第六章微型计算机的输入输出.ppt

第六章 微型计算机的输入/输出 I/O接口功能 I/O端口及其寻址方式 输入/输出方式 及CPU与外设通信的接口 8086CPU的输入/输出 总线简述 6.1 I/O接口功能 一、 CPU与外设通信特点 需要有接口作为CPU与外设通讯的桥梁； 需要有数据信息传送之前的“联络”； 要传递的信息有三方面内容：状态、数据及控制信息。 二、接口的功能 进行地址译码或设备选择，以便使CPU能与某一指定的外部设备通讯； 状态信息的应答，以协调数据传送之前的准备工作； 进行中断管理，提供中断信号； 进行数据格式转换，如正负逻辑的转换，串行与并行数据转换等； 进行电平转换，如TTL电平与MOS电平间的转换； 协调速度； 时序控制，提供实时时钟信号。 6.2 I/O端口及其寻址方式 一、 存储器映像的I/O寻址 存储单元和I/O端口的地址统一编址 2、I/O映像的I/O寻址 I/O端口地址与存储单元地址分开编址 特点 1、地址线：A15……A0 2、M/IO=1 3、用I/O指令 6.3 输入/输出方式及CPU与外设通 信的接口 1、同步传送方式 2、异步查询方式 程序控制传送方式 3、中断方式 4、直接存储器存取方式 一、程序控制传送方式 (一)、同步传送方式（无条件方式） CPU直接与外设传送数据并不需要了解外设状态，认为外设已经准备就绪，直接与外设传送数据 （二）、异步查询方式 在执行输入输出前，要先查询接口中状态寄存器的状态。 输入时，状态寄存器的状态指示要输入的数据是否已经准备就绪； 常用的状态线有IBF，READY 功能： 1、输入设备准备好数据，状态线有效； 2、CPU读数据端口，取走数据后，状态 线转换为无效 输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是否空闲。 常用的状态线有empty，busy 功能： 1、输出设备空闲，BUSY无效； 2、CPU写数据端口，输出设备输出数据， 状态线转换为有效 优点：电路简单 缺点：降低CPU效率，实时性不强 （三）、中断方式 当外设作好传送准备后，主动向CPU请求中断，CPU响应中断后在中断处理程序中与外设交换数据。 在中断未发生时，CPU可以执行其他程序，这样可以提高CPU的利用率。 二、直接存储器存取方式 （DMA） (Direct Memory Access) 。 在高速的外设或成块交换数据的情况，采用程序控制方式进行数据的传输，是无法满足要求的。在这种情况下，采用DMA方式。 DMA方式是在外设与内存间建立起直接的通道，CPU不再直接参加外设和内存间的数据传输。 当系统需要进行DMA传输时，将CPU对地址和数据及控制线的管理权交由DMA控制器进行控制，当完成了一次DMA数据传输后，再将这个控制权还给CPU，这些工作都是由硬件自动实现的，并不需要程序进行控制。 8086CPU为DMA提供两根信号线 1、HOLD 总线保持请求 2、HLDA 总线保持响应 6.4 8086CPU的输入/输出 1、I/O 寻址64K 2、8086CPU的I／O指令 （1） 直接寻址输入／输出指令(八位端口地址) IN AL，n (字节输入) IN AX，n (字输入) OUT n，AL (字节输出) OUT n，AX (字输出) （2）DX寄存器间接寻址输入（十六位端口地址） IN AL，DX (字节输入) IN AX，DX (字输入) OUT DX，AL (字节输出) OUT DX，AX (字输出) 3、有关端口地址问题 a、8086CPU与外设交换数据可以字或字节进行， b、当以字节进行时，偶地址端口的字节数据由低8位数据线D7～D0位传送，奇地址端口的字节数据由高8位数据线D15～D8传送， c、当用户在安排外设的端口地址时，如果外设是以8位的方式与CPU连接，就只能将其数据线或者与CPU的低八位或者与高八位连接，这样同一台外设的所有寄存器端口地址都只能是偶地址或是奇地址，这时设备的端口地址就会是不连续的。 主程序 中断服务子程序 中断信号 与程序查询方式相比，中断控制方式的数据交换具有如下特点: (1) 提高了CPU的工作效率; (2) CPU具有控制外围设备服务的主动权; (3)