第6章-输入输出系统.ppt

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1、第6章输入输出系统6.1输入输出接口系统概述I/O接口的概念（什么是I/O接口？）把外围设备同微型计算机连接起来的电路称为外设接口电路，简称外设接口。主机（CPU）和I/O设备之间传送的信息格式(1)数据信息：数字量（计算机可以直接接收和处理的数据）模拟量开关量(2)状态信息状态信息是CPU与外设之间交换数据时的联络信息。CPU通过读取外设状态信号，可知外设的工作状态。特点:①CPU外设接口②可读（不可写）(3)控制信息控制信息是设置I/O外设(包括I/O接口)的工作模式、命令字的有关信息。如“启动

2、”、“停止”信息。特点:①CPU外设接口②可写（不可读）例如：对于输入设备的“Ready”对于输出设备的“Busy”I/O接口的基本功能(为什么要用I/O接口电路)总的来说，I/O接口具有下述三方面功能：（1）速度的匹配（2）信息格式的变换（3）提供主机和外设间传送数据所必须的状态和控制信息。串并转换，如A/D,D/A转换；电平转换等。I/O接口的基本结构通常，每个接口电路包含一组寄存器：数据输入输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器通常称这些寄存器为I/O端口(I/OPORT)，每个端口有一个端口地

3、址6．2CPU与外设数据的传输控制方式CPU与外设数据的传输控制方式主要包括下面4种1、程序控制方式①无条件传送方式②程序查询方式2、中断控制方式3、DMA方式4、IOP方式1、程序控制方式①无条件传送方式适用于总是处于准备好状态的外设优点：软件及接口硬件简单缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄如：开关、发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等)、继电器、步进电机（a）无条件传送的输入方式(b)无条件传送的输出方式由于数据保持时间比CPU的处理时间长，输入端必须用输入缓冲器与CPU的数据总线相连。显

4、然，CPU在执行输入指令时，要求外设的数据已经准备好，否则就会出错。由于外设速度较慢，要求接口有锁存功能，即CPU送给外设的数据应该在接口中保持一段时间。显然，CPU在执行输出指令时，必须保证锁存器是空闲的。从以上分析可以看出，无条件传送是最简便的传送方式，它所需的硬件和软件都较少。②查询方式适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。对外设的要求：应提供设备状态信息对接口的要求：需要提供状态端口CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态。优点：软件比较简单缺点：CPU效率低，数据

5、传送的实时性差，速度较慢你准备好没有？查询式输入下图所示为查询式输入的接口电路，该电路有两个端口寄存器，即状态口寄存器和数据口寄存器。数据传送过程的3个步骤：①CPU先读取状态字②检查状态字表明输入设备是否准备就绪③如果准备就绪，则执行输入指令读取数据，且使状态位复位。这样便开始下一个数据传输过程。查询输入的程序段如下：SCAN：INAL，Stat_Port；取状态信息TESTAL，01H；测状态标志JZSCAN；没有准备好继续检测INAL，Data_Port;准备好了，输入数据当输入设备准备好

6、数据之后，发出选通信号。它一方面把输入数据锁存到数据锁存器中，另一方面使状态标志触发器置1。状态标志是一位信号，通过缓冲器后，接到CPU数据总线的某一位上，假设接至D7位。CPU先读状态口，查询D7是否为1。若D7=1，表示输入数据已经准备好，再读数据口，取走输入数据，同时使状态标志触发器复位查询式输出当CPU要往一个外设输出数据时，先读取接口中的状态字，如果状态字表明外设有“空”或“不忙”,可以往外设输出数据，此时CPU才执行输出指令，否则CPU等待。接口电路如图：查询式输出下图所示为查询式输出的接

7、口电路，该电路有两个端口寄存器，即状态口寄存器和数据口寄存器。数据传送过程的3个步骤：①CPU先读取状态字②检查状态字表明外设是否空闲（即不忙）③如果空闲，则执行输出指令写数据，且使状态位清零。这样便开始下一个数据传输过程。查询输出的程序段如下：SCAN：INAL，Stat_Port；取状态信息TESTAL，01H；测状态标志JNZSCAN；“忙”则继续检测OUTData_Port，AL;“空闲”则输出数据输出过程：当前输出设备空闲时，状态标志触发器清0。CPU在输出数据之前，先读取状态信息。假

8、设忙闲标志接至数据线D0位，当D0=0时，表示输出设备空闲，CPU再对数据口执行输出指令。数据口选中信号一方面把输出数据写入锁存器，一方面使状态标志触发器置1，通知输出设备。当输出设备取走当前数据后，向接口发出确认信号ACK，使状态标志触发器清0，表示输出设备空闲。查询输出的程序段如下：SCAN：INAL，状态口地址为；取状态信息TESTAL，01H；测忙闲标志JNZSCAN；忙，转移MOVAL，某数OUT数据口地址，AL；空闲，输出数据2、中