微機(jī)原理與接口技術(shù) 南京信息工程大學(xué)第6章-輸入輸出技術(shù)

1、NUIST第第6 6章章 輸入輸出接口技術(shù)輸入輸出接口技術(shù)NUIST第第6 6章章 輸入輸出接口技術(shù)輸入輸出接口技術(shù)36.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU子系統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)I/O子系統(tǒng)信息處理與控制信息存儲(chǔ)主機(jī)與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換46.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線數(shù)字示波器數(shù)字示波器數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器終端終端調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器TTYTTY電傳機(jī)電傳機(jī)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出鍵盤鍵盤數(shù)字化儀數(shù)字化儀光筆光筆圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備音頻輸入設(shè)備音頻

2、輸入設(shè)備掃描儀掃描儀視頻輸入設(shè)備視頻輸入設(shè)備點(diǎn)陣打印機(jī)點(diǎn)陣打印機(jī)激光打印機(jī)激光打印機(jī)噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī)X-YX-Y記錄儀記錄儀CRTCRT顯示器顯示器液晶顯示器液晶顯示器繪圖儀繪圖儀硬盤硬盤光盤光盤軟驅(qū)軟驅(qū)U U盤盤CPUCPU內(nèi)存接口內(nèi)存智能儀器接口智能儀器接口通信接口通信接口過程控制接口過程控制接口輸入接口輸入接口輸出接口輸出接口外存接口外存接口微機(jī)系統(tǒng)接口框圖： 能不能直接將外設(shè)直接掛接到系統(tǒng)總線上呢？由接口掛接I/O設(shè)備與CPU，有兩個(gè)側(cè)面，一個(gè)面向CPU，一個(gè)面向外設(shè)56.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述CPU和I/O設(shè)備之間的信號(hào)種類數(shù)字量：由鍵盤、磁盤等輸入的信息，或是

3、主機(jī)從給打印機(jī)、磁盤、顯示器的信息，通常以二進(jìn)制形式的數(shù)據(jù)或ASCII碼表示的數(shù)據(jù)及字符。模擬量：如果一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)是用于控制的，則多數(shù)情況下的輸入信息是連續(xù)變化的模擬量，如溫、壓力、流量等。這些信息需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換才能輸入計(jì)算機(jī)處理；相反計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量要經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，變成模擬量才能控制現(xiàn)場設(shè)備。開關(guān)量：通常表示兩個(gè)狀態(tài)，如開關(guān)的閉合、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止等，這些量用1位二進(jìn)制表示即可。66.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間信息交換存在的問題信息傳輸速度不匹配信號(hào)電平不匹配信號(hào)格式不匹配信號(hào)時(shí)序不匹配76.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述CPU數(shù)字量快信息類型

4、工作速度通信方式并行外設(shè)模擬量數(shù)字量慢串行并行接口模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D/A)三態(tài)緩沖、鎖存解決傳送方式串/并轉(zhuǎn)換并/串轉(zhuǎn)換三態(tài)緩沖、鎖存計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間信息交換存在的問題86.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述v 地址識(shí)別，即譯碼功能v 提供主機(jī)和I/O設(shè)備的緩沖、暫存、驅(qū)動(dòng)功能v 主機(jī)和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換v 主機(jī)和外設(shè)之間的電氣兼容v 主機(jī)和外設(shè)之間數(shù)據(jù)的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換v 主機(jī)和外設(shè)之間不同連接方式的實(shí)現(xiàn)I/O接口的功能基本功能信號(hào)的形式和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行變換與CPU與I/O設(shè)備之間進(jìn)行聯(lián)絡(luò)96.1 I/O6.1 I/O接口概述接口概述 微機(jī)原理與接口技術(shù)中的接口技術(shù)指什么？

