输入输出接口与中断.ppt
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1、1,2023/11/17,第6章 输入输出(I/O)与中断,6.1 输入输出接口概述6.2 CPU与外设数据传送方式6.3 中断技术,2,2023/11/17,6.1 输入输出接口概述,什么是I/OI/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路(如:PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板)为什么需要I/O接口微机的外部设备多样性工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大它们不能与CPU直接相连,必须经过中间电路再与系统相连,3,2023/11/17,6.1 输入输出接口概述,I/O接口的主要功能(1)对输入输出数据进行缓冲和锁存,输出接口有锁
2、存环节,输入接口有缓冲环节(2)对信号的形式和数据的格式进行变换(3)微机直接处理:数字量、开关量、模拟量(4)对I/O端口进行寻址(5)建立外设与计算机的连接I/O接口的基本结构设计成满足CPU与外设信息相互交换的要求数据信息状态信息控制信息,4,2023/11/17,6.1 输入输出接口概述,cpu,I/o设备,数据输入寄存器,数据输出寄存器,状态寄存器,控制寄存器,中断控制逻辑,数据总线,地址总线,控制总线,I/O接口,DATA,STATUS,CONTROL,RD,WRM/IO,5,2023/11/17,6.1 输入输出接口概述,I/O端口的编址方式为了让CPU能够访问这些I/O端口,每
3、个I/O端口都需有自己的端口地址(或端口号)。在一个微型计算机系统中,如何编排这些I/O接口的端口地址,即所谓I/O端口的编址方式。常见的I/O端口编址方式有两种:存储器映像:I/O端口和存储器统一编址;I/O映像:I/O端口和存储器分开编址。,6,2023/11/17,6.1 输入输出接口概述,I/O 端口,存储单元,I/O 地址空间,存储器地址空间,整个地址空间,I/O 端口和存储器统一编址,7,2023/11/17,6.1 输入输出接口概述,存储单元,存储地址空间,I/O 端口,I/O 地址空间,I/O 端口和存储器单独编址,8,2023/11/17,6.2 CPU与外设数据传送方式,C
4、PU与外设之间的数据传送控制方式,即I/O控制方式,主要有三种:(1)程序传送:程序控制方式是指在程序控制下进行的数据传送方式无条件传送、条件传送(2)中断传送:依靠外设与CPU之间的中断控制信号的控制方式(3)DMA传送:不经过CPU,而直接在存储器与外设之间存取,9,2023/11/17,6.2 CPU与外设数据传送方式,(1)程序传送-无条件传送(或同步传送)无条件传送:在规定时间内,定时同步传送数据。适用于对开关、继电器等简单外设状态控制,RD,10,2023/11/17,6.2 CPU与外设数据传送方式,(1)程序传送-无条件传送(或同步传送)MOV DX,0100H MOV AL,
5、DL OUT 20H,AL delay MOV AL,DH OUT 20H,AL delay IN AX,10HPi=0,断开Pi=1,吸合,11,2023/11/17,(1)程序传送-条件传送(或异步传送)-输入条件传送:在传送数据前,先进行端口状态寄存器查询,只有端口“准备就绪”或“空闲”时才能够传输。,IN AL,STATUS_PORT,TEST AL,80,IN AL,DATA_PORT,6.2 CPU与外设数据传送方式,12,2023/11/17,查询输入部分的程序:POLL:IN AL,STATUS_PORT;读状态端口的信息 TEST AL,80;设“准备就绪”(READY)信息
6、在D7位 JE POLL;未“准备就绪”,则循环再查 IN AL,DATA_PORT;已“准备就绪”(READY=1),则读入数据,STATUS_PORT:状态端口地址DATA_PORT:数据端口地址,POLL,JE,13,2023/11/17,查询方式的A/D采样,WAIT:IN AL,51H;读状态端口的值TEST AL,10H;判断D4是否为1?JZ WAIT;状态信号不是“1”,等待IN AL,50H;读数据端口的值MOV BUF,AL;将数据送到数据缓冲单元,数据,端口,状态,端口,A/D,转,换器,定时,器,模拟,信号,译码,电路,启动信号,状态信号,D,4,数据总线,地址总线,控
7、制信号,50H,51H,14,2023/11/17,(1)程序传送-条件传送(或异步传送)-输出条件传送:在传送数据前,先进行端口状态寄存器查询,只有端口“准备就绪”或“空闲”时才能够传输。,IN AL,STATUS_PORT,TEST AL,80H,OUT DATA_PORT,AL,6.2 CPU与外设数据传送方式,15,2023/11/17,查询输出部分的程序:POLL:IN AL,STATUS_PORT;查状态端口状态信息D7 TEST AL,80H JNE POLL;;D71即忙线1,则循环再查 MOV AL,STOREBUFF;如外设空闲,由内存读取数据 OUT DATA_PORT,
8、AL;输出到端口地址单元 STATUS_PORT:状态端口地址DATA_PORT:数据端口地址STOREBUFF:待输出数据的内存单元起始地址。,POLL,JNE,16,2023/11/17,查询方式的打印机接口,WAIT:IN 7AH,AL;读状态端口 TEST AL,04H;判断D2是否为0?JNZ WAIT;不是0,等待 MOV AL,BUF;取数据 OUT 78H,AL;将数据送到打印机接口,数据,端口,状态,端口,数据缓,冲器,状态,检测,打印机,译码,电路,触发信号,状态信号,D,2,数据总线,地址总线,控制总线,信号,78H,7AH,接口电路,17,2023/11/17,总结:程
9、序查询输入/输出传送方式的执行步骤是:()CPU从I/O接口的状态端口中读入所寻址的外设的状态信息“READY”或“BUSY”。()根据读入的状态信息进行判断:程序查询输入时,若状态信息READY0,则外设数据未准备好,CPU继续等待查询,直至READY,程序查询输出时,若状态信息BUSY,则外设“忙”,CPU继续等待,直至外设“空闲”,BUSY0时,执行下一操作。,6.2 CPU与外设数据传送方式,18,2023/11/17,6.2 CPU与外设数据传送方式,(2)中断传送程序查询传送方式缺点:降低CPU的运行效率,不能处理紧急事件,查询方式浪费大量等待查询时间,很难使每一个外设都能工作在最
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