微机原理课件 第7章 输入输出接口技术.ppt

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1、第七章输入输出接口技术7.1概述7.2I/O数据传送方式7.1概述7.1.1输入输出接口的结构与功能1.输入输出接口的结构所谓接口是指CPU和存储器、外部设备或者两种外部设备之间，或者两种机器之间通过系统总线进行连接的逻辑部件（或称电路），它是CPU与外界进行信息交换的中转站。I/O接口的基本结构示意图如图7-1所示。7.1概述7.1概述（1）数据寄存器：起数据缓冲作用。输入时，保存外设向CPU发送的数据（称为数据输入寄存器）；输出时，保存CPU向外设发送的数据（称为数据输出寄存器）；有些数据寄存器具有输入和

2、输出两种功能，由读写控制决定输入还是输出。（2）控制寄存器：确定接口电路的工作方式，选择数据传送方向（输入或输出）及交换信息方式（查询或中断方式）。（3）状态寄存器：反映外设工作状态。（4）命令译码、端口地址译码及控制电路：负责选择端口，对CPU送来的命令进行译码，能用中断方式传送信息。7.1概述2.输入输出接口的功能（1）数据的寄存和缓冲；（2）信号电平转换；（3）信息格式转换；（4）设备选择；（5）对外设的控制与检测；（6）产生中断请求及DMA请求；（7）可编程功能；7.1概述7.1.2CPU与I/O接口

3、之间传递的信息类型1.数据信息CPU与外设交换的基本信息是数据，数据信息通常为8位或16位，大致可分为数字量、模拟量和开关量。2.状态信息状态信息反映当前外设接口或外设的状态，CPU可根据这些状态信息决定对外设进行操作或控制。3.控制信息控制信息是CPU通过接口发送给外设的，用于控制外设的启动或停止，设置外设的工作方式等。7.1概述7.1.3I/O端口的编址方式1.统一编址这种编址方式也称为存储器映射编址方式，是把每一个端口视为一个存储单元，I/O端口与存储单元在同一个地址空间中进行编址，如图7-2所示。7.

4、1概述优点：CPU对所有外设的操作与对存储器的操作完全相同，可使用全部的存储器操作指令，而不必使用专用的I/O指令，这可大大增强系统的I/O功能，使访问外设端口的操作方便、灵活；端口有较大的编址空间。缺点：I/O端口地址占用了存储器的一部分地址空间，使可用的主存空间减少；寻址速度比专用的I/O指令慢，端口指令较长，执行速度较慢；难以区分访问主存还是访问外设，造成程序阅读困难；地址译码电路复杂。7.1概述2.独立编址这种编址方式是将I/O端口与存储器分别单独编址，两者的地址空间是互相独立、互不影响的。优点：I/

5、O端口不占用内存单元地址，节省内存空间；由于系统需要的I/O端口寄存器一般比存储器单元要少得多，故I/O地址线较少，因此I/O端口地址译码较简单，寻址速度快。缺点：专用I/O指令类型少，远不如存储器访问指令丰富，使程序设计灵活性较差，且使用I/O指令一般只能在累加器和I/O端口交换信息，处理能力不如统一编址方式强。7.2I/O数据传送方式7.2.1无条件传送方式无条件传送方式也称为同步传送方式，主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定的还是已知的场合。7.2I/O数据传送方式图7-3是无条件传送输入方

6、式的典型例子。7.2I/O数据传送方式图7-4是无条件传送输出方式的典型例子。7.2I/O数据传送方式7.2.2查询传送方式查询传送方式也称为条件传送方式。采用这种方式传送数据前，CPU要先执行一条输入指令，从外设的状态口读取它的当前状态。如果外设未准备好数据或处于忙状态，则程序要反复执行读状态指令，不断检测外设状态。对于输入而言，当外设准备好时，则使I/O接口的状态端口的“准备好”标志有效，CPU可以接收数据；对于输出而言，当外设取走数据后，则I/O接口将状态端口对应的“忙”标志清除，表明外设处于空闲状态，

7、外设可以接收下一个数据。7.2I/O数据传送方式（1）查询式输入：接口电路如下图所示。7.2I/O数据传送方式【例7.1】从外设端口输入并存入内存一组数据，设SR为状态寄存器，其第7位为READY位，DR为数据寄存器，查询式输入部分的程序如下：WAITING：INAL，SR；输入状态信息TESTAL，80H；检查READY是否为高电平JEWAITING；未准备好，循环检测INAL，DR；准备好，读入数据MOV[BX]，AL；写入内存INCBXLOOPWAIT7.2I/O数据传送方式（2）查询式输出：接口电路如

8、下图所示。7.2I/O数据传送方式【例7.2】从外设端口输出内存中一组数据，设SR为状态寄存器，其第7位为BUSY位，DR为数据寄存器，查询式输出部分的程序为：WAITING：INAL，SR；输入状态信息TESTAL，80H；检查BUSY位JNEWAITING；BUSY=1，则等待循环；否则准备输出数据MOVAL，[BX]；从缓冲区取数据OUTDR，AL；输出数据INCBXLOOPWAIT7.2I/