[工学]微机原理与接口分析第10章

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1、10.1输入输出接口基础10.2中断系统10.3DMA传送和DMA控制器823710.4ISA系统总线10.5并行接口芯片825510.6主机板上的计时计数逻辑10.7键盘接口及应用第10章输入输出接口(1)返回主目录第10章输入输出接口(1)微处理器支持输入输出操作的逻辑和指令支持执行输入输出指令的逻辑8259芯片为核心组成的中断控制逻辑8237为核心组成的DMA控制逻辑这些逻辑，一侧与微处理器相连，受微处理器控制和管理，另一侧则形成系统总线接到扩充插槽的接点上，成为与输入输出接口板的物理连接点。10.1输入输出接

2、口基础10.1.1输入输出的基本方式1.输入输出指令在输入输出地址空间中，占据一个输入输出地址的称为一个输入输出端口或简称为端口(PORT)。CPU可以从端口读入数据，也可以向端口输出数据。对8086微处理器，输入输出指令的一般格式为：INDST，SRCOUTDST，SRCIN指令，目的地址DST的寻址方式为寄存器方式，字节输入时为AL，字输入时为AX。源操作数的寻址方式有两种：直接寻址方式，即在SRC的位置上直接写上代表端口地址的数或能求出值的表达式。对于直接寻址方式有一点限制，就是端口地址不能大于255(

3、0FFH)，因为直接寻址方式的指令汇编后是两个字节的指令，第2个字节是端口地址的二进制代码。寄存器间接寻址。间址寄存器为DX，书写为INAL，DX或INAX，DX。采用DX寄存器，端口地址的大小没有限制，但必须在合法的输入输出地址空间内(有效I/O地址范围为0~FFFFH)。间接寻址指令经汇编为单字节指令。对于OUT指令，源操作数的寻址方式和IN指令的目的操作数的寻址方式相同，目的操作数寻址方式与IN指令的源操作数寻址方式相同。有8位端口和16位端口两种端口。如表10.1所示。对于8位端口而言，要用一条指令输入或输

4、出16位数据将涉及两个相邻的端口，对于16位端口，用一条指令输入或输出16位数据只涉及一个端口。输入输出指令的执行不影响任何标志位的状态。80286及以后的微处理器增加了字符串输入输出指令。这些指令既具有某些输入输出指令的特点又具有某些字符串操作指令的特点。2.输入输出同步问题IN指令可以把外部数据输入CPU，OUT指令可以把CPU的数据输出到外部，它们是实现数据输入输出传输的基础。在实际数据传输过程中，有一个突出的必须解决的问题，就是主机与外部设备之间时间同步的问题。表现在：(1)外部设备工作时有自己的定时机

5、构，主机在运行程序、执行指令时也有自己的定时系统，它们在时间上是不同步的。解决方法：主机和外部设备之间除传输数据之外，还需要互相提供联络信息。联络信息可以理解为状态信息，如向接收方提供“数据已准备好”的状态，请对方取走；联终信息也可理解为命令或请求，如“把数据取走”。(2)一个微机系统中，如果有多个外部设备存在，也就存在这种可能性：两个或多于两个设备同时要求与主机交换信息。解决方法：必须以某种策略决定首先应该响应和处理哪个设备的传输请求，然后响应和处理哪个设备的传输请求。3.数据输入输出的基本方式有3种基本输入输

6、出方式。(1)程序直接控制传送方式（查询方式）程序直接控制输入输出方式就是完全通过执行程序来控制实现主机与外部设备之间的数据交换。可以归纳为以下特点：①数据的传输靠执行指令实现②外部设备的状态信息用IN指令输入，然后测试③这种输入输出方式的优点简单、实现容易。缺点：第1，为了测试和等待外部设备作好传输数据的准备，要花费大量的时间。第2，CPU在一段时间里只能和一个外部设备之间传输数据，其它设备只能等待。第3，不能发现和处理预先无法估计的错误和异常现象。图查询式输出数据的程序流程图查询输出的程序段如下：SCAN：I

7、NAL，状态口地址；取状态信息TESTAL，01H；测忙闲标志JNZSCAN；忙，转移MOVAL，某数OUT数据口地址，AL；空闲，输出数据(2)程序中断控制方式程序中断就是主机在运行程序时出现了特殊的情况，暂时停止执行正在运行的程序，转到另一段处理特殊情况的程序，待特殊情况处理程序执行完后，返回到被暂时停止的程序接着运行。图中断过程示意图图中断处理流程内部中断：由于CPU内部操作或执行某些指令时引起的程序中断。外中断：由于CPU外部信号引起的程序中断。借助于CPU响应外中断请求的能力，实现输入输出的控制，

8、简称为程序中断方式输入输出。利用程序中断机制，可以实现多种功能。首先，外部设备要有接口逻辑，能把外部设备的状态信息变成中断请求信号，加入CPU的中断请求输入端。然后，CPU接受(响应)中断请求，转入中断处理程序(也称中断服务程序)，输入输出数据的传输是在中断处理程序中用输入输出指令实现的。对于程序中断输入输出方式可以概括出以下特