《微机原理与接口技术》课程教学资源（PPT课件）第7章 输入输出接口

钱晓捷,微机原理与接口技术第4版—基于IA-32处理器和32位汇编语言 第7章 输入输出接口 7.1I/0接囗概述 7.2无条件传送和程序查询传送 7.3中断控制系统 7.4DMA传送

钱晓捷，微机原理与接口技术·第4版——基于IA-32处理器和32位汇编语言 第 7 章 输入输出接口 7.1 I/O接口概述 7.2 无条件传送和程序查询传送 7.3 中断控制系统 7.4 DMA传送

薇7.1/接口概述 骂微机的外部设备多种多样 ·工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速 术 度方面彼此差别很大 第·它们不能与CPU直接相连 版·必须经过中间电路(I/0接口)再与系统相连 根>I/0接口是位于基本系统与外设间、实现两 亚者数据交换的控制电路 出 在PC机主板上的可编程接口电路 系统总线插槽中的电路卡(Card)

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 7.1 I/O接口概述 ➢微机的外部设备多种多样 工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速 度方面彼此差别很大 它们不能与CPU直接相连 必须经过中间电路（I/O接口）再与系统相连 ➢I/O接口是位于基本系统与外设间、实现两 者数据交换的控制电路 在PC机主板上的可编程接口电路 系统总线插槽中的电路卡（Card）

薇7.11J/0接口的典型结构 机原理与接口技术·第4版机械工业出版社 IO接口电路 数据总线DB 数据 数据寄存器 地址总线AB 状态 CPU 状态寄存器 控制总线CB 控制 控制寄存器 JO地址=外设端口,对应接口寄存器

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 7.1.1 I/O接口的典型结构 I/O地址＝外设端口，对应接口寄存器

概1.内部结构 骂>数据寄存器 ·保存处理器与外设之间交换的数据 术 数据输入寄存器:保存从输入设备获取的数据, 处理器选择合适的方式进行读取 版·数据输出寄存器:保存处理器发往输出设备的 数据,适时到达输出设备 状态寄存器 出 保存外设当前的工作状态信息 控制寄存器 保存处理器控制接口电路和外设操作的有关信 息

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 1. 内部结构 ➢数据寄存器 保存处理器与外设之间交换的数据 数据输入寄存器：保存从输入设备获取的数据， 处理器选择合适的方式进行读取 数据输出寄存器：保存处理器发往输出设备的 数据，适时到达输出设备 ➢状态寄存器 保存外设当前的工作状态信息 ➢控制寄存器 保存处理器控制接口电路和外设操作的有关信 息

概2外部特性 >接口电路的外部特性由其引出信号来体现 I/0接口处于处理器与外设之间 米面向微处理器一侧的信号 与处理器总线或系统总线类似 有数据信号、地址信号和控制信号等 感>面向外设一侧的信号 出 与外设有关 社·外设数据信号、外设状态信号和外设控制信号

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 2. 外部特性 ➢接口电路的外部特性由其引出信号来体现 ➢I/O接口处于处理器与外设之间： ➢面向微处理器一侧的信号 与处理器总线或系统总线类似 有数据信号、地址信号和控制信号等 ➢面向外设一侧的信号 与外设有关 外设数据信号、外设状态信号和外设控制信号

3.基本功能 理>数据缓冲 匹配快速的处理器与相对慢速的外设的数据交 术 换 第·缓冲:实现接口双方数据传输的速度匹配 版>信号变换 把信号相互转换为适合对方的形式 业●计算机直接处理的信号 版>数字量(0和1组成的信号编码 开关量(只有两种状态的信号) >脉冲量(低脉冲信号,高脉冲信号)

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 3. 基本功能 ➢数据缓冲 匹配快速的处理器与相对慢速的外设的数据交 换 缓冲：实现接口双方数据传输的速度匹配 ➢信号变换 把信号相互转换为适合对方的形式 计算机直接处理的信号 ➢数字量（0和1组成的信号编码） ➢开关量（只有两种状态的信号） ➢脉冲量（低脉冲信号，高脉冲信号）

4.软件编程 粤>接口芯片具有可编程性( Programmable) 命令字(控制字) 写入接口芯片、选择工作方式、控制数据传输 >初始化程序 选择I/0接口工作方式、设置原始工作状态等 驱动程序 出 操纵I/0接口完成具体工作 硬件接口电路需要软件编程配合工

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 4. 软件编程 ➢接口芯片具有可编程性（Programmable） ➢命令字（控制字） 写入接口芯片、选择工作方式、控制数据传输 ➢初始化程序 选择I/O接口工作方式、设置原始工作状态等 ➢驱动程序 操纵I/O接口完成具体工作 硬件接口电路需要软件编程配合工 作

71.2I/o端口的编址 粤>I/0端口=I/0地址,对应I/0接口的寄存器 个接口电路可以具有多个I/0端口,每个 端口用来保存和交换不同的信息 年>数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有 版的I/0地址常依次被称为数据端口、状态端 械口和控制端口 出 输入、输出端口可以是同一个I/O地址 如何编排存储器地址和ⅣO地址?

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 7.1.2 I/O端口的编址 ➢I/O端口＝I/O地址，对应I/O接口的寄存器 ➢一个接口电路可以具有多个I/O端口，每个 端口用来保存和交换不同的信息 ➢数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有 的I/O地址常依次被称为数据端口、状态端 口和控制端口 ➢输入、输出端口可以是同一个I/O地址 如何编排存储器地址和I/O地址？

1.I/o端口与存储器独立编址 粤>I/0端口单独编排地址,独立于存储器地址 接 优点 技 术 I/0端口的地址空间独立 FFFFF 第 4 控制和地址译码电路相对简单 版 专门的I/0指令使程序清晰易读 主存 >缺点: 空间 FFFF 业 I/0 出 I/0指令没有存储器指令丰富 版 空间 社 80x86采用I/o端口独立编址

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 1. I/O端口与存储器独立编址 ➢I/O端口单独编排地址，独立于存储器地址 ➢优点： I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 ➢缺点： I/O指令没有存储器指令丰富 80x86采用I/O端口独立编址 主存 空间 I/O 空间 FFFFF 0 FFFF

2.J/O端口与存储器统一编址 粤>将I/0端口与存储器地址统一编排 接 优点 技 术 不需要专门的ⅣO指令 FFFFF 第 4 ●IO数据存取灵活 版 缺点 主存 机 械·占去部分存储器空间 部分 存储器空间 业 出 ●程序不易阅读 版 社 I/O 部分 00000

微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 2. I/O端口与存储器统一编址 ➢将I/O端口与存储器地址统一编排 ➢优点： 不需要专门的I/O指令 I/O数据存取灵活 ➢缺点： 占去部分存储器空间 程序不易阅读 主存 部分 I/O 部分 存储器空间 00000 FFFFF