微機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸

1、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)l 微機(jī)中接口的基本概念微機(jī)中接口的基本概念l 接口的功能接口的功能l 接口電路的基本結(jié)構(gòu)接口電路的基本結(jié)構(gòu)l 端口的概念端口的概念l I/OI/O端口的編址方式端口的編址方式l CPUCPU與輸入與輸入/ /輸出設(shè)備之間的信號輸出設(shè)備之間的信號l CPUCPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式無條件傳送方式無條件傳送方式查詢方式查詢方式中斷方式中斷方式微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1 I/O5.1 I/O接口概述接口概述5.1.1 5.1.1 使用接口電路的原因使用接口電路的原因 接口可起到接口可起到CPUCPU與不同外設(shè)進(jìn)行串行、并行信息的與不同

2、外設(shè)進(jìn)行串行、并行信息的轉(zhuǎn)換作用轉(zhuǎn)換作用 接口可起到模接口可起到模/ /數(shù)與數(shù)數(shù)與數(shù)/ /模的轉(zhuǎn)換作用模的轉(zhuǎn)換作用非數(shù)字式信號必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換，使其成為對應(yīng)的非數(shù)字式信號必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換，使其成為對應(yīng)的數(shù)字信號才能送到計(jì)算機(jī)總線。這種數(shù)字信號才能送到計(jì)算機(jī)總線。這種A/DA/D，D/AD/A轉(zhuǎn)換是通過接口來完成的。轉(zhuǎn)換是通過接口來完成的。 接口對接口對I/OI/O過程起到緩沖和聯(lián)絡(luò)作用過程起到緩沖和聯(lián)絡(luò)作用解決外設(shè)存取速度和解決外設(shè)存取速度和CPUCPU速度不匹配的問題速度不匹配的問題n輸入輸出（輸入輸出（I/OI/O）接口：是把外部設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)）接口：是把外部設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)連接起來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送

3、的控制電路。連接起來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的控制電路。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)外設(shè)必須通過接口電路與微機(jī)系統(tǒng)總線相連接外設(shè)必須通過接口電路與微機(jī)系統(tǒng)總線相連接數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線地址總線地址總線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線狀態(tài)線狀態(tài)線接口電路接口電路外部設(shè)備外部設(shè)備微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.2 5.1.2 接口電路的分類接口電路的分類l 按通用性分按通用性分類類通用接口：可供多種外部設(shè)備使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，目通用接口：可供多種外部設(shè)備使用的標(biāo)準(zhǔn)接口，目的是使微機(jī)正常工作。的是使微機(jī)正常工作。 通常制造成集成電路芯片，也稱為接口芯片。通常制造成集成電路芯片，也稱為接口芯片。 最初的最初的

4、IBM-PCIBM-PC使用的接口芯片：使用的接口芯片：82848284、82888288、82558255、82598259、82378237、82538253 后來的微機(jī)將這些芯片集成為大規(guī)模集成電路芯片，稱為后來的微機(jī)將這些芯片集成為大規(guī)模集成電路芯片，稱為芯片組。芯片組。專用接口：為某種用途或某類外設(shè)而專門設(shè)計(jì)的接專用接口：為某種用途或某類外設(shè)而專門設(shè)計(jì)的接口電路，目的在于擴(kuò)充微機(jī)系統(tǒng)的功能?？陔娐?，目的在于擴(kuò)充微機(jī)系統(tǒng)的功能。 通常制造成接口卡，插在主板總線插槽上使用通常制造成接口卡，插在主板總線插槽上使用通用接口和專用接口的界限并不嚴(yán)格。通用接口和專用接口的界限并不嚴(yán)格。微型計(jì)算機(jī)

