第5章 输入输出接口ppt课件.ppt

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1、第5章输入输出接口主要内容接口的定义及接口的应用方面的知识，对计算机的输入输出接口概念进行详细的讲解，对端口和接口的区别和联系进行分析；以及CPU与接口交换数据的方式，I/O端口地址编码的方式；介绍DMA控制器的原理和使用方法；最后简要介绍微机系统的常用总线协议。15.1.1接口与接口技术的概念接口本质上就是微处理器（CPU）与外设的连接电路，它的作用是实现CPU和外设进行信息交换的功能。接口交换的信息包括数据和源程序、运算结果、控制命令等一切联系CPU和外设的消息、指令等。外设定义比较广泛，指的是除CPU本

2、身以外的所有设备。25.1.1接口与接口技术的概念3设置接口电路的原因首先，CPU和外设间的信号线不兼容，在信号线的功能定义，逻辑定义和时序关系上都不一致；其次，两者的工作速度不兼容，CPU速度快外设很多倍；再次，不使用接口的话，使用CPU直接控制外设会降低CPU的效率而疲于应付各种外设；最后，若外设直接由CPU控制，也会使得外设的发展受制于CPU，对外设本身的发展不利。45.1.2接口的功能1.执行CPU命令的功能2.返回设备状态的功能3.数据缓冲功能4.信号转换功能5.设备选择功能6.数据宽度与数据格式转

3、换的功能55.1.3接口的组成一个能够实际运行的接口，应由硬件和软件两部分组成。硬件电路：基本逻辑电路，包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器端口地址译码电路，地址译码电路是能够实现译码功能的其他芯片供选电路65.1.3接口的组成软件程序初始化程序段传送方式处理程序段主控程序段程序终止与退出程序段辅助程序段75.2CPU与接口交换数据的方式传送数据一般有3种方式：程序传送方式、中断传送方式和DMA传送方式。程序传送方式无条件传送方式，有条件传送方式。中断传送方式DMA传送方式85.3I/O端口和地址编码选

4、中外部设备是接口的基本功能之一.端口地址译码电路具有完成设备端口选中的功能。本节首先介绍I/O端口的基本概念和I/O端口译码的基本原理、基本方法，最后重点介绍译码电路的设计方法。95.3.1I/O端口及其编码方式I/O端口及其操作端口概念：端口是接口电路中能够直接被CPU访问的寄存器地址。注意：端口是接口的组成部分，一般的接口通常包括命令口；状态口和数据口，分别对应于命令寄存器、状态寄存器和数据寄存器。105.3.1I/O端口及其编码方式端口的读写操作：读和写操作计算机为接口中的每个寄存器分配一个地址（又叫做

5、端口），因此在CPU访问这些寄存器时，只需要指明它们的地址（端口），不需要指出是什么寄存器。115.3.1I/O端口及其编码方式I/O操作CPU访问接口电路（对应外设）实际上就是访问接口中的端口。对接口电路（对应外设）进行读写就是对端口进行读写。CPU和对外设的访问变成了CPU对端口的读写操作。125.3.1I/O端口及其编码方式端口地址编码方式统一编址这种编址方式中从存储器地址中划分出一部分地址空间分配给I/O设备，把端口当作存储单元一样访问，在访问端口时的指令和一部分访问存储器是同样的指令。统一编址有很多

6、优点，因为访问端口的指令就是一部分访问存储器的指令，所以指令的类型多，功能齐全，而且不仅可以实现端口的访问还可以进行一定的算术逻辑运算；另外，可以给端口提供较大的编址空间。统一编址的缺点是端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减少，另外指令的长度偏长，执行速度相对较慢。135.3.1I/O端口及其编码方式独立编址定义：独立编址是接口中的端口地址单独编址而不和存储空间合在一起编址，大型计算机通常采用这种编址方式。优缺点：I/O端口地址不占用存储器空间；使用专门的I/O指令对端口进行操作，I/O指令短，执行速度

7、快；并且由于专门I/O指令与存储器访问指令有明显的区别，使程序中I/O操作和存储器操作层次清晰，程序的可读性较强。145.3.1I/O端口及其编码方式IBM-PC系列I/O的端口访问I/O指令中端口地址的宽度在I/O指令中可以采用单字节地址和双字节地址寻址方式。如果采用单字节地址作为端口地址，则最多可以访问256个端口。指令格式为：INAL,PORT;输入OUTPORT,AL;输出155.3.1I/O端口及其编码方式如果用双字节地址作为端口地址，则最多可以寻址65536个端口。指令的格式为：MOVDX,XXX

8、XHINAL,DX;输入8位数据MOVDX,XXXXHOUTDX,AL;输出8位数据165.3.1I/O端口及其编码方式I/O端口访问端口访问指的是CPU对端口的读写操作。输入时，是将端口数据传送到存储器，则除了将端口数据送到累加器之外，还要将累加器中的数据传送到内存。或者相反方向，输出时，数据从存储器先送到CPU的累加器，再从累加器送到I/O端口。175.3.2I/O端口地址分配I/O端口地址分配