微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件

7-1I/Ointerfaceandbus一、function1、采用I/O接口的必要性necessary

通訊communication：指計算機(jī)與外設(shè)間交換數(shù)據(jù)、狀態(tài)和命令的過程。要通訊則需解決如下問題（必要性）：

1）速度不匹配問題speedCPU速度快I/O接口外設(shè)速度慢

2）信號電平不匹配問題signalCPU使用TTL電平，外設(shè)是復(fù)雜的信號。7-1I/Ointerfaceandbus一、fun

TTL電平轉(zhuǎn)為外設(shè)所需信號外設(shè)信號轉(zhuǎn)為TTL電平3）信號格式不匹配問題format

CPU總線上傳送8位、16位、32位并行數(shù)據(jù)

外設(shè)：所需信號種類有模擬量，數(shù)字量，開關(guān)量等；電壓，電流；串行方式，并行方式。4）時序不匹配問題timesequenceCPU的時序與外設(shè)自己的定時和控制邏輯不一樣。TTL電平轉(zhuǎn)為外設(shè)所2、接口功能interfacefunction

主要作用：解決CPU與外設(shè)間的不匹配，不能協(xié)調(diào)工作的問題。功能如下：

1）設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖器buffer，解決速度差異。

2）設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路如串行接口芯片MAX232（TTL12V）

3）設(shè)置信息邏輯轉(zhuǎn)換電路：如A/D，D/A，接觸器的通/斷等。

4）設(shè)置時序控制路實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)同步，如狀態(tài)，應(yīng)答信號。2、接口功能interfacefunction5）具備地址譯碼電路選擇不同外設(shè)進(jìn)行操作二、簡單的I/O接口芯片（P248自學(xué)）三、I/O端口及尋址方式portandaddressing1、I/O端口：

CPU與外設(shè)通訊時，傳送的信息

1）數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)R數(shù)據(jù)口

2）狀態(tài)信息狀態(tài)R狀態(tài)口

3）控制信息控制R命令口5）具備地址譯碼電路1）數(shù)據(jù)端口：存放CPU與外設(shè)間交換的數(shù)據(jù)，長度

1-2字節(jié)，其數(shù)據(jù)緩沖作用。2）狀態(tài)端口：指示外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)，每種狀態(tài)用1位表示常用狀態(tài)位：READY（準(zhǔn)備就緒）

READY=1時輸入口：數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好，等待CPU讀取，

CPU取走后，READY置0。輸出口：輸出R已空，可接收下一數(shù)據(jù)，收到下一數(shù)據(jù)，READY置0。1）數(shù)據(jù)端口：存放CPU與外設(shè)間交換的數(shù)據(jù)，長度BUSY忙碌位表明輸出設(shè)備能否接受數(shù)據(jù)。

BUSY=1：忙，不接收CPU傳送數(shù)據(jù)

BUSY=0：閑，可接收CPU傳送數(shù)據(jù)錯誤位（ERROR）：數(shù)據(jù)傳遞出錯位如奇/偶校驗(yàn)錯，溢出錯。3）命令端口（控制口）：存放CPU對I/O設(shè)備的命令和控制字。如：啟動，停止，允許中斷?？刂谱钟校悍绞竭x擇控制字，操作命令字等BUSY忙碌位2、I/O端口的尋址方法：兩種編址方式：存儲器映象導(dǎo)址，mappingI/O指令尋址。I/Oinstruction存儲器映象導(dǎo)址方式：把I/O端口做一個存儲單元，與存儲單元統(tǒng)一編址。優(yōu)點(diǎn)：無需專用I/O指令，簡化了指令系統(tǒng)，端口空間可大可小。缺點(diǎn)：占用了存儲空間，指令字節(jié)數(shù)比專用I/O

指令長。如：MC6800，MC68000，單片機(jī)51、96系列。2、I/O端口的尋址方法：I/O單獨(dú)編址方式：不占用存儲器空間，構(gòu)成一個I/O空間。用專用的IN，OUT指令

8086中：用A15~A0導(dǎo)址I/O端（可訪問64K個）用M/IO控制信號區(qū)分I/O導(dǎo)址和存儲器導(dǎo)址

I/O單獨(dú)編址方式：優(yōu)點(diǎn)：可讀性好（專用指令）速度快（指令字節(jié)少）不占用內(nèi)存空間缺點(diǎn)：專用IN，OUT，指令系統(tǒng)復(fù)雜功能不如訪問存貯器的指令強(qiáng)增加了控制信號（M/IO）優(yōu)點(diǎn)：可讀性好（專用指令）四、CPU與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送方式datatransfer