5、計(jì)算機(jī)中完成輸入/輸出(I/O)操作的部件稱為I/O系統(tǒng)包括：I/O軟件I/O硬件兩者的綜合設(shè)計(jì)稱為I/O接口技術(shù)通過本章及913章的學(xué)習(xí)會(huì)有更深刻的體會(huì)10NUIST第第6 6章章 輸入輸出接口技術(shù)輸入輸出接口技術(shù)116.2 I/O6.2 I/O端口及其編址方法端口及其編址方法I/O端口1 1I/O端口的編址方法2 2126.2.1 I/O6.2.1 I/O端口端口接口功能的實(shí)現(xiàn)交換各種信息 為了完成CPU與外設(shè)之間的信息交換，通常在接口部件中要傳送三種信息：數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息。 這三種信息都通過接口電路傳送，分別送入不同的寄存器，這些寄存器和它們的邏輯控制電路統(tǒng)稱為I/O端口。

6、傳送這三類信息的端口分別叫做：數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口、控制(命令)端口。136.2.1 I/O6.2.1 I/O端口端口數(shù)據(jù)端口 存放外設(shè)與CPU之間交換的數(shù)據(jù)，是主機(jī)與外設(shè)之間交換的最基本信息，主要起數(shù)據(jù)緩沖作用。端口包括緩沖器、鎖存器狀態(tài)端口反映外設(shè)的狀態(tài) 反映外設(shè)的工作狀態(tài)。通過接口向CPU傳送，用READY信號(hào)表示設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒；用BUSY表示輸出設(shè)備是否可以接受數(shù)據(jù)。命令端口存放CPU發(fā)出的命令字 CPU通過接口傳送給外設(shè)的，CPU通過控制信息控制外設(shè)的工作。如控制外設(shè)的啟動(dòng)和停止等。146.2.1 I/O6.2.1 I/O端口端口外部輸入或輸出設(shè)備數(shù)據(jù)輸入寄存器（數(shù)據(jù)端口）數(shù)據(jù)輸出寄

7、存器（數(shù)據(jù)端口）狀態(tài)寄存器（狀態(tài)端口）控制寄存器（命令端口）接口接CPU的DB接CPU的AB數(shù)據(jù)線狀態(tài)線控制線接CPU的CB主機(jī)與外設(shè)連接示意圖156.2.1 I/O6.2.1 I/O端口端口 從含義上講，這三種端口存放的信息各不相同，應(yīng)該分別傳送，但微機(jī)系統(tǒng)只有IN和OUT指令，所以把狀態(tài)信息和控制信息也看成是一種廣義的數(shù)據(jù)信息。狀態(tài)信息是輸入數(shù)據(jù)、控制信息是輸出數(shù)據(jù)。CPU在與接口的信息交換中，根據(jù)不同的地址來區(qū)分。所以端口必須編址才能進(jìn)行讀寫操作！166.2 I/O6.2 I/O端口及其編址方法端口及其編址方法I/O端口1 1I/O端口的編址方法2 217I/OI/O端口端口的編址方法的

8、編址方法 主機(jī)在進(jìn)行I/O操作時(shí)需要區(qū)分不同的端口，因此需要給每個(gè)端口分配一個(gè)地址。存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址 與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址就是把一個(gè)端口當(dāng)成一個(gè)存儲(chǔ)器單元對(duì)待，主機(jī)訪問端口與訪問存儲(chǔ)器完全一樣。如MOV PORT1, BL； 0 PORT1n1把BL的內(nèi)容送到地址為PORT1的端口。I/O端口存儲(chǔ)器0n1nm1MOV PORT2, BL； n PORT2m1把BL的內(nèi)容送到地址為PORT2的存儲(chǔ)單元。18I/OI/O端口端口的編址方法的編址方法端口獨(dú)立編址 把I/O端口看成是獨(dú)立于存儲(chǔ)器的I/O空間。I/O端口的地址可以與存儲(chǔ)器相同。I/O端口存儲(chǔ)器0n-10m-1n-1地址重疊 靠指令區(qū)分對(duì)存儲(chǔ)器

9、操作還是I/O端口操作。MOV 0, AL把AL的內(nèi)容送到地址為DS:0的存儲(chǔ)單元。IN 0, AL把AL的內(nèi)容送到地址為0的端口。19編址方法對(duì)比編址方法對(duì)比存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址v 優(yōu)點(diǎn) 簡化了指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 對(duì)端口的操作更靈活v 缺點(diǎn) I/O端口占用存儲(chǔ)單元的地址空間 端口獨(dú)立編址v 優(yōu)點(diǎn) I/O和訪問存儲(chǔ)器的指令分開，程序可讀性好 I/O指令短，執(zhí)行速度快 I/O端口不要占用內(nèi)存空間 I/O譯碼電路簡單v 缺點(diǎn) 需要專門的I/O指令和控制信號(hào)20I/OI/O端口端口的編址方法的編址方法A19-A0A15-A0MEMR、MEMWIOR、IOW 、AEN存儲(chǔ)器輸入/輸出8086總線 8086是哪一

