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1、第第1章章 微型计算机接口技术概述微型计算机接口技术概述n1.1 概述概述n1.2 CPU和输入和输入/输出设备之间的信号输出设备之间的信号n1.3 输入输入/输出端口输出端口n1.4 CPU和输入和输入/输出设备信息交换输出设备信息交换1接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1 1.1 概述概述 n1.1.1 1.1.1 接口电路接口电路n1.1.2 1.1.2 接口的功能接口的功能n1.1.3 1.1.3 接口分类接口分类2接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述什么是输入输出什么是输入输出? 微型计算机系统通过微型计算机系统通过外部设备外部设备与外界交换与外界交换信息的过程。信
2、息的过程。 第第1章章微型计算机接口技术概述微型计算机接口技术概述输入输入/输出设备、输出设备、I/O设备设备3接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.1 1.1.1 接口电路接口电路I/O接口：接口：将外设连接到总线上的一组逻辑电路的将外设连接到总线上的一组逻辑电路的总称。用以实现外设与主机之间的信息交换。总称。用以实现外设与主机之间的信息交换。微型计算机与外设之间必须通过微型计算机与外设之间必须通过I/O接口接口连接起来，连接起来，并通过并通过I/O接口互相传送信息。接口互相传送信息。I/O设备设备 I/OI/O接口接口数据信息数据信息状态信息状态信息控制信息控制信息微型微型计算
3、机计算机CPU4接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1. 为什么设置为什么设置I/O接口？接口？（1）外设种类繁多，千差万别，工作原理各不相同。）外设种类繁多，千差万别，工作原理各不相同。（2）外设的工作速度差异很大）外设的工作速度差异很大显示器、磁盘和光驱等显示器、磁盘和光驱等打印机、继电器和开关等打印机、继电器和开关等1.1.1 1.1.1 接口电路接口电路5接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.1 1.1.1 接口电路接口电路（3）外设传送信号种类多）外设传送信号种类多 模拟信号模拟信号 电信号电信号 数字信号数字信号非电信号：位移、压力、速度、温度、声音、图像等非电信
4、号：位移、压力、速度、温度、声音、图像等注意：非数字式信号必须转换成数字信号才能与计注意：非数字式信号必须转换成数字信号才能与计 算机通信算机通信6接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述4）信号传送格式、逻辑时序等与）信号传送格式、逻辑时序等与CPU不匹配不匹配传送格式有串行（鼠标）、并行（打印机）之传送格式有串行（鼠标）、并行（打印机）之分，串行的数字信号要转换成并行信号。分，串行的数字信号要转换成并行信号。 需要需要I/O接口作为中间桥梁，来协调接口作为中间桥梁，来协调CPU与外与外设之间的数据传递。设之间的数据传递。1.1.1 1.1.1 接口电路接口电路7接口PPT课件第1章微型计
5、算机接口技术概述1.1.1 1.1.1 接口电路接口电路总结：总结：1.I/O接口电路是为了解决计算机与外部设备之接口电路是为了解决计算机与外部设备之间的信息变换问题而提出来的。间的信息变换问题而提出来的。2.每个外设都必须通过接口和主机系统相连。每个外设都必须通过接口和主机系统相连。3.接口通常起变换和缓冲的作用。接口通常起变换和缓冲的作用。8接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.2 1.1.2 接口的功能接口的功能（1）寻址功能：）寻址功能：对送来的片选信号进行识别。对送来的片选信号进行识别。（2）输入）输入/输出功能：输出功能：根据读根据读/写信号决定当前进写信号决定当前进行
6、的是输入操作还是输出操作。行的是输入操作还是输出操作。（3）数据转换功能：）数据转换功能：并行数据向串行数据的转换并行数据向串行数据的转换或串行数据向并行数据的转换。或串行数据向并行数据的转换。接口的基本功能接口的基本功能是在系统总线和是在系统总线和I/O设备之间传输信设备之间传输信号，提供缓冲作用以满足接口两边的时序要求。号，提供缓冲作用以满足接口两边的时序要求。9接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.2 1.1.2 接口的功能接口的功能（4）联络功能：）联络功能：就绪信号，忙信号等。就绪信号，忙信号等。（5）中断管理功能：）中断管理功能：发出中断请求信号、接收中断发出中断请求信
