接口与通讯技术第五章IO系统.pptVIP

第五章I/O系统(pg199)概述CPU和I/O设备之间的数据传送方式第一节概述一、I/O系统的组成：1、I/O设备：2、I/O设备与CPU之间的接口（电路）（问题）为什么要用接口？二、I/O接口的功能：在系统总线和I/O设备之间传送信号，提供缓冲作用，以满足接口两边的时序要求。下面从广义的角度概括以下接口的功能：寻址功能输入/输出功能数据转换功能联络功能中断管理功能可编程功能复位功能错误检测功能CPU和I/O之间的接口信号分类：数据信息：数字量:如二进制表示的字母.BCD码.ASCⅡ码或字符。模拟量:开关量:一些两个状态的量。控制信息：CPU控制I/O设备的工作。状态信息：外设通过接口送往CPU的。接口电路控制数据信号的传送，这种传送操作是在CPU的监控下实现的。对于CPU而言，数据传送就是输入输出操作，控制接口的传送操作有三种方式：程序方式无条件传送方式条件传送方式（查询方式传送）中断方式（程序中断控制I/O方式）DMA方式（DMA控制I/O方式）现在还有一种IOP方式程序方式传送是指在程序控制下进行信息传送，又可分为无条件传送和条件传送方式。一、无条件传送方式若程序员能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信息传输，这称为无条件传送方式。在无条件传送方式下，程序设计较简单。这种方式用得较少，只用在对一些简单低速外设的操作，如开关、七段显示管等。第二节CPU和I/O之间的数据传送方式

——程序方式输出锁存器输入缓冲器端口译码器往输出设备来自输入设备地址总线M/IOWRRDD7-D0无条件传送方式的工作原理图分析：当CPU从外设读数据时，RD=0，M/IO低电平，因此三态（输入）缓冲器被选通，使其中早已准备好的输入数据进入DB，再达CPU。当简单外设作为输出设备时，一般要用锁存器。此时WR=0,M/IO=0，于是接口中的输出锁存器被选中，信息经DB送锁存器，保存这个数据直到外设取走。思考：如果外设没有准备就绪，会出现什么问题？条件传送方式（查询方式传送）CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，根据外设的工作状态控制外设的输入/输出，即查询方式。对于条件传送方式来说，一个数据传送过程由3个环节组成：CPU从接口中读取状态信息。CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则回到前一步读取状态字。如状态字表明外设已处于“就绪”状态，则传送数据。查询方式流程图主程序启动外设I/O准备就绪否？执行I/O操作数据传送完否?数据传送完成忙NY空闲YN多个外设的查询方式流程图主程序启动外设A、B、C查询A操作结束否?查询B查询C继续主程序设备A服务YN设备B服务Y设备C服务YNNNY查询式输入的接口电路数据缓冲器锁存器输入设备RDQ三态缓冲器地址译码+5V选通数据数据RDM/IO地址总线RDREADY分析：输入设备在数据准备好以后使接口发一选通信号作用有①一方面将外设的数据送到接口的锁存器中。②使D触发器输出为1，从而使READY为1。CPU先读取状态字，检测状态字看数据是否准备就绪，即数据是否已经进入接口的锁存器中，如准备就绪，则传送数据，即执行输入指令读取数据，此时状态位清零。查询式输出的接口电路输出设备数据锁存器端口译码状态寄存器RQD数据ACK+5VBUSY数据总线选通信号WR地址总线RDM/IO分析：CPU执行输出指令时，由M/IO和WR产生的选通信号将数据打入接口锁存器，同时使触发器输出为1，作用：①告诉外设接口中有数据可提取使状态寄存器的对应位为1，告诉CPU当前外设处于“忙”状态。当外设取走数据后，会送ACK，使触发器置0，从而使状态器存器的对应位置0，这样可以开始下一个输出过程。查询方式特点：通过查询实现CPU与外设间的同步联络CPU和外设串行工作接口电路简单CPU使用率不高，用CPU的等待实现与外设的同步中断方式又称为程序中断控制I/O方式01中断方式：当外设作好传送准备后，主动向CPU请求中断，02CPU响应中断后在中断处理程序中与外设交换数据。若外设未准03