程序控制方式program

三種類型中斷方式interruptDMA方式（硬件實(shí)現(xiàn)）DMA1、程序控制方式：無條件傳送（同步傳送）條件傳送（查詢方式）

1）無條件數(shù)據(jù)傳送方式unconditional

應(yīng)用場合：用于外設(shè)在任何時刻均已處于準(zhǔn)備好或接收狀態(tài)。

四、CPU與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送方式datatransfer舉例：定時采集和現(xiàn)實(shí)三部位的溫度端口地址10H，11H，12H是與三個溫度源相連的A/D轉(zhuǎn)換器的地址。

編程：

START：INAL，10H；采集溫度

CALLDISPLAY1；顯示

INAL，11H；采集溫度

CALLDISPLAY2；顯示

INAL，12H；

CALLDISPLAY3；

CALLDELAY；調(diào)延時

JMPSTART；舉例：定時采集和現(xiàn)實(shí)三部位的溫度2）條件傳送（查詢方式）conditionalqueryCPU不斷查詢狀態(tài)，滿足條件后則傳送，否則等待。微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件查詢輸入流程圖

初始化讀入狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好

傳送完NN

輸入一數(shù)據(jù)CPU數(shù)據(jù)內(nèi)存緩沖區(qū)YY結(jié)束查詢輸入流程圖初始化讀入狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好傳送完NN查詢輸入接口電路：輸入設(shè)備

數(shù)據(jù)鎖存器（8位）

數(shù)據(jù)緩沖器（8位）DRQCI/O譯碼+5V選通信號D觸發(fā)器ReadyRD（讀狀態(tài)）CS2CS1RD（讀數(shù)據(jù)）2D7-D0M/IOA15-A01查詢輸入接口電路：輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DRI/編程：設(shè)狀態(tài)口：PORT_SI

數(shù)據(jù)口：PORT_IN

傳送數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)：COUNT_1MOVBX,0;初始化指針

MOVCX,COUNT_1;字節(jié)數(shù)READ_SI：INAL，PORT_SI;讀入狀態(tài)位

TESTAL，01H;D0=1？準(zhǔn)備好？

JZREAD_SI;否，轉(zhuǎn)。

INAL，PORT_IN;已準(zhǔn)備好,讀入數(shù)據(jù)

MOV[BX]，AL;存于緩沖區(qū)編程：設(shè)狀態(tài)口：PORT_SIINCBX;修改指針

LOOPREAD_SI;未完，待續(xù)

·······;已完，執(zhí)行別的程序查詢工作過程：輸入設(shè)備準(zhǔn)備好后，發(fā)選通信號

a：數(shù)據(jù)鎖存起來

b:D觸發(fā)器Q=1CPU執(zhí)行INAL，PORT_S1后:M/IO=0，RD=0A15～A0給出狀態(tài)端口碼∴CS1=0狀態(tài)三態(tài)門打開，狀態(tài)送入D0位上INCBXCPU執(zhí)行INAL，PORT_IN后：

M/IO=0RD=0A15～A0

給出數(shù)據(jù)端口碼，∴CS2=0緩沖器將數(shù)據(jù)送出，同時清0READY狀態(tài)

P256圖7-8查詢輸出接口電路（詳細(xì)講解）

條件傳送數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)：反復(fù)查詢過程，浪費(fèi)CPU的時間，CPU利用率低。CPU執(zhí)行INAL，PORT_IN后：M/IOA15-A0D7-D0輸出設(shè)備

數(shù)據(jù)鎖存器（8位）RCQDI/O譯碼D觸發(fā)器RD（讀狀態(tài)）WR（寫數(shù)據(jù)）21ACKD1（數(shù)據(jù)線）+5V選通信號BUSYCS1CS2查詢輸出接口電路M/IOD7-D0輸數(shù)據(jù)RI/OD觸2、中斷方式數(shù)據(jù)傳送：平時CPU執(zhí)行主程序，只有輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒或輸出設(shè)備已閑，才向CPU申請中斷。CPU響應(yīng)中斷后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換，然后返回繼續(xù)執(zhí)行原程序。（詳細(xì)講授在第八章中進(jìn)行）3、DMA方式：問題的提出problemformulation：雖然中斷方式CPU利用率高，但執(zhí)行中斷仍需時間。DMA方式是數(shù)據(jù)傳遞時，要CPU讓出總線，由DMA控制利用總線直接與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不占用CPU時間。傳遞完后，DMA控制器再將總線還給CPU。

