第7章輸入輸出接口7.1輸入輸出概述

7.1.1I/O端口編址方式

7.1.2CPU和I/O設備間的接口信息7.2輸入輸出的控制方式

7.2.1程序傳送方式

7.2.2中斷傳送方式

7.2.3直接存儲器存取方式本章小結第七章

輸入輸出接口基本內容:I/O接口概念；I/O接口應用背景；CPU與I/O設備間的信號種類；I/O端口的編址方式；I/O三種傳輸方式:程序查詢方式,程序中斷方式,DMA方式基本要求:

理解I/O接口的作用和一般結構；掌握I/O的編址方式和I/O傳輸方式的三種方式；重點內容:I/O接口信號種類；I/O編址方式；三種傳輸方式；難點內容:

三種傳輸方式第七章

輸入輸出接口什么是I/O接口（電路）？I/O接口是位于系統與外設間、用來協助完成數據傳送和控制任務的邏輯電路，接口就是CPU與外設的連接部件。PC機系統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設備接口在CPU與外設之間7.1輸入輸出接口概述7.1輸入輸出接口概述為什么要接口電路?

外部設備種類繁多，從工作原理來講，可分為機械式、電動式、電子式和其它形式等幾類。它們對所傳輸的信息的要求也各不相同，這就給計算機和外設之間的信息交換帶來以下一些問題：(1)速度不匹配：CPU的速度很高，而外設的速度要低得多，而且不同的外設速度差異甚大，它們之中既有每秒鐘能傳送兆位數量級的硬磁盤，也有每秒鐘只能打印百位字符的串行打印機或速度更慢的鍵盤。7.1輸入輸出接口概述為什么要接口電路?(2)信號電平不匹配：CPU所使用的信號都是TTL電平，而外設大多是復雜的機電設備，往往不能用TTL電平所驅動，必須有自己的電源系統和信號電平。(3)信號格式不匹配：CPU系統總線上傳送的通常是8位、16位或32位的并行數據，而各種外設使用的信息格式各不相同。有些設備上用的是模擬量，而有些是數字量或開關量；有些設備上的信息是電流量，而有些卻是電壓量，有些設備采用串行方式傳送數據，而有些則用并行方式。(4)時序不匹配：各種外設都有自己的定時和控制邏輯，與計算機的CPU時序不一致。接口的功能有：(1)鎖存功能(2)緩沖隔離功能(3)數據格式轉換功能(串/并轉換)；(4)聯絡功能(協調數據傳送的狀態信息)；(5)尋址功能；7.1輸入輸出接口概述輸入/輸出接口及其功能數據信息：外設的數據：數字量、模擬量、開關量。狀態信息：I/O設備的狀態控制信息：CPU的控制信息CPU和外設之間交換的三種信息7.1輸入輸出接口概述I/O接口的典型結構數據端口:存放CPU與外設之間傳送的數據信息。狀態端口:反映當前外設所處的工作狀態?？刂贫丝?CPU通過接口向外設傳送控制信息。控制總線CB地址總線ABI/O接口電路數據控制狀態數據總線DBCPU外設控制端口狀態端口數據端口7.1輸入輸出接口概述概念I/O端口:是接口電路中CPU能訪問的寄存器的地址.I/O操作:CPU對I/O接口電路(與設備相關)的操作.不是訪問I/O設備.端口編址方式——兩種方式將存儲器與外設端口統一編址外設端口單獨編址I/O端口及尋址方式7.1輸入輸出接口概述I/O端口單獨編址內存空間I/O空間FFFFF0FFFF80x86采用I/O端口獨立編址7.1輸入輸出接口概述7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

程序控制方式硬件傳送方式無條件傳送方式查詢傳送方式中斷傳送方式DMA直接存儲器存取方式一、

無條件傳送方式由程序控制CPU與外設之間的數據交換。傳送過程：外設已準備好，不查詢外設的狀態輸入時，外設的數據已送到三態緩沖器。輸出時，CPU的輸出信息已送到輸出鎖存器的輸入端。用途：用于簡單外設開關LED顯示器7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

