微機原理與接口技術(shù) 周荷琴第五版課件 第六章 IO接口與總線

1、1微型計算機原理及其應(yīng)用微型計算機原理及其應(yīng)用第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和總線輸出接口和總線2第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸 輸入輸入/輸出接口功能輸出接口功能 CPU和輸入輸出設(shè)備間的信號和輸入輸出設(shè)備間的信號 接口部件的接口部件的I/O端口和尋址方式端口和尋址方式 CPU和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式3第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸 輸入輸入/輸出接口功能輸出接口功能 CPU和輸入輸出設(shè)備間的信號和輸入輸出設(shè)備間的信號 接口部件的接口部件的I/O端口和尋址方式端口和尋址方式 CPU和外設(shè)間的數(shù)

2、據(jù)傳送方式和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式4第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸接口功能接口功能什么是輸入什么是輸入/輸出設(shè)備？輸出設(shè)備？ 計算機有各種用途，但不論用于何種場合，都離不開信息處計算機有各種用途，但不論用于何種場合，都離不開信息處理。所處理的信息，均要由輸入設(shè)備提供，而處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)，則理。所處理的信息，均要由輸入設(shè)備提供，而處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)，則要送給輸出設(shè)備，以各種形式報告給用戶。例如，鍵盤、鼠標(biāo)器、磁要送給輸出設(shè)備，以各種形式報告給用戶。例如，鍵盤、鼠標(biāo)器、磁盤和掃描儀等是大家熟悉的輸入設(shè)備，而磁盤、盤和掃描儀等是大家熟悉的輸入設(shè)備，而磁盤、CRT顯示器

3、、打印顯示器、打印機、機、X-Y繪圖儀等則是最常見的輸出設(shè)備。繪圖儀等則是最常見的輸出設(shè)備。亦即能夠完成輸入亦即能夠完成輸入/輸出輸出操作的設(shè)備就叫輸入操作的設(shè)備就叫輸入/輸出設(shè)備，簡稱外設(shè)或輸出設(shè)備，簡稱外設(shè)或I/O設(shè)備。設(shè)備。 5第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸接口功能接口功能輸入輸入/輸出設(shè)備與輸出設(shè)備與CPU信息交換時有什么問題？信息交換時有什么問題？ 外部設(shè)備種類繁多，從工作原理來講，可分為機械式、電動外部設(shè)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?shù)男畔⒌囊笠哺鞑幌嗍?、電子式和其它形式等幾類。它們對所?/p>

4、輸?shù)男畔⒌囊笠哺鞑幌嗤?，這就給計算機和外設(shè)之間的信息交換帶來以下一些問題：同，這就給計算機和外設(shè)之間的信息交換帶來以下一些問題：(1)速度不匹配：速度不匹配：CPU的速度很高，而外設(shè)的速度要低得多，而且不同的速度很高，而外設(shè)的速度要低得多，而且不同的外設(shè)速度差異甚大，它們之中既有每秒鐘能傳送兆位數(shù)量級的硬磁的外設(shè)速度差異甚大，它們之中既有每秒鐘能傳送兆位數(shù)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。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。(2)信號電平不匹配：信號電平不匹配：CPU所使用的信號都是所使用的信號都是TTL電平，而外設(shè)大多是電平，而外

5、設(shè)大多是復(fù)雜的機電設(shè)備，往往不能用復(fù)雜的機電設(shè)備，往往不能用TTL電平所驅(qū)動，必須有自己的電源系電平所驅(qū)動，必須有自己的電源系統(tǒng)和信號電平。統(tǒng)和信號電平。(3)信號格式不匹配：信號格式不匹配：CPU系統(tǒng)總線上傳送的通常是系統(tǒng)總線上傳送的通常是8位、位、16位或位或32位位的并行數(shù)據(jù)，而各種外設(shè)使用的信息格式各不相同。有些設(shè)備上用的的并行數(shù)據(jù)，而各種外設(shè)使用的信息格式各不相同。有些設(shè)備上用的是模擬量，而有些是數(shù)字量或開關(guān)量；有些設(shè)備上的信息是電流量，是模擬量，而有些是數(shù)字量或開關(guān)量；有些設(shè)備上的信息是電流量，而有些卻是電壓量，有些設(shè)備采用串行方式傳送數(shù)據(jù)，而有些則用并而有些卻是電壓量，有些設(shè)備采