DMA方式傳送數(shù)據(jù)的速度取決外設(shè)和內(nèi)存速度。2、中斷方式數(shù)據(jù)傳送：存儲器外設(shè)HRQDMAHLDA

控制器地址鎖存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線AD15~AD0

ALECPUHLDAHOLDIORDREQDACK地址總線IOWMEMWMEMR微機(jī)系統(tǒng)中DMA控制器操作框圖存外設(shè)HRQDMA地址鎖存器數(shù)據(jù)總線P258微機(jī)系統(tǒng)中DMA控制器操作框圖（詳講）

DMA方式讀磁盤工作過程：procedure⑴系統(tǒng)啟動時：開關(guān)接通CPU總線，存儲器（總線屬于CPU）同時對DMA控制器初始化（傳送字節(jié)數(shù)，起始地址，選DMA芯片通道）⑵CPU向磁盤發(fā)讀命令，磁盤控制器找到數(shù)據(jù)位置，開始讀數(shù)據(jù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件⑶數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，外設(shè)向DMA控制器發(fā)請求信號DREQ。若DMA輸入通道未屏蔽，DMA發(fā)HRQ到CPU的HOLD端。CPU收到后，中止當(dāng)前程序運(yùn)行，總線浮空并發(fā)保持響應(yīng)信號HLDA，DMA控制器發(fā)信號使開關(guān)向下，總線與DMA控制器接通（DMA控制總線）⑷DMA發(fā)送第一個數(shù)據(jù)地址且發(fā)出確認(rèn)信號DACK，通知磁盤控制器準(zhǔn)備好要輸出的數(shù)據(jù)字節(jié)⑸DMA控制器使I/O讀信號IOR、存儲器寫信號MEMW有效，磁盤輸出數(shù)據(jù)到總線，并將總線數(shù)據(jù)寫入存儲器。⑶數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，外設(shè)向DMA控制器發(fā)請求信號DREQ(6)每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后：DMA自動修改地址R

的內(nèi)容，指向下一地址，字節(jié)計數(shù)器減1，重復(fù)上述過程，直到計數(shù)值減為0，并由0減到

FFFF為止。

(7)DMA結(jié)束后，HRQ無效，總線連接到CPU。

CPU恢復(fù)執(zhí)行原中止程序。五、I/O譯碼電路和PC機(jī)的I/O地址分配

1、I/O端口譯碼電路。

2、

PC機(jī)的I/O端口地址分配(6)每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后：DMA自動修改地址RPC/XT機(jī)端口分配

CPU:8088(兼容機(jī)8086)

接口芯片：中斷控制器－8259A1片主板上DMA控制器－8237A-51片并行I/O芯片－8255A-51片計數(shù)/定時器－8253-51片主板上還有8個I/O擴(kuò)展槽。（I/O通道）PC/XT機(jī)端口分配

提供磁盤驅(qū)動器I/O接口

I/O擴(kuò)展槽打印機(jī)接口插入適配器CRT接口異步通訊接口等PC/XT機(jī)中：用A9~A0進(jìn)行I/O尋址

A9=0－尋址主板I/O端口（512個端口）

A9=1－尋址I/O通道（512個端口）主板上，I/O端口譯碼電路如下圖所示：提供磁盤驅(qū)圖7-12系統(tǒng)板上I/O端口譯碼電路G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774LS138AEN’A9A8A7A6A5IOWDMACS（去8237A-5）INTRCS（去8259A）T/CCS（去8253-5）PPICS（去8255A-5）WRTDMAPG（寫DMA頁面寄存器）WRTNMIREG（寫NMI屏蔽寄存器）圖7-12系統(tǒng)板上I/O端口譯碼電路G1G2AG2BCB當(dāng)AEN’=1A8A9=00時－74LS138開始工作∴主板I/O地址范圍：000～0FFH(256)A9=1時，I/O通道（槽）：200～3FFPC/XT機(jī)的I/O端口分配表如表1所示；PC/AT及兼容機(jī)的I/O端口地址分配表如表2示當(dāng)AEN’=1A8A9=00時－74LS138開始工作