5、技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)接口電路的分類接口電路的分類l 按可編程性分類按可編程性分類v 簡單的輸入簡單的輸入/ /輸出輸出接口芯片接口芯片如鎖存器如鎖存器74LS37374LS373、單向緩沖器、單向緩沖器74LS24474LS244、雙向緩、雙向緩沖器（數(shù)據(jù)收發(fā)器）沖器（數(shù)據(jù)收發(fā)器）74LS24574LS245等。等。v 可編程接口芯片：其可編程接口芯片：其功能可以由軟件來選用控制。功能可以由軟件來選用控制。如并行輸入輸出接口如并行輸入輸出接口82558255、定時器、定時器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器82538253、中斷控制器中斷控制器82598259、DMADMA控制器控制器82378237等。等。微

6、型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.3 5.1.3 接口電路的功能接口電路的功能l簡單地說，一個接口的基本功能是在系統(tǒng)總線和簡單地說，一個接口的基本功能是在系統(tǒng)總線和I/OI/O設(shè)備之間設(shè)備之間傳輸信號，提供緩沖作用，以滿足接口兩邊的時序要求。接傳輸信號，提供緩沖作用，以滿足接口兩邊的時序要求。接口的功能概括如下：口的功能概括如下：尋址功能尋址功能輸入輸入/ /輸出功能輸出功能 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能聯(lián)絡(luò)功能聯(lián)絡(luò)功能中斷管理功能中斷管理功能可編程功能可編程功能復(fù)位功能復(fù)位功能錯誤檢測功能錯誤檢測功能*對于一個具體的接口來說，未必全部具備這些功能，但必定對于一個具體的接口來說，未必全部具備這些功

7、能，但必定具備其中的幾個功能。具備其中的幾個功能。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.4 5.1.4 接口電路的基本結(jié)構(gòu)接口電路的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線狀態(tài)線狀態(tài)線DBCBAB數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器(or 三態(tài)門三態(tài)門)數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器(鎖存器鎖存器)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器(or 三態(tài)門三態(tài)門)命令寄存器命令寄存器譯碼譯碼電路電路控制控制邏輯邏輯微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)接口與端口接口與端口l 接口接口是每個外設(shè)或每種外設(shè)與微處理器相連時使用是每個外設(shè)或每種外設(shè)與微處理器相連時使用的電路。的電路。l 一般在接口的內(nèi)部除了與外設(shè)打交道的工作電路外，一般在接口的內(nèi)部除了

8、與外設(shè)打交道的工作電路外，還包含一組程序可訪問的寄存器，這些寄存器可以還包含一組程序可訪問的寄存器，這些寄存器可以具有相互獨(dú)立的地址，也可以幾個一組，共用一個具有相互獨(dú)立的地址，也可以幾個一組，共用一個地址。這樣的寄存器或寄存器組稱為輸入地址。這樣的寄存器或寄存器組稱為輸入/ /輸出輸出端口端口（I/O portI/O port）。）。l CPUCPU以訪問端口的形式來訪問接口。進(jìn)而以訪問端口的形式來訪問接口。進(jìn)而CPUCPU通過這通過這些端口與該接口所連接的外部設(shè)備進(jìn)行信息交換。些端口與該接口所連接的外部設(shè)備進(jìn)行信息交換。為傳遞的數(shù)據(jù)提供緩沖、鎖存等功能的稱為為傳遞的數(shù)據(jù)提供緩沖、鎖存等功能

9、的稱為數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口。用來保存設(shè)備和接口的狀態(tài)信息，供用來保存設(shè)備和接口的狀態(tài)信息，供CPUCPU查詢的稱為查詢的稱為狀態(tài)狀態(tài)端口端口。用來保存用來保存CPUCPU發(fā)出的命令，以控制接口與外部設(shè)備的執(zhí)行發(fā)出的命令，以控制接口與外部設(shè)備的執(zhí)行動作的稱為動作的稱為控制（或命令）端口控制（或命令）端口。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)接口與端口接口與端口l 接口上可以包含唯一的端口接口上可以包含唯一的端口, ,也可以包含幾個端口。也可以包含幾個端口。l 對對CPUCPU程序來說，接口僅是一個籠統(tǒng)的概念，而接口程序來說，接口僅是一個籠統(tǒng)的概念，而接口中的各個端口寄存器是中的各個端口寄存器是CPUCPU程

