微机原理与接口技术第6章.ppt

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1、第6章输入输出及其接口6.1计算机输入输出设备的特点6.1.1计算机输入输出设备的特点一方面，计算机进行信息处理的各种原始数据可通过输入设备输入到计算机系统中，如键盘和鼠标；另一方面，计算机对各种信息的处理结果又可通过输出设备向人类展示，如显示器和打印机。硬盘的传送速度为488Kb/s，软驱的速度为245Kb/s，输出设备显示器为毫秒级，输入设备键盘为秒级，而打印机和扫描仪的速度就更慢。一般来说，输入输出设备的处理速度要远远小于CPU的运行处理速度。可见，如此之大的速度差距，使得高速运行处理的CPU无法直接与低速的

2、输入输出设备直接进行信息交换。因此，为了有效地完成输入输出任务，就需要在CPU和输入输出设备之间设置一种硬件电路来协调它们之间的数据交换工作。这个硬件电路就称为接口电路，简称接口。6.1计算机输入输出设备的特点6.1.2接口的功能(1)输入输出数据的通道。接口将CPU要送出的信息传给输出设备输出。同样，也可把输入设备输入的信息传给CPU。(2)输入输出数据的缓冲。接口中内置数据缓冲器，在输入输出信息时，接口先将信息送入内置数据缓冲器中，然后再送到CPU或输入输出设备。这样可以协调高速的CPU与慢速的输入输出设备之间

3、的速度差异矛盾，避免传送数据的丢失。(3)协调CPU和输入输出设备的数据传送。接口向CPU发送输入输出设备的状态，如是忙还是闲，数据是否准备好。并接收执行CPU发出的控制命令，控制输入输出设备进行数据的输入和输出。(4)选择输入输出设备。因CPU在同一时间只能和一台设备进行数据的输入或输出，接口能根据CPU发出的命令，选定需要操作的输入输出设备，也只有被CPU选定的设备才能与它进行数据传送。(5)信息转换。实现模拟量与数字量、串行数据与并行数据、各种电平信号的转换。6.1计算机输入输出设备的特点6.1.3计算机输入

4、输出接口的结构接口电路的典型结构图图6.1接口电路的典型结构图6.2输入输出的寻址方式输入输出的寻址方式在实际系统中，往往有多个外设要与CPU进行数据交换，即有多个I/O接口。那CPU如何识别要访问的各个I/O接口中的端口呢？CPU只能根据每台设备所对应的端口“编号”来识别。所以系统必须事先为每个端口分配一个地址，这个地址就是端口地址。CPU就是根据端口地址去访问接口中的端口，与输入输出设备进行数据交换。I/O端口的编址方式有两种：I/O端口和存储器统一编址I/O端口独立编址6.2输入输出的寻址方式6.2.1存储器

5、对应的输入输出方式存储器对应的输入输出方式，就是I/O端口和存储器统一编址后的访问方式。存储器对应的输入输出方式，就是I/O端口和存储器统一编址后的访问方式。所谓统一编址，就是将I/O端口与存储器不分彼此，一起统一进行编址。此时的I/O端口就可看作存储器单元，CPU对存储器的访问和操作指令也就同样适用于I/O端口，CPU访问I/O就和访问存储器一样，无需再设置专用访问I/O端口的指令如:访问存储器和访问I/O端口都使用MOV指令。这种统一编址方式的优点是对端口的输入输出操作非常灵活，CPU可使用存储器的各种寻址方式

6、和运算对I/O端口进行操作；缺点是端口地址占用了存储器的地址空间，造成存储器的实际地址空间减少，并且访问速度比那些专用访问I/O端口指令的速度要慢。6.2输入输出的寻址方式6.2.2端口对应的输入输出方式端口对应的输入输出方式，就是I/O端口独立编址后的访问方式。所谓独立编址，说穿了就是将I/O端口与存储器彼此独立，各编各的地址。这种独立编址方式的优点是：专用的I/O指令比存储器的指令速度快；端口地址不占用存储器的地址空间，端口地址和存储器地址可以重叠；程序中的I/O操作指令的输入输出含义清晰明了，可读性强。缺点是

7、对端口的I/O操作缺乏灵活性，寻址方式单调，没有存储器那样的寻址方式和运算功能。6.3输入输出数据的传送方法传送方式通常可分为：无条件传送方式状态查询传送方式程序中断传送方式直接数据通道传送(DMA)。无条件传送方式、状态查询传送方式和中断传送方式又可合称为程序直接传送方式。6.3输入输出数据的传送方法6.3.1无条件传送方式无条件传送方式又称同步传送方式，这种方法要求在程序运行I/O指令进行I/O操作时，外设已经处于准备好的状态，即CPU从外设输入数据时，外设已经把数据准备好了；而当CPU向外设输出数据时，外设已

8、经处于空闲状态。如图所示就是一种无条件传送方式的硬件电路(a)从外设输入数据图(b)向外设输出数据图6.2无条件传送方式的硬件电路图6.3输入输出数据的传送方法无条件传送方式的工作流程图6.3输入输出数据的传送方法6.3.2状态查询传送方式状态查询方式又叫条件传送方式或Polling传送方式。其特点是每次CPU要进行I/O操作前，先查询外设的状态，确认外设是