6、用串行方式傳送數(shù)據(jù)，而有些則用并行方式。行方式。(4)時序不匹配：時序不匹配：各種外設(shè)都有自己的定時和控制邏輯，與計算機的各種外設(shè)都有自己的定時和控制邏輯，與計算機的CPU時序不一致。時序不一致。6第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸接口功能接口功能什么是輸入什么是輸入/輸出接口？輸出接口？ 因此，要實現(xiàn)外部設(shè)備與主機之間的連接因此，要實現(xiàn)外部設(shè)備與主機之間的連接(connection)和信和信息交換，必須經(jīng)過一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)脑O(shè)備。這種設(shè)備，我們叫做息交換，必須經(jīng)過一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)脑O(shè)備。這種設(shè)備，我們叫做I/O接口接口(interface)。7第六章：輸入

7、第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸接口功能接口功能輸入輸入/輸出接口及其功能輸出接口及其功能 I/O接口：接口：I/O接口是指把外設(shè)同微型計算機連接起來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送接口是指把外設(shè)同微型計算機連接起來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的中間控制電路。接口的功能有：的中間控制電路。接口的功能有：速度匹配功能；速度匹配功能；設(shè)置信號電平轉(zhuǎn)換電路；設(shè)置信號電平轉(zhuǎn)換電路；(2)設(shè)置信息轉(zhuǎn)換邏輯以滿足對各自格式的要求設(shè)置信息轉(zhuǎn)換邏輯以滿足對各自格式的要求(3)設(shè)置時序控制電路來同步設(shè)置時序控制電路來同步CPU和外設(shè)的工作；和外設(shè)的工作；(4)提供地址譯碼電路；提供地址譯碼電路；8第六章：輸入第六章：輸入/

8、/輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸 輸入輸入/輸出接口功能輸出接口功能 CPU和輸入輸出設(shè)備間的信號和輸入輸出設(shè)備間的信號 接口部件的接口部件的I/O端口和尋址方式端口和尋址方式 CPU和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式9第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備間的信號設(shè)備間的信號CPU和外設(shè)之間需要交換三種信息和外設(shè)之間需要交換三種信息數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息：送入送入CPU進行加工處理的信息或輸出到外設(shè)的運算結(jié)果。進行加工處理的信息或輸出到外設(shè)的運算結(jié)果。數(shù)字量：數(shù)字量：通常由鍵盤、磁盤驅(qū)動器等讀入的信息，或由通常由鍵盤、磁

9、盤驅(qū)動器等讀入的信息，或由CPU送給打印機、送給打印機、磁盤驅(qū)動器、顯示器或繪圖儀的信息。它們是二進制形式數(shù)據(jù)或磁盤驅(qū)動器、顯示器或繪圖儀的信息。它們是二進制形式數(shù)據(jù)或ASCII碼表示的數(shù)據(jù)及字符。碼表示的數(shù)據(jù)及字符。模擬量：模擬量：當(dāng)微型計算機用于控制時，多數(shù)情況下的輸入信息是現(xiàn)場連續(xù)當(dāng)微型計算機用于控制時，多數(shù)情況下的輸入信息是現(xiàn)場連續(xù)變化的物理量，它們常常需要被轉(zhuǎn)化成電壓或電流信號，然后進行模擬變化的物理量，它們常常需要被轉(zhuǎn)化成電壓或電流信號，然后進行模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量，送入計算機。相反，輸出控制時又要將轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量，送入計算機。相反，輸出控制時又要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換