10、序與接口打交道的具體程序與接口打交道的具體對象。對象。l 端口的地址和端口的數(shù)據(jù)是程序唯一可見的內(nèi)容，端口的地址和端口的數(shù)據(jù)是程序唯一可見的內(nèi)容，而接口和外設(shè)在程序中是無法直接反映出來的。而接口和外設(shè)在程序中是無法直接反映出來的。l 端口一般分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。端口一般分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 5.1.5 I/O 5.1.5 I/O端口的編址方式端口的編址方式u端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。l 統(tǒng)一編址：把外設(shè)接口與內(nèi)存統(tǒng)一進(jìn)行編址。各占統(tǒng)一編址：把外設(shè)接口與內(nèi)存統(tǒng)一進(jìn)行編址。各占據(jù)統(tǒng)一地址空

11、間的不同部分。利用對存儲器的讀寫據(jù)統(tǒng)一地址空間的不同部分。利用對存儲器的讀寫操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。操作完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可使用全部對存儲器操可使用全部對存儲器操作指令，指令多，方便作指令，指令多，方便靈活；靈活； 訪問控制信號統(tǒng)一。訪問控制信號統(tǒng)一。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 內(nèi)存可用地址空間減?。粌?nèi)存可用地址空間減??； 尋址地址線數(shù)多，譯碼尋址地址線數(shù)多，譯碼復(fù)雜。復(fù)雜。0000H地址空間(共1MB)內(nèi)存地址(960KB)I/O地址(64KB)FFFFFHEFFFFHF0000H微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)I/OI/O端口的編址方式端口的編址方式 l 獨(dú)立編址：獨(dú)立編址：計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端

12、口編址，外設(shè)地址空計(jì)算機(jī)單獨(dú)給外設(shè)端口編址，外設(shè)地址空間和內(nèi)存地址空間間和內(nèi)存地址空間相互獨(dú)立相互獨(dú)立。l PCPC系列系列機(jī)采用機(jī)采用I/OI/O端口獨(dú)立編址方式端口獨(dú)立編址方式優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間不受優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間不受I/OI/O編址的影響；編址的影響；I/OI/O空間較存儲器空間較存儲器空間小，地址線少，譯碼電路簡單?？臻g小，地址線少，譯碼電路簡單。缺點(diǎn)：要有專門輸入輸出指令；缺點(diǎn)：要有專門輸入輸出指令； I/OI/O指令功能較弱，尋址方指令功能較弱，尋址方式少，不靈活。式少，不靈活。8 80 08 88 8總線A19-A0A9-A0MEMR、MEMWIOR、IOW 、AEN存儲器存儲

13、器輸入輸入/輸出輸出微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.1.6 8086 的的I/O編址編址把端口地址放在把端口地址放在DXDX寄存器中，對該端口進(jìn)行讀寫，寄存器中，對該端口進(jìn)行讀寫，可尋址的端口號為可尋址的端口號為0 065535(FFFFH)65535(FFFFH) IN AL, DX IN AL, DX OUT DX, AL OUT DX, AL端口地址小于或等于端口地址小于或等于FFH(255)，可以用立即數(shù)表示，可以用立即數(shù)表示端口地址。端口地址。 IN AL, 42HOUT 43H, ALIORIOWM/IORDWR微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.2 CPU與輸入與輸入/輸出設(shè)備之間的

14、信號輸出設(shè)備之間的信號 CPUCPU和和I/OI/O設(shè)備之間的信號分類設(shè)備之間的信號分類 數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量開關(guān)量開關(guān)量 狀態(tài)信息：對于輸入設(shè)備來說，用狀態(tài)信息：對于輸入設(shè)備來說，用READYREADY信號來標(biāo)明待信號來標(biāo)明待輸入的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備就緒。對于輸出設(shè)備來說，用輸入的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備就緒。對于輸出設(shè)備來說，用BUSYBUSY信號來表示輸出設(shè)備是否處于空閑狀態(tài)。信號來表示輸出設(shè)備是否處于空閑狀態(tài)。 控制信息：如外設(shè)的啟動信號和停止信號就是常見的控制信息：如外設(shè)的啟動信號和停止信號就是常見的控制信息?？刂菩畔?。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3 CPU5.3 CPU和外設(shè)

