第六章 输入输出和中断技术.ppt

第六章输入/输出和中断技术
输入/输出接口基本概念
主机与外设间数据传送控制方式
中断技术
可编程中断控制器8259A
输入/输出接口基本概念
一个简单的微机系统需要CPU、存储器、基本的输入/输出系统以及将它们连接在一起的各种信号线和接口电路。
微机与外界交换信息称为输入或输出,凡是受计算机控制并能与计算机交换信息的设备称为输入/输出设备(I/O设备),或称为外设。
外设不能直接与微机相联,需通过接口电路协调它们之间的工作。接口是系统中一个部件和另一个部件的相互连接。接口电路的作用是把计算机输出的信息变成外设能够识别的信息,把外设输入的信息转换成计算机所能接受的信息。
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I/O接口的功能:
(1)I/O地址译码与设备选择。
(2)信息的输入输出。
(3)命令、数据和状态的缓冲与锁存。
(4)信息转换。
为了完成上述功能,CPU与I/O接口进行通信实际上是通过I/O接口内部的一组寄存器来实现的,这些寄存器统称为I/O端口:
一般接口有一组输入/输出端口寄存器:数据端口寄存器、状态端口寄存器、控制端口寄存器。
数据端口寄存器:为输入/输出CPU和存储器的数据提供缓冲。对应传送的是数据信息,其可以是:数字量、模拟量、开关量等。
状态端口寄存器:保存外设和接口状态信息,供CPU查询。对应传送的是状态信息,如:忙、就绪、满、空等。
控制端口寄存器:保存CPU发出的命令,以控制接口和外设所执行的动作。对应传送的是控制信息,如:控制外设启动和停止等。
所有与外设的信息交换都是通过I/O端口进行的,目前有通用的可编程接口电路(即可编程接口芯片)。
一、输入/输出(I/O)端口寻址方式
在微机中,CPU与存储器、I/O设备间通过数据总线交换信息,如何区分现在访问的是I/O设备还是存储器?即对外设的寻址问题。目前主要有两种方式:外设与存储器独立编址;外设与存储器统一编址。
又称专用I/O指令寻址方式,I/O端口地址与存储器地址是分开的。CPU对端口寄存器的访问通过IN和OUT指令完成,并有直接寻址方式和间接寻址方式两种。它们寻址空间不同。
直接寻址:IN AL,PORT;端口PORT的一个字节送AL。
IN AX,PORT;PORT和PORT+1 连续两个端口16位数据送AX,其中PORT口数据给AL,PORT+1 口数据给AH。
1、外设与存储器独立编址
OUT PORT,AL
OUT PORT,AX
直接寻址方式端口地址号的范围是00H~FFH。
间接寻址:MOV DX,PORT
OUT DX,AL;(PORT) AL
IN AX,DX;AX (PORT,PORT+1)
间接寻址方式端口地址号的范围是0000H~FFFFH。
M/IO=0:低8位(16位)地址作为端口地址指向I/O端口;
读写控制信号RD和WR控制I/O设备和存储器的读和写操作。
8086系列构成的微机系统均采用此寻址方式。且用专用的I/O指令。
二、外设与存储器统一编址
又称存储器映象寻址。此时每个I/O端口看作存储器中的一个单元,并赋以存储器地址。当CPU要访问I/O端口时,如同访问存储器一样,所有访问存储器的指令同样适合于I/O端口,通常把存储器中最后一小部分地址分配给各个I/O接口。
优点:简化指令系统设计,可使用全部存储器指令。
缺点:减少一定量的内存容量,数据存取时间长(MOV需20个以上时钟周期,专用I/O指令10个时钟周期。
主机与外设间数据传送控制方式
微机系统中主机与外设传送数据控制方式:
一、程序传送控制方式
二、中断传送方式
三、直接存储器存取(DMA)传送方式