7、号、接收中断响应信号、发送中断类型码的功能。并具有优先响应信号、发送中断类型码的功能。并具有优先级管理功能。级管理功能。（6）复位功能：）复位功能：接收复位信号，从而使接口本身以接收复位信号，从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动。及所连的外设进行重新启动。10接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.2 1.1.2 接口的功能接口的功能（7）可编程功能：）可编程功能：用软件来决定其工作方式，用用软件来决定其工作方式，用软件来设置有关的控制信号。软件来设置有关的控制信号。（8）错误检测功能：）错误检测功能：传输错误：传输错误：是由传输线路上的噪声干扰所致，是由传输线路上的噪声干扰所致
8、，可通过奇可通过奇/偶校验进行检测；偶校验进行检测；覆盖错误：覆盖错误：如果接口中已有一个数据，而如果接口中已有一个数据，而CPU或外设还没来得及取走，此时又向接口中送来或外设还没来得及取走，此时又向接口中送来一个新的数据，原来的数据被覆盖。一个新的数据，原来的数据被覆盖。11接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.2 1.1.2 接口的功能接口的功能奇校验：校核数据完整性的一种方法，一个字节的奇校验：校核数据完整性的一种方法，一个字节的数据位与校验位加起来之和有奇数个数据位与校验位加起来之和有奇数个1。校验线路。校验线路在收到数后，通过发生器在校验位填上在收到数后，通过发生器在校验
9、位填上0或或1，以，以保证和是奇数个保证和是奇数个1。因此，校验位是因此，校验位是0时，数据位中应该有奇数个时，数据位中应该有奇数个1；而；而校验位是校验位是1时，数据位应该有偶数个时，数据位应该有偶数个1。如果读取。如果读取数据时发现与此规则不符，数据时发现与此规则不符，CPU会下令重新传输会下令重新传输数据。数据。12接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.1.3 1.1.3 接口分类接口分类1按通用性分：按通用性分：专用接口和通用接口专用接口和通用接口2按可编程性分：按可编程性分：可编程接口和不可编程接口可编程接口和不可编程接口3按与外设数据的传送方式分：按与外设数据的传送方式分：
10、并行接口和串行接口并行接口和串行接口4按工作对象分：按工作对象分：面向面向CPU的外围接口和面向外设的的外围接口和面向外设的I/O接口接口用户只要修改初始化程序就可改变接口的工用户只要修改初始化程序就可改变接口的工作方式。作方式。优点：增加了接口的灵活性和可扩充性。优点：增加了接口的灵活性和可扩充性。如如74LS244（缓冲器），（缓冲器），74LS245（数据收发器）（数据收发器）74LS373（锁存器）等，其特点是电路简单、使（锁存器）等，其特点是电路简单、使用方便，缺点是使用不灵活，一旦硬件联接后，用方便，缺点是使用不灵活，一旦硬件联接后，功能很难改变。功能很难改变。 为某种用途或某类外
11、设专为某种用途或某类外设专门设置的接口电路。门设置的接口电路。可供多种外设使用的标准可供多种外设使用的标准接口。接口。13接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.2 CPU1.2 CPU和输入和输入/ /输出设备之间的信号输出设备之间的信号CPUCPU与外设之间交换的信息有三类：与外设之间交换的信息有三类：1. 1. 数据信息数据信息 （8/16/328/16/32位）位） 外设和外设和CPUCPU真正要交换的信息真正要交换的信息三种类型三种类型数字量数字量模拟量模拟量:连续变化的物理量连续变化的物理量开关量开关量:具有两种状态具有两种状态二进制信息二进制信息数数ASCII码表示的数或字
12、符码表示的数或字符14接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.2 CPU1.2 CPU和输入和输入/ /输出设备之间的信号输出设备之间的信号2状态信息：状态信息：反映外设当前的工作状态，是外设通过反映外设当前的工作状态，是外设通过接口往接口往CPU传送的。传送的。如如“准备好准备好”(READY)信号、信号、“忙忙”（BUSY）信号）信号3控制信息：控制信息：由由CPU发送给外设的，命令其处于某种发送给外设的，命令其处于某种工作方式或执行某种操作。工作方式或执行某种操作。如：外设的启动信号、停止信号。如：外设的启动信号、停止信号。15接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3 1.
