匯編與組成第8章課件

計算機組成原理與匯編語言程序設計（第3版）徐潔俸遠禎主編第8章本章討論：第八章I/O設備與I/O程序設計

I/O設備的分類

打印機原理和驅(qū)動程序設計顯示器原理和驅(qū)動程序調(diào)用鍵盤的結(jié)構(gòu)、原理和驅(qū)動程序設計第一節(jié)概述8.1.1I/O設備的分類

按功能用途分類輸入設備輸出設備外存儲器終端設備二、輸出設備將計算機的處理結(jié)果輸出到外部需要將二進制代碼表達的信息轉(zhuǎn)換為人或其他系統(tǒng)所能識別的信息形式常見的輸出設備有：顯示器、打印機、繪圖儀、傳真機、語音輸出裝置（聲卡）三、外存儲器存儲二進制代碼數(shù)據(jù)既是輸入設備，也是輸出設備一般不進行信息轉(zhuǎn)換四、終端與計算機的輸出相連接的設備與主機有一定距離、獨立性較強與主機關(guān)聯(lián)程度較小、常需由通信線路連接按照與主機間距離的遠近，終端可分為本地終端與遠程終端8.1.2工作機制中的幾個層次

一、調(diào)用界面早期的DOS系統(tǒng)通過一組系統(tǒng)功能調(diào)用INTn對I/O設備的進行操作WINDOWS操作系統(tǒng)則是通過系統(tǒng)提供的一組API函數(shù)調(diào)用來對I/O

接口進行操作

二、設備驅(qū)動程序早期的DOS系統(tǒng)將一組常規(guī)I/O設備的驅(qū)動程序固化在BIOS中，使用系統(tǒng)調(diào)用來實現(xiàn)對設備的操作。

WINDOWS操作系統(tǒng)通過硬件抽象層屏蔽了硬件的具體特征，向上提供了一組標準的設備驅(qū)動接口調(diào)用，即WindowsSDK，驅(qū)動程序主要通過調(diào)用SDK實現(xiàn)，實現(xiàn)機制要比dos復雜得多。設備驅(qū)動程序主要完成對設備的控制和讀寫操作。

三、設備控制程序設備控制程序和設備驅(qū)動程序的功能相同，只是控制程序I/O設備控制器中處理器執(zhí)行。

四、I/O設備控制器與I/O接口

主機與I/O設備之間有設備控制器、接口兩部分。

設備控制器和接口可以合并或分離，為方便使用，接口需要標準化。

鍵帽恢復彈簧鍵桿鍵塊觸點磁鐵密封玻管薄膜襯墊基底(a)機械鍵(b)干簧鍵(c)短行程觸摸鍵圖8-1按鍵的基本結(jié)構(gòu)非接觸式鍵電容式感應式二、鍵盤組織結(jié)構(gòu)非掃描式鍵盤直接編碼式

鍵的輸出直接送往硬件編碼電路，硬件成本較高直接連接式

直接將各鍵的輸出送往鍵盤接的各輸入寄存器，程序結(jié)構(gòu)非常簡單，見下圖地址譯碼控制邏輯IRQ驅(qū)動器輸入寄存器輸入寄存器系統(tǒng)總線去抖動處理(見圖8—4)圖8-4鍵抖動與去抖動處理延時延時讀鍵讀鍵（a）VcVc12鍵信號（b）掃描程序開始行號i=0置第i行為0讀列狀態(tài)字CWCW=全1？i=i+1i>4?延時20ms讀列狀態(tài)字CWCW=全1？j=j+1j>=4?查表獲得(i,j)鍵碼，并送緩沖區(qū)讀列狀態(tài)字CWj列=0?YNYN列號j=0j列=0?NYYNYNN圖8-54×4矩陣邏輯掃描程序框圖

可編程鍵盤接口芯片8279內(nèi)部有一個單片機，執(zhí)行內(nèi)部固化程序有多種工作方式，掃描速度和去抖時間等均可編程設置帶有去抖邏輯、多種重鍵處理方式、中斷邏輯、總線接口邏輯等常用于構(gòu)成小型鍵盤PC鍵盤的工作過程（見圖8-6）鍵盤矩陣16行X8列時鐘發(fā)生器中斷請求