15、之間的數(shù)據(jù)傳送方式和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式接口電路控制數(shù)據(jù)信號的傳送，這種傳送操作是在接口電路控制數(shù)據(jù)信號的傳送，這種傳送操作是在CPU的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)的。對于的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)的。對于CPU而言，數(shù)據(jù)傳送就而言，數(shù)據(jù)傳送就是輸入輸出操作，控制接口的傳送操作有三種方式：是輸入輸出操作，控制接口的傳送操作有三種方式：l 程序方式程序方式無條件傳送方式無條件傳送方式條件傳送方式（查詢方式傳送）條件傳送方式（查詢方式傳送）l 中斷方式中斷方式l DMA方式（方式（DMA控制控制I/O方式）方式）微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3.1 5.3.1 程序方式程序方式程序方式傳送是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送，又程序

16、方式傳送是指在程序控制下進(jìn)行信息傳送，又可分為無條件傳送和條件傳送方式?？煞譃闊o條件傳送和條件傳送方式。p 無條件傳送方式無條件傳送方式 若程序員能夠確信一個外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就若程序員能夠確信一個外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就不必查詢外設(shè)的狀態(tài)而進(jìn)行信息傳輸，這稱為不必查詢外設(shè)的狀態(tài)而進(jìn)行信息傳輸，這稱為無條件傳送方式。無條件傳送方式。 在無條件傳送方式下，程序設(shè)計(jì)較簡單。在無條件傳送方式下，程序設(shè)計(jì)較簡單。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)無條件傳送輸入的例子：無條件傳送輸入的例子：IOR三態(tài)緩沖器OEI/O裝置地址譯碼器CSD7D0A15A1A00160HMOV DX, 160HINAL, DX無條件傳

17、送輸出的例子：無條件傳送輸出的例子：地址譯碼器數(shù)據(jù)鎖存器A15A1IOWA0CS0160H輸出設(shè)備D7D0MOV DX, 160HMOV AL, BXOUT DX, AL微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)p條件傳送方式（查詢方式）條件傳送方式（查詢方式）CPUCPU通過執(zhí)行程序不斷讀取并測試外設(shè)的狀態(tài)，根據(jù)通過執(zhí)行程序不斷讀取并測試外設(shè)的狀態(tài)，根據(jù)外設(shè)的工作狀態(tài)控制外設(shè)的輸入外設(shè)的工作狀態(tài)控制外設(shè)的輸入/ /輸出，即查詢方式。輸出，即查詢方式。在此傳送方式下，一個數(shù)據(jù)傳送到接口，其過程由在此傳送方式下，一個數(shù)據(jù)傳送到接口，其過程由3 3個環(huán)節(jié)組成：個環(huán)節(jié)組成： CPUCPU從接口中讀取狀態(tài)字從接口中

18、讀取狀態(tài)字 CPUCPU檢測狀態(tài)字的對應(yīng)位是否滿足檢測狀態(tài)字的對應(yīng)位是否滿足“就緒就緒”條件，如果不條件，如果不滿足，則回到前一步讀取狀態(tài)字。滿足，則回到前一步讀取狀態(tài)字。 如執(zhí)行輸入方式時狀態(tài)字表明外設(shè)已處于如執(zhí)行輸入方式時狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“就緒就緒”狀態(tài)，狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。執(zhí)行輸出方式時狀態(tài)字表明外設(shè)已處于則傳送數(shù)據(jù)。執(zhí)行輸出方式時狀態(tài)字表明外設(shè)已處于“空空閑閑”狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。狀態(tài)，則傳送數(shù)據(jù)。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)查詢式傳送輸入的例子：查詢式傳送輸入的例子：三態(tài)緩沖器OE0160HD7D0D0IOW地址譯碼器A15A1CSA0IOR0162H0164HCEOCADCDB鎖存