13、3 输入输入/ /输出端口输出端口I/O端口端口I/O接口电路中能被接口电路中能被CPU直接访问的寄直接访问的寄存器或某些特定部件。存器或某些特定部件。1.3.1输入输入/输出端口的分类输出端口的分类CPU通过访问通过访问I/O端口了解外设的工作状态、端口了解外设的工作状态、控制外设的工作，以及与外设之间进行数据传送。控制外设的工作，以及与外设之间进行数据传送。CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，每个端口有一个端口地址。入不同的寄存器，每个端口有一个端口地址。16接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.1输入输入/输出
14、端口的分类输出端口的分类 数据端口：数据端口：用于对来自用于对来自CPUCPU和内存的数和内存的数据或者送往据或者送往CPUCPU和内存的数据和内存的数据起缓冲作用起缓冲作用。 I/OI/O端口端口 状态端口：状态端口：存放外部设备或者接口部件存放外部设备或者接口部件本身的状态。本身的状态。 控制端口：控制端口：存放存放CPUCPU发出的命令，以便发出的命令，以便控制接口和设备的动作控制接口和设备的动作。17接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.1 输入输出端口的分类输入输出端口的分类CPU外设外设数据寄存器数据寄存器状态寄存器状态寄存器控制寄存器控制寄存器I/O接口接口称数据口，
15、保存输入、输出的数据信息。称数据口，保存输入、输出的数据信息。称控制口，传递称控制口，传递CPU发给外设发给外设的控制命令的控制命令(控制信息控制信息)。称状态口，将外设的工作状态称状态口，将外设的工作状态(状态信息状态信息)反映给反映给CPU.DBABCB数据数据状态信息状态信息控制信息控制信息CPU对外设的输入对外设的输入/输出操作，归结为输出操作，归结为CPU对对I/O接口电路中接口电路中I/O端口的读端口的读/写操作。写操作。译译码码器器18接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.1 1.3.1 输入输出端口的分类输入输出端口的分类注意：注意：（1 1）无论输入还是输出，所用
16、到的地址总是对端）无论输入还是输出，所用到的地址总是对端口而言的，不是对接口部件而言的。口而言的，不是对接口部件而言的。（2 2）为了节省地址空间，将数据输入端口和数据）为了节省地址空间，将数据输入端口和数据输出端口对应同一个端口地址。输出端口对应同一个端口地址。 （3 3）CPUCPU对外设的输入对外设的输入/ /输出操作就归结为对接口输出操作就归结为对接口芯片各端口的读芯片各端口的读/ /写操作。写操作。19接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.2 1.3.2 输入输入/ /输出端口的编址方法输出端口的编址方法端口地址端口地址 如同存储器中用不同地址来区分存储单如同存储器中用不
17、同地址来区分存储单元一样，采用地址对端口加以区分。元一样，采用地址对端口加以区分。 计算机为每个端口赋予一个唯一编号，称端计算机为每个端口赋予一个唯一编号，称端口地址（端口号口地址（端口号/口地址）。口地址）。每一个想和每一个想和CPU通信的外设都有不同的通信的外设都有不同的I/O端端口地址。口地址。20接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述统一编址统一编址独立编址独立编址I/O口地址与内存地址统一进行口地址与内存地址统一进行编址，共用一个地址空间。编址，共用一个地址空间。I/O口地址与内存地址分开编址，口地址与内存地址分开编址，内存地址空间和内存地址空间和I/O地址空间相地址空间相对独立
18、。对独立。无需设置专门的无需设置专门的I/O指令，访问指令，访问存储器的所有指令都适合存储器的所有指令都适合I/O口。口。有专门的有专门的I/O指令指令输入指令输入指令INAL,80H输出指令输出指令OUT80H,AL指令丰富指令丰富、灵活、灵活内存地址空间不受内存地址空间不受I/O口编址的口编址的影响影响用地址总线最高位作寻址标志用地址总线最高位作寻址标志用专门控制信号来区分用专门控制信号来区分CPU访问访问存储器还是存储器还是I/O端口端口（M/IO）内存可用地址空间减少内存可用地址空间减少I/O指令功能简单，类型少指令功能简单，类型少示意图示意图示意图示意图1.3.2 1.3.2 输入输
19、入/ /输出端口的编址方法输出端口的编址方法21接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.3 1.3.3 输入输入/ /输出端口地址译码输出端口地址译码I/O端口地址译码包括端口地址译码包括片选和字选片选和字选两部分。两部分。片选：片选：由片外译码电路实现，用来确定接口芯片内由片外译码电路实现，用来确定接口芯片内部端口的具体地址范围。部端口的具体地址范围。字选：字选：由芯片内部的地址译码电路实现，用来确定由芯片内部的地址译码电路实现，用来确定接口芯片内部端口的具体地址。接口芯片内部端口的具体地址。字选由芯片内部解决，用户只考虑片选译码电路。字选由芯片内部解决，用户只考虑片选译码电路。实