10、種編址方式？存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址或端口獨(dú)立編址？ 第三章指令系統(tǒng)中介紹過IN和OUT指令，用于端口的數(shù)據(jù)傳送，采用端口獨(dú)立編址方式。 21I/OI/O端口端口的編址方法的編址方法8086/8088系統(tǒng)地址空間劃分*10001*10000*0FFFF*0FFFE*00101*00100*000FE*00001*FFFFF*FFFFE*00000存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)器地址*FFFF*FFFE*0101*0100*00FF*00FE*0001*0000備注端口端口地址1M64K可直接尋址必須DX間接尋址22累加器專用傳送指令累加器專用傳送指令 IN指令 從I/O端口輸入數(shù)據(jù)至AL或AX 指令格式含義IN AL，p

11、ort(AL)(port端口)IN AX，port(AL) (port端口),(AH)(port+1端口)IN AL，DX(AL)(DX)端口)IN AX，DX(AL)(DX)端口),(AH)(DX)+1端口)23若(28H端口)=1010 1111B,執(zhí)行 IN AL，28H 后 (AL) = (28H端口) = 0AFH若(28H端口)=1010 1111B,(29H端口)= 0101 0000B執(zhí)行 IN AX，28H 后(AL) = (28H端口) = 0AFH(AH) = (29H端口) = 50H若(300H端口)=69H,執(zhí)行 (AL) = (300H端口) = 69HMOV D

12、X, 300H 后IN AL，DX累加器專用傳送指令累加器專用傳送指令 2425累加器專用傳送指令累加器專用傳送指令OUT 指令 將AL或AX中的內(nèi)容傳送到一個(gè)輸出端口 指令格式含義OUT port，AL(AL) (port端口)OUT port，AX(AL)(port 端口),(AH)(port +1端口)OUT DX，AL(AL)(DX)端口)OUT DX，AX(AL)(DX)端口,(AH)(DX)+1端口)若端口地址超過255時(shí)，則必須用DX保存端口地址，這樣用DX作端口尋址最多可尋找64K個(gè)端口。 26若(AL)=1100 1100B,執(zhí)行 OUT 21H，AL 后 (21H端口) =

13、 (AL) = 0CCH若(AL)=1010 0110B,執(zhí)行(21BH端口)= (AL) = 0A6H累加器專用傳送指令累加器專用傳送指令MOV DX, 21BH 后OUT DX，AL2728課堂練習(xí)課堂練習(xí)A 當(dāng)8086執(zhí)行OUT DX, AL指令時(shí)，DX寄存器的值輸出到 。A. 地址總線 B. 數(shù)據(jù)總線 C. 控制總線 D. 控制字寄存器 B 當(dāng)8086執(zhí)行OUT DX,AL指令時(shí)，以下無效的引腳信號(hào)是 。A. M/IO B. RD C. WR D. DEN 29NUIST第第6 6章章 輸入輸出接口技術(shù)輸入輸出接口技術(shù)30補(bǔ)充知識(shí)補(bǔ)充知識(shí)簡單的簡單的I/O接口芯片接口芯片緩沖器74LS

14、2441 1緩沖器74LS2452 2鎖存器74LS3733 33174LS24474LS244單向的8路數(shù)據(jù)緩沖器，數(shù)據(jù)只能從A端到Y(jié)端1G=0, 1Ai1Yi2G=0, 2Ai2Yi1A12Y41A22Y31A32Y21A42Y12G1G1Y12A41Y22A31Y32A21Y42A174LS2442345678918171615141312111193274LS24574LS245G:低電平有效的門控輸入端DIR:方向控制端，1:AB,0:BA雙向的8路數(shù)據(jù)緩沖器A0A1A2A3A4A5A6A7GDIRB0B1B2B3B4B5B6B774LS24523456789181716151413