19、器RQCD+5V查詢輸入接口電路原理圖清零與讀操作啟動轉(zhuǎn)換讀狀態(tài)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)電路原理分析：電路原理分析：啟動啟動ADC以后，轉(zhuǎn)換結(jié)束時產(chǎn)生以后，轉(zhuǎn)換結(jié)束時產(chǎn)生EOC信號，把轉(zhuǎn)換信號，把轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存至鎖存器，把狀態(tài)觸發(fā)器置為結(jié)果鎖存至鎖存器，把狀態(tài)觸發(fā)器置為1，表示數(shù)，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好。據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好。1. 控制端口控制端口寫寫164H端口端口，譯碼器輸出和，譯碼器輸出和IOW信信號同時有效，啟動號同時有效，啟動ADC轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。2. 狀態(tài)端口狀態(tài)端口讀讀162H端口端口，譯碼器輸出和，譯碼器輸出和IOR信信號同時有效，打開通過號同時有效，打開通過D0讀取狀態(tài)信息。讀取狀態(tài)信息。

20、3. 數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口讀讀160H端口端口，譯碼器輸出和，譯碼器輸出和IOR信信號同時有效，打開三態(tài)緩沖器，從號同時有效，打開三態(tài)緩沖器，從D7D0讀入數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)，同時清除狀態(tài)信息。同時清除狀態(tài)信息。負(fù)脈沖微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)程序示例：程序示例：從從ADC讀取一個數(shù)據(jù)到讀取一個數(shù)據(jù)到AL。READ ：MOV DX, 160HIN AL, DX ；清狀態(tài)；清狀態(tài)MOV DX, 164H OUT DX, AL ；啟動；啟動ADCREAD1： MOV DX, 162HIN AL, DX ；查詢狀態(tài)查詢狀態(tài)TEST AL, 1 ；同；同01H進(jìn)行與運(yùn)算進(jìn)行與運(yùn)算JZ READ1MOV DX,

21、 160HIN AL, DX ；讀取數(shù)據(jù)；讀取數(shù)據(jù)RET微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)查詢式傳送輸出的例子：查詢式傳送輸出的例子：D7D0D00160HIOW地址譯碼器A15A1CSA00162H0164HRDYDB鎖存器QCD+5VRCACKIOR外設(shè)啟動外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好取走數(shù)據(jù)否清除狀態(tài)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)電路原理說明：電路原理說明：寫到寫到164H端口端口，產(chǎn)生，產(chǎn)生一個負(fù)脈沖來啟動外設(shè)開始一個負(fù)脈沖來啟動外設(shè)開始工作。工作。寫數(shù)據(jù)到寫數(shù)據(jù)到160H端口端口，CPU輸出數(shù)據(jù)到鎖存器，同輸出數(shù)據(jù)到鎖存器，同時置時置“1”狀態(tài)觸發(fā)器，為外設(shè)提供狀態(tài)信息：狀態(tài)觸發(fā)器，為外設(shè)提供狀態(tài)信息：“

22、數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好”。讀取讀取162H端口端口，CPU查詢狀態(tài)，看外設(shè)是否取走查詢狀態(tài)，看外設(shè)是否取走數(shù)據(jù)。（外設(shè)取走數(shù)據(jù)，則將發(fā)出數(shù)據(jù)。（外設(shè)取走數(shù)據(jù)，則將發(fā)出ACK信號，清信號，清除狀態(tài)觸發(fā)器）除狀態(tài)觸發(fā)器）微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)程序示例：將程序示例：將AL中的數(shù)據(jù)輸出。中的數(shù)據(jù)輸出。WRITE ： MOV DX, 164HOUT DX, AL ；啟動外設(shè)；啟動外設(shè)MOV DX, 160HOUT DX, AL ；輸出數(shù)據(jù)；輸出數(shù)據(jù)MOV DX, 162HWRITE1: IN AL, DX；查詢狀態(tài)查詢狀態(tài)TEST AL, 1JNZ WRITE1RET微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)