系統(tǒng)板

I/O

通道000～01F（00～0F）020～03F（20～21）040～05F（40～43）060～07F（60～63）080～09F（80～83）0A0～0BF（A0）0C0～0DF0E0～0FF200～20F2F8～

2FF300～31F320～32F378～37F380～38F3B0～3BF3F0～3F73F8～3FF8237A-5DMA控制器8259A中斷控制器8253-5計數(shù)/定時器8255A-5并行接口DMA頁寄存器

NMI屏蔽寄存器保留保留游戲I/O口異步通信2（COM2）實(shí)驗(yàn)卡（原型卡）硬磁盤適配器并行打印機(jī)接口同步通信控制器單顯/打印機(jī)適配器軟磁盤適配器異步通信1（COM1）分類地址范圍（H）I/O設(shè)備（端口）

表1PC/XT機(jī)的I/O端口分配表000～01F（00～0F）8237A-5DMA控制器分

系統(tǒng)板

I/O

通道000～01F020～03F040～05F060～06F070～07F080～09F0A0～0BF0C0～0DF0F00F10F8～

0FF1F0～1F8200～207278～27F2F8～2FF300～31F360～36FDMA控制器1,8237A-5中斷控制器1,8259A(主片)定時器8254-2鍵盤接口處理器，8042

實(shí)時時鐘，NMI屏蔽寄存器DMA頁寄存器，74LS612中斷控制器28259A(從片)DMA控制器2，8237A-5清除協(xié)處理器忙信號復(fù)位協(xié)處理器協(xié)處理器硬磁盤游戲I/O口并行口2（LPT2）串行口2（COM2）實(shí)驗(yàn)卡（原型卡）保留分類地址范圍（H）I/O設(shè)備（端口）000～01FDMA控制器1,8237A-5分類I/O

通道378～37F380～38F3A0～3AF3B0～3BF3C0～3CF3D0～3DF3F0～3F73F8～3FF并行打印機(jī)口1（LPT1）SDLC,雙同步通信口2雙同步通信口1單顯/打印機(jī)適配器保留彩色/圖形監(jiān)視器適配器軟磁盤控制器串行口1（COM1）分類地址范圍（H）I/O設(shè)備（端口）表2PC/AT及兼容機(jī)的I/O端口地址分配表I/O378～37F并行打印機(jī)口1（LPT1）分類在PC/AT機(jī)中：

8028610地址線（A9~A0）I/O尋址，地址范圍000～3FFH

其中：DMA控制器8237A－2片中斷控制器8259A－2片定時器8254-2在PC/AT機(jī)中：7-2總線bus一、概念definition

總線：各部件間傳送信息的公共通道。

1、總線分類：category

片級總線（元件級總線）：芯片的引腳系統(tǒng)總線（內(nèi)總線，板級總線）：各插板間的連線（微機(jī)總線）外部總線（通訊總線）：微機(jī)之間或微機(jī)與儀器間的連線7-2總線bus一、概念definition2、總線標(biāo)準(zhǔn)：standard

標(biāo)準(zhǔn)：插座尺寸，引線數(shù)目，各引線信號含義及時序等。常用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線有：

PC總線，AT總線（ISA總線），高性能的

EISA總線，PCI總線，S－100總線，STD

總線。常用標(biāo)準(zhǔn)外部總線：

IEEE－488總線，EIARS232總線。2、總線標(biāo)準(zhǔn)：standard二、IBMPC總線P265(自學(xué))三、AT總線P267(自學(xué))四、EISA總線P270(自學(xué))五、IEEE－488總線P273(自學(xué))二、IBMPC總線P265(自學(xué))微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件

其實(shí)，世上最溫暖的語言，“不是我愛你，而是在一起。”

