第六章 IO接口与总线.ppt

第六章 I/O接口 和 总线 6.1 I/O接口概述 一、 I/O接口的功能 二、简单的输入输出接口芯片 三、I/O端口及其寻址方式 四、CPU与外设间的数据传送方式 6.2 总线 回顾： 6.1 输入/输出接口概述 一、IO接口的功能： 接口：解决微处理器与外设之间的不匹配问题 速度不匹配 信号电平不匹配 数据格式不匹配 时序不匹配 接口是CPU与外设之间传送信息的交接部件，每一个外设都要通过接口与主机相连。 接口与端口：CPU要与多个外设打交道，一个外设又需和CPU交换多种信息，所以一个接口通常包含多个端口。同一时刻CPU只能和一个端口交换信息。 二、简单的输入输出接口芯片 三 1、IO端口 CPU与外设通信时传送的信息由：数据信息、状态信息及控制信息 接口电路的结构 I/O端口 传送这三种信息的接口电路中的寄存器称为数据端口、状态端口和控制（命令）端口 不同的寄存器有不同的端口地址，即用地址访问 端口由一个或多个寄存器组成 接口由若干个端口加上相应的控制逻辑组成 2 I/O端口的寻址方式 CPU对外设访问实质上是对IO接口中的端口进行访问。为了区分接口电路的各个端口，系统为它们各自分配了一个地址，称为I/O端口地址，通过译码电路访问。 I/O端口有两种编址方式： 存储器映像方式 I/O独立编址方式 两种编址方式比较（一） （1）存储器映像编址 指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又称为统一编址。在这种系统中，CPU可以用同样的指令对I/O端口和存储器单元的进行访问。 优点： 不必设置专用的IO指令，简化了指令系统；对I/O口的访问更灵活方便。 IO地址空间可大可小，可以根据外设数目调整。 缺点：I/O端口占用了主存地址，相对减少了主存的可用范围。 （2）I/O独立编址（一） 指主存地址空间和I/O端口地址空间相互独立，分别编址。CPU通过指令来区分是访问I/O口还是存储单元 优点： 主存和I/O端口的地址可用范围都比较大； 操作存储器指令和操作端口指令明显分开，清晰易读。 缺点： 专用I/O指令的功能一般比较弱； CPU要提供区分存储器访问和IO访问的控制信号。 2、I/O独立编址（二） 80X86系列微处理器采用独立的I/O编址方式 CPU使用地址总线中的A0～A15来寻址I/O口，故最大I/O空间是64K个字节端口（或32K个字端口） 四 CPU与外设间的数据传送方式 外设的速度与CPU相比要慢好几个数量级，且不同外设之间的速度也相差很大，为了保证数据传输的可靠性，CPU一定要等外设准备就绪之后才能执行输入/输出操作，而外设就绪的时刻对CPU而言是随机的，因此需要同步。 三种数据传送方式： 程序控制方式：无条件程序控制和程序查询 中断控制方式 直接存储器存取方式，DMA方式 无条件程序控制方式（一） 也称同步传送方式。是最简单的I/O控制方式，CPU可以随时根据需要，无条件地读写I/O端口 外设要求：简单，数据变化缓慢。外设被认为始终处于就绪状态。始终准备好数据或者始终准备好接收数据。 接口特点 CPU的DB→I/O接口(输出锁存器)→外设（CPU驱动LED） CPU的DB←I/O接口(输入缓冲器)←外设（CPU读按键信息） 无条件程序控制方式（二） 无条件程序控制方式（三） 根据按键转向相应的服务程序。 START: MOV DX，INPORT IN AL，DX；读入按键状态 TEST AL，01H；判断最低位按键 JNZ K1；最低位按键没闭合，转 …………………；处理K0的程序 JMP EXIT K1：TEST AL，02H； JNZ K2；次低位按键没闭合，转 …………..处理K1的程序 JMP EXIT …………………. 程序查询输入方式(条件传送方式 ) 查询控制的程序流程 查询输入程序 中断方式 中断控制方式 DMA方式原理方框图 DMA的工作流程 练习P262 ：7 某一个微机系统，有8块IO接口芯片，每个芯片占用8个端口地址，若起始地址为300H，8块芯片的地址连续分布，用74LS138做译码器，画出译码电路并说明每块芯片的端口地址范围 总线 定义：用于各部件之间传送信息的公共通路称为总线 分类： 片级总线：芯片内部通过引脚引出的总线，用于芯片级的互联，实现CPU主板或其它插件板上各种芯片之间的互连。例：CPU与存储器、IO接口、译码电路的连接的这类总线 系统总线：板级总线，用于微机系统中各插件版之间的连线。包括ISA总线等 外部总线：通信总线，用于微机系统之间通信的总线，例如RS232总线、USB总线等。 总线标准 总线标准：指在计算机界承认或推荐的系统中互连各个模块的标准。通