服務和中斷返回 3、DMA傳送方式傳送方式 克服程序控制傳送的不足：外設CPU存儲器外設CPU存儲器 直接存儲器存取DMA：外設存儲器外設存儲器 CPU釋放總線，由DMA控制器管理HLDA發存儲器地址發存儲器地址傳送數據傳送數據傳送結束？傳送結束？DMA結束結束修改地址指針修改地址指針 DMA方式傳送的主要步驟方式傳送的主要步驟 （見流程圖） 外設準備就緒時，向DMA控制器發DMA請求，DMA控制器接到此信號后，向CPU發DMA請求； CPU接到HOLD請求后，如果條件允許（一個總線操作結束），則發出HLDA信號作為響應，同時