所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以誠相待，彼此尊重，相互包容，相互懂得，才能走的更遠(yuǎn)。相遇是緣，相守是愛。緣是多么的妙不可言，而懂得又是多么的難能可貴。否則就會錯過一時，錯過一世！擇一人深愛，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牽，一路笑對風(fēng)雨。在平凡的世界，不求愛的轟轟烈烈；不求誓言多么美麗；唯愿簡單的相處，真心地付出，平淡地相守，才不負(fù)最美的人生；不負(fù)善良的自己。人海茫茫，不求人人都能刻骨銘心，但求對人對己問心無愧，無怨無悔足矣。大千世界，與萬千人中遇見，只是相識的開始，只有彼此真心付出，以心交心，以情換情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。然而，生活不僅是詩和遠(yuǎn)方，更要面對現(xiàn)實(shí)。如果曾經(jīng)的擁有，不能天長地久，那么就要學(xué)會華麗地轉(zhuǎn)身，學(xué)會忘記。忘記該忘記的人，忘記該忘記的事兒，忘記苦樂年華的悲喜交集。人有悲歡離合，月有陰晴圓缺。對于離開的人，不必折磨自己脆弱的生命，虛度了美好的朝夕；不必讓心靈痛苦不堪，弄丟了快樂的自己。擦汗眼淚，告訴自己，日子還得繼續(xù)，誰都不是誰的唯一，相信最美的風(fēng)景一直在路上。人生，就是一場修行。你路過我，我忘記你；你有情，他無意。誰都希望在正確的時間遇見對的人，然而事與愿違時，你越渴望的東西，也許越是無情無義地棄你而去。所以美好的愿望，就會像肥皂泡一樣破滅，只能在錯誤的時間遇到錯的人。歲月匆匆像一陣風(fēng)，有多少故事留下感動。愿曾經(jīng)的相遇，無論是錦上添花，還是追悔莫及；無論是青澀年華的懵懂賞識，還是成長歲月無法躲避的經(jīng)歷……愿曾經(jīng)的過往，依然如花芬芳四溢，永遠(yuǎn)無悔歲月賜予的美好相遇。其實(shí)，人生之路的每一段相遇，都是一筆財富，尤其親情、友情和愛情。在漫長的旅途上，他們都會豐富你的生命，使你的生命更充實(shí)，更真實(shí)；豐盈你的內(nèi)心，使你的內(nèi)心更慈悲，更善良。所以生活的美好，緣于一顆善良的心，愿我們都能善待自己和他人。一路走來，愿相親相愛的人，相濡以沫，同甘共苦，百年好合。愿有情有意的人，不離不棄，相惜相守，共度人生的每一個朝夕……直到老得哪也去不了，依然是彼此手心里的寶，感恩一路有你！感謝您對文章的閱讀跟下載，希望本篇文章能幫助到您，建議您下載后自己先查看一遍，把用不上的部分頁面刪掉哦，當(dāng)然包括最后一頁，最后祝您生活愉快!其實(shí)，世上最溫暖的語言，“不是我愛你，而是在一起?！?/p>

7-1I/Ointerfaceandbus一、function1、采用I/O接口的必要性necessary

通訊communication：指計算機(jī)與外設(shè)間交換數(shù)據(jù)、狀態(tài)和命令的過程。要通訊則需解決如下問題（必要性）：

1）速度不匹配問題speedCPU速度快I/O接口外設(shè)速度慢

2）信號電平不匹配問題signalCPU使用TTL電平，外設(shè)是復(fù)雜的信號。7-1I/Ointerfaceandbus一、fun

TTL電平轉(zhuǎn)為外設(shè)所需信號外設(shè)信號轉(zhuǎn)為TTL電平3）信號格式不匹配問題format

CPU總線上傳送8位、16位、32位并行數(shù)據(jù)

外設(shè)：所需信號種類有模擬量，數(shù)字量，開關(guān)量等；電壓，電流；串行方式，并行方式。4）時序不匹配問題timesequenceCPU的時序與外設(shè)自己的定時和控制邏輯不一樣。TTL電平轉(zhuǎn)為外設(shè)所2、接口功能interfacefunction

主要作用：解決CPU與外設(shè)間的不匹配，不能協(xié)調(diào)工作的問題。功能如下：

1）設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖器buffer，解決速度差異。

2）設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路如串行接口芯片MAX232（TTL12V）

3）設(shè)置信息邏輯轉(zhuǎn)換電路：如A/D，D/A，接觸器的通/斷等。

4）設(shè)置時序控制路實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)同步，如狀態(tài)，應(yīng)答信號。2、接口功能interfacefunction5）具備地址譯碼電路選擇不同外設(shè)進(jìn)行操作二、簡單的I/O接口芯片（P248自學(xué)）三、I/O端口及尋址方式portandaddressing1、I/O端口：

