第9讲微型计算机和外设的数据传输概述.ppt

微型计算机系统的硬件结构 第五章 微型计算机和外设的数据传输 教学重点 I/O端口的编址 I/O指令 CPU和外设之间的数据传送方式和控制方法 5.1 为什么要用接口 按照功能，接口电路可分为两类： 使微处理器正常工作所需要的辅助电路； 输入输出（I/O）接口电路 为什么要用接口电路？ 微机的外部设备多种多样, 例如打印机、扫描仪、硬盘等，它们的功能、工作原理、信息格式、以及工作速度等方面彼此差别很大，因此不能与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。 对于输入设备来说，接口通常起信息转换和缓冲的功能，将输入设备送来的信息变换成CPU能够接收的格式，并将其放在缓冲器中让CPU来接收； 对输出设备来说，接口起信息变换和锁存的功能，将CPU输出的信息转换成设备需要的格式。 总结：输入输出接口电路是为了解决计算机和外部设备之间的信息变换问题而提出来的，是计算机和外设之间传送信息的部件，每个外设都要通过接口和主机系统相连。接口技术专门研究CPU和外设之间的数据传送方式、接口电路的工作原理和使用方法。 5.2 CPU和输入输出设备之间的信号 5.3 接口部件的I/O端口 外设通过接口和系统的连接 接口部件的寄存器： ⑴ 数据寄存器 对来自CPU和内存的数据或者对送往CPU和内存的数据起缓冲作用 ⑵ 状态寄存器 存放外设或接口部件本身的状态 ⑶ 控制寄存器 存放CPU发出的命令，以便控制接口和设备的动作 数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有的I/O地址常依次被称为数据端口、状态端口和控制端口，用于保存数据、状态和控制信息 接口电路占用的I/O端口有两类编址方式： 统一编址方式 I/O端口与存储器统一编址，它们共享一个地址空间 如M6800 独立编址方式 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 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）。 优点： 专门的I/O指令使程序阅读方便 I/O端口的地址空间独立，使存储器地址范围扩大 缺点： I/O指令没有存储器指令丰富 8086使用A0 ~A15或者A0 ~A7寻址I/O端口 地址的形成（片选，片内寻址） 有关端口地址问题 8086CPU与外设交换数据可以字或字节进行，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，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。 5.4 8086的输入输出指令 输入指令 IN 输出指令OUT 参考P83输入/输出指令IN/OUT或汇编课本第12章 输入指令IN 指令汇编格式 ：IN 累加器AL或AX,端口地址 操作：执行IN指令时，CPU可以从一个8位端口读 入一个字节到AL中，或者从一个16位端口读一个字 到AX中，取决于端口的位数。 例： IN AL, 50H ;字节直接输入 IN AX, 70H ;字直接输入 输出指令OUT 指令汇编格式 ：OUT 端口地址,累加器AL或AX 操作：执行OUT指令时，CPU可以将AL中的1个字 节写入一个8位端口，或者将AX中的一个字写入一 个16位端口。 例： OUT 44H,AL ;字节直接输出 OUT 80H,AX ;字直接输出 注意： 只能用累加器AL或者AX作为执行输入输出的机构，不能用其它的寄存器代替； 输入输出指令可以分为两大类：一类是直接的输入输出指令，端口地址直接给出；一类是间接的输入输出指令，端口地址由DX寄存器给出； 用直接输入输出指令时，寻址范围为0～255（0FFH），间接输入输出指令的范围是0～65535。0～255之间的地址也可用间接输入输出指令，但256～65535之间的端口必须要用DX寻址，使用DX前要使用指令如MOV DX,端口地址给DX设置端口号。 8位数据长度的I/O端口地址为3FEH，从该端口读入数据使用的指令段为：MOV DX,3FEH IN AL,DX 16位数据长度的I/O端口地址为3FCH，向该端口写入数据使用的指令段为：MOV DX,3FCH OUT DX,AX I/O端口的读时序 5.5 C