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1、计算机和外设的数据传输本章重点难点：1.接口的功能2.CPU和外设之间的数据传输方式中断方式和DMA方式本章需掌握的内容：1. 外部设备为什么通过接口电路和主机总线相连？2. CPU和输入输出设备之间有几类信号？3. 接口和端口的区别？4. 接口的功能？5. CPU和外设之间的数据传输方式（程序方式、中断方式、DMA方式）的简单工作原理一、接口的基本概念二、CPU与I/O设备之间的接口信息三、端口的基本概念四、简单I/O接口框图五、I/O接口编址方式六、接口的功能七、接口与系统的连接本章已讲内容：八、CPU与外设数据传送方式u程序方式u无条件传送u查询式传送u中断传送方式u存储器直接存取(DM
2、A)方式查询式传输应用举例u从键盘向内存缓冲区输入1行字符，输入回车符(0DH)或字符行超过80个字符时结束输入，并自动加1个换行符(0AH)。u若在输入的81个字符中未见回车符，则显示输出信息“BUFFER OVERFLOW”。u对键盘输入的ASCII码进行偶校验，若出错，显示出错信息；无错，先清校验位D7，再将其送内存缓冲区u数据输入口：52H；数据输出口：54H；状态口：56Hu设状态寄存器D1=1时，输入缓冲器已有一字节准备好u设状态寄存器D0=1时，输出缓冲器“空闲”DAT SEGMENTMESSAGE DB BUFFER OVERFLOW,0DH,0AHDAT ENDSCOM SE
3、GMENTBUFFER DB 82 DUP (?) ；接收缓冲区COUNT DW ? ；计数器COM ENDSCODE SEGMENT ASSUME DS:DAT, ES:COM, CS:CODESTART: MOV AX,DAT MOV DS,AX MOV AX,COM MOV ES,AX ；装入DS，ES MOV DI,OFFSET BUFFER ；目的串指针 MOV COUNT,DI ；保存目的串指针 MOV CX,81 ；字符行长度 CLD ；清方向标志NEXT_IN： IN AL,56H ；读状态字 TEST AL,02H ；测试输入字符 JZ NEXT_IN ；未准备好,再测 IN
4、 AL,52H ；输入字符 OR AL,0 ；校验，置PF JPE NO_ERROR ；偶数个1，转移 JMP ERROR ；校验出错NO_ERROR:AND AL,7FH ；清除校验位 STOSB ； AL存入(ES:DI) CMP AL,0DH ；是否输入回车符 LOOPNE NEXT_IN ；不是，再输入 JNE OVERFLOW ；字符行超长，转移 MOV AL,0AH STOSB ；换行符存入缓冲区 SUB DI,COUNT ；计算输入的字符数 MOV COUNT,DIOVERFLOW:MOV SI,OFFSET MESSAGE ；SI指向字符串 MOV CX,17 ；MESSAGE
5、的长度NEXT_OUT: IN AL,56H ；读状态字 TEST AL,01H ；测试输出缓冲器空闲 JZ NEXT_OUT ；忙，再测试 LODSB ；(DS:SI)取入AL OUT 54H,AL ；字符送数据输出端口 LOOP NEXT_OUT ；输出下1个字符 中断传送方式u是一种使CPU中止正在执行的程序（例行程序），转去处理特殊事件（中断服务程序）的操作。例行程序第n+1条指令第n条指令断点中断服务程序中断方式输入接口的工作原理中断方式输入接口的工作原理u输入设备准备好1个数据，发选通信号u数据送输入锁存器；中断请求触发器置1u若中断屏蔽触发器未屏蔽，Q#=1，发INT#u若IF=
6、1，CPU在执行完当前指令后从INTA#向接口发中断响应信号u接口收到INTA#后，将中断类型号送数据总线uCPU根据中断向量确定中断处理程序入口地址uCPU执行中断处理程序可屏蔽中断的响应和执行中断优先级问题的解决中断优先级u作用：解决系统中同时有多个设备以中断方式与CPU传输数据的问题u接口部件：可编程的中断控制器u中断排优及响应过程uCPU通过INTR和INTA#引线与中断控制器相连u输入输出接口的中断请求信号并行送至中断优先级管理电路u中断优先级管理电路为各级中断请求信号分配优先级中断优先级u确定优先级最高的中断请求后，将中断类型寄存器低3位（对应中断请求序号）送中断服务寄存器u中断控
7、制器向CPU发中断请求，若IF=1，CPU发中断响应信号INTA#u中断控制器将中断类型号送CPUu说明：u上述过程中，优先级较低的中断请求受到阻塞u中断处理完成，中断服务寄存器对应位清0后，优先级较低的中断请求才有可能得到响应CPU内存内存外设外设数据通道数据通道数据通道数据通道非非DMA方式方式(包括程序控制方式和中断方式包括程序控制方式和中断方式)DMA方式方式DMAC内存内存外设外设数据通道数据通道DMA方式u存储器直接存取(Direct Memory Access，DMA)方式uDMA接管总线，直接在内存和外设之间传送数据DMA控制器的功能u接到外设DMA请求时向CPU发总线请求信号
8、HOLDuCPU发总线请求响应信号HLDA ，DMA接管总线uDMA将地址送地址总线，设置存储器地址指针u在DMA传送期间能发读/写控制信号u能设置需传送的字节数，传送期间自减，至0结束u传送结束，向CPU发DMA结束信号，将总线控制权交还给CPUDMA传输(输出)单个数据的过程DMA传输(输出)单个数据的过程u接口准备就绪，发一个DMA请求uDMA控制器向CPU发总线请求信号HOLDuCPU发总线请求响应信号HLDA ，DMA接管总线uDMA控制器将地址送地址总线uDMA请求得到确认u内存通过数据总线将数据送接口数据锁存器uDMA发结束信号结束总线请求u CPU收回总线控制权DMA控制器的基
9、本配置u组成：控制寄存器、状态寄存器、地址寄存器和字节计数器从接口向内存传输一个数据块u接口准备就绪，发一个DMA请求uDMA发总线请求，CPU响应，DMA接管总线uDMA控制器将地址寄存器内容送地址总线uDMA控制器向接口发确认DMA传输信号u数据送到地址总线所指出的内存单元u地址寄存器的值加1u字节计数器的值减1u如字节计数器的值不为0，回到;否则结束 DMA控制器的工作特点u一方面是一个接口电路 u另一方面是总线主设备 查询、中断和DMA方式的特点 u查询方式的特点uCPU通过执行程序不断读取和测试外设状态u缺点：uCPU使用效率低u实时性差：多外设系统中，轮流查询每个外设u中断方式的特点u是一种使CPU中止正在执行的程序，转去处理随机性事件的操作u优点：CPU和外设并行工作，大大提高CPU效率 u缺点：CPU传数据；保存和恢复断点、标志和现场；进入中断处理程序和弹出断点时都要清除指令对列花费时间uDMA方式的特点uDMA控制器拥有总线控制权，数据在内存外设间直接传输
