《微型计算机原理及应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 输入输出与中断

第6章输入输出与中断 61输入输出接口概述 62CPU与外设之间的数据传送方式 63中断技术 64中断控制器8259A

第6章 输入输出与中断 6.1 输入/输出接口概述 6.2 CPU与外设之间的数据传送方式 6.3 中断技术 6.4 中断控制器8259A

6.输入输出接口概述 vO CPU →接口 设备 电路 在CPU与外部设备进行信息交换时至少有两方面的困难: ■CPU和外设的速度差异非常大 CPU不能和外设直接通过引脚连接 CPU和外设之间必须要设置输入/输出接口(O接口),作为 CPU与外设进行信息交换的桥梁

6.1 输入/输出接口概述 ➢在CPU与外部设备进行信息交换时至少有两方面的困难： ◼ CPU和外设的速度差异非常大 ◼ CPU不能和外设直接通过引脚连接 ➢CPU和外设之间必须要设置输入/输出接口(I/O接口)，作为 CPU与外设进行信息交换的桥梁。 CPU 接口 电路 I/O 设备

61输入输出接口的功能 (1)IO地址译码与设备选择 所有外设都通过1O接口挂接在系统总线上,在同一时刻,总线 只允许一个外设与CPU进行数据传送。 (2)信息的输入输出 (3)命令、数据和状态的缓冲与锁存 CPU巧与外设之间的时序和速度差异很大,为了确保计算机和外设 之间可靠地进行信息传送,要求接口电路应具有信息缓冲能力 (4)信息转换 IO接口还要实现信息格式变换、电平转换、码制转换、传送管 理以及联络控制等功能

6.1.1 输入/输出接口的功能 (1) I/O地址译码与设备选择 (2) 信息的输入/输出 (3) 命令、数据和状态的缓冲与锁存 (4) 信息转换 所有外设都通过I/O接口挂接在系统总线上，在同一时刻，总线 只允许一个外设与CPU进行数据传送。 CPU与外设之间的时序和速度差异很大，为了确保计算机和外设 之间可靠地进行信息传送，要求接口电路应具有信息缓冲能力。 I/O接口还要实现信息格式变换、电平转换、码制转换、传送管 理以及联络控制等功能

612CPU与输入输出接口之间的信息 气PU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 数据 DB 总线驱动缓冲器数据信息 主 状态状态信息 外 AB小地址译码奇存器 机 CB 控制 控制信良设 控制逻辑奇存器 不同的信息进入不同的寄存器,通常将这些寄存器和他们的控制 逻辑统称为IO端口。CPU可对端口的信息直接读写。对应三种端 口:数据端口、状态端口、命令端口(控制端口)。三种信息分 别进入三种端口的寄存器,完成不同的功能。但是传输的通道都 是一样的,都是通过数据总线

4 ➢ 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 主 机 外 设 接口电路 DB AB CB 数据信息 控制信息 状态信息 不同的信息进入不同的寄存器，通常将这些寄存器和他们的控制 逻辑统称为IO端口。CPU可对端口的信息直接读写。对应三种端 口：数据端口、状态端口、命令端口（控制端口）。三种信息分 别进入三种端口的寄存器，完成不同的功能。但是传输的通道都 是一样的，都是通过数据总线。 6.1.2 CPU与输入/输出接口之间的信息

6.13输入输出端口的编址方式 >在微型计算机系统中,CPU对外设的访问实 际上是对外设接口电路中相应的ⅣO端囗进行 访问。 >IO端口的编址通常有两种不同的方式 1统一编址 2独立编址

6.1.3 输入/输出端口的编址方式 ➢ 在微型计算机系统中，CPU对外设的访问实 际上是对外设接口电路中相应的I/O端口进行 访问。 ➢ I/O端口的编址通常有两种不同的方式： 1 统一编址 2 独立编址

两种编址方式比较(一) 内存空间 内存空 VO 空 别是分离 编 还统 编址 V/O 空

6 两种编址方式比较（一） I/O 空 间 内 存 空 间 I/O 空 间 内 存 空 间 分别是分离 编址？还统 一编址？

(1)统一编址(存储映像绵址) 指IO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1O端口和存储 器单元的进行访问。 优点: m不必设置专用的O指令,简化了指令系统;对O口的访 问更灵活方便。 nIO地址空间可大可小,可以根据外设数目调整。 缺点:IO端口占用了主存地址,相对减少了主存的可用范围

7 （1）统一编址（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

士(2)1o独编址(一) 指主存地址空间和ⅣO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O口还是存储单元 优点: 主存和ⅣO端口的地址可用范围都比较大 操作存储指令和操作端口指令明显分开,清晰易读。 缺点: 专用ⅣO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

8 （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、IO独立编址(二) 80X86系列微处理器采用:IO独立编址方式 CPU使用地址总线中的A0~A15来寻址ⅣO口,故最大 IO空间是64K个字节端口(或32K个字端口)

9 2、I/O独立编址（二） ➢ 80X86系列微处理器采用：I/O独立编址方式 ➢ 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）

62CPU与外设之间的数据传送方式 62无条件方式 622查询方式 程序控制方式 623中断方式 624DMA方式

6.2 CPU与外设之间的数据传送方式 6.2.1 无条件方式 6.2.2 查询方式 6.2.3 中断方式 6.2.4 DMA方式 程序控制方式