《输入输出与中断》PPT课件

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1、第6章输入输出和中断控制输入/输出接口概述6.1CPU与外设之间的数据传送方式6.2中断技术6.36.1输入/输出接口概述CPU和外设之间必须要设置输入/输出接口(I/O接口)，作为CPU与外设进行信息交换的桥梁。CPU接口电路I/O设备接口是一组电路，是CPU与输入输出设备等外设之间协调动作的控制电路。6.1.1输入/输出接口的功能I/O地址译码与设备选择(1)信息的输入/输出(2)命令、数据和状态的缓冲与锁存(3)信息转换(4)(1)I/O地址译码与设备选择所有外设都通过I/O接口挂接在系统总线上，在同一时刻，总线只允许一个外设与CPU进行数据传送。(2)信

2、息的输入/输出通过I/O接口，CPU可以从外部设备输入各种信息，也可将处理结果输出到外设；CPU可以通过向I/O接口写入命令字来控制I/O接口的工作，还可以随时监测与管理I/O接口和外设的工作状态；I/O接口还可以通过接口向CPU发出中断请求。(3)命令、数据和状态的缓冲与锁存因为CPU与外设之间的时序和速度差异很大，为了能够确保计算机和外设之间可靠地进行信息传送，要求接口电路应具有信息缓冲能力。接口不仅应缓存（暂时存留）CPU送给外设的信息，也要缓存（暂时存留）外设送给CPU的信息。以实现CPU与外设之间信息交换的同步。(4)信息转换I/O接口还要实现信息格式

3、变换、电平转换、码制转换、传送管理以及联络控制等功能。6.1.2CPU与输入/输出接口之间的信息CPU与I/O设备之间传输的信息可分为以下三种：（1）数据信息CPU和外设交换的基本信息就是数据，分为数字量、模拟量、开关量。（2）状态信息状态信息反映了当前外设所处的工作状态，是外设发给CPU的用来协调两者之间的操作。如READY、BUSY。（3）控制信息控制信息是CPU发给外设的，以控制外设的工作。如外设的启动信号和停止信号。注意数据信息、状态信息和控制信息是属于不同性质的信息，需要分别传送。一个简单的I/O接口内部包含：数据端口、状态和控制端口。CPU通过数据端

4、口从外设读入数据或向外设输出数据从状态端口读入设备的当前状态通过控制端口向外设发出控制命令一个I/O接口可能仅包含其中的一类或两类端口，当然也可能包含全部三类端口。端口I/O接口通常设置有若干个寄存器，用来暂存CPU和外设之间传输的数据、状态和控制信息，这些接口内部的寄存器通常称为端口，分别为数据端口、状态端口、控制端口。每个端口有一个独立的地址，CPU可通过端口地址来读/写它们。6.1.3输入/输出端口的编址方式在微机系统中，CPU对外设的访问实际上是对外设接口电路中相应的I/O端口进行访问，CPU用相应的读写指令来对端口进行读或写。因此，对这些端口必须指定相

5、应的地址码，这就是I/O端口的编址。I/O端口的编址通常有两种不同的方式：统一编址1独立编址21.I/O端口统一编址又称为存储器映射编址方式，即把每个I/O端口都当作一个存储单元看待，按照存储单元的编址方式统一安排端口的地址。优点：可以用访问内存的方法来访问I/O端口。由于访问内存的指令种类丰富、寻址方式多样，因此这种编址方式为访问外设带来了很大的灵活性。同时，I/O控制信号也可与存储器的控制信号共用，从而给应用带来了很大的方便。缺点：外设占用了一部分内存地址空间，这就减少了内存可用的地址范围。此外从指令上不易区分当前是对内存进行操作还是对外设进行操作。Inte

6、lMCS-51等系列的单片微型计算机采用统一编址方式。2.I/O端口独立编址内存地址空间和外设地址空间是相互独立的。8086/8088系统的内存地址范围为00000H~0FFFFFH，共1M空间，而外设端口的地址范围为0000H~0FFFFH，共64K空间。这两个地址空间相互独立，互不影响。CPU在寻址内存和外设时，使用不同的控制信号来区分当前是对内存操作还是对I/O端口操作。例如8086的M/IO#。指令系统中单独设置有专用的I/O指令。优点：将输入输出指令和访问存储器的指令明显区分开，使程序清晰，可读性好，而且I/O指令长度短，执行的速度快，也不占用内存空间

7、；I/O地址译码电路较简单，缺点：必须有专门的IN和OUT指令，这些指令的功能没有访问存储器指令强，也增加了指令系统的规模。另外，CPU要能提供区分存储器和I/O的控制信号。6.2CPU与外设之间的数据传送方式无条件方式6.2.1查询方式6.2.2中断方式6.2.3DMA方式6.2.46.2.1无条件传送方式无条件传送方式主要用于外部控制过程的各种动作是固定的、且是已知的，控制的对象是一些简单的、随时“准备好”的外设。也就是说，在这些设备工作时，随时都可以接收CPU输出的数据，或者它们的数据随时都可以被CPU读出。它不需要查询外设状态，直接使用I／O指令与外设实

8、现同步数据交换。采用这种