第7章 基本输入输出接口.ppt

* 第七章 I/O接口 第一节 概 述 一、I/O 接口的功能 二、I/O接口的一般结构 第二节 输入输出寻址方式和指令 一. I/O指令寻址 二. 存储器映象的 I/O寻址 三、8088I/O指令 第三节 CPU与外设数据传送方式 一、无条件传送 二、查询传送 三、 中断传送 四、直接数据通信传送DMA 第四节 DMA控制器(Intel8237) 一、主要功能 二、DMA控制器8237的功能 三、8237的内部结构 第七章 基本输入输出接口 第一节 概 述 一、I/O接口的功能 1. 采用I/O接口的必要性 * 外围设备的品种繁多 机械，电子，机电，磁电，光电 * 所传输的信息的要求不同 数字，模拟，电压，电流等 2. 计算机与外设之间的信息交换应解决的问题： * 速度不匹配 * 信号电平不匹配 * 信号格式不匹配 * 信号时序不匹配 3. I/O接口应具有的功能（解决的方案） * 设置数据缓冲器以解决两者速度差异所带来的不协调问题； 输入： 输入设备数据线 ? 三态缓冲器 ? DB ? CPU 寻 址 等待数据输入 读入数据 确定输入端口地址 AB、M/ IO、ALE、DT/R 等待数据输入 ? 输入缓冲器 输入缓冲器 ? DB ? CPU 输出： CPU ? DB ? 锁存器 ? 输出设备数据线 寻 址 输出数据 等待数据输出 确定输出端口地址 AB、M/IO、ALE、DT/R CPU ? DB ? 输出锁存器 等待输出设备 从锁存器取走数据 * 设置信号电平转换电路以解决两者之间信号电平的不一致问题 例如：在串行通信中，常采用MC1488，MC1489等芯片实现 电平转换（RS232）。 * 设置信息转换逻辑以满足对各自信号格式的要求 例如：A/D转换，D/A转换，串/并转换，并/串转换等。 * 设置时序控制电路以同步CPU和外设的工作 接口电路接收CPU送来的命令或控制字，实施对外设的控 制和管理；外设的工作状态和应答信号也通过接口及时返 回给CPU（设备就绪，忙，缓冲器满，空），保证CPU与 外设工作实现同步。 * 提供地址译码电路 CPU与多个外部设备交换信息； 每个外部设备通常包含若干个端口（数据，控制，状态）。 * 最好可编程应用 信号： CPU与外设之间传送的信号有：数据、状态、控制 状态信号：反映外设当前所处的工作状态。 输入设备数据准备好，READY＝1 输出设备正忙于处理，BUSY＝1。 控制信号：控制外设的工作。 CPU启动或停止外设工作，CPU确定外设的工作方式。 端口：CPU与一个外设之间通常有三个端口。数据端口(输入/输出)；状态端口；控制端口。 二、I/O接口的一般结构 C P U AB DB M / IO WR RD 接 口 数据 状态 控制 外 部 设 备 第二节 输入输出寻址方式和指令 一. I/O指令寻址 存储器和I/O端口在两个独立的地址空间中， I/O端口的读、写用IOR和IOW控制信号实现，访问I/O端口用专用的IN或OUT指令。 C P U 存储器 I/O口 AB DB 控制逻辑 CB MEMR MEMW IOR IOW 二. 存储器映象的 I/O寻址 存储器和I/O端口共用一个地址空间， I/O端口的读、写用RD和WR控制信号实现，所有访问存储器的指令都可以用于I/O端口。 C P U 存储器 I/O口 AB DB RD WR 输入输出端口地址在指令中以立即数 n (8bit) 表明。直接寻址可寻址256个输入端口和256个输出端口。 IN AL， n 字节输入 (n 端口数据) ? AL IN AX， n 字输入 (n+1)：(n) ? AX OUT n，AL 字节输出 (AL) ? n 端口 OUT n，AX 字输出 (AX) ? n+1：n 输入输出端口地址由DX寄存器(16bit)间接寻址。间接寻址可寻址64K个输入端口和64K个输出端口。 IN AL， DX 字节输入 ((DX)) ? AL IN AX， DX 字输入 ((DX)+1)：((DX)) ? A