10、成模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量(D/A)來驅(qū)動被控對象。來驅(qū)動被控對象。開關(guān)量：開關(guān)量：開關(guān)量可以表示兩個狀態(tài)，如開關(guān)的通、斷，電機的啟動和停開關(guān)量可以表示兩個狀態(tài)，如開關(guān)的通、斷，電機的啟動和停止等。常?？梢园岩唤M開關(guān)量組成一個數(shù)字量，以便于計算機的處理。止等。常?？梢园岩唤M開關(guān)量組成一個數(shù)字量，以便于計算機的處理。 控制信息：控制信息：是是CPU發(fā)出的，用以控制外設(shè)的工作方式或外設(shè)的啟動發(fā)出的，用以控制外設(shè)的工作方式或外設(shè)的啟動和停止。和停止。1. 狀態(tài)信息：狀態(tài)信息：反映了外設(shè)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，是外設(shè)通過接口送給反映了外設(shè)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，是外設(shè)通過接口送給CPU的信號。的信號。10第六

11、章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備間的信號設(shè)備間的信號CPU和外設(shè)之間需要交換三種信息和外設(shè)之間需要交換三種信息 CPU與外設(shè)之間不是直接交換數(shù)據(jù)、控制、狀態(tài)信息，而是與外設(shè)之間不是直接交換數(shù)據(jù)、控制、狀態(tài)信息，而是通過接口間接傳送的。以上三種信息在形式上都是二進制代碼，它們通過接口間接傳送的。以上三種信息在形式上都是二進制代碼，它們都是通過都是通過DB來傳送的，分別放在接口內(nèi)的不同端口中。而接口對來傳送的，分別放在接口內(nèi)的不同端口中。而接口對DB上數(shù)據(jù)識別其類型是根據(jù)相應(yīng)的端口地址來進行。上數(shù)據(jù)識別其類型是根據(jù)相應(yīng)的端口地址來進行。

12、11第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸 輸入輸入/輸出接口功能輸出接口功能 CPU和輸入輸出設(shè)備間的信號和輸入輸出設(shè)備間的信號 接口部件的接口部件的I/O端口和尋址方式端口和尋址方式 CPU和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式12第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸I/OI/O端口和尋址方式端口和尋址方式接口部件的接口部件的I/O端口端口 CPU與外設(shè)通信時，傳送的信息主要包括數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信與外設(shè)通信時，傳送的信息主要包括數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。在接口電路中，這些信息分別進入不同的寄存器，通息和控制信息。在接口電路中

13、，這些信息分別進入不同的寄存器，通常將這些寄存器和它們的控制邏輯統(tǒng)稱為常將這些寄存器和它們的控制邏輯統(tǒng)稱為I/O端口端口 。即：。即：I/O端口：端口：是指是指I/O接口中接口中CPU可以讀可以讀/寫的寄存器。一般接口通常寫的寄存器。一般接口通常有數(shù)據(jù)端口、控制端口、狀態(tài)端口。有數(shù)據(jù)端口、控制端口、狀態(tài)端口。數(shù)據(jù)端口：數(shù)據(jù)端口：數(shù)據(jù)端口是用來存放外設(shè)送往數(shù)據(jù)端口是用來存放外設(shè)送往CPU的數(shù)據(jù)或的數(shù)據(jù)或CPU要輸出到外要輸出到外設(shè)去的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是主機和外設(shè)之間交換的最基本的信息，長度一設(shè)去的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是主機和外設(shè)之間交換的最基本的信息，長度一般為般為1-2字節(jié)，數(shù)據(jù)端口主要起數(shù)據(jù)緩沖的作

14、用。字節(jié)，數(shù)據(jù)端口主要起數(shù)據(jù)緩沖的作用。狀態(tài)端口：狀態(tài)端口：狀態(tài)端口是用來指示外設(shè)的當(dāng)前狀態(tài)。每種狀態(tài)用狀態(tài)端口是用來指示外設(shè)的當(dāng)前狀態(tài)。每種狀態(tài)用1位表示，位表示，每個外設(shè)可以有幾個狀態(tài)位，如準(zhǔn)備就緒位，忙碌位，錯誤位，它們可每個外設(shè)可以有幾個狀態(tài)位，如準(zhǔn)備就緒位，忙碌位，錯誤位，它們可由由CPU讀取，以測試或檢查外設(shè)的狀態(tài)，決定程序的流程。讀取，以測試或檢查外設(shè)的狀態(tài)，決定程序的流程?？刂贫丝冢嚎刂贫丝冢核脕泶娣潘脕泶娣臗PU向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以便控制向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以便控制接口或設(shè)備的動作。常見的命令信息位有啟動位、停止位、允許中斷位接口或設(shè)備的動作。常見的

