《数字量输入输出》ppt课件

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1、5.1概述5.2系统总线及接口5.3中断控制系统5.4计数定时接口5.5并行输入输出接口第5章数字量输入输出15.1概述5.1.1I/O信号的形式1、开关量：只有两种稳定的信号，可以用两个最基本的逻辑符号表示2、数字量：多位0和1按一定规则组合所表示的信号3、脉冲量：两种稳态之间的变化正跳变：由0变到1负跳变：由1变到04、模拟量：数值和时间上都能连续变化的信号25.1.2I/O接口接口的含义：狭义上：连接计算机和I/O设备的部件；广义上：还包括接口电路的管理驱动程序；1、I/O接口的功能（1）信号的形式变换：非数字信号变换成二进制数字信号；（2）电平转换和放大（3）锁存及缓冲（

2、4）I/O定向（5）并行及串行I/O的转换并行方式：接口和I/O设备之间以并行方式传送；串行方式：一位一位地进行传送；32、I/O的内容分类（1）数据信息：数据信息可分为数字量、模拟量和开关量。（2）状态信息：状态信息是CPU与外设之间交换数据时的联络信息。（3）控制信息：控制信息用来设置I/O外设(包括I/O接口)的工作模式、命令字等有关信息。如“启动”，“停止”信息。3、I/O接口的构成（1）端口：构成I/O接口的基本单元。较低地址端口存放较低字节内容，较高端口存放较高字节的内容（2）端口的分类：数据端口：单向输入、单向输出、双向状态端口控制端口：输入、输出指令45.1.3I

3、/O编址两种I/O编址方式：存储器映象和I/O端口寻址1、存储器映象编址：从存储器地址中分出一部分给I/O端口使用，每个I/O端口被看成一个存储器单元，用访问存储器的方法访问I/O端口优点：无须专门的I/O指令和专门的I/O控制信号也能完成I/O；2、I/O端口单独编址：使用专门的I/O指令和控制信号进行I/O；优点：I/O指令和存储器分别编址，各自都有完整的地址空间；两种方式优缺点互补；55.1.4I/O的控制方式1.无条件传送方式无条件传送方式是假设输入接口数据已经准备好，或者输出设备是空闲的，此时CPU无需查询状态，直接用IN和OUT指令完成与接口之间的数据传送。2.查询传

4、送方式利用查询方式输入数据之前，CPU要查询输入数据是否准备好；利用查询方式输出数据之前，CPU要查询输出设备是否空闲。只有确认外设已经具备了传送条件后，才能用IN和OUT指令完成数据传送。63、中断控制传送方式中断控制的输入和输出方式，也成中断传送方式。当外设的输入数据准备好或接受数据的锁存器空时，主动向CPU发出中断请求，使CPU中断原来执行的程序（主程序），转去执行为外设服务的输入或输出操作，服务完毕CPU再继续执行原来的程序。4、直接存储器访问方式DMA5、其他方式：如I/O处理机方式75.2系统总线及接口5.2.1总线概述1、总线的特性（1）多信号源（2）被分时使用（3

5、）由主设备控制2、总线的分级（1）片内总线（2）系统级总线：计算机机箱内部，插卡与插卡之间的连接总线；（3）设备级总线：计算机机箱外部，I/O设备和计算机之间的连接总线；85.2.2系统总线标准1、PC/XT及ISA总线（1）总线信号（2）总线周期：CPU执行一条指令的时间称为指令周期。系统的总线周去分为CPU驱动和DMAC驱动CPU驱动的总线周期存储器读总线周期存储器写总线周期I/O读总线周期I/O写总线周期DMAC驱动的总线周期DMA存储器读周期DMA存储器写周期95.3中断控制系统1、中断及返回所谓“中断”是指CPU在正常执行程序的过程中，由于内部/外部事件或由程序的预先安

6、排，引起CPU暂时中断当前程序的运行而转去执行为内部/外部事件或预先安排的事件服务的子程序，待中断服务子程序执行完毕后，CPU再返回到暂停处（断点）继续执行原来的程序，这一过程称为中断，其示意图如图5-1所示。5.3.1中断的基本概念102、中断系统的功能（1）发出中断请求信号：原始信号、经过管理后输往CPU的信号（2）定向中断服务程序（3）主程序的暂停及返回断点的保护和返回现场的保护和返回3、中断技术的优点（1）并行操作(CPU与外设)（2）实时处理(测控信号)（3）故障处理(掉电保护等)（4）分时操作(多任务或多用户系统)114、中断源：能引起中断的设备或事件称为中断源。（1

7、）中断源种类设备中断（硬中断）指令中断（软中断）故障中断（状态中断）实时时钟中断（定时中断）CPU内部运算产生的某些错误所引起的中断12（2）中断源识别通常有两种方法：查询中断和矢量中断。查询中断查询中断时采用软件或硬件查询技术来确定发出中断请求的中断源。多个中断源共用一个中断服务入口程序，进入中断服务程序后查询方式有：软件查询：首先读取中断源状态并查询检测，然后根据状态检测情况作相应的中断处理。硬件查询1：通过串行顺序链电路端口读取引起中断的最高优先级中断源的编码，然后根据该编