第7章输入输出接口1祥解.ppt

第7章 输入输出接口（1） 教学重点 I/O接口电路的典型结构 无条件传送方式、查询传送方式 中断工作过程 8259A中断控制器 一、I/O接口概述 为什么需要I/O接口（电路）？ 微机的外部设备多种多样 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 这部分电路被称为I/O接口电路 什么是I/O接口（电路）？ I/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 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路 什么是微机接口技术？ 处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接口电路，编制配套的接口程序，支持和连接有关的设备 I/O接口的主要功能 ⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节 ⑵ 对信号的形式和数据的格式进行变换 微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 ⑶ 对I/O端口进行寻址 ⑷ 与CPU和I/O设备进行联络 I/O接口的典型结构 I/O接口的典型结构 1. 接口电路的内部结构 2. 接口电路的外部特性 3. 接口芯片的分类 4. 接口芯片的可编程性 1. 接口电路的内部结构 CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部： ⑴ 数据寄存器 保存外设给CPU和CPU发往外设的数据 ⑵ 状态寄存器 保存外设或接口电路的状态 ⑶ 控制寄存器 保存CPU给外设或接口电路的命令 2. 接口电路的外部特性 面向CPU一侧的信号： 用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号 面向外设一侧的信号： 用于与外设连接 提供的信号五花八门 功能定义、时序及有效电平等差异较大 3. 接口芯片的分类 接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯片）： 通用接口芯片 支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片 面向外设的专用接口芯片 针对某种外设设计、与该种外设接口 面向微机系统的专用接口芯片 与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能 4. 接口电路的可编程性 许多接口电路具有多种功能和工作方式，可以通过编程的方法选定其中一种 接口需要进行物理连接，还需要编写接口软件 接口软件有两类： 初始化程序段——设定芯片工作方式等 数据交换程序段——管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间信息交换 I/O端口的编址 接口电路占用的I/O端口有两类编排形式 I/O端口单独编址 I/O地址空间独立于存储地址空间 如8086/8088 I/O端口与存储器统一编址 它们共享一个地址空间 如M6800 I/O端口单独编址 优点： I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 缺点： I/O指令没有存储器指令丰富 I/O端口与存储器统一编址 优点： 不需要专门的I/O指令 I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活 缺点： I/O端口要占去部分存储器地址空间 程序不易阅读（不易分清访存和访问外设） 8086的输入输出指令 输入指令 IN AL,i8/DX ;字节输入 IN AX,i8/DX ;字输入 输出指令 OUT i8/DX,AL ;字节输出 OUT i8/DX,AX ;字输出 I/O地址的译码 I/O地址的译码方法与存储器地址的译码方法一样，但有它的特点： 每个接口电路通常占用少数几个I/O地址。 I/O地址不象内存地址，不那么强调地址的连续性。 部分译码时，可能中间地址线不连接，也有最低地址线不连接的情况。 常采用门电路进行地址译码或线选译码 除采用译码器、门电路进行译码外，I/O地址译码还经常采用可编程逻辑器件PLD。 为了给系统一定的选择余地，有些接口电路采用数字比较器、开关或跳线器等进行可选择的地址译码 IBM PC/AT主机板的I/O译码电路 IBM PC/XT主机板的I/O译码电路 用门电路实现I/O地址译码 二、数据传送方式 程序控制下的数据传送——通过CPU执行程序中的I/O指令来完成传送，又分为： 无条件传送 查询传送 中断传送 直接存储器存取（DMA）——传送请求由外设向DMA控制器（DMAC）提出，后者向CPU申请总线，最后DMAC利用系统总线来完成外设和存储器间的数据传送 I/O处理机——CPU委托专门的I/O处理机来管理外设，完成传送和相应的数据处理 1.无条件传送方式及其接口 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送，这就是无条件传送，或称立即传送、同步传送 适合于简单设备，如LED 数码管、按键/按纽等 无条件传送的接口和操作均十分