23、查詢方式特點(diǎn)查詢方式特點(diǎn)l 通過查詢實(shí)現(xiàn)通過查詢實(shí)現(xiàn)CPUCPU與外設(shè)間的同步聯(lián)絡(luò)與外設(shè)間的同步聯(lián)絡(luò)l CPUCPU和外設(shè)串行工作和外設(shè)串行工作l 接口電路簡單接口電路簡單l CPUCPU使用率不高，用使用率不高，用CPUCPU的等待實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的同步的等待實(shí)現(xiàn)與外設(shè)的同步微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3.2 5.3.2 中斷方式中斷方式l 中斷方式：當(dāng)外設(shè)做好傳送準(zhǔn)備后，主動向中斷方式：當(dāng)外設(shè)做好傳送準(zhǔn)備后，主動向CPUCPU請求請求中斷，中斷，CPUCPU響應(yīng)中斷后在中斷處理程序中與外設(shè)交換響應(yīng)中斷后在中斷處理程序中與外設(shè)交換數(shù)據(jù)。若外設(shè)未準(zhǔn)備好，數(shù)據(jù)。若外設(shè)未準(zhǔn)備好，CPUCPU可以執(zhí)行

24、其他程序，提可以執(zhí)行其他程序，提高了高了CPUCPU的利用率。的利用率。每條指令完成后，每條指令完成后，CPUCPU均可響應(yīng)中斷，因此當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好均可響應(yīng)中斷，因此當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好時，可及時與時，可及時與CPUCPU交換數(shù)據(jù)，提高了實(shí)時性。交換數(shù)據(jù)，提高了實(shí)時性。被外界中斷時，程序中下一條指令所在處稱為斷點(diǎn)。被外界中斷時，程序中下一條指令所在處稱為斷點(diǎn)。中斷傳送方式就是外部設(shè)備中斷中斷傳送方式就是外部設(shè)備中斷CPUCPU的工作，使的工作，使CPUCPU停止執(zhí)停止執(zhí)行當(dāng)前程序，而去執(zhí)行一個數(shù)據(jù)輸入行當(dāng)前程序，而去執(zhí)行一個數(shù)據(jù)輸入/ /輸出的程序（該程輸出的程序（該程序稱為中斷處理子程序或中斷服務(wù)子程

25、序）。中斷子程序序稱為中斷處理子程序或中斷服務(wù)子程序）。中斷子程序執(zhí)行完畢后，執(zhí)行完畢后，CPUCPU又返回來執(zhí)行原來的程序。又返回來執(zhí)行原來的程序。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷中斷I/OI/O的一般過程的一般過程a.數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送b.中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)c.中斷請求中斷請求CPU接口接口外外設(shè)設(shè)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷優(yōu)先級解決辦法（中斷優(yōu)先級解決辦法（1 1）l 軟件查詢方式：借助于簡單的硬件電路。軟件查詢方式：借助于簡單的硬件電路。 優(yōu)點(diǎn)：省硬件，不需要有判斷優(yōu)先級的硬件排隊(duì)優(yōu)點(diǎn)：省硬件，不需要有判斷優(yōu)先級的硬件排隊(duì)電路，而是用程序的優(yōu)先級來確定設(shè)備的優(yōu)先級。電路，而是用程序的

26、優(yōu)先級來確定設(shè)備的優(yōu)先級。 缺點(diǎn)：由設(shè)備發(fā)出中斷請求信號到缺點(diǎn)：由設(shè)備發(fā)出中斷請求信號到CPUCPU轉(zhuǎn)入相應(yīng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序入口的時間較長，特別是在中斷源較的服務(wù)程序入口的時間較長，特別是在中斷源較多時，查詢程序段較長，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序所花的時多時，查詢程序段較長，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序所花的時間較長。間較長。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷優(yōu)先級解決辦法（中斷優(yōu)先級解決辦法（2 2）l 簡單硬件方式簡單硬件方式菊花鏈法菊花鏈法CPU以及總線控制邏輯INTAINTR設(shè)備3接口菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請求設(shè)備2接口菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請求設(shè)備1接口菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請求微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算

