东北大学自动化复习课件微机原理及接口技术(五章输入输出接口）.ppt

52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 20 21 22 23 24 25 26 CPU与外设处理速度的差异非常大，在它们之间进行数据传输时，就会产生快与慢的矛盾。为了解决这个矛盾，实现可靠的I/O操作，就需要采取一些方法对CPU与外设之间的数据输入输出进行控制。 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 输入装置或外设在数据准备好后，发选通信号，将数据送入锁存器中锁存并使D触发器输出READY=1，表示数据已准备好。当CPU查询到READY=1时，就执行IN指令，打开三态缓冲器，从锁存器中读出数据，最后使D触发器置0，即清除READY，表示外设又处于未准备好状态。若外设未准备好新的数据，READY保持为0，当CPU查询到READY=0，就不执行输入数据的指令。 38 CPU首先读取三态缓冲器的Busy信号，若Busy=1，表示外设忙无法输出数据；若Busy=0，表示外设空闲，此时CPU将数据送锁存器，然后发出选通信号，通知外设锁存器中已有数据可以被取走，并同时使Busy=1，表示外设忙，此时就无法进行下一次的数据输出。当输出装置或外设从锁存器中取完数据后，发回ACK信号清Busy信号，CPU查询Busy=0，就可进行下一次的数据输出。 39 图6.8 中断过程示意图 在无条件传送方式和状态查询传送方式(统称程序传送方式)中，CPU处于主动地位，外设处于被动地位。对于无条件传送方式，CPU为了在与外设进行数据交换时达到同步，不得不在执行输入输出指令前，运行一段固定的延时程序，等待外设准备好；而对于状态查询传送方式，CPU不得不主动地、不间断地查询外设的状态。当外设未准备好时，CPU就只能循环重复查询。显而易见，上述两种程序传送方式在等待外设期间均不能执行其他程序，白白浪费了CPU的大量时间，无法使CPU运行快速的优点充分发挥出来，降低了主机的利用率。另外，对于有多个外设的系统，CPU 只能按顺序轮流对外设进行等待或查询，而外设的速度各不相同，使CPU无法满足与那些对实时性要求较高的外设的数据交换。可见，上述两种程序传送方式的另一缺点是实时性差。 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 多种多样的外设 工作原理不同 机械、电子、机电、电磁…… 传送信息类型多样 数字量、模拟量、开关量 传送速度差别极大 传送方式不尽相同 串行、并行 编码方式不同 二进制、BCD码、ASCII码…… 返回 输出接口的锁存环节 内 部 数 据 总 线 外 部 数 据 引 脚 锁存控制 D C Q D C Q D C Q 返回 输出接口的锁存、缓冲环节 内 部 数 据 总 线 外 部 数 据 引 脚 锁存控制 D C Q D C Q D C Q 读数据 返回 输入接口的缓冲环节 内 部 数 据 总 线 外 部 数 据 引 脚 选通 缓冲器 返回 输入接口的锁存、缓冲环节 内 部 数 据 总 线 外 部 数 据 引 脚 锁存控制 锁存器 缓冲器 D C D C D C Q Q Q 选通 返回 端口（PORT） 端口泛指I/O地址，通常对应寄存器 一个接口电路可以具有多个I/O端口，每个端口用来保存和交换不同的信息 数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有的I/O地址常依次被称为数据端口、状态端口和控制端口，用于保存数据、状态和控制信息 输入、输出端口可以是同一个I/O地址 一定要理解 返回 IN AL, 21H 返回 OUT 43H, AL 返回 无条件传送流程 返回 就绪（Ready） 在输入场合 “就绪”说明输入接口已准备好送往CPU的数据，正等着CPU来读取 该状态也可用接口中数据缓冲器已“满”来描述 在输出场合 “就绪”说明输出接口已做好准备，等待接收CPU要输出的数据 该状态也可用接口数据缓冲器已“空”、或者用接口（外设）“闲”或不“忙（Busy）”来描述 就绪：满，空、闲、不忙 返回 查询传送流程 返回 中断传送流程 返回 DMA传送流程 返回 1 2 输入输出及其接口是计算机与外界进行信息交换的重要组成部分 。本章对输入输出设备的特点、寻址方式和数据传送方式进行了详细讲解。 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 数据交换方式 如果输入输出一个字节，利用AL寄存器 如果输入输出一个字，利用AX寄存器 输入一个字，实际上是从连续两个端口输入两个字节，分别送AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口） 输出一个字，实际上是将AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口）两个字节的内容输出给连续两个端口 IN指令（从20H端口输入一个字） ；方法1：字输入，直接寻址 IN AX,20H ；方法2