微型计算机原理与组成-第8章 输入输出接口.ppt

第8章 输入/输出接口 　 8.1 输入/输出及其接口 8.2 数据传送方式 8.3 DMA控制器 8.4 并行输入／输出接口 8.5 串行输入输出接口 本章小结 输入/输出设备是计算机系统的重要组成部分，计算机通过它们与外设进行数据交换。 在微机系统中，各种输入/输出设备通过输入/输出接口与系统相连，并在接口的支持下实现各种方式的数据传送。 把外围设备同微型计算机连接起来的电路称为外设接口电路，简称外设接口。 8.1 输入/输出及其接口 8.1.1 I/O信息的组成 1. 数据信息 数据信息可分为数字量、模拟量和开关量。 2. 状态信息 状态信息是CPU与外设之间交换数据时的联络信息。 3. 控制信息 控制信息用来设置I/O外设(包括I/O接口)的工作模式、命令字等有关信息。如“启动”，“停止”信息。 8.1.2 外设接口的作用 外设接口电路应具有如下功能： 1. 转换信息格式。 如串—并转换、并—串转换、配备校验位等。 2. 提供联络信号，协调数据传送的状态信息。 如设备“就绪”、“忙”，数据缓冲器“满”、“空”等信号。 3. 协调定时差异。 为协调微机与外设在定时或数据处理速度上的差异，使两者之间的数据交换取得同步，有必要对传输的数据或地址加以缓冲或锁存。 4. 进行译码选址。 在具有多台外设的系统中，外设接口必须具有提供地址译码以及确定设备码的功能。 5. 实现电平转换。 为使微型计算机同外设匹配，接口电路必须具有电平转换和驱动功能。 6. 具备时序控制。 有的接口电路具有自己的时钟发生器，以满足微型计算机和各种外设在时序方面的要求。 7. 可编程序。 对一些通用的、功能齐全的接口电路，应该具有可编程序的能力。 8.1.3 I/O端口寻址方式 CPU对外设的访问实质上是对外设接口电路中相应端口的访问。I/O端口的寻址方式有两种，即I/O指令寻址和存储器映象I/O寻址。 1. I/O指令寻址 2. 存储器映象的I/O端口寻址 8.2 数据传送方式 8.2.1 程序控制传送方式 程序控制数据传送方式分为无条件传送、查询传送和中断传送。这类传送方式的特点是以CPU为中心，数据传送由CPU控制，通过预先编制好的输入或输出程序实现数据的传送。 1. 无条件传送方式 无条件传送方式是假设输入接口数据已经准备好，或者输出设备是空闲的，此时CPU无需查询状态，直接用IN和OUT指令完成与接口之间的数据传送。 2. 查询传送方式 利用查询方式输入数据之前，CPU要查询输入数据是否准备好；利用查询方式输出数据之前，CPU要查询输出设备是否空闲。只有确认外设已经具备了传送条件后，才能用IN和OUT指令完成数据传送。 中断控制传送方式 中断控制的输入和输出方式，也成中断传送方式。 当外设的输入数据准备好或接受数据的锁存器空时，变主动项CPU发出中断请求，使CPU中断原来执行的程序（主程序），转去执行为外设服务的输入或输出操作，服务完毕CPU再继续执行原来的程序。 8.2.2 DMA传送方式 DMA方式的数据交换是由硬件来实现。 数据交换过程由DMA控制器来控制，CPU不介入。 8.3 DMA控制器 8.3.1 DMA控制器的基本概念 直接存储器存取DMA（direct memory access）方式用硬件实现存储器与存储器之间或存储器与I/O设备之间直接进行高速数据传送，不需要CPU的干预。 DMA传送包括：RAM→I/O端口的DMA读传送；I/O端口→RAM 的DMA写传送；RAM→RAM的存储单元传送。 8.3.2 DMA传送过程 1. 单字节传送方式 每次DMA传送只传送一个字节的数据，传送后释放总线由CPU控制总线至少一个完整的总线周期。然后测试DMA请求线DREQ，若有效，再进入DMA周期。 2. 成组传送方式 一个DMA请求可以传送一组信息。在DMAC初始化时，由编程决定这一组信息的字节数，只要在DACK有效之前DREQ保持有效即可。一旦DACK有效，不管DREQ是否有效，DMAC一直不放弃总线控制权，直到整个数组传送完。 3. 请求传送方式 请求传送方式又称查询传送方式。该方式的传送类似于成组传送方式，但