27、機(jī)技術(shù)菊花鏈邏輯電路菊花鏈邏輯電路中斷回答中斷請求INTAINTR微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)中斷優(yōu)先級解決辦法（中斷優(yōu)先級解決辦法（3 3）l 專用硬件方式專用硬件方式在微機(jī)系統(tǒng)中解決中斷優(yōu)先級管理的常用辦法是采在微機(jī)系統(tǒng)中解決中斷優(yōu)先級管理的常用辦法是采用可編程的中斷控制器。在用可編程的中斷控制器。在80868086系統(tǒng)中多用系統(tǒng)中多用8259A8259A?？删幊讨袛嗫刂破髦械闹袛囝愋图拇嫫鳌⑵帘渭拇婵删幊讨袛嗫刂破髦械闹袛囝愋图拇嫫?、屏蔽寄存器都是可編程的，當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器也可以用軟器都是可編程的，當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器也可以用軟件進(jìn)行控制，中斷優(yōu)先級管理電路的優(yōu)先級排列方件進(jìn)行控制，中斷

28、優(yōu)先級管理電路的優(yōu)先級排列方式也是通過指令來設(shè)置的，用起來靈活方便。式也是通過指令來設(shè)置的，用起來靈活方便。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)80868086的中斷過程的中斷過程 接口部件發(fā)中斷請求信號接口部件發(fā)中斷請求信號IRQIRQ 當(dāng)前指令執(zhí)行完后，當(dāng)前指令執(zhí)行完后，CPUCPU進(jìn)行中斷回答進(jìn)行中斷回答INTAINTA 接口部件將中斷類型號接口部件將中斷類型號n n送到送到CPUCPU CPUCPU將將FLAGSFLAGS，CSCS，IPIP推入堆棧推入堆棧 CPUCPU清除清除TFTF，IFIF CPUCPU將將n n乘乘4 4，到中斷向量表中查找中斷服務(wù)程序的入口地址，到中斷向量表中查找中

29、斷服務(wù)程序的入口地址，并將該地址放入并將該地址放入CSCS，IPIP CPUCPU進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場的工作進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場的工作 開中斷，允許更高一級中斷打斷當(dāng)前的服務(wù)程序開中斷，允許更高一級中斷打斷當(dāng)前的服務(wù)程序 執(zhí)行服務(wù)操作及進(jìn)行恢復(fù)現(xiàn)場執(zhí)行服務(wù)操作及進(jìn)行恢復(fù)現(xiàn)場 執(zhí)行執(zhí)行IRETIRET指令指令 CPUCPU將將IPIP、CSCS、FLAGSFLAGS出棧，恢復(fù)原來的程序執(zhí)行出棧，恢復(fù)原來的程序執(zhí)行微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)5.3.35.3.3 DMA DMA方式（方式（DMADMA控制控制I/OI/O方式）方式）lDMADMA：Direct Memory

30、 AccessDirect Memory Access直接存儲器訪問直接存儲器訪問lDMADMA方式是一種由專門的硬件電路執(zhí)行方式是一種由專門的硬件電路執(zhí)行I/OI/O的數(shù)據(jù)傳的數(shù)據(jù)傳送方式，它可以讓外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與內(nèi)存之送方式，它可以讓外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與內(nèi)存之間直接進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳送，而不必經(jīng)過間直接進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳送，而不必經(jīng)過CPUCPU。這。這種專門的硬件電路稱為種專門的硬件電路稱為DMADMA控制器，簡稱控制器，簡稱DMACDMAC。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)原理示意圖原理示意圖外設(shè)接口存儲器CPUINOUTMOV BX,ALMOV AL,BX輸出輸入讀寫請求與應(yīng)答DMAC微型計(jì)算機(jī)技術(shù)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)DMACDMAC的功能的功能 接收外設(shè)向接收外設(shè)向DMACDMAC發(fā)出的發(fā)出的DMADMA申請申請DREQDREQ 向向CPUCPU提出提出DMADMA申請申請HOLDREQHOLDREQ 接收接