第7章计算机和外设的数据传输.ppt

（2）I/O端口独立编址 I/O端口独立编址方式就是I/O端口地址和存储器单元各有自己独立的地址空间，各自单独编址，互不相关。CPU用专门的I/O指令去访问I/O端口。如图7-2（b）所示。如8086/8088，Z80等采用此种编址方式。 I/O端口独立编址方式下，硬件上CPU需要一根专门的引脚来指明地址线上的地址是存储器地址还是I/O端口地址；软件上需要专门的I/O指令来访问I/O端口。此方式的优点是控制和译码电路相对简单，专门的I/O指令使程序清晰易读，指令简单、速度快；缺点是增加硬件开销，I/O指令没有存储器指令丰富。 2. CPU对端口的读写 CPU对端口的读写是通过CPU对I/O端口的输入/输出指令实现的。 （1）输入指令IN 格式： IN AL，PORT （格式1） IN AX，PORT （格式2） IN AL，DX （格式3） IN AX，DX （格式4） 功能：从端口中读入一个字节或字，并存至寄存器AL或AX中。 （2）输出指令OUT 格式： OUT PORT，AL （格式1） OUT PORT，AX（格式2） OUT DX，AL （格式3） OUT DX，AX （格式4） 功能：将寄存器AL或AX中的内容输出至指定端口。 7.2 CPU和外设之间的数据传输方式 根据CPU与外设之间数据传送的控制方式不同，CPU与外设之间的数据传输方式有四种：无条件传输方式、程序查询传送方式、中断传送方式、DMA传送方式。 7.2.1 无条件传输方式（同步传送方式） 这种方式又称为同步传送方式或直接传送方式，主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定的或已知的场合。一般用于控制CPU与低速接口之间的信息交换。 此方式的优点是硬件和软件都达到最简单，即硬件上只需要提供CPU与外设连接的数据端口，软件上则只提供相应的输入或输出指令即可；缺点是只适用于简单外设，外设必须随时处于待命状态，并且外设的处理速度能跟上CPU的速度，否则就会出错。 * * 第七章 计算机和外设的数据传输 7.1 接口电路 7.1.1 接口的用途 接口电路或集成的接口电路即接口芯片，用于实现外部设备与主机之间的连接(connection)和信息交换。如图7-1所示。 接口电路中通常包括3种信息，即：数据信息、状态信息和控制信息。 1. 数据信息 CPU与外设交换的基本信息就是数据。数据信息一般分为3种类型，即数字量、模拟量、开关量。 2.状态信息 状态信息是反映外设当前工作状态的信息。每种状态用1位表示，每个外设可以有几个状态位，它们可由CPU读取，以测试或检查外设的状态，决定程序的流程。 3.控制信息 控制信息是CPU通过接口传送给外设的控制信息，它是用来控制外设工作的信息。如选通信号、启停信号等。 这3类信息在形式上都是二进制代码，它们都是通过数据总线（DB）来传送的，但它们的性质是不同的，必须分别传送，分别放在接口内的不同端口中。而接口对数据总线（DB）上数据类型的识别是根据相应的端口地址来区分的。 7.1.2 接口的功能 （1）数据缓冲和锁存。 （2）执行CPU命令。 （3）地址译码或设备选择。 （4）信号转换与数据格式转换。 然而并不是每种接口都具有以上全部功能，但前三项功能应是一般接口都需要具有的功能。 7.1.3 I／O端口 CPU与外设交换的数据信息都保存在接口电路的这些寄存器（输出数据锁存器和输入数据缓冲器 ）中，CPU对外设的操作实际上就是对这些寄存器的操作，这些寄存器在计算机系统中被称之为端口（port），对它们的操作也叫I/O端口操作。 I/O端口编址 I/O端口的编址方式有两种：I/O端口与存储器统一编址方式和I/O端口独立编址方式。 （1）I/O端口与存储器统一编址 I/O端口与存储器统一编址就是在整个CPU的地址空间中，划出一部分作为存储器地址空间，另一部分为I/O端口地址空间，如图7-2（a）所示。8051单片机系统就采用该种编址方式。 在统一编址方式下，CPU将I/O端口与存储器同等对待，因此不需要专门的I/O指令，CPU对存储器的全部操作指令均可用于I/O操作，故I/O指令多，且使用方便。统一编址的缺点是I/O端口占用了部分存储器地址空间，从而减少了存储器可用地址空间的大小，程序不易阅读（不易区分到底是访问主存还是访问外设）。 图 7-2 两种编址方式 同步输入方式 （1）同步输入过程 ★提供端口地址，以便CPU从指定的外设中读入数据。 ★执行IN指令或存储器读指令。 ★地址译码器输出，同时产生M/和控制信号。 ★数据从端口中输入至CPU寄存器。