選中地址數據寫信號讀信號輸出端口無條件傳送輸入端口一、

無條件傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

查詢式數據傳送過程3個環節：查詢狀態環節CPU尋址狀態口，讀取狀態字檢測是否滿足“就緒”條件如果不滿足，回到第一步讀取狀態字；數據傳送環節外設已處于“就緒”狀態，尋址數據口是輸入，通過輸入指令從數據端口讀入數據是輸出，通過輸出指令向數據端口輸出數據特點：工作可靠，適用面寬，但傳送效率低輸入狀態就緒？數據交換YN流程二、

查詢傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

1）查詢式輸入7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

二、

查詢傳送方式例：設有某輸入接口，狀態口地址83H,數據口地址80H,當狀態口的D7為1時,數據準備好。試編寫查尋式輸入一個數據的程序；POLL：INAL，83HTESTAL，80H；檢查狀態位D7JZPOLL；D7=0,沒就緒，繼續查詢

INAL，80H；D7=1,就緒，從數據端口；讀入數據D7D6D0READY7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

二、

查詢傳送方式2）查詢式輸出：CPU查詢外設狀態是否忙,不忙,執行輸出;否則等待。7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

二、

查詢傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

例：設有某輸出接口，狀態口地址63H,數據口地址60H,當狀態口的D0為1時,輸出忙BUSY，D0為0時，可以輸出數據。試編寫查尋式輸出DAT單元一個數據的程序。查詢部分的程序：POLL：INAL，63H；讀入狀態

TESTAL，01H；檢查忙標志D0JNZPOLL；D0=1,未就緒，繼續查詢

MOVAL，DAT；D0=0,就緒,數據送ALOUT60H，AL；將數據輸出到數據端口

D7D6

D0BUSY7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

二、

查詢傳送方式例：設有某輸入接口，狀態口地址83H,數據口地址80H,當狀態口的D7為1時,數據準備好。試用查尋式方式，輸入10個數據,并將數據存在BUF開始的單元中的程序，編寫主要程序段。

BUFDB10DUP(?)MOVSI,0MOVCX,10POLL:INAL,83HTESTAL,80;檢查狀態位READYJZPOLLINAL,80HMOVBUF[SI],AL;存數據

INCSILOOPPOLL…...7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

當系統中有多個外設時查詢方式如何工作？7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

二、

查詢傳送方式查詢傳送方式優點：接口電路和程序設計都較為簡單，容易實現。缺點：CPU外設不能并行工作，CPU的效率低，外設得不到及時響應。適用場合：這種傳送方式適用于一般工作速度較慢的外設，特別是外設數量不多，實時性要求不高的場合。7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

二、

查詢傳送方式原理在每次外設準備好或空閑時，主動向CPU發出中斷請求，以示要傳送數據，CPU響應該請求后，執行中斷服務程序，實現與外設的數據傳送。三、中斷傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

斷點主程序中斷服務程序中斷請求對外設進行處理繼續執行返回斷點中斷過程大致分為：中斷請求：由需要提供中斷服務的設備提出；中斷響應：CPU給設備發出一個中斷應答信號；現場保護：保護執行中斷服務程序前的各種信息；執行中斷服務程序：完成特定的操作；恢復現場：中斷返回：返回到主程序三、中斷傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

三、中斷傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

三、中斷傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

優點：系統的工作效率高，CPU、I/O設備可以并行工作，外設可以主動向CPU請求，能夠得到CPU的及時響應。缺點：每次傳送數據，CPU都要做許多額外的工作，傳送速度仍然不是很快。適用場合：這種方式適用于一般工作速度不是很快的外設，特別是實時控制、檢測場合。三、中斷傳送方式7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

四、直接存儲器存取方式（DMA）

(DirectMemoryAccess)7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

希望克服程序控制傳送的不足CPU外設存儲器數據數據用專用接口直接數據傳送7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

DMA的功能有哪些？①能接受外設的請求，并能向CPU發DMA請求信號；②CPU接到DMA請求信號，如果允許，CPU發DMA響應信號，DMA控制器接管總線，進入DMA方式；③能尋址存儲器，并修改地址；④能向外設發讀/寫信號；⑤能控制傳誦的字節數，判斷DMA是否結束；⑥DMA結束時，能向CPU發出結束信號，將總線控制權交還CPU；7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

HLDA發存儲器地址傳送數據傳送結束？DMA結束修改地址指針圖7.17DMA流程圖7.2

CPU與外設的數據傳遞方式

幾種數據傳送方式特點？無條件傳送：慢速外設需與CPU保持同步查詢傳送：