6.输入输出与中断

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1、第六章输入输出与中断王东明东南大学移动通信国家重点实验室wangdm@seu.edu.cn本章主要介绍微机系统中的输入输出接口技术通过本章的学习，掌握接口的概念和功能，微处理器与I/O设备之间数据传输的3种控制方式。特别要深刻理解中断的基本概念，熟练掌握中断控制器的编程和使用的有关技术本章主要内容7/15/20212王东明/NCRL本节课内容输入输出接口概述接口电路及其功能CPU与外设间的接口电路I/O接口的编址方式I/O指令CPU与外设间的数据传送方式程序传送无条件传送程序查询传送中断传送直接存储器存取（DM

2、A）传送7/15/20213王东明/NCRL本节课内容输入输出接口概述接口电路及其功能CPU与外设间的接口电路I/O接口的编址方式I/O指令CPU与外设间的数据传送方式程序传送无条件传送程序查询传送中断传送直接存储器存取（DMA）传送7/15/20214王东明/NCRL输入输出接口概述输入和输出（Input/Output—I/O）设备：是计算机系统的重要组成部分，计算机通过它们与外界进行数据信息交换输入设备（Input）：将外界信息及操作者意图、数据、程序等转化为计算机能识别的格式传送给计算机的设备；如，键盘、

3、鼠标、扫描仪等。输出设备（Output）：将计算机处理好的结果、数据转换为人们所需要的形式的设备；如，CRT显示器、打印机、绘图仪等输入输出（双向）设备：既可输入也可输出的设备；如串行通信口RS232C、调制解调器MODEM、网卡等。7/15/20215王东明/NCRL输入输出接口概述什么是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。一般CPU不直接与外设连接CPU通过接口电路与外设连接7/15/20216王东明/NCRL本节课内容输入输出接口概述接口电路及其功能CPU与外

4、设间的接口电路I/O接口的编址方式I/O指令CPU与外设间的数据传送方式程序传送无条件传送程序查询传送中断传送直接存储器存取（DMA）传送7/15/20217王东明/NCRL接口电路及其功能数据信息——最基本信息，有三种形式：数字量：由键盘等输入的信息，按一定的编码标准，由若干位数组合表示的二进制数或ASCII码表示的字符；开关量：一位二进制数表示两种状态的量，如‘1’表示‘开’，‘0’表示‘关’等，也可以理解为数字量的1位的特例；模拟量：能连续变化的量，如电压、电流等，在利用计算机处理这类量时，一般要经过A/

5、D和D/A；状态信息——CPU与外设交换数据信息过程中的联络信息，也称握手信号。控制信息——用于控制外设的启动和停止。7/15/20218王东明/NCRL接口电路及其功能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7/15/20219王东明/NCRL接口电路及其功能地址译码电路——用于接口内部各寄存器及芯片本身的寻址；数据寄存器——用于存放CPU与I/O设备之间传送的数据；状态寄存器——存放接口工作时的状态标志，

6、如忙、闲、准备好等，便于CPU查询；控制命令寄存器——用于存放CPU送来的控制字，用来设定接口功能、工作参数和工作方式（可编程）。7/15/202110王东明/NCRLCPU与外设间的接口电路接口电路中的寄存器通常是由数据缓冲器或锁存器来实现的。它们的功能是解决CPU与外设的速度上不匹配。从而避免了因速度不一致而导致的数据丢失。在输入数据时，因简单外设输入数据的保持时间相对于CPU的接收速度来讲较长，因此，输入数据通常不需要加锁存器，而直接使用三态缓冲器与总线相接。在输出数据时，一般都需要锁存器将要输出的数据保

7、持一段时间，这个保持时间的长短与外设的动作相适应。7/15/202111王东明/NCRLCPU与外设间的接口电路7/15/202112王东明/NCRL本节课内容输入输出接口概述接口电路及其功能CPU与外设间的接口电路I/O接口的编址方式I/O指令CPU与外设间的数据传送方式程序传送无条件传送程序查询传送中断传送直接存储器存取（DMA）传送7/15/202113王东明/NCRLI/O接口的编址方式I/O端口I/O信息的三种类型：数据、命令、状态。传送这三类信息的通道分别称为：数据端口(I、O)、命令端口(O)、状

8、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。7/15/202114王东明/NCRLI/O接口的编址方式：统一编址方式编址方法把I/O端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；程