2010年自考微型計算機(jī)及其接口技術(shù)筆記串講

2010年自考微型計算機(jī)及其接口技術(shù)筆記串講第4章輸入輸出與中斷I/O接口一一把外圍設(shè)備同微型計算機(jī)連接起來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的控制電路稱為“外設(shè)接口電路”，即I/O接口I/O端口一一I/O接口中可以由CPU進(jìn)行讀或?qū)懙募拇嫫鞅环Q為“端口”外設(shè)接口與CPU的信息傳送：外設(shè)接口通過微機(jī)總線(片總線、內(nèi)總線、外總線)與CPU連接CPU同外設(shè)接****換的三種信息：數(shù)據(jù)信息，包括數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量狀態(tài)信息，表示外設(shè)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)控制信息用于控制外設(shè)接口的工作數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息都是通過數(shù)據(jù)總線來傳送的I/O端口的編址方式及其特點：獨立編址(專用的I/O端口編址)——存儲器和I/O端口在兩個獨立的地址空間中優(yōu)點：I/O端口的地址碼較短，譯碼電路簡單，存儲器同I/O端口的操作指令不同，程序比較清晰;存儲器和I/O端口的控制結(jié)構(gòu)相互獨立，可以分別設(shè)計缺點：需要有專用的I/O指令，程序設(shè)計的靈活性較差統(tǒng)一編址(存儲器映像編址)——存儲器和I/O端口共用統(tǒng)一的地址空間，當(dāng)一個地址空間分配給I/O端口以后，存儲器就不能再占有這一部分的地址空間優(yōu)點：不需要專用的I/O指令，任何對存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的指令都可用于I/O端口的數(shù)據(jù)操作，程序設(shè)計比較靈活;由于I/O端口的地址空間是內(nèi)存空間的一部分，這樣，I/O端口的地址空間可大可小，從而使外設(shè)的數(shù)量幾乎不受限制缺點：I/O端口占用了內(nèi)存空間的一部分，影響了系統(tǒng)的內(nèi)存容量;訪問I/O端口也要同訪問內(nèi)存一樣，由于內(nèi)存地址較長，導(dǎo)致執(zhí)行時間增加微機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳送的控制方式：程序控制方式，以CPU為中心，數(shù)據(jù)傳送的控制來自CPU，通過預(yù)先編制好的程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送DMA方式，直接存儲器訪問，不需要CPU干預(yù)，也不需要軟件介入的高速傳送方式程序控制傳送方式分為三種：無條件傳送方式，又稱“同步傳送方式”，用于外設(shè)的定時是固定的而且是已知的場合，外設(shè)必須在微處理器限定的指令時間內(nèi)準(zhǔn)備就緒，并完成數(shù)據(jù)的接收或發(fā)送查詢傳送方式，當(dāng)CPU同外設(shè)工作不同步時，為保證數(shù)據(jù)傳送的正確而提出的，CPU必須先對外設(shè)進(jìn)行狀態(tài)檢測，若外設(shè)已“準(zhǔn)備好”，才進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送中斷傳送方式，解決了“無條件傳送方式”和“查詢傳送方式”只能串行工作的缺點，為了使CPU和外設(shè)之間可以并行工作，提出中斷傳送方式，采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時，CPU從啟動外設(shè)到外設(shè)就緒這段時間，仍在執(zhí)行主程序，當(dāng)“中斷服務(wù)程序”執(zhí)行完畢后，則重新返回主程序DMA操作的基本方法：

周期挪用，DMA乘存儲器空閑時訪問存儲器，周期挪用不減慢CPU的操作周期擴(kuò)展，CPU與DMA交替訪問存儲器，這種方法會使CPU處理速度減慢，一次只能傳送一個字節(jié)3.CPU停機(jī)方式，CPU等待DMA的操作，這是最常用的DMA方式，由于CPU處于空閑狀態(tài)，所以會降低CPU的利用率DMAC及其傳送方式：在DMA傳送方式中，對數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行控制的硬件稱為DMA控制器，即：DMACDMAC的三種傳送方式：單字節(jié)傳送方式成組傳送方式請求傳送方式DMAC的基本功能：能接收外設(shè)的DMA請求信號，并能向外設(shè)發(fā)出DMA響應(yīng)信號能向CPU發(fā)出總線請求信號，當(dāng)CPU發(fā)出總線響應(yīng)信號后，能接管對總線的控制權(quán)，進(jìn)入DMA方式能發(fā)出地址信息，對存儲器尋址并修改地址指針能發(fā)出讀、寫等控制信號，包括存儲器訪問信號和I/O訪問信號能決定傳送的字節(jié)數(shù)，并能判斷DMA傳送是否結(jié)束能發(fā)出DMA結(jié)束信號，釋放總線，使CPU恢復(fù)正常工作8086中斷的特點:

最多可處理256種不同的中斷類型，每個中斷都有一個中斷類型碼外部中斷（硬件中斷）；內(nèi)部中斷（軟件中斷）8086內(nèi)部中斷的特點：中斷類型碼或者包含在指令中，或者是預(yù)先規(guī)定的不執(zhí)行INTA總線周期除單步中斷外，任何內(nèi)部中斷都無法禁止除單步中斷外，任何內(nèi)部中斷的優(yōu)先級都比任何外部中斷的高中斷向量表：中斷向量表是存放中斷服務(wù)程序入口地址（即：中斷向量）的表格它存放在存儲器的最低端，共1024個字節(jié)，每4個字節(jié)存放一個中斷向量（形成一個單元），一共可存256個中斷向量每個單元（4字節(jié)）高地址的兩個字節(jié)存放中斷向量的段基值，低地址存放偏移量每個單元（4字節(jié)）的最低地址為向量表地址指針，其值為對應(yīng)的中斷類型碼乘48086中斷系統(tǒng)、中斷分類（南京大學(xué)出版的《應(yīng)試指導(dǎo)》P50表格）中斷控制器的基本要求：能控制多個中斷源，實現(xiàn)中斷傳送能對多個中斷源同時發(fā)出的中斷請求進(jìn)行優(yōu)先級判別

能實現(xiàn)中斷嵌套能提供對應(yīng)中斷源的中斷類型碼可編程中斷控制器8259A的主要功能：每一片8259A可管理8級優(yōu)先權(quán)中斷源，通過8259A的級聯(lián)，最多可管理64級優(yōu)先權(quán)的中斷源對任何一級中斷源都可單獨進(jìn)行屏蔽，使該級中斷請求暫時被掛起，直到取消屏蔽時為止能向CPU提供可編程的標(biāo)識碼，對于8086CPU來說就是中斷類型碼具有多種中斷優(yōu)先權(quán)管理方式：完全嵌套方式自動循環(huán)方式特殊循環(huán)方式特殊屏蔽方式查詢排序方式8259A的結(jié)構(gòu)，由8個基本組成部分：IRR，8位中斷請求寄存器，用來存放從外設(shè)來的中斷請求信號IR0~IR7IMR，8位中斷屏蔽寄存器，用來存放CPU送來的屏蔽信號ISR，8位中斷服務(wù)寄存器，用來記憶正在處理中的中斷級別PR，優(yōu)先級判別器，也稱優(yōu)先級分析器

控制邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯級聯(lián)