输入输出系统概述

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1、第19讲输入输出(I／O)系统1I/O设备的编址及设备控制器的功能1.什么是接口？答：接口是计算机与I/O设备或其他系统之间所设置的逻辑控制部件，也称I/O控制器。2.两种I/O设备的编址方式统一编址方式独立编址方式1输入输出系统概述I/O接口的基本功能接口(Interface)和端口(Port)的概念:端口是指接口电路中可以被CPU直接访问的寄存器.接口是若干端口加上相应的控制逻辑电路.I/O接口的基本功能⑴实现主机和外围设备之间的数据传送控制.其中包括同步控制,设备选择和中断控制等.DMA还具有直接访问存储器功能,并给出存储器

2、地址.⑵实现数据缓冲,以达到主机同外围设备之间的速度匹配.在接口电路中,一般设置一个或几个数据缓冲寄存器.在数据传送过程中,先将数据送入数据缓冲寄存器,然后再送到目的设备(输出)或主机(输入)⑶接受主机的命令,提供设备接口的状态,并按照主机的命令控制设备.CPU控制电路DRSRCRI/O设备地址数据IO/MRDWR数据状态控制输入输出接口接口电路的内部结构CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部：⑴数据寄存器输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据⑵状态寄存器保存

3、外设或接口电路的状态⑶控制寄存器保存CPU给外设或接口电路的命令接口电路的外部特性主要体现在引脚上，分成两侧信号面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接主要是数据、地址和控制信号面向外设一侧的信号：用于与外设连接提供的信号五花八门功能定义、时序及有效电平等差异较大接口电路的可编程性许多接口电路具有多种功能和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种接口需进行物理连接，还需编写接口软件接口软件有两类：初始化程序段——设定芯片工作方式等数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间信息交换结构方式按照数据传送的宽度可分为并行接口

4、和串行接口。在并行接口中，设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同时传送。在串行接口中，设备和接口间的数据是一位一位串行传送的，而接口和主机之间是按字节或字并行传送。接口要完成数据格式的串—并变换。数据传送配合方式按照数据传送的控制方式可分成程序控制输入输出接口，程序中断输入输出接口和直接存储器存取(DMA)接口等。I/O接口分类端口统一编址是把每一个端口视为一个存储器单元，并赋以相应的存储器地址。微处理机访问端口，如同访问存储器（只是地址不同），所有访问存储器指令同样适合于I/O端口。由于端口地址被映象到存储空间，作为存储空间的

5、一小部分，因此，也称为“存储器映象编址”。1）统一编址方式(存储器对应I/O方式)输入输出接口的编址方式端口地址与存储器地址统一编址译码器CPUAB去存储器去I/O端口RDWR优点：不需要专门的I/O指令I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活缺点：I/O端口要占去部分存储器地址空间程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）端口独立编址是把所有I/O接口看作一个独立于存储的I/O空间。在这个I/O空间内，每个端口都被分配一个地址与之对应。要访问独立于存储空间的端口，必须用专门的I/O指令（IN和OUT）。2）独立编址方式(专用I

6、/O方式)译码器8086CPU去存储器去I/O端口译码器A0～A15A0～A19优点：I/O端口的地址空间独立控制和地址译码电路相对简单专门的I/O指令使程序清晰易读缺点：I/O指令没有存储器指令丰富，寻址方式少IBMPC等系列机设置有专门的I／O指令，设备的编址可达512个，部分设备的地址码如表10.1所示。从表中可见，每一台设备占用了若干个地址码分别表示相应的设备控制器中的寄存器地址。IBMPC设备地址码I/O设备占用地址数地址码（16进制）硬盘控制器软盘控制器彩色图形显示器异步通信控制器168168320----

7、32FH3F0----3F7H3D0----3DFH3F8----3FFH程序员试题若某个计算机系统中，内存地址与I/O地址统一编址，访问内存单元和I/O是靠_____来区分。A.数据总线上输出的数据B.不同的地址代码C.内存与I/O使用不同的地址总线D.不同的指令B一、程序直接控制传递方式二、程序中断控制方式三、直接内存访问方式——DMA四、I/O通道控制五、输入、输出处理机方式2I/O设备数据传送控制方式程序传送方式以CPU为中心，数据传送的控制来自CPU，通过执行预先编制的输入/输出程序实现数据传输。程序传送方式可分为无条件

8、传送和查询传送方式。无条件传送方式在传送信息时，已知外部设备是准备好的状态，所以输入输出时都不需要查询外部设备的状态。在输入或输出时，相应给出IN或OUT指令即可。但这种方式必须确信外部设备已准备好的状态才可使用，否则就会出错，故很少使用。程序直接