20、现片选的方法有三种：实现片选的方法有三种：全译码法、部分译码法和全译码法、部分译码法和线选法线选法。22接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.3 1.3.3 输入输入/ /输出端口地址译码输出端口地址译码1.全译码全译码地址总线的所有地址线均参与地址译码，其中一地址总线的所有地址线均参与地址译码，其中一部分参与片选，另一部分参与字选。部分参与片选，另一部分参与字选。特点：特点：每一端口都有唯一的地址，但结构较复杂。每一端口都有唯一的地址，但结构较复杂。一般用在一般用在I/O空间较大的场合。空间较大的场合。23接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.3 1.3.3 输入输入
21、/ /输出端口地址译码输出端口地址译码2.线选法线选法系统的地址总线中只有少数几个地址线经过简系统的地址总线中只有少数几个地址线经过简单的逻辑或将其中的某个地址线直接作为接口单的逻辑或将其中的某个地址线直接作为接口芯片的片选信号。芯片的片选信号。特点：特点：一个端口有多个地址（地址重叠）。结构一个端口有多个地址（地址重叠）。结构简单，但造成严重的地址浪费和地址重叠，适简单，但造成严重的地址浪费和地址重叠，适用于用于I/O空间较小的场合。空间较小的场合。24接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述3.部分译码法部分译码法最常用的片选方法，是前两种方法的结合，具最常用的片选方法，是前两种方法的结
22、合，具有结构简单的优点，但也存在地址重叠，适用有结构简单的优点，但也存在地址重叠，适用于于I/O空间较大的场合。空间较大的场合。常用方法：常用方法：用地址的高位与控制信号组合经译码用地址的高位与控制信号组合经译码电路产生电路产生I/O接口芯片的片选信号（接口芯片的片选信号（CS）,实现接实现接口芯片间的选择；用地址的低位部分直接连到口芯片间的选择；用地址的低位部分直接连到I/O接口芯片的端口选择实现具体端口的选择接口芯片的端口选择实现具体端口的选择。25接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述I/O端口地址译码电路端口地址译码电路常见的译码电路形式：常见的译码电路形式：1固定式端口译码电路（
23、常用，门电路译码、译固定式端口译码电路（常用，门电路译码、译码器译码）码器译码）2开关式可选端口译码开关式可选端口译码3比较器译码法比较器译码法26接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述000111101111011011111111011111111011111111110111111011011111111111111001001110000111011174LS13827接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述I/O端口地址译码电路端口地址译码电路ABCG2AG2BG1OOA5A6A7A8A9AENIOWY0Y1Y2Y3Y4Y58237825982538255写写NMI屏蔽寄存器屏
24、蔽寄存器写写DMA页面寄存器页面寄存器OO74LS1383-8译码器译码译码器译码OOOOOOY6Y7OO28接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.3.4CPU的输入输出指令的输入输出指令1直接寻址输入直接寻址输入/输出指令输出指令直接寻址：仅用低直接寻址：仅用低8位地址线位地址线A7-A0译码产生译码产生I/O端端口地址（口地址（8位），位），A15-A8的输出为的输出为0。可寻址范围为可寻址范围为0-255，即，即256个端口地址。个端口地址。INAL，N；8位端口地址，字节输入位端口地址，字节输入INAX，N；8位端口地址，字输入位端口地址，字输入OUTN，AL；8位端口地址，字
25、节输出位端口地址，字节输出OUTN，AX；8位端口地址，字输出位端口地址，字输出功能：把端口中数据读到功能：把端口中数据读到AL、或或AX中。中。功能：把寄存器功能：把寄存器AL、或、或AX中数中数据输出到端口。据输出到端口。 29接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述2、DX寄存器间接寻址输入寄存器间接寻址输入/输出指令输出指令用用A15-A0地址线译码产生地址线译码产生I/O端口地址（端口地址（16位）位）可寻址范围为可寻址范围为0-65535，即，即64K个端口地址。个端口地址。INAL，DX；16位端口地址，字节输入位端口地址，字节输入INAX，DX；16位端口地址，字输入位端口地