15、命令信息位有啟動位、停止位、允許中斷位等。接口芯片不同，控制字的格式和內(nèi)容是各不相同的，常見的控制字等。接口芯片不同，控制字的格式和內(nèi)容是各不相同的，常見的控制字有方式選擇控制字，操作命令字等。有方式選擇控制字，操作命令字等。13第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸I/OI/O端口和尋址方式端口和尋址方式I/O端口的尋址方式端口的尋址方式 CPU對外設(shè)的訪問實質(zhì)上是對對外設(shè)的訪問實質(zhì)上是對I/O接口電路中相應(yīng)的端口進接口電路中相應(yīng)的端口進行訪問，因此和存儲器那樣，也需要由譯碼電路來形成行訪問，因此和存儲器那樣，也需要由譯碼電路來形成I/O端口地址。端口地址。I/O

16、端口的編址方式有兩種：端口的編址方式有兩種：存儲器映象編址方式存儲器映象編址方式和和獨立編址方式。獨立編址方式。 存儲器映像編制方式：存儲器映像編制方式：在這種編址方式中，將外設(shè)接口地址和內(nèi)部存在這種編址方式中，將外設(shè)接口地址和內(nèi)部存儲器地址統(tǒng)一安排在內(nèi)存的地址空間中。即把內(nèi)存地址分配給外設(shè)，儲器地址統(tǒng)一安排在內(nèi)存的地址空間中。即把內(nèi)存地址分配給外設(shè)，由外設(shè)來占用這些地址。用于外設(shè)的這些地址，存儲器不能再使用。由外設(shè)來占用這些地址。用于外設(shè)的這些地址，存儲器不能再使用。獨立編制方式：獨立編制方式：在這種編址方式中，內(nèi)存地址空間和外設(shè)地址空間是在這種編址方式中，內(nèi)存地址空間和外設(shè)地址空間是相互獨

17、立的。例如，在相互獨立的。例如，在8086CPU8086CPU中，內(nèi)存地址是連續(xù)的中，內(nèi)存地址是連續(xù)的1M1M字節(jié)，從字節(jié)，從00000H00000HFFFFFHFFFFFH，而外設(shè)的地址范圍從，而外設(shè)的地址范圍從0000H0000HFFFFHFFFFH。它們相互獨。它們相互獨立，互不影響。立，互不影響。14第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸I/OI/O端口和尋址方式端口和尋址方式I/O端口的尋址方式端口的尋址方式 存儲存儲單元單元存儲器映像編址存儲器映像編址I/O端口端口2201M內(nèi)存單元內(nèi)存單元21664KI/O端端口口獨立編址方式獨立編址方式15第六章：輸

18、入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸 輸入輸入/輸出接口功能輸出接口功能 CPU和輸入輸出設(shè)備間的信號和輸入輸出設(shè)備間的信號 接口部件的接口部件的I/O端口和尋址方式端口和尋址方式 CPU和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式16第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式 在計算機的操作過程中，最基本的最大量在計算機的操作過程中，最基本的最大量的操作是數(shù)據(jù)傳送。在微機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)主要在的操作是數(shù)據(jù)傳送。在微機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)主要在CPU、存儲器和、存儲器和I/O接口之間傳送，在數(shù)據(jù)傳送接口之間傳送，在數(shù)據(jù)傳送過程中，關(guān)鍵問題

19、是數(shù)據(jù)傳送的控制方式，微機過程中，關(guān)鍵問題是數(shù)據(jù)傳送的控制方式，微機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送的控制方式主要有系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送的控制方式主要有軟件傳送方軟件傳送方式式(程序控制方式程序控制方式)和和硬件傳送方式硬件傳送方式(主要是主要是DMA直接存儲器存取直接存儲器存取)方式方式。其中，程序控制方式又包。其中，程序控制方式又包括：括：無條件傳送方式無條件傳送方式、查詢傳送方式查詢傳送方式和和中斷傳送中斷傳送方式方式。17第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送方式無條件傳送方式 無條件傳送方式也稱為同步傳送方式，主要用于對簡單外設(shè)進無條件傳送方