15、12111193374LS37374LS373 鎖存器具有暫存數(shù)據(jù)的能力，能在數(shù)據(jù)傳輸過程中將數(shù)據(jù)鎖存住，在此后的任何時(shí)間，在輸出信號(hào)的作用下將數(shù)據(jù)傳輸出去。74LS373有兩個(gè)控制輸入端：輸入使能端G輸出允許端OEOEGDQ0111010000X鎖存1XX高阻D0D1D2D3D4D5D6D7OEGQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q774LS737347813141718256912151619111346.3 6.3 輸入輸入/ /輸出方式及其接口輸出方式及其接口程序控制傳輸方式1 1中斷傳輸方式2 2DMA方式3 34種I/O方式的比較4 435程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式 主機(jī)直接通過I

16、/O指令對(duì)I/O接口進(jìn)行操作訪問，主機(jī)與外設(shè)交換信息的每個(gè)過程均在程序中表示出來。無條件傳輸方式(同步方式) 當(dāng)確信外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好或空閑狀態(tài)，即外設(shè)與主機(jī)同步，則主機(jī)無需詢問接口的狀態(tài)，可以直接由I/O指令訪問相應(yīng)的I/O端口，輸入或輸出數(shù)據(jù)。36程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式來自輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)三態(tài)緩沖器(8)數(shù)據(jù)總線地址譯碼地址總線M/IORD輸入過程執(zhí)行指令I(lǐng)N AL, 34H; （34H）=12H00112H34H在輸入數(shù)據(jù)時(shí)，不允許多個(gè)外設(shè)同時(shí)把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，以免引起總線競爭而毀壞總線，為此必須在輸入寄存器和數(shù)據(jù)總線之間放一個(gè)緩沖器，只有CPU發(fā)出的選通命令到達(dá)時(shí)，特定的輸

17、入緩沖器才被選通，外設(shè)送來的數(shù)據(jù)才抵達(dá)數(shù)據(jù)總線。37程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式到輸出外設(shè)鎖存器(8)數(shù)據(jù)總線地址譯碼地址總線M/IOWR輸出過程執(zhí)行指令OUT 34H，AL; (AL)=12H00112H34H12H當(dāng)快速的CPU要將數(shù)據(jù)傳送到慢速外設(shè)時(shí)，事先可把數(shù)據(jù)送到鎖存器中鎖住，等外設(shè)做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作后，再把數(shù)據(jù)取走。38課堂練習(xí)課堂練習(xí)C 在I/O設(shè)備的接口電路中，常用器件 解決與數(shù)據(jù)總線的隔離問題A. 譯碼器B. 觸發(fā)器 C. 三態(tài)緩沖器D. 鎖存器 設(shè)計(jì)輸入輸出接口電路時(shí)，輸入接口電路的關(guān)鍵器件是 ，輸出接口電路的關(guān)鍵器件是 。緩沖器鎖存器39程序控制傳輸方式程序控制傳

18、輸方式 例6-1 圖6-6所示為一無條件傳輸方式的接口電路，開關(guān)狀態(tài)通過74LS244接口芯片采集進(jìn)來，采集結(jié)果再通過74LS373接口芯片鎖存輸出并加反向驅(qū)動(dòng)后控制8個(gè)發(fā)光二極管顯示，讀入的開關(guān)狀態(tài)為高電平的對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，開關(guān)狀態(tài)為低電平的不發(fā)光。40IN AL，82HOUT80H，AL程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式地址地址+5V+5VK0K7L0L1L774LS37374LS244D0-D7地址地址譯碼器譯碼器WRM/IORDM/IO80H82HD0D7Q0Q1Q7LEOE1Y12Y41A11A42A12A41G2G10輸入端口輸出端口41程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式1. 適

