微机原理教程06.ppt

第6章 第6章 输入输出接口 教学重点 I/O接口电路的典型结构 无条件传送 查询传送 中断传送 6.1 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 6.1 I/O接口概述（续1） 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 6.1 I/O接口概述（续2） 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 6.1.1 I/O接口的典型结构 1. 内部结构 2. 外部特性 3. 基本功能 4. 软件编程 1. 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 输入数据寄存器：保存外设给CPU的数据 输出数据寄存器：保存CPU给外设的数据 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. 外部特性 主要体现在引脚上，分成两侧信号 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. 基本功能 数据缓冲 匹配快速的处理器与相对慢速的外设的数据交换 缓冲：实现接口双方数据传输的速度匹配 信号变换 把信号相互转换为适合对方的形式 计算机直接处理的信号 数字量（0和1组成的信号编码） 开关量（只有两种状态的信号） 脉冲量（低脉冲信号，高脉冲信号） 4. 软件编程 接口具有可编程性（Programmable） 命令字（控制字） 写入接口芯片、选择工作方式、控制数据传输 初始化程序 选择I/O接口工作方式、设置原始工作状态等 驱动程序 操纵I/O接口完成具体工作 6.1.2 I/O端口的编址 I/O端口＝I/O地址，对应I/O接口的寄存器 一个接口电路可以具有多个I/O端口，每个端口用来保存和交换不同的信息 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 输入、输出端口可以是同一个I/O地址 1. I/O端口与存储器地址独立编址 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 2. I/O端口与存储器地址统一编址 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（不易分辨访问存储器和访问外设） 3. I/O地址译码 与存储器地址译码在原理和方法上完全相同 I/O地址不太强调连续，多采用部分译码 6.1.3 输入输出指令 输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX） IN AL,i8 ;字节输入 IN AL,DX ;字节输入 IN AX,i8 ;字输入 IN AX,DX ;字输入 输出指令（OUT：将CPU内的AL/AX数据传送给外设） OUT i8,AL ;字节输出 OUT DX,AL ;字节输出 OUT i8,AX ;字输出 OUT DX,AX ;字输出 8088/8086的I/O端口 8088只能通过输入输出指令与外设进行数据交换；呈现给程序员的外设是端口（Port），即I/O地址 8086用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多为216＝65536（64K）个，端口号为0000H ~ FFFFH 每个端口用于传送一个字节的外设数据 1. I/O寻址方式 8088/8086的端口有64K个，无需分段，设计有两种寻址方式 直接寻址：只用于寻址00H ~ FFH前256个端口，操作数i8表示端口号 间接寻址：可用于寻址全部64K个端口，DX寄存器的值就是端口号 对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式 2. I/O数据传输量 如果输入输出一个字节，利用AL寄存器 如果输入输出一个字，利用AX寄存器 输入一个字，实际上是从连续两个端口输入两个字节，分别送AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口） 输出一个字，实际上是将AL（对应低地址端口）和AH（对应高地址端口）两个字节的内容输出给连续两个端口 IN指令实例（从20H端口输入一个字） ；方法1：直接寻址，字量输入 in ax,20h ；方法2：间接寻址，字量输入 mov dx,20h in ax,dx OUT指令实例（