《输入输出结构》ppt课件

《《输入输出结构》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十章输入输出结构10.1异步数据传输10.2可编程I/O10.3中断10.4直接存储器访问10.5I/O处理器10.6串行通信10.7实例：串行通信标准同济大学软件学院1输入/输出设备通过系统的地址总线、数据总线、控制总线和CPU相连（如图10.1）图10.1CPU与I/O设备的连接10.1异步数据传输21.I/O接口的基本功能实现主机和外设之间的数据传送控制。如同步控制、设备选择、中断控制和DMA控制(2)实现数据缓冲，以达到主机与外设之间的速度匹配。(3)接受主机的命令，提供设备接口的状态，并按照主机的命令控制设备。32.I/O接口类型（1）按照数据传送的宽度可

2、分为并行接口和串行接口（2）按照数据传送的控制方式可分为直接程序控制、程序中断、DMA通道、外围处理机（3）按照时序控制方式可分为同步接口和异步接口43.根据是源还是目的设备启动传送以及是否用握手，异步数据传送可分为四种◆不带握手的源启动数据传送◆不带握手的目的启动数据传送◆带握手的源启动数据传送◆带握手的目的启动数据传送510.1.1不带握手的源启动数据传送源设备输出数据选通一个控制信号并维持一段时间目的设备读入数据源设备使控制信号和数据无效图10.2不带握手的源启动数据传送（a）时序6实现源数据传送更新LED的电路如图10.2（b）图10.2不带握手的源启动数据传

3、送:（b）实现710.1.2不带握手的目的启动的数据传送目的设备传输选通信号给源设备一段时间后源设备使数据有效，并将数据稳定一段时间目的设备读入数据后置数据选通信号无效源设备停止传输有效数据图10.3不带握手的目的启动数据传送（a）时序8实现目的数据传送更新LED的电路如图10.3（b）图10.3不带握手的目的启动数据传送：（b）实现910.1.3握手不带握手的数据传送无需确认数据收到，适合于在规定的时间内传送。当每次传送所花费的时间不同时，设备可采用握手方式来协调数据传送。10◆带握手的源启动数据传送源设备置数据请求信号为高，然后使有效数据可用数据稳定后，目的设备读

4、取此数据目的设备读完数据，就发送一个数据确认信号给源设备源设备停止传输有效数据，目的设备复位数据确认信号图10.4带握手的源启动数据传送（a）时序11图10.4带握手的源启动数据传送：（b）实现12◆带握手的目的启动数据传送目的设备传输一个数据选通信号，源设备使有效数据可用数据稳定后，目的设备读取此数据目的设备读完数据，就发送一个数据准备就绪信号给源设备源设备停止传输有效数据，目的设备复位数据准备就绪信号图10.5带握手的目的启动数据传送（a）时序13图10.5带握手的目的启动数据传送：（a）时序和（b）实现数据请求数据准备就绪14◆可编程I/O（programmed

5、I/O）用指令编程来控制CPU输入或输出数据。◆可编程I/O的特点10.2可编程I/O何时何地进行输入/输出完全受CPU控制；数据的输入输出都要经过CPU；用于连接低速外围设备。15独立编址有专门的指令访问I/O端口。存储器编址把I/O端口视为存储器的一个单元，采用存储器存取指令即可访问它们。◆可编程I/O的编址方式16相对简单CPU，其结构不能采用独立的I/O方式，但可利用存储器编址I/O方式。例：执行指令LDACFFFF为了实现此I/O端口，设计硬件如图10.6。图10.6地址为FFFFH的输入端口当地址总线上的值为FFFFH，控制信号READ=1时，三态缓冲器才

6、选通17修改相对简单CPU以支持独立的I/O方式：◆必须在CPU指令集中增加输入、输出指令；◆产生必要的新控制信号；◆在状态图中增加新状态；◆开发RTL代码支持新状态；◆修改寄存器、ALU和控制单元硬件来支持新的指令。181.增加两条新指令一条输入数据一条输出数据指令指令码操作INPT00100000ΓAC←输入端口ΓOTPT00100001Γ输出端口Γ←AC表10.1相对简单CPU的独立I/O指令192.增加一个新控制信号IOIO=1时为I/O操作，IO=0时为存储器操作3.新状态与RTL代码图10.8实现INPT指令执行周期的状态INPT1：DR←M，PC←PC+

7、1，AR←AR+1INPT2：TR←DR，DR←M，PC←PC+1INPT3：AR←DR，TRINPT4：DR←输入端口INPT5：AC←DR204.硬件的修改（1）修改寄存器（2）修改ALU（3）修改控制单元图10.9产生INPT执行周期的状态信号的硬件21◆计数器控制信号修改INC=（INC原有值）∨INPT1∨INPT2∨INPT3∨INPT4CLR=（CLR原有值）∨INPT5◆组合INPT1状态所需进行的修改DRLOAD=（DRLOAD原有值）∨INPT1MEMBUS=（MEMBUS原有值）∨INPT1PCINC=（PCINC原有值）∨IN