19、用于外設(shè)動(dòng)作時(shí)間已知，在CPU與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，外設(shè)保證已準(zhǔn)備好的情況 2. 軟硬件十分簡單。這種方式用得較少，只用在對(duì)一些簡單外設(shè)的操作，如開關(guān)、七段顯示管等。無條件傳輸方式(同步方式) 42程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式程序查詢傳輸方式(條件傳輸方式) 當(dāng)無法預(yù)知外設(shè)的狀態(tài)時(shí)，用程序來查詢其狀態(tài)，若狀態(tài)不滿足I/O條件則等待，滿足才進(jìn)行相應(yīng)的傳輸。常見狀態(tài)信號(hào)輸入設(shè)備 READY 信號(hào)：READY=1，輸入設(shè)備準(zhǔn)備好，CPU可 以從設(shè)備讀入數(shù)據(jù)(即輸入)。輸出設(shè)備 BUSY 信號(hào)： BUSY=1，設(shè)備正忙，不能接收CPU 送來的輸出數(shù)據(jù)。43程序控制傳輸方式程序控制傳輸方式程序查詢傳

20、輸方式(條件傳輸方式) 對(duì)輸入、輸出過程分別進(jìn)行討論實(shí)現(xiàn)方法： 在與外設(shè)進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)前，CPU先查詢外設(shè)狀態(tài)， 當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好后，才執(zhí)行I/O指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送特點(diǎn)： 1. CPU通過不斷查詢外設(shè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的速度匹配 2. CPU的工作效率低44STATUSIN：IN AL，狀態(tài)端口地址 TEST AL，測試字 JZSTATUSIN；READY=0，則等待 INAL，數(shù)據(jù)端口地址 輸入過程輸入過程Y讀取狀態(tài)信息READY=1？讀數(shù)據(jù)端口的內(nèi)容N45程序查詢式輸入接口電路程序查詢式輸入接口電路輸入設(shè)備輸入鎖存CP RD Q三態(tài)緩沖地址譯碼STB接DB接ABREADY接DB的D7RDM/IOR

21、DM/IO+5V狀態(tài)端口數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)緩沖46程序查詢式輸入接口電路程序查詢式輸入接口電路輸入設(shè)備輸入鎖存CP RD Q三態(tài)緩沖地址譯碼STB接DB接ABREADY接DB的DiRDM/IORDM/IO+5V狀態(tài)端口數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)緩沖選通信號(hào)一方面將數(shù)據(jù)鎖存到輸入鎖存器中，一方面作為D觸發(fā)器的CP信號(hào)，使其輸出端Q變高輸入設(shè)備準(zhǔn)備好后，送出數(shù)據(jù)并發(fā)選通信號(hào) STB1經(jīng)三態(tài)緩沖器送至數(shù)據(jù)線的某位，這就是READY信號(hào)。CPU通過一條IN指令打開三態(tài)緩沖器讀入READY信號(hào)如果READY=1，則再通過一條IN指令打開數(shù)據(jù)緩沖器，讀入數(shù)據(jù)同時(shí)清除D觸發(fā)器，使READY為00狀態(tài)端口地址讀入狀態(tài)信息(REA

22、DY)數(shù)據(jù)端口地址讀入數(shù)據(jù)47輸入過程輸入過程 例6-2 程序查詢式鍵盤輸入接口及程序。設(shè)狀態(tài)端口地址為10H，數(shù)據(jù)端口地址為11H，狀態(tài)“READY”接到狀態(tài)端口的D0位，即數(shù)據(jù)總線的D0位。 KINSTART：INAL，10H TEST AL，01H JZKINSTART INAL，11HD CKQ CLR總線接口邏輯數(shù)據(jù)鎖存器選通脈沖KCLK鍵值(8位)“1”“READY”RDD48STATUSIN： IN AL，狀態(tài)端口地址 TEST AL，測試字 JNZSTATUSIN; BUSY=1，則等待 MOV AL，待輸出數(shù)據(jù) OUT數(shù)據(jù)端口地址，AL輸出過程輸出過程N(yùn)讀取狀態(tài)信息BUSY=

