IO接口和总线第6章教学教案.ppt

《IO接口和总线第6章教学教案.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章I/O接口和总线中国科学技术大学何克东6.1I/O接口一、I/O接口的功能什么是I/O接口（电路）？I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路CPU接口电路I/O设备1.采用I/O接口的必要性(1)速度不匹配(2)信号电平不匹配TTL与非TTL(3)信号格式不匹配8、16、32位；模、数；串、并；电流、电压(4)时序不匹配2.I/O接口的主要功能（1）设置数据缓冲以解决速度差异所带来的不协调问题（2）设

2、置信号电平转换电路（3）设置信息转换逻辑以满足对各自格式的要求A/D、D/A、串↔并、……（4）设置时序控制电路来同步CPU和外设的工作（5）提供地址译码电路二、简单的I/O接口芯片对输入输出数据进行缓冲和锁存输出接口有锁存器；输入接口有缓冲器实际的电路常见：输出锁存缓冲器、输入锁存缓冲器1.I/O端口控制总线CB地址总线ABI/O接口电路数据控制状态数据总线DBCPU外设控制寄存器状态寄存器数据寄存器1.接口电路的内部结构2.接口电路的外部特性3.接口电路芯片的分类4.接口电路的可编程性I/O接口的典型结

3、构端口三、I/O端口及其寻址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，从应用角度看内部：⑴数据寄存器保存CPU与外设之间传输的数据⑵状态寄存器保存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种类繁多功能定义、时序及有效电平等差异较大接口电路芯片的分类接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯

4、片）：通用接口芯片支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片面向外设的专用接口芯片针对某种外设设计、与该种外设接口面向微机系统的专用接口芯片与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能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2.I/O端口的寻址方法接口电路占用的I/O端口有两类编排形式I/O端口单独编址I/O地址空间独立于存

5、储地址空间如8086/8088I/O端口与存储器统一编址它们共享一个地址空间如M6800(1)I/O端口与存储器统一编址(存储器映象寻址方式)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）内存部分I/O部分存储器空间00000FFFFF⑵I/O端口单独编址(I/O映象寻址方式)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内存空间I/O空

6、间FFFFF0FFFF80x86采用I/O端口单独编址G1Y0G2AY1G2BY2CBAY7A13A12A11+A19:A14M/IOCERAMI/OCEA10~A0RAM0000000000101010101010101010101I/O0000000010101010101010101010101A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0RAM:00000~007FFHI/O:00800~00FFFH统一编址G1Y0G2AY1G2BY2CBAY7

7、A5A4A3+A15:A7M/IOCEI/O1#I/O2#CEA2~A01000000000100001010120000000001001010101A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01#:0040~0047H2#:0048~004FH单独编址A68086只能通过输入输出指令与外设进行数据交换；呈现给程序员的外设是端口（Port），即I/O地址8086用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多为216＝65536（64K）个，端口号为0000H~FFFFH每个端口

8、用于传送一个字节的外设数据8086的端口有64K个，无需分段，设计有两种寻址方式直接寻址：只用于寻址00H~FFH前256个端口。间接寻址：可用于寻址全部64K个端口，DX寄存器的内容就是端口号对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式数据交换方式如果输入输出一个字节，利用AL寄存器如果输入输出一个字，利用AX寄存器输入一个字，实际上是从连续两个端口输入两个字节，分别送AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口）输