输入输出与中断.ppt

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1、微机原理及其应用信息与计算机学院闫勇办公室：经技楼411电话：5786160第六章输入输出与中断教学目的、重点、难点目的：熟悉I/O接口基本概念；掌握CPU与外设交换信息的基本方式；熟练掌握中断传送方式及相关技术。重点：CPU与外设交换信息的基本方式；中断传送方式及相关技术。难点：中断传送方式及相关技术。第六章输入输出与中断6.1输入输出接口概述6.2CPU与外设之间数据传输的方式6.3中断技术6.48086/8088的中断系统和中断处理6.1输入输出接口概述6.1.1CPU与外设间的连接一.CPU与外设间的连接外设与计算机的连接必须通过各自的专用接口电路（接口芯片)与主机连接，而

2、不能像存储器那样直接挂到总线上。1.存储器与I/O设备的差异存储器I/O设备不同点品种有限品种繁多功能单一功能多样传送一个字节或字传送规律不同与CPU速度匹配与CPU速度不匹配易于控制难于控制结论可与CPU直接相连需经过I/O电路与CPU连接2.CPU与外设间交换信息需要解决的问题1.速度匹配(Buffer)2.信号电平和驱动能力(电平转换器、驱动器)3.信号形式匹配(A/D、D/A)4.信息格式(字节流、光盘的数据块、数据包、帧)5.时序匹配(定时关系)6.总线隔离(实现与存储器的交替，三态门)……3.I/O接口的主要功能1.数据缓冲：CPU与慢速设备之间，设置数据寄存器或锁存器

3、。2.设备选择：借助于接口的地址译码器。3.信号转换：电平转换、时序配合、并/串及串/并、A/D、D/A转换。4.监控外设：接收CPU的命令或控制信号，控制管理外设；外设的状况以状态字或应答信号的形式通过I/O接口送回给CPU，以同步CPU与外设之间的I/O操作。5.中断请求：接口中有中断请求信号，以便及时得到CPU的服务。6.可编程功能：只需修改程序就可改变接口的工作方式，增加了接口的灵活性和可扩充性。7.地址译码电路：有多个外设，每个外设有多种信息，因此每个外设接口有多个端口，应能够对端口进行变址并译码选中。6.1.2接口电路的基本结构一.接口电路中的信息1.数据信息1)数字量

4、：8位二进制数或ASCII码；2)模拟量：连续变化的物理量，须经A/D或D/A转换；3)开关量：1位的“0”或“1”。2.状态信息反映外设当前所处工作状态的信息，每种状态用1位表示。CPU根据这些状态信息决定对外设进行操作或控制。如输入设备数据是否准备好（Ready=1?）、输出设备是否空闲（Busy＝0？）。3.控制信息用于控制外设的启动或停止、是否允许中断、设置外设的工作方式等。二.接口电路的基本结构接口电路中的不同种类信息分别进入不同的被称为端口的寄存器。CPU可对端口中的信息直接读写。一般的接口电路中都设置数据端口、状态端口、命令/控制端口。接口电路原理图-参考数据线控制线

5、状态线DBCBAB数据输入寄存器(or三态门)数据输出寄存器(锁存器)状态寄存器(or三态门)命令寄存器译码电路控制逻辑CPU外设1.三种信息应通过不同的端口分别传送。如数据输入/输出寄存器(缓冲器）、状态寄存器与命令控制寄存器各占一个端口，每个端口都有自己的端口地址(端口号)。2.外设的状态作为一种输入数据，而CPU对外设的控制命令是作为一种输出数据,均可通过数据总线来分别传送。因此接口电路中的数据信息、状态信息、控制信息都可通过DB传送，但这三种信息在接口电路中存放于不同的端口。3.端口地址由CPU地址总线的低8位(I/O端口直接寻址)或低16位(I/O端口间接寻址)地址信息来

6、确定，CPU根据I/O指令提供的端口地址来寻址端口,然后同外设交换信息。三.I/O端口1.I/O端口：指I/O接口电路中能被CPU直接访问的寄存器或某些特定部件。CPU通过端口发送命令、读取状态和传送数据。一个接口可以有几个端口，如命令口、状态口、数据口等。有的接口包括的端口多，有的少。2.CPU对端口的操作不同：有的端口只能读、或只能写，有的既可以读又可以写。3.一般一个端口只能写入或读出一种信息。但也有几种信息共用一个端口，如8255的一个命令口可以接收两种不同命令，8259A的一个命令口可以接收四种不同命令。四.I/O端口的编址方式--选讲统一编址和独立编址1.统一编址把外设

7、接口与内存统一进行编址。各占据统一地址空间的不同部分。优点：指令统一，灵活；访问控制信号统一。缺点:内存可用地址空间减小；延长I/O操作时间。FFFFFH00000H地址空间(共1MB)内存地址(960KB)I/O地址(64KB)EFFFFHF0000H2.独立编址外设地址空间和内存地址空间相互独立，由M/IO信号区分。优点：内存地址空间不受I/O编址的影响。缺点：I/O指令（IN，OUT）功能较弱。8088总线A19-A0A15-A0MEMR、MEMWIOR、IOW