【计算机控制技术讲解】微型计算机输入输出.pptVIP

微型计算机的输入/输出 CPU与外设通讯的特点 输入/输出方式 CPU与外设通信的接口 8086CPU的输入/输出 一、 CPU与外设通信特点 1、通信特点 需要有接口作为CPU与外设通讯的桥梁； 需要有数据信息传送之前的“联络”； 要传递的信息有三方面内容：状态、数据及控制信息。 2、接口的用途 （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： 进行数据格式转换，如正负逻辑的转换，串行与并行数据转换等； 进行电平转换，如TTL电平与MOS电平间的转换； 协调速度，如采用锁存、缓冲、驱动等； 时序控制，提供实时时钟信号。 3、I/O 端口的寻址方式 接口电路通常包含一组能够与处理器交换信息的寄存器，称为I/O端口寄存器，简称为I/O端口 1）数据端口——存放数据信息 2）状态端口——存放状态信息，即反映外设当前工作状态的信息 3）控制端口——存放控制信息 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。 二、 输入/输出方式 1、程序控制传送方式 （1）同步传送方式 （2） 异步查询方式 （3） 中断方式 2、直接存储器存取方式 程序控制传送方式 同步传送方式 CPU直接与外设传送数据并不需要了解外设状态，认为外设已经准备就绪，直接与外设传送数据 由于不查询外设状态，接口电路不需要状态寄存器 异步查询方式 在执行输入输出前，要先查询接口中状态寄 存器的状态。 输入时，状态寄存器的状态指示要输入的数 据是否已经准备就绪； 输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是 否空闲。 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，用Status_port表示其地址;数据寄存器，用Data_port表示其地址; 设状态口最高位为1表示数据准备好，为0表示数据没准备好。 中断方式 当外设作好传送准备后，主动向CPU请求中断，CPU响应中断后在中断处理程序中与外设交换数据。 在中断未发生时，CPU可以执行其他程序，这样可以提高CPU的利用率。 直接存储器存取方式 （DMA） (Direct Memory Access) 。 在高速的外设或成块交换数据的情况，采用程序控制方式进行数据的传输，是无法满足要求的。在这种情况下，采用DMA方式。 DMA方式是在外设与内存间建立起直接的通道，CPU不再直接参加外设和内存间的数据传输。但系统需要进行DMA传输时，将CPU对地址和数据及控制线的管理权交由DMA控制器进行控制，当完成了一次DMA数据传输后，再将这个控制权还给CPU，这些工作都是由硬件自动实现的，并不需要程序进行控制。 三、CPU与外设通信的接口 1、同步传送方式与接口 不查询外设状态，认为外设已经准备就绪，直接与外设传送数据。 输入：缓冲器（如：74LS244） 输出：锁存器（如：74LS273） 2、异步传送方式与接口 必须查询外设状态，然后再决定是否与外设传送数据。 四、 8086CPU的输入/输出 1、8086CPU的I／O指令 （1） 直接寻址输入／输出指令(八位端口地址) IN AL，n (字节输入) IN AX，n (字输入) OUT n，AL (字节输出) OUT n，AX (字输出) （2）DX寄存器间接寻址输入（十六位端口地址） IN AL，DX (字节输入) IN AX，D