计原及汇编7.ppt

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1、第七章输入输出系统及外围设备一、输入输出系统的基本功能管理主机与外设以及外设与外设之间的信息交换，由硬件和软件共同完成此项任务。二、输入输出系统的组成1、软件如何将用户编制的程序(或数据)输入至主机内；如何将计算结果输出给用户；如何实现输入/输出系统与主机协调工作等。2、硬件计算机总线输入/输出接口第一节输入输出系统概述接口电路具有的功能进行地址译码，以实现CPU与某一指定设备间的信息交换；对传送数据提供缓冲，以便快速的CPU与各种速度的外围设备进行速度匹配；信息交换，使CPU与外围设备信息的格式、电平一致；提供

2、有关数据传送的协调状态，如设备准备好、设备忙等；提供时序控制，以满足各种外设在时序控制方面的要求等。主机与外设间的接口信息数据信息：这类信息可以是通过输入设备送到计算机的输入数据，也可以是经过计算机运算处理和加工后，送到输出设备的结果数据。传送可以是并行的，也可以是串行的。控制信息：这是CPU对外设的控制信息或管理命令，如外设的启动和停止控制、输入或输出操作的指定、工作方式的选择、中断功能的允许和禁止等。状态信息：这类信息用来标志外设的工作状态，比如，输入设备数据准备好标志，输出设备忙、闲标志等。CPU在必要时可通

3、过对它的查询来决定下一步的操作。联络信息：这是主机和外设间工作的时间配合信息，它与主机和外设间的信息交换方式密切相关。外设识别信息：这是I/O寻址的信息，使CPU能从众多的外设中寻找出与自己进行信息交换的惟一的设备。外设识别信息：这是I/O寻址的信息，使CPU能从众多的外设中寻找出与自己进行信息交换的惟一的设备。三、输入/输出接口概述主机设备译码及选择数据缓冲寄存器命令寄存器状态寄存器地址信息数据信息命令信息状态信息外设数据端口命令端口状态端口命令信息状态信息数据信息接口接口的基本组成输入/输出接口分类：1、按数据

4、传送方式分：串行、并行2、按CPU访问外设的控制方式：程序查询、中断、DMA、通道控制、I/O处理机3、按是否需要统一的控制时钟：同步、异步4、按通用性：通用、专用三、输入/输出接口概述第二节主机与外设间的连接方式主机I/OI/OI/O1、星型连接方式各设备与主机的连接接口逻辑设计在主机内。主机I/OI/O2、总线型连接方式主机通过一组公共的系统总线与外设接口连接。接口：标准接口逻辑：挂在总线上；非标准接口逻辑：与各种不同设备相连。3、通道方式由通道来管理I/O操作。主机通道通道I/OI/OI/OI/O4、输入输出

5、处理机（IOP）方式采用IOP管理I/O操作。1、输入输出设备的编址（1）独立编址（2）统一编址2、输入输出指令（1）通常的输入输出指令（2）通道指令通道用于执行I/O操作的指令第三节输入输出设备的编址与输入输出指令操作码命令码设备码第四节主机与外设间信息传输的控制方式一、程序直接控制方式1、立即程序传送方式基本思想I/O接口：总是准备好接收或发送的数据CPU：无须查询接口状态优缺点：简单，实时，局限性应用：开关/LED显示器等控制2、程序查询方式基本思想I/O接口：设置反映外设工作的状态字CPU：利用程序循环查询

6、优缺点：代价低，CPU利用率低应用：调试维护过程或其他简单调用外设。一、程序直接控制方式预置传送参数启动外设查询外设状态外设准备就绪？一次数据传送修改传送参数传送结束？结束开始是否是否二、程序中断方式基本思想I/O接口：中断请求CPU：中断响应，执行中断处理程序，中断恢复优缺点：提高CPU利用率，复杂（和程序查询方式比）传输效率受限（和DMA方式比）开中断启动外设CPU继续执行指令指令结束？CPU中断响应中断服务程序是否外设工作外设准备就绪发出中断请求中断请求？否是取下一条指令关中断，保护现场恢复现场，开中断中断返

7、回CPU中断判优丰富的应用：中慢速外设，使CPU与I/O设备并行工作处理突发故障实时处理系统调度：多道程序/页面调度人机对话其它高级处理方式：多机通讯/DMA等二、程序中断方式相关的概念（1）中断源引起中断的原因，可以是外设、故障、人为等。外部中断（源）：来自CPU外部（外设等）内部中断（源）：来自CPU内部二、程序中断方式（2）中断屏蔽问题中断屏蔽：忽略中断请求，保证CPU在执行重要程序段时不被中断。根据中断允许标志位IF，外中断分为两类可屏蔽中断：不受IF控制不可屏蔽中断：受IF控制二、程序中断方式（3）中断

8、服务程序入口地址形成方式向量中断法中断向量：中断处理程序的入口地址中断向量表：集中存放的中断向量，一般放在特定的位置。可以通过中断码得到对应中断处理程序的入口地址。二、程序中断方式8086/8088中断向量与中断向量表偏移量IP=（4N，4N+1）段基址CS=（4N+2，4N+3）8086中断向量表结构CSIPCSIPCSIP000H004H3FCH类型