清华大学出版社：《计算机硬件技术基础》课程电子教案（PPT教学课件）第7章 与外设的数据传输

第7章 微型计算机与外设的 数据传输

第7章 微型计算机与外设的数据传输 微型计算机的硬件系统由主机和外围设备两部分组 成，主机在运行中所需要的程序和数据由输入设 备输入，处理的结果又要输出到外围设备中去。 控制并实现信息输入输出的就是计算机的输入/输 出系统。它提供了主机与外部世界进行信息交换 的各种手段。本章介绍微型计算机与外设的数据 传输，即微型计算机系统中几种基本的输入/输出 方法，以及常用的控制芯片中断控制器芯片8259 的特性和应用。 上一页

目 录 7.1 输入输出系统概述 7.2 微型计算机与外围设备的数据传输方式 7.3 中断控制器 82C59A 本章小结 上一页

7.1.1 输入/输出系统的特点 7.1.2 CPU与输入/输出之间的信号 7.1. 输入输出系统概述 上一页

7.1.1 输入/输出系统的特点 输入/输出系统，包括输入/输出设备、输入/输出接口和相应的输入/输出 软件 。 微型计算机的输入/输出系统具有以下特点： ⒈复杂性：一是输入/输出设备的复杂性；二是计算机系统在运行过程中， 会产生许多偶发事件，这些随机发生的事件很多都比较复杂，都需要 输入/输出系统来处理。 ⒉异步性：不同的外围设备有各自不同的定时和控制逻辑，且大都与 CPU时序不一致，它们与CPU的工作通常都是异步进行的。输入/输 出系统相对于CPU就存在操作上的异步性和时间上的任意性。 ⒊实时性：实时性是指处理器对每一个连接到它的外设或处理器本身在 需要或出现异常时（如电源故障、运算溢出、非法指令等），都要能 够给予及时的处理，以防止错过服务时机，使数据丢失或产生错误。 ⒋与设备无关性：输入/输出设备通过标准的输入/输出接口与 CPU相连 接，CPU能够通过统一的软件和硬件来管理各种各样的外围设备。 上一页

7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号 CPU与输入/输出设备之间所交换的信号有数据信息、控制信息和状态信 息三类。 ⒈数据信息：是 CPU与输入/输出设备之间所交换的基本信 息。数据信息大致有以下三种。 l 数字量 l 模拟量 l 开关量 在输入过程中，数据信息由外设经过外设与接口之间的数据 线进入接口，再到达系统的数据总线，从而送给CPU。在 输出过程中，数据信息从CPU经过数据总线进入接口，再 通过接口与外设之间的数据线送到外设。 上一页

7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号（续1） ⒉控制信息：控制信息是CPU通过接口传送给外设的。CPU 通过发送控制信息控制外设的工作，外设的启动信号和停 止信号就是常见的控制信息。实际上，控制信息的含义往 往随着外设的具体工作原理的不同而有区别。 ⒊状态信息：状态信息反映了当前外设所处的工作状态，是 外设通过接口向CPU传送的。对于输入设备，通常用“准 备好”（READY）信号来表明输入的数据是否准备就绪； 对于输出设备，通常用“忙”（BUSY）信号表示输出设 备是否处于空闲状态。如为空闲状态，则可接收CPU送来 的信息，否则CPU要等待。 上一页

7.1.2 CPU与输入/输出设备之间的信号（续2） • 在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换信息时，只有输入指 令（IN）和输出指令（OUT），所以，控制信息和状态信息也被广 义地看成是一种数据信息。状态信息是一种输入数据，控制信息是一 种输出数据。这样，控制信息和状态信息也可以通过数据总线来传送 了。但在接口中，这三种信息进入不同的寄存器。具体地说，CPU送 往外设的数据或者外设送往CPU的数据放在数据缓冲寄存器中，从外 设送往CPU的状态信息放在接口的状态寄存器中，而CPU送往外设的 控制信息则送到接口的控制寄存器中。CPU与各外围设备之间的信息 传送操作，实际上就是对这些寄存器进行的读/写操作。 • 在输入输出接口中，可以通过CPU进行读/写的寄存器又叫端口 （port）。存放数据信息的叫做数据端口，存放状态信息的叫做状态 端口，存放控制信息的叫做控制端口。CPU就是通过访问这些端口以 确认外围设备的目前状态，控制外围设备的运行，并和外围设备进行 数据交换操作。 上一页

微型计算机与外围设备的数据传送方式，也即计 算机的基本I/O操作技术有三种，它们是 l利用程序设计技术进行的I/O操作 l利用中断驱动实施的I/O操作 l直接存储器存取DMA技术 上一页 7.2 微型计算机与外围设备的数据传送方式

7.2.1 程序传送方式 7.2.2 中断传送方式 7.2.3 DMA传送方式 上一页 7.2 微型计算机与外围设备的数据传送方式