26、址，字输入OUTDX，AL；16位端口地址，字节输出位端口地址，字节输出OUTDX，AX；16位端口地址，字输出位端口地址，字输出30接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.4CPU和输入输出设备信息交换和输入输出设备信息交换外设外设I/O接口接口CPU数据口数据口数据输入过程：数据输入过程：数据输出过程：数据输出过程：DBAB为保证数据传输正确可靠，一定要在外设准备就为保证数据传输正确可靠，一定要在外设准备就绪后，绪后，CPU才能执行才能执行I/O操作。操作。31接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述一、一、数据的传送控制方式数据的传送控制方式无条件传送无条件传送查询传送查询传送中
27、断控制传送中断控制传送存储器直接存取方式（存储器直接存取方式（DMA）1.4CPU和输入输出设备信息交换和输入输出设备信息交换特点特点：（：（1）以以CPU为中心，控制来自为中心，控制来自CPU，通过预先，通过预先编写好的编写好的I/O程序实现数据的传送。程序实现数据的传送。（2）速度较低，传送路径经过）速度较低，传送路径经过CPU内部寄存器内部寄存器同时数据同时数据I/O响应也比较慢。响应也比较慢。32接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.4CPU和输入输出设备信息交换和输入输出设备信息交换1.无条件传送方式无条件传送方式特点：特点：直接利用直接利用I/O指令进行输入指令进行输入/输
28、出操作。输出操作。适用于总是适用于总是处于准备好状态的外设。外设的工作时间已知，处于准备好状态的外设。外设的工作时间已知，必须在必须在CPU限定的指令时间内准备就绪，并完限定的指令时间内准备就绪，并完成数据的接收或发送。成数据的接收或发送。方法：方法：把把I/O指令插入到程序中，当程序执行到该指指令插入到程序中，当程序执行到该指令时，外设已作好准备，在此指令时间内完成令时，外设已作好准备，在此指令时间内完成数据传送任务。数据传送任务。33接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述优点：优点：软件及接口硬件简单。软件及接口硬件简单。缺点：缺点： CPU效率低，只适用于简单外设，适应范效率低，只适
29、用于简单外设，适应范围较窄围较窄，一般只用在一些简单外设，诸如开，一般只用在一些简单外设，诸如开关控制、发光器件（发光二极管、七段数码关控制、发光器件（发光二极管、七段数码管、灯泡等）、继电器、步进电机等。管、灯泡等）、继电器、步进电机等。34接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述2、查询传送（条件）方式、查询传送（条件）方式适用场合：适用场合：低速外设（当低速外设（当CPU同外设不同步）同外设不同步）,在一在一定条件下可与定条件下可与CPU进行数据传送。传送前，进行数据传送。传送前，CPU必须先对外设进行状态检测。必须先对外设进行状态检测。1.4CPU和输入输出设备信息交换和输入输出设备
30、信息交换特点：特点：CPU通过程序查询外设的状态（是否已准备通过程序查询外设的状态（是否已准备就绪），若状态不符合，则就绪），若状态不符合，则CPU不能进行不能进行I/O操作，继续查询等待；只有当状态信号符合操作，继续查询等待；只有当状态信号符合要求时，要求时，CPU才能进行相应的才能进行相应的I/O操作。操作。注意：注意：CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态在与外设交换数据前必须询问外设状态“准备好没有？准备好没有？”35接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述硬件：对外设的要求硬件：对外设的要求应提供设备状态信息应提供设备状态信息 对接口的要求对接口的要求需要提供状态口需要提供状态口
31、RD输入输入设备设备锁存器三态缓冲器（8位）选通选通三态缓冲器（1位）D+5VCPQ&8086及其及其配置配置地址译码&M/IO数据口数据口状态口状态口DB查询输入接口电路原理图查询输入接口电路原理图Di状态状态信息信息D触发器数据数据ABC查询传送方式查询传送方式36接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述软件：设置状态查询环软件：设置状态查询环缺点：缺点：CPU花大量时间查询外设状态（花大量时间查询外设状态（99.99%时间时间查询、测试、等待），查询、测试、等待），效率低，数据传送速效率低，数据传送速度较慢，实时性差度较慢，实时性差。查询传送方式查询传送方式查询流程图查询流程图37接口
