输入输出和中断技术.ppt

输入输出和中断技术 主要内容： I/O端口及其编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259 本章作业 7.1 输入输出接口 一、接口的基本概念 1.接口的定义及功能 2.接口电路中的信息 3.接口的类型 二、I/O端口的编址方式和端口地址译码 1、I/O端口的编址 2、 I/O端口地址译码方法 3、IBM PC/XT的I/O端口地址 三、I/O数据的传送方式 并行—— 一个数据单位同时传送 串行——数据按位传送 1、接口的定义及功能 输入输出设备（I/O，又称外设）是计算机系统的基本组成部分, 是实现人—机联系的主要手段。 常见的外设有键盘，显示器，打印机，鼠标，开关量输入输出通道和A/D，D/A转换器等等。 1、接口的定义及功能 I/O接口是建立在CPU与外设之间，使两者动作协调的一组逻辑电路的总称。 也就是，在CPU与外设之间建立一个缓冲区，解决CPU与外设之间存在的数据形式、数据的传递方式、以及传递速率上存在的差异。 I/O接口的功能就是对数据传输的控制。 I/O接口要解决的问题 速度匹配(Buffer) 信号的驱动能力(电平转换器、驱动器) 信号形式和电平的匹配(A/D、D/A) 信息格式(字节流、块、数据包、帧) 时序匹配(定时关系) 总线隔离(三态门) I/O接口的功能 I/O地址译码与设备选择。所有外设都通过I/O接口挂接在系统总线上，在同一时刻，总线只允许一个外设与CPU进行数据传输。因此，只有通过地址译码选中的I/O接口允许与总线相通，而未被选中的I/O接口呈现为高阻状态，与总线隔离。 信息的输入输出。通过I/O接口，CPU可以从外部设备输入各种信息，也可将处理结果输出到外设；CPU可以控制I/O接口的工作（向I/O接口写入命令），还可以随时监测与管理I/O接口和外设的工作状态；必要时，I/O口还可以通过接口向CPU发出中断请求。 I/O接口的功能 命令、数据和状态的缓冲与锁存。因为CPU与外设之间的时序和速度差异很大，为了能够确保计算机和外设之间可靠地进行信息传送，要求接口电路应具有信息缓冲能力。接口不仅应缓存CPU送给外设的信息，也要缓存外设送给CPU的信息，以实现CPU与外设之间信息交换的同步。 信息转换。I/O接口还要实现信息格式变换、电平转换、码制转换、传送管理以及联络控制等功能。 总结: 思考 思考 2、接口电路中的信息 从含义和功能上来看，数据信息、控制信息和状态信息是各不相同的，必须分别传送，各有通路，我们称这些通路为端口(PORT)，三种端口的集合就是接口。 什么是端口？ 在一个外设接口电路中用数据寄存器存放数据，用状态寄存器来存放状态信息，用控制命令寄存器存放控制信息。这些寄存器称为I/O端口，每一个端口有一个端口地址，CPU寻址必须对端口进行而不能笼统的对某个外设。另外，端口寄存器往往是8位的，通常一个外设的数据端口也是8位的，而状态与控制端口往往只用其中的一位或两位，故不同的外设的状态和控制信息可以共用一个端口。 注意区分I/O接口与端口 I/O接口： 将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称 实现外设与主机之间的信息交换 I/O端口： 接口中的寄存器 接口电路中的数据信息 数据信息 —— CPU与外设交换的基本信息就是数据，8位或16位。 包括三种类型： (1)数字量：是指由键盘，磁盘等读入的信号， 或由CPU送到打印机,显示器等信息,，一般是二进制数，或是以ASCII码表示的数据及字符号。 接口电路中的数据信息 （2）模拟量：一种连续变化的物理量。当微机系统用于过程控制系统时，则现场多数是模拟量，如温度、压力、流量等，需要通过A/D和D/A转换。 （3）开关量： 是指可以表示成两个状态的物理量，如开关的“通”与“断”，电机的“运转”与“停止”，可以用一位二进制表示。 接口电路中的控制信息 控制信息 ——是CPU控制外设是否进入数据交换工作状态的控制命令，CPU通过接口电路传送给外设，从而达到控制外设的目的。 常见的控制信号：外设的启动、停止 不同的外设，工作原理不同，其控制信号也会有所不同。 接口电路中的状态信息 状态信息 —— 是反映当前外设所处的工作状态,是外设通过接口电路向CPU传送的信号。 如： 输出设备常用BUSY信号来表明现在正处于忙碌状态； 输入设备常用READY信号来表明输入的数据已经准备好。 控制信息与状态信息 状态信息和控制信息是