20、式也稱為同步傳送方式，主要用于對簡單外設(shè)進行操作，或者外設(shè)的定時是固定的或已知的場合。也就是說，這類外行操作，或者外設(shè)的定時是固定的或已知的場合。也就是說，這類外設(shè)在任何時刻均已準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)或處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，或者在某些固定設(shè)在任何時刻均已準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)或處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，或者在某些固定時刻，它們處在數(shù)據(jù)就緒或準(zhǔn)備接收狀態(tài)，因此程序可以不必檢查外時刻，它們處在數(shù)據(jù)就緒或準(zhǔn)備接收狀態(tài)，因此程序可以不必檢查外設(shè)的狀態(tài)，而在需要進行輸入或輸出操作時，直接執(zhí)行輸入輸出指令。設(shè)的狀態(tài)，而在需要進行輸入或輸出操作時，直接執(zhí)行輸入輸出指令。 無條件傳送方式一般用于控制無條件傳送方式一般用于控制CPU與低速接口之間

21、的信息交與低速接口之間的信息交換換.例如開關(guān)、溫度、壓力流量等例如開關(guān)、溫度、壓力流量等(A/D)轉(zhuǎn)換器。由于這些信號變換轉(zhuǎn)換器。由于這些信號變換緩慢，當(dāng)需要采集這些數(shù)據(jù)時，外設(shè)已經(jīng)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒了，因此無緩慢，當(dāng)需要采集這些數(shù)據(jù)時，外設(shè)已經(jīng)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒了，因此無需檢查端口的狀態(tài)，就可以立即采集數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)保持時間相對于需檢查端口的狀態(tài)，就可以立即采集數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)保持時間相對于CPU的處理時間長得多，故輸入端可直接用輸入緩沖器與的處理時間長得多，故輸入端可直接用輸入緩沖器與CPU的數(shù)的數(shù)據(jù)總線相連。若外設(shè)是輸出設(shè)備，一般要求接口有鎖存能力，也就是據(jù)總線相連。若外設(shè)是輸出設(shè)備，一般要求接口

22、有鎖存能力，也就是CPU送給外設(shè)的數(shù)據(jù)應(yīng)該在接口中保持一段時間，其原因是外設(shè)的送給外設(shè)的數(shù)據(jù)應(yīng)該在接口中保持一段時間，其原因是外設(shè)的速度較慢，所以要求速度較慢，所以要求CPU送到接口的數(shù)據(jù)能保持到外設(shè)動作相適應(yīng)送到接口的數(shù)據(jù)能保持到外設(shè)動作相適應(yīng)的時間。的時間。18第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送方式無條件傳送方式【例【例6-1】圖中外設(shè)是簡單的發(fā)光二極管】圖中外設(shè)是簡單的發(fā)光二極管.此外設(shè)的接口是用鎖存器來實現(xiàn)的此外設(shè)的接口是用鎖存器來實現(xiàn)的。鎖存鎖存器在打入脈沖器在打入脈沖CP上升沿將輸入端上升沿將輸入端D的數(shù)據(jù)鎖存在它的

23、輸出的數(shù)據(jù)鎖存在它的輸出Q端。編寫點亮二極管端。編寫點亮二極管的程序。的程序。 （端口地址為（端口地址為0000H） MOVAL,81HMOVDX,0000H;送端口地址送端口地址OUTDX,AL ;點亮發(fā)光二極管點亮發(fā)光二極管19第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送方式無條件傳送方式【例例6-26-2】類似于例類似于例6-16-1中，讓接在中，讓接在Q Q0 0Q Q7 7上的二極管自上而下輪流點亮上的二極管自上而下輪流點亮3s3s，編寫程，編寫程序?qū)崿F(xiàn)。序?qū)崿F(xiàn)。MOVAL,01H;使使Q0為為1，LED0先亮先亮LOP:OUT

