微机原理与接口技术教案19.doc

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微机原理课19讲教案主讲人

课题

输入输出方式

目的任务

1、外设接口的编址方式

2、输入输出指令

3、CPU与外设间数据传递方式

重点难点

1、输入输出指令的常用形式

2、查询、中断和直接存储器存取方式的区别

教学方法

讲授

使用教具

传统教学法(粉笔和黑板)

提问、作业

备课时间上课时间

审批教研室主任(签字):

年月日

抽查系主任(签字):

年月日

5.1输入输出方式

输入/输出是计算机与外部世界进行信息交换不可缺少的手段,在整个计算机系统中占有极其重要的地位。如果没有输入、输出,计算机将变得毫无意义,因此输入输出的设备是计算机系统的重要组成部分。在微型计算机系统中,除了CPU和内存以外,其它设备都可以认为是输入输出设备。

5.1.1外设接口的编址方式

1.外设接口

由于外部设备种类繁多,功能各不相同,控制的方法各式各样,要求输入或输出的信号形式、电平、速率也千差万别,所以在微机系统中,各种输入/输出设备无法直接连接在总线上与主机进行数据交换,需要在系统总线与外设之间设置一个“适配器”,又称为“接口”的电路板,用于把CPU的控制命令转换成外设的控制信号,把外设的工作情况转换成CPU可以读取并处理的状态信号。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。

接口部件担负着总线信号与外设信号的转接工作。它一头与外设相连,能够从外设接收数据或向外设发出信号,另一头连接在系统总线上,能够直接接收来自总线的数据和控制信号或者往总线发送数据。

2.编址方式

由于内存和外设端口都是以字节为基本的数据单位。当总线上出现有效的地址信号时,每个字节型内存储器或外设端口都能够根据地址信号,判断自己是否被选中成为数据传递的对象(完成这种判断的是地址译码器),没有被选中的则不参与本次总线上的数据传递。

计算机系统中对外设的编址方式有两种:统一编址和独立编址。

统一编址方式的优点是:任何对内存数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作,不需要专门的I/O指令,系统编程比较灵活;I/O端口的地址空间是一部分内存空间,可大可小,外设的数目几乎不受限制。它的缺点是:I/O端口占用了一部分内存空间,使内存空间减少;访问I/O端口同访问内存一样,由于访问内存的地址长,指令的机器码也长,执行时间显然增加。

独立编址的优点是:I/O端口的地址码一般比同一系统中存储单元的地址码短,译码电路较简单;内存同I/O端口的操作指令不同,程序比较清晰;内存和I/O端口的控制电路结构相互独立,可以分别设计。它的缺点是:需要专门的I/O指令,这些I/O指令一般没有内存访问指令丰富,所以程序设计的灵活性较差。

5.1.2输入输出指令

8086/8088系统设计有两条专用指令:IN和OUT。

1.IN指令

格式: INAL,DX ;字节输入

INAX,DX ;字输入

操作: (AL)←[(DX)] ;(字节操作)

(AX)←[(DX)+1,(DX)] ;(字操作)

当端口号码超过8位时,必须先把端口号码放在DX寄存器中,即通过DX间接寻址。

2.OUT指令

格式:OUTDX,AL ;字节输出

OUTDX,AX ;字输出

操作:[(DX)]←(AL)(字节) ;(字节操作)

[(DX)+1,(DX)]←(AX)(字) ;(字操作)

当端口号码超过8位时,必须先把端口号码放在DX寄存器中,即通过DX间接寻址。

一般情况下,我们只使用8位的指令,即:

INAL,DX

OUTDX,AL

在8086/8088系统中,外设端口号的有效范围是0000H~0FFFFH,共64K个端口号。这个地址空间比实际需要要大很多,在16位PC机中,仅用A9~A0十条地址线表示I/O端口,所以DX间接寻址的范围为0~1023(即0~3FFH),共1024个端口号(Intel系列高档微机使用全部的端口号)。各个端口号中安排的具体外部设备繁杂,这里不再一一列举,有兴趣的读者可以查阅有关资料。

5.1.3CPU与外设间数据传递方式

外部设备是多种多样的,不同的设备需要不同的控制方法。对于那些慢速的外设而言,如果CPU传送来的数据速度太快,外设来不及处理,就可能造成数据的丢失;如果外设还没有准备好数据,CPU就已经发出了读操作命令,将读不到正确的数据。因此,计算机系统进行

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