微机原理课件 8_输入输出技术.ppt

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1、I/O接口概述I/O端口与其寻址方式CPU与外设之间的数据传送方式本章内容掌握微型计算机接口技术的基本概念了解主机与外设之间的各种数据传送方式了解I/O端口的寻址方式学习目的8.1I/O接口概述微型计算机系统可通过系统总线与外设相连，进行系统的扩展与开发，而外设必须通过接口才能与CPU交换信息。CPU或系统总线I/O接口电路外设外设不同：工作原理、驱动方式、信息格式、工作速度输入：键盘，鼠标，扫描仪，声音、各种传感器输入的模拟量：温度，压力，流量等。输出：打印机，绘图仪，声音，各种开关控制量。一、I/O接口的功能作为接口电路，通常必须为外部设备提供

2、几个有对应编址的寄存器，每个寄存器称为一个I/O端口。通常的I/O接口示意图如下图所示：I/O接口示意图I/O接口内部一般由数据、状态、控制三类寄存器组成。其作用如下:数据寄存器在输入时，保存外设发往CPU的数据(输入寄存器)在输出时，保存CPU发往外设的数据(输出寄存器)状态寄存器——保存状态信息，CPU可从状态口读取外设当前状态；控制寄存器——用来保存CPU发的控制命令。任何接口电路均包括如下基本功能：作为微型机与外设间传递数据的中间缓冲站；输入口:三态门,缓冲/隔离;输出口:锁存器,数据锁存2.正确寻址与微机交换数据的外设；外设多设备,各设备多种端

3、口,各端口地址需译码产生3.提供微型机与外设间交换数据所需的控制逻辑与状态信号。二、CPU与I/O之间的接口信号1.数据信息(DATA)(1)数字量由键盘、光电输入机等输入的信息。(通常以二进制表示的数或以ASCII码表示的数或字符),其数位有8、16和32位。CPU与外设交换的基本信息是数据，有三种类型：(2)模拟量（如压力、声音、流量、温度等）非电量信息传感器电量信号处理A/DCPU(3)开关量（如电机的启与停，开关的合与开等）两个状态的量(可以用0、1表示)2.状态信息(STATUS)输入时，输入设备是否准备好？(READY)输出时，输出设备是否

4、空闲？(BUSY)反映当前外设工作状态的信息，例如：3.控制信息(CONTROL)例如控制I/O设备启动或停止等。CPUI/O设备I/O接口123ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU与外设之间的接口信息CPU通过接口输出对以外设的控制命令信号。注：状态和控制信息也必须作为数据来传送到相应端口，常占1或2位，可共用端口外部设备与微处理器进行信息交换必须通过访问该外设相对应的端口来实现。具体访问这些外设端口的过程叫做寻址。通常有两种寻址方式：存储器映像的I/O寻址方式和I/O端口单独寻址方式。8.2I/O端口及其寻址方式一、存储器映像的I/O

5、寻址方式端口地址与存储器地址统一编址存储器映像的I/O端口寻址连接方式A15WRRDCPURDWR例如：Motorola公司的MC6800/68000系列CPU优点：1.端口寻址手段丰富，且不需要专门的I/O指令。2.I/O寄存器数目与外设数目不受限制，而只受总存储容量的限制。3.读写控制逻辑比较简单。缺点：I/O端口要占用存储器的一部分地址空间，使可用的内存空间减少。二、I/O端口单独寻址方式I/O端口和存储器分开寻址,有专用I/O指令I/O端口单独寻址方式示意图CPU访问I/O端口必须采用专用I/O指令，故也叫专用I/O指令方式（SpecialI/O

6、InstructionMode）。这些专用的I/O指令通常有两类，即输入指令IN、输出指令OUT及其相关指令组。对于不同的微处理器，具有各不相同的指令格式。8086/8088等就采用了I/O端口单独寻址方式。这些指令包含直接寻址和寄存器间接寻址两种类型。对于8086，采用直接寻址，则其指令格式为：输入指令：INAL，PORT输出指令：OUTPORT,AL直接寻址方式的端口地址为一个字节长，可寻址256个端口采用间接寻址，则其指令格式为：输入指令：INAL，DX输出指令：OUTDX，AL其端口地址为两个字节长，由DX寄存器间接给出，可寻址64K个（8位宽）

7、字节端口地址，或32K个（16位宽）字端口。优点：1.I/O口的地址空间独立，且不占用存储器地址空间。2.地址线较少，且寻址速度相对较快。3.专门I/O指令的使用，使编制的程序清晰，便于理解和检查。1.I/O指令较少，导致程序设计的灵活性较差；2.需要存储器和I/O端口两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。缺点：8.3CPU与外设之间的数据传送方式微机与外设间的数据传送，实际上是CPU与I/O接口间的数据传送。CPU与外设间的数据传送通常包括无条件传送、查询传送、中断传送、以及DMA方式。一、无条件传送方式无条件传送一般适合于数据传送不太频繁的情况，如对

8、开关、数码显示器等一些简单外设的操作。所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数