第5章 输入输出接口

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1、输入/输出接口第五章输入输出接口计算机原理讲义基本概念第5.1节基本概念一．外设输入/输出设备是外部设备，简称外设。微机与外设之间的信息交换称为输入和输出。RAMROMI/O接口外设CPU二．接口接口：外设与总线之间的中间环节，是计算机与外设交换信息的控制电路。端口：接口电路中可以被寻址访问的存储单元。可分为数据端口、状态端口、控制端口。计算机原理讲义接口功能D15～D0数据口A15～A0状态口I/O装置A0BHEIOR控制口IOW三．接口的功能数据缓冲：外设数据输入到总线时需要缓冲。数据锁存：总线数据输出到外设时的锁存，解决CPU与外设速度不匹配问题。传输控制命令和

2、状态信息：计算机与外设有时需使用硬件握手。例如：计算机利用查询输出到打印机。信息转换：串并转换、数模转换、电平格式转换计算机原理讲义I/O端口的编址四．I/O端口的编址方式1.I/O端口与存储器统一编址把一个外设端口看作存储器的一个单元，占用存储器的地址空间，利用对存储器的读写操作完成数据的输入和输出。※优点不需要专门的输入输出指令可使用全部对存储器操作的指令，指令数量多端口数量多※缺点占用存储器空间寻址时地址线数多,译码复杂计算机原理讲义I/O端口的编址2.I/O端口独立编址计算机单独给外设端口编址，I/O端口具有独立的地址空间。计算机需用控制信号区分存储器空间和

3、I/O端口空间（例8086CPU的M/IO）。※优点I/O空间较存储器空间小，地址线少，译码电路相对简单。不占用存储器空间※缺点要有专门输入输出指令，寻址方式少，不灵活计算机原理讲义8086I/O空间五．8086I/O空间①8086系统使用16根地址线（A15~A0）寻址I/O端口，可寻址64KB个I/O端口；②偶地址端口数据使用低8位数据总线传送，奇地址端口数据使用高8位数据总线传送；③奇、偶地址端口的数据传送由BHE和A0控制；④I/O端口的读/写选通信号为IOR和IOW。RDIORM/IOIOWWR注：IBMPC/XT机实际只使用低10位地址线寻址I/O端口，寻址1

4、KB个端口。计算机原理讲义8086I/O空间⑤计算机系统中，多使用8位端口。8086系统的8位端口使用数据线的低8位传送信息，所以端口地址的编址多为偶地址。现代的计算机体系中，通过转换电路8位端口地址可以连续编址。六．8086输入/输出指令1.输入指令INAL,PORTINAX,PORTINAL,DXINAX,DX2.输出指令OUTPORT,ALOUTPORT,AXOUTDX,ALOUTDX,AX计算机原理讲义CPU与外设的连接第5.2节CPU与外设的连接一．CPU与外设的一般接口电路D15～D0数据口A15～A0状态口I/O装置A0BHEIOR控制口IOW（一）端口①数据口：

5、用于完成数据的输入或输出。包括：数字量如用ASCII码表示的数和字符模拟量如经DAC转换输出的电流开关量如以一位二进制表示的量计算机原理讲义CPU与外设的连接②控制口控制口为一个输出接口，用于控制外设的启动（START）、停止（STOP）或数据的选通（STB）等，具体由外设的要求而定。③状态口CPU通过状态口了解外设状态。如：输入外设是否准备好（READY）转换是否结束（EOC）输出装置是否忙（BUSY）控制信息和状态信息一般也由数据总线传送。计算机原理讲义CPU与外设的数据传送方式二．CPU与外设的数据传送方式（一）无条件传送传送数据之前，CPU不需要检测外设

6、是否准备就绪，程序中直接使用IN和OUT命令来完成输入和输出。也叫注入式或命令式。1.无条件输入MOVDX,D7～D0三态0160H缓冲I/OA15～A1地址器装置INAL,DX译码OE器若将IOR换作MEMR160HA0CS则可使用接口MOVAL,[160H]IOR电路计算机原理讲义CPU与外设的数据传送方式2.无条件输出D7～D0数据输出T1T2T3T4T1锁存CLK地址设备A15器～译码M/IOA1器160HA19~16地址状态S3~S6A0CSBHEIOWAD15~0地址数据ALEMOVDX,0160HWRMOVAL,[BX]DT/ROUTDX,ALDEN[BX]中存放

7、需要输出到READYI/O接口的内容I/O输出周期时序计算机原理讲义CPU与外设的数据传送方式（二）查询传送传送数据之前，CPU需要检测外设的状态（即握手信号的联络），只有外设条件满足时才传送数据，否则继续检测，直到满足。通常接口电路中用状态端口的某一位或某几位表示外设的状态。输入状态也叫问答式。如果外设工作情况无法预先知道或无规律，一般采用查不满足条件询或中断工作方式判断优点：可解决速度匹配问题，满足电路和程序都比较简单。条件缺点：CPU检查外设状态，需传输数据要占用大量CPU时间，影