32、PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.4 1.4 CPU和输入输出设备信息交换和输入输出设备信息交换3、中断传送方式、中断传送方式（重要且常用）（重要且常用）中低速外设，要求在传送过程中中低速外设，要求在传送过程中CPU有较高的有较高的工作效率。工作效率。特点：特点：外设在需要时向外设在需要时向CPU提出请求，提出请求，CPU再去为再去为它服务。服务结束后或在外设不需要时，它服务。服务结束后或在外设不需要时，CPU可执行自己的程序。可执行自己的程序。中断使中断使CPU和外设以及外设之间能并行工作。和外设以及外设之间能并行工作。38接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述中断传送方式中断传
33、送方式工作过程：工作过程：CPU无需循环查询外设状态，外部设无需循环查询外设状态，外部设备在需要进行数据传送时通过接口发出中断备在需要进行数据传送时通过接口发出中断请求信号。请求信号。CPU收到中断请求后，中断正在收到中断请求后，中断正在进行的工作，转去为外设服务进行的工作，转去为外设服务执行一个执行一个中断服务程序，在程序中完成一次数据传送中断服务程序，在程序中完成一次数据传送操作。数据传送完毕后，操作。数据传送完毕后，CPU又返回继续原又返回继续原来被中断的工作。来被中断的工作。中断实例中断实例39接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述输入输入设备设备锁锁存存器器三三态态缓缓冲冲器器选
34、通选通D+5VCPQ8086及及其配置其配置地址地址译译码码&DB中断输入接口电路原理图中断输入接口电路原理图中断请求中断请求触发器触发器数据口数据口1INTAB中断传送方式中断传送方式C中断请中断请求信号求信号40接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述中断传送方式中断传送方式优点：优点：CPU与外设（甚至多个外设）处于并行工与外设（甚至多个外设）处于并行工作状态，提高了作状态，提高了CPU的利用率，也便于实现信的利用率，也便于实现信息的实时处理。息的实时处理。缺点：缺点：程序编制较为复杂。程序编制较为复杂。41接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.4 CPU1.4 CPU和输入输
35、出设备信息交换和输入输出设备信息交换4 4、DMADMA方式方式直接存储器存取方式直接存储器存取方式高速外设与微机系统进行数据传送。高速外设与微机系统进行数据传送。用于存储器（内存）与外设的成批高速数据传送。用于存储器（内存）与外设的成批高速数据传送。特点特点: :在外设和内存之间开辟直接的数据通道在外设和内存之间开辟直接的数据通道, , 整个传送过程由硬件完成（整个传送过程由硬件完成（DMACDMAC）, ,不需软不需软件介入，件介入，CPUCPU也不再担当数据传输的中介者。也不再担当数据传输的中介者。42接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述程序控制方式与程序控制方式与DMADMA方式
36、的比较方式的比较内存内存CPUI/O接口接口外设外设内存内存CPUI/O接口接口外设外设DMAC程序控制方式程序控制方式DMA方式方式43接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述 q优点：优点：（1）可达到很高的传输速率）可达到很高的传输速率（2）适用于高速的外设、成批交换数据的场合。）适用于高速的外设、成批交换数据的场合。（3）PC机中，图像显示、磁盘存取、磁盘间的机中，图像显示、磁盘存取、磁盘间的数据交换等通常采用数据交换等通常采用DMA方式。方式。DMA方式方式 44接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述DMA传送的实现方式n周期挪用方式周期挪用方式n周期扩展方式周期扩展方式nCP
37、U停机方式（停机方式（最常用，最简单的传送方式最常用，最简单的传送方式）45接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述DMA传送原理图（CPU停机方式）系统总线系统总线CPUDMAC存储器存储器外设接口外设接口AENIOWMEMWMEMRIORMEMWMEMRIOWIORAENHOLDHLDADMAREQDMAACKAENIOWIORMEMWMEMR 当外设准备好，可以进行当外设准备好，可以进行DMADMA传送时，向传送时，向DMACDMAC发出请求发出请求信号信号DMAREQDMAREQ DMAC DMAC收到请求后，向收到请求后，向CPUCPU发出总线请求信号发出总线请求信号HOLDHOL
