内蒙古农业大学：《计算机控制技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 输入输出和中断技术

:第六章输入/输出接口技术 第六章输入输出和中断技术 6.,1输入输出接口基本概念 6,2主机与外设间数据传送控制方式 63中断技术 64可编程中断控制器8259A

⚫第六章 输入/输出接口技术 第六章 输入/输出和中断技术 ⚫ 6.1 输入/输出接口基本概念 ⚫ 6.2 主机与外设间数据传送控制方式 ⚫ 6.3 中断技术 ⚫ 6.4 可编程中断控制器8259A

:第六章输入/输出接口技术 61输入辅输出接口基本概念 个简单的微机系统需要CPU、存储器、基本 的输入/输出系统以及将它们连接在一起的各种信 号线和接口电路。 微机与外界交换信息称为输入或输出,凡是受 计算机控制并能与计算机交换信息的设备称为输入/ 输出设备O设备),或称为外设。 外设不能直接与微机相联,需通过接口电路协 调它们之间的工作。接口是系统中一个部件和另 个部件的相互连接。接口电路的作用是把计算机输 出的信息变成外设能够识别的信息,把外设输入的 信息转换成计算机所能接受的信息。 返回本章首页

⚫第六章 输入/输出接口技术 6.1 输入/输出接口基本概念 一个简单的微机系统需要CPU、存储器、基本 的输入／输出系统以及将它们连接在一起的各种信 号线和接口电路。 微机与外界交换信息称为输入或输出，凡是受 计算机控制并能与计算机交换信息的设备称为输入/ 输出设备(I/O设备)，或称为外设。 外设不能直接与微机相联，需通过接口电路协 调它们之间的工作。接口是系统中一个部件和另一 个部件的相互连接。接口电路的作用是把计算机输 出的信息变成外设能够识别的信息，把外设输入的 信息转换成计算机所能接受的信息。 返回本章首页

:第六章输入/输出接口技术 I/O接口的功能: (1)IO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。 为了完成上述功能,CPU与O接口进行通 信实际上是通过ⅣO接口内部的一组寄存器来实 现的,这些寄存器统称为ⅣO端口:

⚫第六章 输入/输出接口技术 I/O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。 为了完成上述功能，CPU与I/O接口进行通 信实际上是通过I/O接口内部的一组寄存器来实 现的，这些寄存器统称为I/O端口：

:第六章输入/输出接口技术 般接口有一组输入输出端口寄存器:数据端口 寄存器、状态端口寄存器、控制端口寄存器 数据端口寄存器:为输入输出CPU和存储器的数 据提供缓冲。对应传送的是数据信息,其可以是: 数字量、模拟量、开关量等 状态端口寄存器:保存外设和接口状态信息,供 CPU查询。对应传送的是状态信息,如:忙、就 绪、满、空等。 控制端口寄存器:保存CPU发出的命令,以控制 接口和外设所执行的动作。对应传送的是控制信 息,如:控制外设启动和停止等

⚫第六章 输入/输出接口技术 ⚫ 一般接口有一组输入/输出端口寄存器：数据端口 寄存器、状态端口寄存器、控制端口寄存器。 ⚫ 数据端口寄存器：为输入/输出CPU和存储器的数 据提供缓冲。对应传送的是数据信息，其可以是： 数字量、模拟量、开关量等。 ⚫ 状态端口寄存器：保存外设和接口状态信息，供 CPU查询。对应传送的是状态信息，如：忙、就 绪、满、空等。 ⚫ 控制端口寄存器：保存CPU发出的命令，以控制 接口和外设所执行的动作。对应传送的是控制信 息，如：控制外设启动和停止等

:第六章输入/输出接口技术 所有与外设的信息交换都是通过O端口进行的, 目前有通用的可编程接口电路(即可编程接口芯 片) 、输入输出(I/O端口寻址方式 在微机中,CPU与存储器、IO设备间通过数 据总线交换信息,如何区分现在访问的是O设备 还是存储器?即对外设的寻址问题。目前主要有 两种方式:外设与存储器独立编址;外设与存储 器统一编址

⚫第六章 输入/输出接口技术 ⚫ 所有与外设的信息交换都是通过I/O端口进行的， 目前有通用的可编程接口电路（即可编程接口芯 片）。 一、输入/输出(I/O)端口寻址方式 在微机中，CPU与存储器、I/O设备间通过数 据总线交换信息，如何区分现在访问的是I/O设备 还是存储器？即对外设的寻址问题。目前主要有 两种方式：外设与存储器独立编址；外设与存储 器统一编址

