计算机组成原理第9章.ppt

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1、第9章输入输出(I/O)接口9.1I/O技术的发展9.2I/O接口的组成与工作原理9.3中断系统9.4DMA技术9.5通道技术2021/7/25第9章输入输出(I/O)接口9.1I/O技术的发展2021/7/25无I/O技术程序查询I/O方式直接内存存取(DirectMemoryAccess,DMA)方式通道(Channel)方式外围处理机(PeripheralProcessorUnit,PPU)方式第9章输入输出(I/O)接口9.1I/O技术的发展9.2I/O接口的组成与工作原理9.3中断系统

2、9.4DMA技术9.5通道技术2021/7/25第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成接口的主要功能有：（1）地址识别与设备选择（2）接收、保存CPU的I/O控制命令（3）反映外设的工作状态（4）信号转换（5）数据格式、码制的转换与数据检错/纠错（6）传送数据（7）中断第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成接口由数据缓冲寄存器DBR、状态寄存器、命令寄存器、端口地址

3、译码、控制逻辑和中断逻辑组成。在用户看来，CPU了解外设的状态、控制外设的工作、与外设交换数据，都是通过接口中用户可见的寄存器——端口(Port)——的“读/写”来实现的。这些端口通过总线与CPU互连。端口分为：存放欲交换数据的数据端口DBR存放控制信息的控制端口（命令寄存器）存放状态的状态端口（状态寄存器）第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/

4、O接口的功能与组成I/O端口是按地址访问的。I/O端口编址的方法：与主存统一编址、I/O独立编址。与主存统一编址就是在主存地址空间中划出一部分作为I/O端口的地址。可以用访问主存的指令来访问I/O端口，区分访问对象是主存还是I/O，是由地址所处的范围决定的。采用I/O独立编址，需要设置专用的I/O指令，如8086的输入指令IN和输出指令OUT。由于系统中只有一个地址总线，所以处理器需要增加一个IO/M控制信号来区分地址是对主存有效还是对I/O有效。第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组

5、成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成根据数据是串行传送还是并行传送，接口分为：串行接口（Intel8255）并行接口（Intel8251）根据设定接口功能的灵活性不同，接口分为：可编程接口（Intel8255、Intel8251）不可编程接口（并行接口Intel8212）2．I/O接口的类型第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成根据通用性不同，接口分为：通用接口和专用接口。通用接口可应用于多种外设，比如Inte

6、l8255、Intel8251等。专用接口是为某种用途或某类外设而专门设计的，如专门控制CRT显示器的Intel8275和专门用于键盘与数码管的Intel8279。根据数据传送的控制方式不同，接口分为：中断接口（比如Intel8259A）和DMA接口（Intel8237A）2．I/O接口的类型第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成3．80x86系列计算机的I/O指令2．I/O接口的类型80x86系列微处理器采用I/O独立编址，其设

7、置的专用I/O指令为：输入指令IN和输出指令OUT。功能是：累加器AX（或AL）与I/O端口之间的数据交换其中，使用AX传送的是一个字（16位数据），使用AL传送的是一个字节（8位数据）。第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成3．80x86系列计算机的I/O指令2．I/O接口的类型这两个指令有长、短两种格式。长格式为：INAX/ALPORT；PORT取值范围在0~255之间OUTPORTAX/AL短格式为：INAX/ALDXOUT

8、DXAX/AL长格式的好处是解释指令的时间短、I/O速度快。短格式的好处，一是可以访问更多的端口，二是可以用相同的指令访问不同的端口。第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成3．80x86系列计算机的I/O指令2．I/O接口的类型第9章输入输出(I/O)接口9.2I/O接口的组成与工作原理2021/7/251．I/O接口的功能与组成3．80x86系列计算机的I/O指令2．I/O接口的类型4．I/O接口数据传送的控制方法I/O接口数据