24、0000H,AL;將信息送將信息送0000H端口端口CALLDELAY;調(diào)用延時調(diào)用延時3S子程序子程序ROLAL,1;小循環(huán)左移小循環(huán)左移1位位JMPLOP;循環(huán)點亮循環(huán)點亮LED20第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式 查詢傳送也稱條件方式傳送，用查詢方式傳送時，查詢傳送也稱條件方式傳送，用查詢方式傳送時，CPU通過通過執(zhí)行程序不斷讀取并測試外設(shè)的狀態(tài)，如果外設(shè)處于準(zhǔn)備好狀態(tài)執(zhí)行程序不斷讀取并測試外設(shè)的狀態(tài)，如果外設(shè)處于準(zhǔn)備好狀態(tài)(輸輸入設(shè)備入設(shè)備)或者空閑狀態(tài)或者空閑狀態(tài)(輸出設(shè)備輸出設(shè)備)，則，則CPU執(zhí)行輸

25、入指令或輸出指令執(zhí)行輸入指令或輸出指令與外設(shè)交換信息。因此，接口電路除了有傳送數(shù)據(jù)的端口，還要求有與外設(shè)交換信息。因此，接口電路除了有傳送數(shù)據(jù)的端口，還要求有傳送狀態(tài)的端口。對于條件傳送來說，一個數(shù)據(jù)傳送過程由傳送狀態(tài)的端口。對于條件傳送來說，一個數(shù)據(jù)傳送過程由3個環(huán)節(jié)個環(huán)節(jié)組成：組成： CPU從接口中讀取狀態(tài)字；從接口中讀取狀態(tài)字； CPU檢測狀態(tài)字的對應(yīng)位是否滿足檢測狀態(tài)字的對應(yīng)位是否滿足“就緒就緒”的條件，如果不滿足，的條件，如果不滿足，則回到前一步讀取狀態(tài)字；則回到前一步讀取狀態(tài)字； 如狀態(tài)字表明外設(shè)已處于如狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“就緒就緒”狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。 21第六章

26、：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式 22第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式 23第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式 【例例6-36-3】現(xiàn)欲將現(xiàn)欲將48000H48000H為為首地址的順序首地址的順序100100個單元個單元的數(shù)據(jù)，利用查詢方式輸?shù)臄?shù)據(jù)，利用查詢方式輸出到外設(shè)。外設(shè)經(jīng)輸入輸出到外設(shè)。外設(shè)經(jīng)輸入輸出接口與出接口與80868086的系統(tǒng)總線的系統(tǒng)總線連

27、接。連接。CPUCPU通過三態(tài)接口通過三態(tài)接口(74LS244)(74LS244)可以查詢外設(shè)可以查詢外設(shè)的狀態(tài)，而且當(dāng)外設(shè)狀態(tài)的狀態(tài)，而且當(dāng)外設(shè)狀態(tài)信號信號=1=1時，可以接收時，可以接收CPUCPU由鎖存器由鎖存器(74LS273)(74LS273)輸出輸出的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。=0=0時，表示外設(shè)時，表示外設(shè)處于忙狀態(tài)，不能接收數(shù)處于忙狀態(tài)，不能接收數(shù)據(jù)。（兩個端口地址都是據(jù)。（兩個端口地址都是00FFH00FFH） 24第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式START:MOVAX,4000HMOVDS,AXMOVSI

28、,8000HMOVCX,100GOON:MOVDX,00FFHWAIT:INAL,DXANDAL,01HJZWAITMOVAL,SIOUTDX,ALINCSILOOP GOONRET 25第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式當(dāng)系統(tǒng)中有多個外設(shè)時當(dāng)系統(tǒng)中有多個外設(shè)時查詢方式如何工作？查詢方式如何工作？ 由圖可見，由圖可見，CPU逐個外設(shè)進逐個外設(shè)進行查詢。若發(fā)現(xiàn)那個外設(shè)準(zhǔn)備就緒，行查詢。若發(fā)現(xiàn)那個外設(shè)準(zhǔn)備就緒，就對該外設(shè)實施數(shù)據(jù)傳送。然后再就對該外設(shè)實施數(shù)據(jù)傳送。然后再對下一外設(shè)查詢，依次循環(huán)。結(jié)果，對下一外設(shè)查詢，依