:第六章输入/输出接口技术 1、外设与存储器独立编址 又称专用ⅣO指令寻址方式,ⅣO端口地址与存 储器地址是分开的。CPU对端口寄存器的访问通过 IN和OUT指令完成,并有直接寻址方式和间接寻址 方式两种。它们寻址空间不同。 直接寻址:INAL,PORT;端口PORT的一个 字节送AL。 In AX, PORT; PORT/A PORT+ 连续两个端口16位数据送AX,其 中PORT口数据给AL,PORT+1 口数据给AH

⚫第六章 输入/输出接口技术 又称专用I/O指令寻址方式，I/O端口地址与存 储器地址是分开的。CPU对端口寄存器的访问通过 IN和OUT指令完成，并有直接寻址方式和间接寻址 方式两种。它们寻址空间不同。 ⚫直接寻址：IN AL，PORT；端口PORT的一个 字节送AL。 IN AX，PORT；PORT和PORT+1 连续两个端口16位数据送AX，其 中PORT口数据给AL，PORT+1 口数据给AH。 1、外设与存储器独立编址

:第六章输入/输出接口技术 OUT PORT, AL OUT PORT, AX 直接寻址方式端口地址号的范围是00H-FFH。 间接寻址: MOV DX,PORT OUT DX, AL; (PORT AL IN AX, DX: AX+(PORT, PORT+1) 间接寻址方式端口地址号的范围是0000H~ FFFFH。 M/TO=0:低8位(16位)地址作为端口地址指向ⅣO 端口; 读写控制信号RD和WR控制ⅣO设备和存储器的读和 写操作

⚫第六章 输入/输出接口技术 OUT PORT，AL OUT PORT，AX 直接寻址方式端口地址号的范围是00H~FFH。 ⚫ 间接寻址：MOV DX，PORT OUT DX，AL；(PORT) AL IN AX，DX；AX （PORT，PORT+1） 间接寻址方式端口地址号的范围是0000H~FFFFH。 ⚫ M/IO=0：低8位（16位）地址作为端口地址指向I/O 端口； ⚫ 读写控制信号RD和WR控制I/O设备和存储器的读和 写操作

:第六章输入/输出接口技术 8086系列构成的微机系统均采用此寻址方式。且用专 用的ⅣO指令。 二、外设与存储器统一编址 又称存储器映象寻址。此时每个ⅣO端口看作存 储器中的一个单元,并赋以存储器地址。当CPU要访 问ⅣO端口时,如同访问存储器一样,所有访问存储 器的指令同样适合于IO端口,通常把存储器中最后 小部分地址分配给各个IO接口。 优点:简化指令系统设计,可使用全部存储器指令 缺点:减少一定量的内存容量,数据存取时间长(MOⅤ 需20个以上时钟周期,专用IO指令10个时钟周期

⚫第六章 输入/输出接口技术 ⚫ 8086系列构成的微机系统均采用此寻址方式。且用专 用的I/O指令。 二、外设与存储器统一编址 又称存储器映象寻址。此时每个I/O端口看作存 储器中的一个单元，并赋以存储器地址。当CPU要访 问I/O端口时，如同访问存储器一样，所有访问存储 器的指令同样适合于I/O端口，通常把存储器中最后 一小部分地址分配给各个I/O接口。 优点：简化指令系统设计，可使用全部存储器指令。 缺点：减少一定量的内存容量，数据存取时间长(MOV 需20个以上时钟周期，专用I/O指令10个时钟周期

:第六章输入/输出接口技术 内存空间 内存空间 FFFFFH FFFFFH /O空间 供0接圆 口使用 FFFFH 00000H 00000H 0000H (a)存储器映射方式示意图 (b)IO映射方式示意图 图6-1JO映射方式和存储器映射方式的示意图

⚫第六章 输入/输出接口技术 （a）存储器映射方式示意图 （b）I/O 映射方式示意图 图 6-1 I/O 映射方式和存储器映射方式的示意图 I/O 空间 0000H FFFFH 00000H 内存空间 FFFFFH 1M 00000H 供 I/O 接 口使用 内存空间 FFFFFH

:第六章输入/输出接口技术 62主机与外设间数据传送控制方式 微机系统中主机与外设传送数据控制方式 程序传送控制方式 二、中断传送方式 三、直接存储器存取(DMA)传送方式

⚫第六章 输入/输出接口技术 6.2 主机与外设间数据传送控制方式 微机系统中主机与外设传送数据控制方式： 一、程序传送控制方式 二、中断传送方式 三、直接存储器存取（DMA）传送方式