《输入输出技术》ppt课件2

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1、第2章输入输出技术2.1概述在微型计算机系统的应用中，CPU除与内存交换信息外，还必然要经常与各种外部设备交换信息。主机与外设进行信息交换过程主要是完成数据输入或输出的传送操作。输入或输出操作的确切含义是有选择地启动被微处理器选中的外部设备，以便使其接收来自CPU的数据或向CPU送入数据。数据传送的方向标准通常以微处理器为中心，当数据是由外部设备，如键盘、纸带读入机、光笔等设备向CPU送入时，称为输入传送；而当数据自CPU送到如发光二极管、七段显示器、CRT显示器、点阵打印机、绘图仪等设备时，称为输出传送。当实现一个数据的输入输出操作时，CPU必须在众多的外部设备中寻找一个确定的

2、设备，而如何寻找这一特定的外部设备就是输入输出寻址方式所解决的问题。当找到一个确定的外部设备以后，接下来的问题就是如何同它进行信息交换，这就是输入输出控制方式所解决的问题。2.2输入输出的寻址方式1存储器映象寻址方式存储器映象寻址方式的主要优点是：（1）指令丰富。所有存储器访问指令都可以用来处理I/O操作，而不使用专用的I/0指令。在微型机的指令系统中，存储器操作指令数量多，功能强，寻址方式灵活，这给程序设计带来了方便，同时也大大增强了系统的I/0功能，使I/0端口不仅能完成数据的传送，还能对端口的内容进行算术逻辑运算或移位等。（2）I/O端口空间大。由于在存储器空间中划出一个区

3、域作为I/O端口地址空间，所以系统中的I/O端口数目几乎不受限制，其最大数目只受系统的存储容量的限制。这对大型控制或数据通讯系统等一些特殊场合是很有用处的。（3）寻址的控制逻辑比较简单。这种寻址方式的主要缺点是：（1）I/O端口占用了一部分存储器地址空间，使可用的内存空间相对减少。另外，当所有地址都必须做为存储器单元使用时，则不能采用这种方法。（2）对外设的访问和对存储器的访问一样，必须对全部地址线译码，因而地址译码电路比较复杂。（3）存储器操作指令字节长，需要较长的执行时间，降低了I/O操作速度。（4）用存储器指令来处理输入/输出，在程序清单中不易区别，给程序的设计，分析和调试

4、带来一定的困难。输入输出的寻址方式2I/O映象寻址方式I/O映象寻址方式的主要优点是：（1）I/O空间与存储器空间各自独立，可分开设计。（2）由于采用单独的I/O指令，其助记符与存储器指令明显不同，因而使程序编制清晰，易于理解。（3）I/O地址线较少，所以译码电路简单。（4）I/O指令格式短，执行时间快。这种寻址方式的主要缺点是：（1）需要专门的I/O指令，且这些指令一般不如存储器访问指令丰富，程序设计灵活性较差。（2）参加译码的地址线较少，使外设端口数目受到限制。（3）采用专用的I/O周期和专用的I/O控制线，这不仅使微处理器有限的引脚更加紧张，而且也增加了控制逻辑的复杂性。最

5、小模式下的8088则用M/IO信号来区分存储器或I/O端口的访问。最大模式下的8088与协处理器8087连接，引脚更为紧张，只有通过输出三个总线周期信号，再由8288总线控制器解读后生成存储器读/写、I/O读/写的控制信号。8088专用I/O指令对于采用直接寻址方式，其指令格式为：输入指令：INAL，n和INAX，n输出指令：OUTn，AL和OUTn，AX对于采用间接寻址方式，其指令格式为：输入指令：INAL，DX和INAX，DX输出指令：0UTDX，AL和OUTDX，AX门电路组合法常见的端口地址选择方法有三种：门电路组合法、译码器译码法、比较器比较法。门电路组合法是最简单的一

6、种端口地址选择方法，它采用常见的逻辑门电路，比如与门、或门、非门等作为基本的组合元件。一般端口都是指寄存器、锁存器或缓冲器，这些器件都有一个芯片选择信号，简称片选信号，多数是低电平有效，当然，也有一些芯片没有片选信号，而是有使能端，或脉冲控制端，总之是使器件产生动作的控制端。端口地址选择的目的，是当地址线上出现某种信息组合时，在电路的输出端会产生一个有效信号（有效信号有四种状态，即高电平、低电平、上跳沿、下降沿，具体使用哪种状态，视所使用器件而定），该信号连到器件的控制端，使器件产生动作，从而完成I/O端口的读/写操作。这种方法简单、直观，适合于单个端口，常用的基本门电路有740

7、0（2输入4与非门）、7408（2输入4与门）、7420（4输入双与非门）、7430（8输入与非门）、7402（2输入4或非门）、7432（2输入4或门）、7404（六反相器）等等。译码器译码法这是最常用的一种方法，就是利用译码器芯片对地址进行译码。PC/XT微型机系统板上接口芯片的端口地址译码采样了一个74LS138译码电路。这些芯片也都有片选信号，74LSl38译码器的输出与这些芯片的片选信号连接。各接口芯片内部有多个寄存器，因而应有多个端口地址。译码器只直接使用A9～A5，