23、1？數(shù)據(jù)輸出Y49程序查詢式輸出接口電路程序查詢式輸出接口電路輸出設(shè)備輸出鎖存R CPQ D三態(tài)緩沖地址譯碼ACK接DB接ABBUSY接DB的D7WRM/IORDM/IO+5V狀態(tài)端口數(shù)據(jù)端口圖6-1050輸出過程輸出過程 例6-3 假設(shè)要把數(shù)據(jù)輸出緩沖區(qū)中的一組60個(gè)數(shù)據(jù)通過某輸出設(shè)備輸出，接口電路如圖6-10，當(dāng)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)已被取空時(shí)就輸出顯示一組信息“BUFFER EMPTY”，然后結(jié)束。設(shè)該設(shè)備的啟動(dòng)地址為0100H，數(shù)據(jù)端口地址為0101H，狀態(tài)端口地址為0102H，狀態(tài)位為D7。 51輸出過程輸出過程DATA SEGMENTMESS1 DB “BUFFER EMPTY”，“$”BU

24、FF DB 60 DUP(?)DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS：CODE，DS：DATASTART:MOV AX，DATAMOV DS，AX MOV BX，OFFSET BUFF;送緩沖區(qū)指針 MOV CX，60;送計(jì)數(shù)初值MOVDX,0100H OUT DX，AL;啟動(dòng)設(shè)備 待顯示的提示信息數(shù)據(jù)緩沖區(qū)60字節(jié)的數(shù)據(jù)設(shè)備啟動(dòng)地址52輸出過程輸出過程 WAIT:MOVDX,0102H IN AL，DX;查詢狀態(tài)，BUSY=1，則等待 TEST AL，80H JNZ WAITMOV AL,BXINCBXMOV DX,0101H OUTDX,AL;輸出數(shù)據(jù) LOOP WA

25、IT;檢測緩沖區(qū)是否空,不空繼續(xù)輸出狀態(tài)端口地址狀態(tài)字1000000B，狀態(tài)位為D7位從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取一個(gè)數(shù)據(jù)BX指向緩沖區(qū)中下一個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)端口地址循環(huán)執(zhí)行60次53輸出過程輸出過程MOV DX，OFFSET MESS1;緩沖區(qū)空，輸出標(biāo)志字符串 MOV AH，09H;顯示“BUFFER EMPTY”字符串 INT 21H MOV AH，4CH;中止當(dāng)前程序并返回 INT 21H CODE ENDS END START Dos系統(tǒng)功能調(diào)用輸出字符串（AH=9）546.3 6.3 輸入輸入/ /輸出方式及其接口輸出方式及其接口程序控制傳輸方式1 1中斷傳輸方式2 2DMA方式3 34種I/O方式的

26、比較4 455中斷傳輸方式中斷傳輸方式 條件傳輸方式以犧牲主機(jī)的利用率為代價(jià)。降低了高速CPU與慢速外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ餍?，和CPU對(duì)外部事件響應(yīng)的及時(shí)性。采用中斷技術(shù)來解決以上問題56中斷傳輸方式中斷傳輸方式看書電話鈴響記下頁碼把書放好接電話接完電話將書取回繼續(xù)看書主程序中斷請(qǐng)求保護(hù)斷點(diǎn)保護(hù)主程序現(xiàn)場，處理中斷恢復(fù)主程序現(xiàn)場從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行主程序57中斷方式輸入的接口電路中斷方式輸入的接口電路輸入設(shè)備輸入鎖存CP RD QQ CP D地址譯碼STB接DB接ABINTR(中斷請(qǐng)求)RDM/IOWRM/IO+5V數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)端口選擇控制口選擇中斷請(qǐng)求觸發(fā)器中斷允許觸發(fā)器控制端口數(shù)據(jù)總

27、線的某位Di586.3 6.3 輸入輸入/ /輸出方式及其接口輸出方式及其接口程序控制傳輸方式1 1中斷傳輸方式2 2DMA方式3 34種I/O方式的比較4 459DMADMA方式方式 中斷傳輸方式在一定程度上緩解了慢速外設(shè)和快速CPU之間的矛盾。但中斷過程需要一系列輔助工作，花費(fèi)不少CPU時(shí)間。用DMA（直接存儲(chǔ)器存取）方式來解決此問題 當(dāng)外設(shè)的傳輸速率很高，或要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)塊傳輸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高速外設(shè)等CPU的現(xiàn)象。60DMADMA方式方式 一般就是從外設(shè)輸入一個(gè)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊寫入主存，或者從主存讀入一個(gè)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊并輸出到外設(shè)。 在復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，DMA傳輸還能實(shí)現(xiàn)外設(shè)與外設(shè)，主存與主存