CD移位寄存器PC鍵盤主機板行譯碼檢測器列譯碼T18048輸出PCLKIRQ1CLOCKDATACLK圖8-6PC鍵盤接口框圖初始化鍵盤進行行列掃描送鍵碼主機中斷處理8.2.2鍵盤驅(qū)動程序

一、BIOS的PC鍵盤的驅(qū)動程序特點二、PC鍵盤的驅(qū)動程序特點設計要點中斷服務程序的設計（掃描碼和ASCII碼轉(zhuǎn)換的處理）中斷服務程序的安裝和駐留三、PC鍵盤的驅(qū)動程序設計例子（見教材）打印設備

串行打印并行打印擊打式非擊打式字模型點陣型字鼓式字鏈式字帶式針式點陣型噴墨式熱敏式擊打式非擊打式字模型點陣型點陣型柱型球型菊花瓣型梳型針式靜電式激光式磁式二、針式點陣打印機工作模式文本模式圖形方式漢字打印針式打印機的結(jié)構(gòu)打印頭（見圖8-7,圖8-8）打印頭水平運動機構(gòu)走紙機構(gòu)色帶機構(gòu)檢測報警機構(gòu)控制系統(tǒng)打印機控制器舉例(見圖8-9)接口板邏輯板主CPU6803從CPU6801電機驅(qū)動電路數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)輸出控制信號輸入端口輸出端口數(shù)據(jù)鎖存RAMROM漢字ROM數(shù)據(jù)鎖存開關(guān)狀態(tài)鎖存驅(qū)動電路開關(guān)設置面板顯示編碼器橫移走紙圖8-9打印機控制系統(tǒng)舉例并行針式打印機簡介多打印頭式梳式三、激光打印機和噴墨式打印機簡介激光打印機原理（見圖8-10）緩沖存儲器字符發(fā)生器調(diào)制解調(diào)器激光器充電電暈清電電暈紙分離電暈轉(zhuǎn)印電暈定影熱輥感光鼓清掃刷顯影磁刷來自接口透鏡聚焦鏡多面轉(zhuǎn)鏡掃描電機圖8-10激光打印機原理圖激光打印機特點工作噪聲低打印速度快打印分辨率高噴墨式打印機核心——可控噴墨打印頭（墨盒）特點——墨盒價格昂貴8.3.2打印機驅(qū)動程序一、打印機管理軟件的層次應用程序打印機驅(qū)動程序打印機控制程序二、打印機設備驅(qū)動程序舉例PC機并行打印機接口（LPT1）數(shù)據(jù)端口： 輸出端口 378H控制信息端口輸出端口 37AH

D7D6D5D4D3D2D1D0未定義允許中斷輸入選擇初始化自動換行選通

為“1”時打印機才可請求中斷IR7為“1”時輸出數(shù)據(jù)才可能送往打印機輸出0持續(xù)50μS以上將初始化打印機為“1”時，打印機收到回車符便自動加上換行符；本位輸出“1”后輸出“0”，

CPU將已送到接口的數(shù)據(jù)送入打印機狀態(tài)信號端口輸入端口 379HD7D6D5D4D3D2D1D0不忙確認非無紙在線故障非未定義為0表示打印機忙為0表示上一個數(shù)據(jù)字節(jié)已被打印機接收。為1表示打印機無紙為1表示打印機在線連接為0表示有故障

例程：把AL中的字符送給打印機打印見教材

第四節(jié)顯示器8.4.1CRT顯示器一、概述像素灰度級與顏色數(shù)分辨率

靜態(tài)顯示與動態(tài)刷新顯示

二、CRT顯示器工作原理CRT顯像管（見圖8-12，圖8-13）

電子槍聚焦系統(tǒng)垂直偏轉(zhuǎn)線圈水平偏轉(zhuǎn)線圈掃描偏轉(zhuǎn)電路視頻信號視頻放大垂直同步水平同步熒光屏圖8-12CRT結(jié)構(gòu)示意RGB陰極陰罩彩色熒光屏(a)CRT管(b)蔭罩(c)三色熒光屏RGBRGB圖8-13單槍三束彩顯管的蔭罩示意圖CRT顯示器的掃描方式隨機掃描方式