29、次循環(huán)。結(jié)果，在查詢過程中，在查詢過程中，CPU不能做別的不能做別的事情，這就大大降低了事情，這就大大降低了CPU的效的效率。而且，假如某一外設(shè)剛好在查率。而且，假如某一外設(shè)剛好在查詢過后處于就緒狀態(tài)，那么它必須詢過后處于就緒狀態(tài)，那么它必須等到等到CPU查詢完所有外設(shè)，再次查詢完所有外設(shè)，再次查詢此外設(shè)時才能發(fā)現(xiàn)它處于就緒查詢此外設(shè)時才能發(fā)現(xiàn)它處于就緒狀態(tài)，而后對此外設(shè)服務(wù)。這樣就狀態(tài)，而后對此外設(shè)服務(wù)。這樣就不能對外設(shè)進行實時數(shù)據(jù)交換，這不能對外設(shè)進行實時數(shù)據(jù)交換，這對許多實時性要求較高的外設(shè)來說，對許多實時性要求較高的外設(shè)來說，就有可能丟失數(shù)據(jù)。就有可能丟失數(shù)據(jù)。26第六章：輸入第六章：

30、輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式查詢傳送方式查詢傳送方式優(yōu)點：優(yōu)點：接口電路和程序設(shè)計都較為簡單，容易實現(xiàn)。接口電路和程序設(shè)計都較為簡單，容易實現(xiàn)。缺點：缺點：CPU外設(shè)不能并行工作，外設(shè)不能并行工作，CPU的效率低，外設(shè)得不到及的效率低，外設(shè)得不到及時響應(yīng)。時響應(yīng)。適用場合：適用場合：這種傳送方式適用于一般工作速度較慢的外設(shè)，特這種傳送方式適用于一般工作速度較慢的外設(shè)，特別是外設(shè)數(shù)量不多，實時性要求不高的場合。別是外設(shè)數(shù)量不多，實時性要求不高的場合。 27第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式中斷傳送方

31、式中斷傳送方式 中斷傳送方式會在每次外設(shè)準(zhǔn)備好或空閑時，主動向中斷傳送方式會在每次外設(shè)準(zhǔn)備好或空閑時，主動向CPU發(fā)出中斷請求，以示要傳送數(shù)據(jù)，發(fā)出中斷請求，以示要傳送數(shù)據(jù)，CPU響應(yīng)該請求后，執(zhí)行中斷響應(yīng)該請求后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送。其工作過程簡述如下：服務(wù)程序，實現(xiàn)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送。其工作過程簡述如下： 暫停主程序，實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移，即中斷響應(yīng)；暫停主程序，實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移，即中斷響應(yīng)； 保護和恢復(fù)有關(guān)寄存器的內(nèi)容；保護和恢復(fù)有關(guān)寄存器的內(nèi)容； 執(zhí)行執(zhí)行I/O操作，并實現(xiàn)內(nèi)存操作，并實現(xiàn)內(nèi)存累加器累加器端口之間的傳送；端口之間的傳送； 實現(xiàn)中斷返回。實現(xiàn)中斷返回。 28第六

32、章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式中斷傳送方式中斷傳送方式 CPU數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)鎖存器輸入設(shè)備D70D70D70地址譯碼電路地址線INTRCPU數(shù)據(jù)鎖存器輸出設(shè)備D70D70地址譯碼電路地址線中斷輸出方式中斷輸入方式準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好29第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式中斷傳送方式中斷傳送方式優(yōu)點：優(yōu)點：系統(tǒng)的工作效率高，系統(tǒng)的工作效率高，CPU、I/O設(shè)備可以并行工作，外設(shè)設(shè)備可以并行工作，外設(shè)可以主動向可以主動向CPU請求，能夠得到請求，能夠得到CPU的及時響應(yīng)。的及時響應(yīng)。缺點：缺點：