CPU與外設(shè)通訊時，傳送的信息

1）數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)R數(shù)據(jù)口

2）狀態(tài)信息狀態(tài)R狀態(tài)口

3）控制信息控制R命令口5）具備地址譯碼電路1）數(shù)據(jù)端口：存放CPU與外設(shè)間交換的數(shù)據(jù)，長度

1-2字節(jié)，其數(shù)據(jù)緩沖作用。2）狀態(tài)端口：指示外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)，每種狀態(tài)用1位表示常用狀態(tài)位：READY（準(zhǔn)備就緒）

READY=1時輸入口：數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好，等待CPU讀取，

CPU取走后，READY置0。輸出口：輸出R已空，可接收下一數(shù)據(jù)，收到下一數(shù)據(jù)，READY置0。1）數(shù)據(jù)端口：存放CPU與外設(shè)間交換的數(shù)據(jù)，長度BUSY忙碌位表明輸出設(shè)備能否接受數(shù)據(jù)。

BUSY=1：忙，不接收CPU傳送數(shù)據(jù)

BUSY=0：閑，可接收CPU傳送數(shù)據(jù)錯誤位（ERROR）：數(shù)據(jù)傳遞出錯位如奇/偶校驗(yàn)錯，溢出錯。3）命令端口（控制口）：存放CPU對I/O設(shè)備的命令和控制字。如：啟動，停止，允許中斷?？刂谱钟校悍绞竭x擇控制字，操作命令字等BUSY忙碌位2、I/O端口的尋址方法：兩種編址方式：存儲器映象導(dǎo)址，mappingI/O指令尋址。I/Oinstruction存儲器映象導(dǎo)址方式：把I/O端口做一個存儲單元，與存儲單元統(tǒng)一編址。優(yōu)點(diǎn)：無需專用I/O指令，簡化了指令系統(tǒng)，端口空間可大可小。缺點(diǎn)：占用了存儲空間，指令字節(jié)數(shù)比專用I/O

指令長。如：MC6800，MC68000，單片機(jī)51、96系列。2、I/O端口的尋址方法：I/O單獨(dú)編址方式：不占用存儲器空間，構(gòu)成一個I/O空間。用專用的IN，OUT指令

8086中：用A15~A0導(dǎo)址I/O端（可訪問64K個）用M/IO控制信號區(qū)分I/O導(dǎo)址和存儲器導(dǎo)址

I/O單獨(dú)編址方式：優(yōu)點(diǎn)：可讀性好（專用指令）速度快（指令字節(jié)少）不占用內(nèi)存空間缺點(diǎn)：專用IN，OUT，指令系統(tǒng)復(fù)雜功能不如訪問存貯器的指令強(qiáng)增加了控制信號（M/IO）優(yōu)點(diǎn)：可讀性好（專用指令）四、CPU與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送方式datatransfer

程序控制方式program

三種類型中斷方式interruptDMA方式（硬件實(shí)現(xiàn)）DMA1、程序控制方式：無條件傳送（同步傳送）條件傳送（查詢方式）

1）無條件數(shù)據(jù)傳送方式unconditional

應(yīng)用場合：用于外設(shè)在任何時刻均已處于準(zhǔn)備好或接收狀態(tài)。

四、CPU與外設(shè)間數(shù)據(jù)傳送方式datatransfer舉例：定時采集和現(xiàn)實(shí)三部位的溫度端口地址10H，11H，12H是與三個溫度源相連的A/D轉(zhuǎn)換器的地址。

編程：

START：INAL，10H；采集溫度

CALLDISPLAY1；顯示

INAL，11H；采集溫度

CALLDISPLAY2；顯示

INAL，12H；

CALLDISPLAY3；

CALLDELAY；調(diào)延時

JMPSTART；舉例：定時采集和現(xiàn)實(shí)三部位的溫度2）條件傳送（查詢方式）conditionalqueryCPU不斷查詢狀態(tài)，滿足條件后則傳送，否則等待。微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件查詢輸入流程圖

初始化讀入狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好

傳送完NN

輸入一數(shù)據(jù)CPU數(shù)據(jù)內(nèi)存緩沖區(qū)YY結(jié)束查詢輸入流程圖初始化讀入狀態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好傳送完NN查詢輸入接口電路：輸入設(shè)備

數(shù)據(jù)鎖存器（8位）

數(shù)據(jù)緩沖器（8位）DRQCI/O譯碼+5V選通信號D觸發(fā)器ReadyRD（讀狀態(tài)）CS2CS1RD（讀數(shù)據(jù)）2D7-D0M/IOA15-A01查詢輸入接口電路：輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DRI/編程：設(shè)狀態(tài)口：PORT_SI