顯示速度快、圖像清晰

控制比較復雜只能用于字符和靜態(tài)圖形顯示光柵掃描方式（見圖8-14）逐行掃描隔行掃描(a)逐行掃描(b)隔行掃描奇數(shù)場偶數(shù)場13570246圖8-14光柵掃描過程示意圖字符顯示原理點陣字形的產(chǎn)生字符的點陣圖案構(gòu)成見下圖點陣字形的產(chǎn)生見圖8-15RA3RA2RA1RA0ROM內(nèi)容0000

10H0001

28H0010

44H0011

82H0100

82H0101

FEH0110

82H0111

82H1000

00H7（橫）×8（縱）點陣形成字符A圖案

圖8-15點陣字形的產(chǎn)生

字符發(fā)生器ROM字符編碼（ASCII）RA3~084D0~D78視頻緩存VRAM屏幕位置與VRAM單元之間的對應關(guān)系如圖8-16所示第0行第1行第24行第0列第79列（0，0）（0，1）（0，79）（1，0）（1，79）（24，79）VRAM第0行第1行第24行圖8-16屏幕位置與VRAM單元之間的對應關(guān)系字符顯示器的組成原理字符顯示器的組成框圖見圖8-17VRAM80X25點脈沖字符列計數(shù)器7+2分頻字符計數(shù)器80+18分頻字符行計數(shù)器14分頻字符排計數(shù)器25+1分頻字符發(fā)生器移位寄存器放大行掃描電路場掃描電路CRT適配器圖8-17CRT字符顯示器的組成原理框圖（字符區(qū)間9×14）圖形顯示器原理分辨率640列×480行，16色的VRAM的結(jié)構(gòu)(見圖8-18)37．5KB80B80X480=37.5K圖8-18VRAM結(jié)構(gòu)像素的位面地址確定第5行第17列像素的位面地址為位號為17（mode8）＝1≈403顯示器控制邏輯（見圖8-19）點脈沖列計數(shù)器80+18分頻8分頻行計數(shù)器480+8分頻VRAM4X80X480B列地址行地址行同步場同步移位寄存器4X8B4X8B復合彩色信號生成電路亮度紅色藍色綠色圖8-19彩色CRT控制邏輯框圖

8.4.2CRT適配器技術(shù)指標IBM定義的各種顯示器顯示方式以及顯示模式下顯示器緩沖區(qū)地址（見表8-2）VRAM邏輯屏劃分（見圖8-20）0#1#i#n#VRAMCRT物理屏圖8-20邏輯屏結(jié)構(gòu)

8.4.3LCD液晶顯示器和等離子顯示技術(shù)一、概述液晶顯示特點：顯示質(zhì)量高

沒有電磁輻射可視面積大應用范圍廣畫面效果好

數(shù)字式接口“身材”勻稱小巧功率消耗小二、液晶顯示器的原理（見圖8-21

）配向膜偏光板偏光板液晶分子電壓圖8-21液晶顯示器顯像原理

三、液晶顯示器的分類扭曲向列相（TN）顯示圖8-22TN型液晶顯示器件的構(gòu)造構(gòu)造（見圖8-22）

原理（見圖8-23）圖8-23(a)TN型器件分子排布與透過光示意圖

圖8-23（b）TN型電光效應的原理示意圖

顯示響應曲線（見圖8-24）圖8-24TN型液晶顯示響應曲線

超扭曲向列相（STN）顯示圖8-25STN型液晶顯示器件原理示意圖

原理（見圖8-25）

四、液晶顯示器的驅(qū)動電路靜態(tài)驅(qū)動圖8-26LCD靜態(tài)驅(qū)動示意圖LCD靜態(tài)驅(qū)動

（圖8-26）

圖8-27驅(qū)動電路原理圖驅(qū)動電路原理（圖8-27）

圖8-28靜態(tài)波形靜態(tài)波形

（圖8-28）

多路驅(qū)動圖8-29多路驅(qū)動電極陣列基本思想（圖8-