28、之間的數(shù)據(jù)傳輸。 一般情況下，一個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸僅占用一個(gè)存儲(chǔ)器讀寫周期或者更短。因此特別適合于需要高速批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?。?shí)現(xiàn)了不需要CPU控制的高速數(shù)據(jù)傳輸。DMA 不能完全取代中斷61DMA DMA 傳輸過程傳輸過程CPUDMACI/O接口I/O設(shè)備主存DMA接口系統(tǒng)總線DMA請(qǐng)求總線請(qǐng)求(HOLD)總線響應(yīng)(HLDA)DMA響應(yīng)DMA傳輸一個(gè)完整的DMA過程包括：初始化、DMA請(qǐng)求、DMA響應(yīng)、DMA傳輸、DMA結(jié)束5個(gè)階段。62DMA DMA 傳輸過程傳輸過程63DMA DMA 的數(shù)據(jù)傳送方式的數(shù)據(jù)傳送方式v 單字節(jié)傳送方式 DMA響應(yīng)后僅傳輸一個(gè)字就釋放總線，并結(jié)束本次傳輸。當(dāng)存儲(chǔ)器的

29、速度遠(yuǎn)高于I/O速度時(shí)常使用。v 成組傳送方式 DMAC一旦獲得總線控制權(quán)，就連續(xù)占用多個(gè)總線周期，直到一組數(shù)據(jù)傳輸完畢或外部作用要求強(qiáng)行結(jié)束才釋放總線。v 請(qǐng)求傳送方式 除了計(jì)數(shù)次數(shù)到和外部信號(hào)強(qiáng)行結(jié)束外，當(dāng)DMA請(qǐng)求信號(hào)變無效時(shí)，DMAC也釋放對(duì)總線的控制權(quán)。64DMA DMA 的特點(diǎn)的特點(diǎn)v可在存儲(chǔ)器與I/O設(shè)備、存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備與I/O設(shè)備之間直接傳送數(shù)據(jù)，無需CPU干預(yù)。vDMA響應(yīng)時(shí)無需保護(hù)CPU的現(xiàn)場和斷點(diǎn)，因而響應(yīng)速度快，效率高。v源和目的指針的修改、計(jì)數(shù)均由硬件完成，因而速度快。v有多種結(jié)束方式，與中斷聯(lián)合使用更加靈活。vCPU和I/O設(shè)備在一定程度上可以并行工作，

30、CACHE的功能越強(qiáng)大，并行性會(huì)越好。65課堂練習(xí)課堂練習(xí)懸掛狀態(tài) 8086工作在DMA方式時(shí)，其AD015引腳處于 。 8086與工作在DMA方式有關(guān)的兩個(gè)引腳是 ，和 。HOLDHLDA666.3 6.3 輸入輸入/ /輸出方式及其接口輸出方式及其接口程序控制傳輸方式1 1中斷傳輸方式2 2DMA方式3 34種I/O方式的比較4 4674 4 種種I/OI/O方式的對(duì)比方式的對(duì)比v 無條件傳輸方式 特點(diǎn)：接口簡單，不考慮控制問題時(shí)只有數(shù)據(jù)端口 應(yīng)用：一般用于純電子部件的輸入輸出，以及完全由CPU決定傳輸時(shí)間的場合和外部設(shè)備與CPU能同步工作的場合。684 4 種種I/OI/O方式的對(duì)比方式的對(duì)比v 程序查詢傳輸方式 特點(diǎn)：接口較簡單，比無條件傳輸接口多一個(gè)狀態(tài)端口。在傳送過程中，若外設(shè)數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好，則CPU一般在查詢、等待，而不能做其他事情。CPU的效率低下。 應(yīng)用：理論上可用于所有的外設(shè)，但是由查詢等待等原因，主要應(yīng)用在CPU負(fù)擔(dān)不重，允許查詢等待的場合。 694 4 種種I/OI/O方式的對(duì)比方式的對(duì)比v 中斷傳輸方式 特點(diǎn)：比前兩種方式接口電路復(fù)雜一些，而CPU效率大大提高。但是每傳送一次數(shù)據(jù)，CPU都要執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中，除執(zhí)行 IN 和 OU