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第六章 输入/输出程序设计 I/O设备的数据传送方式 程序直接控制I/O方式 中断传送方式 I/O接口的典型结构 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 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 接口电路的外部特性 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 6.1.2 输入/输出端口 端口/口: 接口电路中包含的一组能与CPU交换信息的寄存器，称为I/O端口寄存器或端口。 数据端口 状态端口? 控制端口 作为一种输出数据由CPU通过 接口电路→外设，控制外设工作。 接口:若干端口加上相应控制电路. 端口地址 I/O地址 / 端口地址 利用二进制编码为外设编号，该编号被称为外设地址(又称I/O地址 / 端口地址) 。 对外设寻址,实为与外设相连的I/O接口的相应端口寻址. CPU寻址的是端口寄存器. 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 ⑴ 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 ⑵ 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） 6.1.3 80486的输入输出指令 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 I/O寻址方式 80486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 数据交换方式 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（向300H端口输出一个字节） ；唯一的方法：间接寻址，字节量输出 mov al,bvar ；bvar是字节变量 mov dx,300h out dx,al IN AL, 21H OUT 43H, AL 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 特点 前提条件：外设必须随时就绪。 随时可以进行数据传送,该方式下CPU处于主导位置， 这就是无条件传送，或称立即传送、同步传送 无条件传送方式适用于I/O设备定时为已知的,或在固定时间内要执行I/O操作. 适合于简单设备，如LED数码管、按键或按纽等 无条件传送的接口和操作均十分简单 无条件传送流程 2. 查询传送方式及其接口 CPU需要先了解（查询）外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下 （就绪）实现数据输入或输出 对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换 查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低 查询传送的两个环节 ⑴ 查询环节 寻址状态口 读取状态寄存器的标志位 若不就绪就继续查询，直至