數(shù)據(jù)口：PORT_IN

傳送數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)：COUNT_1MOVBX,0;初始化指針

MOVCX,COUNT_1;字節(jié)數(shù)READ_SI：INAL，PORT_SI;讀入狀態(tài)位

TESTAL，01H;D0=1？準(zhǔn)備好？

JZREAD_SI;否，轉(zhuǎn)。

INAL，PORT_IN;已準(zhǔn)備好,讀入數(shù)據(jù)

MOV[BX]，AL;存于緩沖區(qū)編程：設(shè)狀態(tài)口：PORT_SIINCBX;修改指針

LOOPREAD_SI;未完，待續(xù)

·······;已完，執(zhí)行別的程序查詢工作過程：輸入設(shè)備準(zhǔn)備好后，發(fā)選通信號

a：數(shù)據(jù)鎖存起來

b:D觸發(fā)器Q=1CPU執(zhí)行INAL，PORT_S1后:M/IO=0，RD=0A15～A0給出狀態(tài)端口碼∴CS1=0狀態(tài)三態(tài)門打開，狀態(tài)送入D0位上INCBXCPU執(zhí)行INAL，PORT_IN后：

M/IO=0RD=0A15～A0

給出數(shù)據(jù)端口碼，∴CS2=0緩沖器將數(shù)據(jù)送出，同時清0READY狀態(tài)

P256圖7-8查詢輸出接口電路（詳細(xì)講解）

條件傳送數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)：反復(fù)查詢過程，浪費(fèi)CPU的時間，CPU利用率低。CPU執(zhí)行INAL，PORT_IN后：M/IOA15-A0D7-D0輸出設(shè)備

數(shù)據(jù)鎖存器（8位）RCQDI/O譯碼D觸發(fā)器RD（讀狀態(tài)）WR（寫數(shù)據(jù)）21ACKD1（數(shù)據(jù)線）+5V選通信號BUSYCS1CS2查詢輸出接口電路M/IOD7-D0輸數(shù)據(jù)RI/OD觸2、中斷方式數(shù)據(jù)傳送：平時CPU執(zhí)行主程序，只有輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒或輸出設(shè)備已閑，才向CPU申請中斷。CPU響應(yīng)中斷后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換，然后返回繼續(xù)執(zhí)行原程序。（詳細(xì)講授在第八章中進(jìn)行）3、DMA方式：問題的提出problemformulation：雖然中斷方式CPU利用率高，但執(zhí)行中斷仍需時間。DMA方式是數(shù)據(jù)傳遞時，要CPU讓出總線，由DMA控制利用總線直接與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不占用CPU時間。傳遞完后，DMA控制器再將總線還給CPU。

DMA方式傳送數(shù)據(jù)的速度取決外設(shè)和內(nèi)存速度。2、中斷方式數(shù)據(jù)傳送：存儲器外設(shè)HRQDMAHLDA

控制器地址鎖存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線AD15~AD0

ALECPUHLDAHOLDIORDREQDACK地址總線IOWMEMWMEMR微機(jī)系統(tǒng)中DMA控制器操作框圖存外設(shè)HRQDMA地址鎖存器數(shù)據(jù)總線P258微機(jī)系統(tǒng)中DMA控制器操作框圖（詳講）

DMA方式讀磁盤工作過程：procedure⑴系統(tǒng)啟動時：開關(guān)接通CPU總線，存儲器（總線屬于CPU）同時對DMA控制器初始化（傳送字節(jié)數(shù)，起始地址，選DMA芯片通道）⑵CPU向磁盤發(fā)讀命令，磁盤控制器找到數(shù)據(jù)位置，開始讀數(shù)據(jù)微機(jī)原理及接口技術(shù)-第7章-輸入輸出接口和總線課件⑶數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，外設(shè)向DMA控制器發(fā)請求信號DREQ。若DMA輸入通道未屏蔽，DMA發(fā)HRQ到CPU的HOLD端。CPU收到后，中止當(dāng)前程序運(yùn)行，總線浮空并發(fā)保持響應(yīng)信號HLDA，DMA控制器發(fā)信號使開關(guān)向下，總線與DMA控制器接通（DMA控制總線）⑷DMA發(fā)送第一個數(shù)據(jù)地址且發(fā)出確認(rèn)信號DACK，通知磁盤控制器準(zhǔn)備好要輸出的數(shù)據(jù)字節(jié)⑸DMA控制器使I/O讀信號IOR、存儲器寫信號MEMW有效，磁盤輸出數(shù)據(jù)到總線，并將總線數(shù)據(jù)寫入存儲器。⑶數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，外設(shè)向DMA控制器發(fā)請求信號DREQ(6)每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后：DMA自動修改地址R

