《输入输出系统》PPT课件

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1、第8章输入输出系统8.1输入输出系统概述8.2输入输出接口8.3主机与外设交换信息的方式本章小结作业18.1输入输出系统概述一、输入输出系统的构成二、外设与CPU的连接三、I/O指令格式2一、输入输出系统的构成1、外设的特点2、外设的分类3、外设的编址方式31、外设的特点外设具有工作速度差异大、结构原理差异大、时序独立、异步性明显等特点，处理的信息从数据格式到逻辑时序一般不可能直接与CPU兼容。计算机与I/O设备间的连接与信息交换不能直接进行，而必须设计一个“接口电路”作为两者之间的桥梁，使CPU和外设协调

2、工作，这种I/O接口电路又叫“I/O适配器”（I/OAdapter）。42、外设的分类按照功能可分为输入设备和输出设备两大类。输入设备用于将各种形式的外部信息转换为计算机所能识别的二进制信息输出设备则用于将计算机中的二进制信息转换为人或其他机器所能识别的信息形式。52、外设的分类按照外设的工作速度又可以分为低速设备、中速设备、高速设备。例如，键盘、鼠标是常见的低速设备，磁盘是常见的高速设备。根据外设在计算机系统中所起的作用，可以分为人—机交互设备、外存储器设备、通信设备。63、外设的编址方式I/O统一编址（

3、存储器映射方式）I/O独立编址（I/O映射方式）7I/O统一编址一个I/O端口等同于一个存储器单元。应用：Motorola系列、Apple系列微型机及一些单片机和单板机。优点：指令系统中不设置专用的I/O指令，用功能很强的访存指令(如LOAD/STORE或者MOV)来访问I/O端口，通过地址来区分访问的是存储器还是I/O端口。外设数目或I/O寄存器数几乎不受限制。微机的读写控制逻辑较为简单。8I/O统一编址缺点：I/O端口占用部分主存空间，可用主存空间减小；访存指令较长，执行速度较慢；I/O端口地址译码电路

4、复杂，译码时间较长。9I/O独立编址I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立。指令系统中设置了专用的I/O指令，用I/O指令来访问I/O端口，用访存指令来访问存储器，因此，虽然I/O端口地址与存储器地址有部分重叠，但通过指令可以区分。应用：IBM-PC系列、Z-80系列微型机及一些大型机。优点：I/O端口地址不占用存储器地址空间；I/O端口数量不多，占用地址线少，地址译码简单，速度较快；使用专用I/O命令(IN/OUT)，指令短，执行速度快，可读性强。10I/O独立编址（续）缺点：专用I/O指令增加指令系

5、统复杂性，且I/O指令类型少，程序设计灵活性较差；要求处理器提供MEMR/MEMW和IOR/IOW两组控制信号，增加了控制逻辑的复杂性。Intel系列微机I/O编址Intel系列微处理器支持I/O独立编址方式和I/O统一编址（存储器映象编址）方式。Intel系列微机系统仅支持I/O独立编址方式。11二、外设与CPU的连接外设接口通过总线与CPU连接。CPU访问外设的实质是访问外设接口中的寄存器(端口)。相比存储器的访问，CPU访问外设的过程是完全等同的，不同的是所发送的读写信号有区别。12三、I/O指令格式

6、专用的I/O指令包含操作码、命令码和地址码三部分。操作码用于区分访存指令和I/O指令命令码用于区分I/O操作的种类地址码则指明要访问的外设端口地址以及CPU寄存器号13三、I/O指令格式IBM/PC机的I/O指令只有两条：IN和OUTIN指令将外设端口中的数据读入累加寄存器AL(AX)。OUT指令将累加寄存器AL(AX)的数据写入外设端口。它们的汇编助记符及格式如下：端口地址为8位INAL/AX，portOUTport，AL/AX；;Port为8位的端口地址（0～255）；端口地址为16位MOVDX，por

7、tINAL/AX，DX；OUTDX，AL/AX；;DX内为16位的端口地址port。148.2输入输出接口一、I/O接口的功能二、I/O接口的组成15一、I/O接口的功能I/O接口的功能如下：实现数据缓冲执行CPU的命令返回外设的状态设备选择。实现数据格式的转换实现信号的转换中断管理功能16二、I/O接口的组成I/O接口的硬件电路主要包括三部分：基本电路主要包括寄存器及其控制逻辑。寄存器包括命令寄存器（控制寄存器）及其译码器、数据缓冲寄存器、状态寄存器，分别用以保存CPU的命令、数据信息和外设的状态。端口地

8、址译码电路对地址总线上的外设地址进行译码，用以决定是否选中设备自身。供选电路由于接口的功能和结构有很大的区别，因此各接口电路中可能选择使用中断控制逻辑、定时器、计数器、移位器等器件。17二、I/O接口的组成I/O接口组成框图188.3主机与外设交换信息的方式一、程序查询方式二、程序中断方式三、直接存储器访问（DMA）方式四、通道方式五、输入输出处理机（IOP）方式19一、程序查询方式工作原理：CPU查询外设已准备