输入输出和中断技术

《输入输出和中断技术》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、Ch.7输入输出和中断技术本章内容基本概念I/O端口的编址输入输出的基本方法：无条件、查询、中断、DMA中断中断基本概念8086/8088中断系统8259中断控制器*DMA*DMA的基本概念DMA工作过程DMA的三种传输方式7.1输入/输出接口（I/O接口）7.1.1概述什么是I/O接口？把外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。实现外设与主机之间的信息交换。I/O接口的功能数据的寄存和缓冲功能缓解接口与CPU工作速度的差异对外设的控制和检测功能对外设进行选择信号电平与类型的转换（信号兼容）形式、格式、电平、功率、码制等7.1.2端口的编址方式I

2、/O端口：I/O信息的三种类型：数据、控制、状态。传送这三类信息的通道分别称为：数据端口(I、O)、控制端口(O)、状态端口(I)。不同外设具有的端口数各不相同，计算机中为每一个端口都赋予一个惟一编号——称为端口地址(或端口号)。端口有两种编址方式：统一编址和独立编址。1.统一编址把外设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，使用同一组的地址/控制信号。缺点内存可用地址空间减小0地址空间(共1MB)内存地址(960KB)I/O地址(64KB)FFFFFHEFFFFHF0000H2.独立编址外设

3、地址空间和内存地址空间相互独立。优点：内存地址空间不受I/O编址的影响缺点：I/O指令功能较弱，使用不同的读写控制信号00000H内存地址空间内存空间(1MB)I/O空间(64KB)FFFFHFFFFFHI/O地址空间0000H7.1.3I/O端口地址的译码（地址+控制信号）片间寻址：高位地址+控制信号=CS*片内寻址：地位地址连接到芯片7.1.4I/O数据的传送方式并行一个数据单位(通常为字节)的各位同时传送速度快、距离短、成本高例：PC机的并行接口(通常用于连接打印机)串行数据按位进行传送速度慢、距离远、成本低例：PC机的串行接口(通常用于

4、串行通信)7.2.1接口电路的基本结构7.2简单接口电路数据线控制线状态线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接外设接主机数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的数据命令寄存器——存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式。状态寄存器——保存外设当前状态，以供CPU读取。简单接口电路数据输入接口必须具有三态输出能力，以便与总线挂接外设有数据保持能力时—可用三态门实现外设无数据保持能力时—用三态输出的锁存器实现数据输出接口常用锁存器实现7.3I/O设备数据传送控

5、制方式程序控制传送方式无条件传送查询式传送中断方式传送直接存储器存取(DMA,DirectMemoryAccess，无需CPU参与)IOP方式（输入输出处理机）7.3.1无条件传送方式适用于总是处于准备好状态的外设以下外设可采用无条件传送方式：开关发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等)继电器步进电机优点：软件及接口硬件简单缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄7.3.2查询传送方式适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态——“你准备好没有？”对外设的要求：应提供设备状态信息

6、对接口的要求：需要提供状态端口优点：软件比较简单缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢7.3.3中断传送方式CPU无需循环查询外设状态，而是外部设备在需要进行数据传送时才中断CPU正在进行的工作，让CPU来为其服务。即CPU在没有外设请求时可以去做更重要的事情，有请求时才去传输数据，从而大大提高了CPU的利用率。优点：CPU效率高，实时性好，速度快。缺点：程序编制较为复杂。7.3.4DMA传输前面三种I/O方式都需要CPU作为中介：外设CPU内存两个含义：1）软件：外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行程序来完成的（PIO方式）；2

7、）硬件：I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信号都是由CPU发出的（总线由CPU控制）。缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度（约为几十KB/秒）—解决：DMA传输DMA传输:外设内存外设直接与存储器进行数据交换，CPU不再担当数据传输的中介者；总线由DMA控制器（DMAC）进行控制（CPU要放弃总线控制权），内存/外设的地址和读写控制信号均由DMAC提供。优点：数据传输由DMA硬件来控制，数据直接在内存和外设之间交换，可以达到很高的传输速率（可达几MB/秒）DMA传送原理示意图①系统总线CPUDMAC存储器外设接口AENIOWMEMWME

8、MRIORMEMWMEMRIOWIORAENHOLDHLDADRQDACK②③④⑤AENIOWIORMEMWMEMR①外设发出DMA请求②DMAC向C