【计算机控制技术讲解】输入输出和中断技术.pptVIP

第六章 输入/输出和中断技术 6.1 输入/输出接口基本概念 6.2 主机与外设间数据传送控制方式 6.3 中断技术 6.4 可编程中断控制器8259A 6.1 输入/输出接口基本概念 一个简单的微机系统需要CPU、存储器、基本的输入／输出系统以及将它们连接在一起的各种信号线和接口电路。 微机与外界交换信息称为输入或输出，凡是受计算机控制并能与计算机交换信息的设备称为输入/输出设备(I/O设备)，或称为外设。 外设不能直接与微机相联，需通过接口电路协调它们之间的工作。接口是系统中一个部件和另一个部件的相互连接。接口电路的作用是把计算机输出的信息变成外设能够识别的信息，把外设输入的信息转换成计算机所能接受的信息。 I/O接口的功能： （1）I/O地址译码与设备选择。 （2）信息的输入输出。 （3）命令、数据和状态的缓冲与锁存。 （4）信息转换。 为了完成上述功能，CPU与I/O接口进行通信实际上是通过I/O接口内部的一组寄存器来实现的，这些寄存器统称为I/O端口： 一般接口有一组输入/输出端口寄存器：数据端口寄存器、状态端口寄存器、控制端口寄存器。 数据端口寄存器：为输入/输出CPU和存储器的数据提供缓冲。对应传送的是数据信息，其可以是：数字量、模拟量、开关量等。 状态端口寄存器：保存外设和接口状态信息，供CPU查询。对应传送的是状态信息，如：忙、就绪、满、空等。 控制端口寄存器：保存CPU发出的命令，以控制接口和外设所执行的动作。对应传送的是控制信息，如：控制外设启动和停止等。 所有与外设的信息交换都是通过I/O端口进行的，目前有通用的可编程接口电路（即可编程接口芯片）。 一、输入/输出(I/O)端口寻址方式 在微机中，CPU与存储器、I/O设备间通过数据总线交换信息，如何区分现在访问的是I/O设备还是存储器？即对外设的寻址问题。目前主要有两种方式：外设与存储器独立编址；外设与存储器统一编址。 1、外设与存储器独立编址 又称专用I/O指令寻址方式，I/O端口地址与存储器地址是分开的。CPU对端口寄存器的访问通过IN和OUT指令完成，并有直接寻址方式和间接寻址方式两种。它们寻址空间不同。 直接寻址：IN AL，PORT；端口PORT的一个 字节送AL。 IN AX，PORT；PORT和PORT+1 连续两个端口16位数据送AX，其 中PORT口数据给AL，PORT+1 口数据给AH。 OUT PORT，AL OUT PORT，AX 直接寻址方式端口地址号的范围是00H~FFH。 间接寻址：MOV DX，PORT OUT DX，AL；(PORT) AL IN AX，DX；AX （PORT，PORT+1） 间接寻址方式端口地址号的范围是0000H~FFFFH。 M/IO=0：低8位（16位）地址作为端口地址指向I/O端口； 读写控制信号RD和WR控制I/O设备和存储器的读和写操作。 8086系列构成的微机系统均采用此寻址方式。且用专用的I/O指令。 二、外设与存储器统一编址 又称存储器映象寻址。此时每个I/O端口看作存储器中的一个单元，并赋以存储器地址。当CPU要访问I/O端口时，如同访问存储器一样，所有访问存储器的指令同样适合于I/O端口，通常把存储器中最后一小部分地址分配给各个I/O接口。 优点：简化指令系统设计，可使用全部存储器指令。 缺点：减少一定量的内存容量，数据存取时间长(MOV需20个以上时钟周期，专用I/O指令10个时钟周期。 6.2 主机与外设间数据传送控制方式 微机系统中主机与外设传送数据控制方式： 一、程序传送控制方式 二、中断传送方式 三、直接存储器存取（DMA）传送方式 一、程序传送控制方式 是指完全靠程序来控制信息在CPU与I/O设备之间的传送，又分为：无条件（同步）传送方式 、条件（查询）传送方式。 1、无条件传送 指外设已准备好，而又不必检查它们的状态情况下，可直接采用输入/输出指令同外设传送数据。 是最简单的一种，所需硬软件较少，但必须已知外设已准备好发送数据或能接收数据才能使用，否则会出错。很少使用。 2、条件传送 也称查询传送或异步传送方式。CPU在传送前，利用程序不断询问外设的状态，若外设准备好，CPU就立即与外设进行数据交换；若没有准备好，则CPU就处于循环查询状态，直到外设准备好为止。 查询输入 假设状态寄存器