的內(nèi)容，指向下一地址，字節(jié)計數(shù)器減1，重復(fù)上述過程，直到計數(shù)值減為0，并由0減到

FFFF為止。

(7)DMA結(jié)束后，HRQ無效，總線連接到CPU。

CPU恢復(fù)執(zhí)行原中止程序。五、I/O譯碼電路和PC機(jī)的I/O地址分配

1、I/O端口譯碼電路。

2、

PC機(jī)的I/O端口地址分配(6)每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后：DMA自動修改地址RPC/XT機(jī)端口分配

CPU:8088(兼容機(jī)8086)

接口芯片：中斷控制器－8259A1片主板上DMA控制器－8237A-51片并行I/O芯片－8255A-51片計數(shù)/定時器－8253-51片主板上還有8個I/O擴(kuò)展槽。（I/O通道）PC/XT機(jī)端口分配

提供磁盤驅(qū)動器I/O接口

I/O擴(kuò)展槽打印機(jī)接口插入適配器CRT接口異步通訊接口等PC/XT機(jī)中：用A9~A0進(jìn)行I/O尋址

A9=0－尋址主板I/O端口（512個端口）

A9=1－尋址I/O通道（512個端口）主板上，I/O端口譯碼電路如下圖所示：提供磁盤驅(qū)圖7-12系統(tǒng)板上I/O端口譯碼電路G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774LS138AEN’A9A8A7A6A5IOWDMACS（去8237A-5）INTRCS（去8259A）T/CCS（去8253-5）PPICS（去8255A-5）WRTDMAPG（寫DMA頁面寄存器）WRTNMIREG（寫NMI屏蔽寄存器）圖7-12系統(tǒng)板上I/O端口譯碼電路G1G2AG2BCB當(dāng)AEN’=1A8A9=00時－74LS138開始工作∴主板I/O地址范圍：000～0FFH(256)A9=1時，I/O通道（槽）：200～3FFPC/XT機(jī)的I/O端口分配表如表1所示；PC/AT及兼容機(jī)的I/O端口地址分配表如表2示當(dāng)AEN’=1A8A9=00時－74LS138開始工作

系統(tǒng)板

I/O

通道000～01F（00～0F）020～03F（20～21）040～05F（40～43）060～07F（60～63）080～09F（80～83）0A0～0BF（A0）0C0～0DF0E0～0FF200～20F2F8～

2FF300～31F320～32F378～37F380～38F3B0～3BF3F0～3F73F8～3FF8237A-5DMA控制器8259A中斷控制器8253-5計數(shù)/定時器8255A-5并行接口DMA頁寄存器

NMI屏蔽寄存器保留保留游戲I/O口異步通信2（COM2）實(shí)驗(yàn)卡（原型卡）硬磁盤適配器并行打印機(jī)接口同步通信控制器單顯/打印機(jī)適配器軟磁盤適配器異步通信1（COM1）分類地址范圍（H）I/O設(shè)備（端口）

表1PC/XT機(jī)的I/O端口分配表000～01F（00～0F）8237A-5DMA控制器分

系統(tǒng)板

I/O

通道000～01F020～03F040～05F060～06F070～07F080～09F0A0～0BF0C0～0DF0F00F10F8～

0FF1F0～1F8200～207278～27F2F8～2FF300～31F360～36FDMA控制器1,8237A-5中斷控制器1,8259A(主片)定時器8254-2鍵盤接口處理器，8042

實(shí)時時鐘，NMI屏蔽寄存器DMA頁寄存器，74LS612中斷控制器28259A(從片)DMA控制器2，8237A-5清除協(xié)處理器忙信號復(fù)位協(xié)處理器協(xié)處理器硬磁盤游戲I/O口并行口2（LPT2）串行口2（COM2）實(shí)驗(yàn)卡（原型卡）保留分類地址范圍（H）I/O設(shè)備（端口）000～01FDMA控制器1,8237A-5分類I/O

通道378～37F380～38F3A0～3AF3B0～3BF3C0～3CF3D0～3DF