33、每次傳送數(shù)據(jù)，每次傳送數(shù)據(jù)，CPU都要做許多額外的工作，傳送速度都要做許多額外的工作，傳送速度仍然不是很快。仍然不是很快。適用場合：適用場合：這種方式適用于一般工作速度不是很快的外設(shè)，特這種方式適用于一般工作速度不是很快的外設(shè)，特別是實時控制、檢測場合。別是實時控制、檢測場合。 30第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式DMA(Direct Memory Access)控制方式控制方式 中斷控制的中斷控制的I/O雖然克服了查詢方式雖然克服了查詢方式I/O的缺點，能夠快速響應(yīng)的缺點，能夠快速響應(yīng)I/O傳傳送的請求，但是送的請求，但是I/O設(shè)備的

34、服務(wù)仍然是由軟件實現(xiàn)，為完成一個字節(jié)設(shè)備的服務(wù)仍然是由軟件實現(xiàn)，為完成一個字節(jié)(字字)的數(shù)的數(shù)據(jù)傳送，據(jù)傳送，CPU必須執(zhí)行很多額外的工作。當(dāng)要求快速進行數(shù)據(jù)傳送的場合，必須執(zhí)行很多額外的工作。當(dāng)要求快速進行數(shù)據(jù)傳送的場合，執(zhí)行上述過程已無法滿足系統(tǒng)實時性的要求。這時可以采用直接存儲器存取，執(zhí)行上述過程已無法滿足系統(tǒng)實時性的要求。這時可以采用直接存儲器存取，由由DMA控制器實現(xiàn)外設(shè)控制器實現(xiàn)外設(shè)存儲器間的直接傳送。存儲器間的直接傳送。 采用采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時，需要一塊專門的硬件電路方式傳送數(shù)據(jù)時，需要一塊專門的硬件電路(通常叫通常叫DMA控制器控制器)對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行管理。這種控制

35、器能給出訪問內(nèi)存所需要的對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行管理。這種控制器能給出訪問內(nèi)存所需要的地址信息，并能自動修改地址指針，也能設(shè)定和修改傳送的字節(jié)數(shù)，還能向存地址信息，并能自動修改地址指針，也能設(shè)定和修改傳送的字節(jié)數(shù)，還能向存儲器和外設(shè)發(fā)出相應(yīng)的讀儲器和外設(shè)發(fā)出相應(yīng)的讀/寫控制信號。在寫控制信號。在DMA傳送結(jié)束后，它能釋放總線，傳送結(jié)束后，它能釋放總線，把對總線的控制權(quán)又交還給把對總線的控制權(quán)又交還給CPU。因此采用。因此采用DMA方式傳輸數(shù)據(jù)時，不需要進方式傳輸數(shù)據(jù)時，不需要進行保護和恢復(fù)斷點及現(xiàn)場之類的額外操作，一旦進入行保護和恢復(fù)斷點及現(xiàn)場之類的額外操作，一旦進入DMA操作，就可直接在操作，

36、就可直接在硬件的控制下快速完成一批數(shù)據(jù)的交換任務(wù)，數(shù)據(jù)傳送的速度基本上取決于外硬件的控制下快速完成一批數(shù)據(jù)的交換任務(wù)，數(shù)據(jù)傳送的速度基本上取決于外設(shè)和存儲器的存取速度。設(shè)和存儲器的存取速度。31第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式DMA(Direct Memory Access)控制方式控制方式 32第六章：輸入第六章：輸入/ /輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸輸出接口和數(shù)據(jù)傳輸總結(jié)總結(jié)輸入輸出概述。輸入輸出概述。 外設(shè)接口的特性和基本結(jié)構(gòu)，要求達到外設(shè)接口的特性和基本結(jié)構(gòu)，要求達到“領(lǐng)會領(lǐng)會”層次。層次。 I/O端口的編址方式，要求達到端口的編址方式，要求達到“識記識記”層次。層次。 數(shù)據(jù)傳送的控制方式，要求達到數(shù)據(jù)傳送的控制方式，要求達到“綜合應(yīng)用綜合應(yīng)用”層次。層次。 計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳送的兩種控制方式計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳送的兩種控制方式程序控制傳送和程序控制傳送和DMA傳送的區(qū)別。傳送的區(qū)別。 無條件傳送方式的原