38、D，表示希望使用总线表示希望使用总线 CPU CPU响应请求，向响应请求，向DMACDMAC发出发出总线请求回答总线请求回答HLDAHLDA信号，让出信号，让出总线控制权（总线控制权（CPUCPU与外部总线与外部总线处于高阻态）处于高阻态） DMAC DMAC得到总线控制权，得到总线控制权，进入进入DMADMA方式，并向外设方式，并向外设发出发出DMADMA响应信号响应信号DMAACKDMAACK 由由DMACDMAC发出各种控制信号，发出各种控制信号，控制外设与存储器之间的数控制外设与存储器之间的数据传送据传送 数据传送完后，数据传送完后，DMACDMAC撤销撤销HOLDHOLD信号信号 C
39、PUCPU释放释放HLDAHLDA信号，并重新信号，并重新控制总线控制总线46接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述DMAC（DMA控制器）的基本功能控制器）的基本功能（1）能接收外设的请求，向）能接收外设的请求，向CPU发出发出DMA请求信号。请求信号。（2）当接到）当接到CPU发出发出DMA响应信号后，响应信号后，DMAC接管接管对总线的控制，进入对总线的控制，进入DMA方式。方式。（3）能寻址存储器，即能输出地址信息和修改地址。）能寻址存储器，即能输出地址信息和修改地址。（4）能向存储器和外设发相应的读）能向存储器和外设发相应的读/写控制信号。写控制信号。（5）能控制传送的字节数，判
40、断）能控制传送的字节数，判断DMA是否结束。是否结束。（6）在）在DMA传送结束后，能结束传送结束后，能结束DMA请求信号，释请求信号，释放总线，使放总线，使CPU恢复正常工作。恢复正常工作。47接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.4 CPU1.4 CPU和输入输出设备信息交换和输入输出设备信息交换二、输入二、输入/输出过程中的几个问题输出过程中的几个问题不管是查询方式，还是中断方式以及不管是查询方式，还是中断方式以及DMA方式，都方式，都有一些共同的问题有一些共同的问题1.系统如何知道接口部件已经准备好数据等待系统如何知道接口部件已经准备好数据等待CPU提提取或者准备接收取或者准备
41、接收CPU送来的数据？送来的数据？2.系统中有几个设备处于同一种传输方式下，而且同系统中有几个设备处于同一种传输方式下，而且同时发传输请求时，系统到底先响应那个请求。时发传输请求时，系统到底先响应那个请求。3.在输入输出的过程中，设置缓冲区。在输入输出的过程中，设置缓冲区。48接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述三、接口与系统的连接三、接口与系统的连接一个接口可分成两部分一个接口可分成两部分:第一部分用来与系统总线相连，第一部分用来与系统总线相连，第二部分用来与第二部分用来与I/O设备相连。设备相连。49接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述1.5 1.5 微机接口技术的发展微机接口
42、技术的发展50接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述假设假设CPU可寻址的可寻址的地址空间地址空间(1MB)内存地址内存地址(960KB)I/O地址地址(64KB)EFFFFHF0000H统一编址统一编址把端口当把端口当作存储单作存储单元对待，元对待，每个端口每个端口占用一个占用一个存储单元存储单元地址。地址。 00000HFFFFFHCPUDBCB译码器AB51接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述00000H内存地址空间内存地址空间(1MB)FFFFFH独立编址独立编址Intel80X86系列系列CPU采用采用I/O地址空间地址空间(64KB)0000HFFFFH52接口PPT课件
43、第1章微型计算机接口技术概述超时超时?READY?READY?与外设进与外设进行数据交换行数据交换超时错超时错读入并测试外设状态读入并测试外设状态YNYN传送完传送完？防止死循环防止死循环复位计时器复位计时器NY输入数据输入数据BUSY?BUSY?NY输出数据输出数据查询流程图查询流程图TES：INAL，STATUS；读入状态信息TESTAL，80H；测试状态息（假设是D7位）JZTES；D7=0，未准备就绪，返回继续进行测试INAL，DATA；D7=1,准备就绪,输入数据（状态口地址）（状态口地址）（数据口地址）（数据口地址）53接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述中断实例中断实例n我们每按一下键盘，就产生一个键盘中断，CPU就要停下手边的工作来处理，记录下来哪个键被按下了，如果按下这个键要对应某一个操作，就赶快先做这个操作，做完之后，才恢复刚才的工作。对于接在串口上的MODEM也是一样，从电话线上传来数据了，这个串口就会产生一个中断，CPU就要停下来，先将数据收下来，放到一个安全的地方。我们能够一边写文章，一边从网上下载数据，就全靠中断的正常工作。54接口PPT课件第1章微型计算机接口技术概述
