第6章输入输出和中断技术（课件）.ppt

第6章 输入输出及中断技术 主要内容： I/O端口及其编址方式 简单接口芯片及其应用 基本输入输出方法 中断的基本概念及工作过程 中断控制器8259 §6.1 输入输出接口 主要内容： I/O接口与I/O端口的概念 I/O端口的编址方式 端口地址译码 数据传送方式 ●采用I/O独立编址方式(但地址线与存储器共用) ●地址线上的地址信号用IO/M来区分： IO/M=1/0 时为I/O地址/M地址 ● I/O操作只使用20根地址线中的16/8根：A15/7 ～ A0 ●可寻址的I/O端口数为64K(65536)/256个 ● I/O地址范围为0～FFFFH/0~FFH ● IBM PC只使用了10根 A9 ～ A0 1024个I/O地址(0～3FFH) 原因: 够用为度, 简化电路 并行 定义: 一个数据单位(通常为字节)的各位同时传送 特点: 速度快、距离短、成本高 例如：PC机的并行接口(通常用于连接打印机) 串行 定义: 数据按位进行传送 特点: 速度慢、距离远、成本低 例如： PC机的串行接口(通常用于串行通信) CPU总线I/O读、写时序（简化） 根据开关状态在7/8段数码管上显示数字或符号 共阳极7段数码管结构见p255 图6.10 用74LS273作为输出接口，把数据送到7段数码管 74LS273的地址假设为F0H 用74LS244作为输入口，读入开关K0～K3的状态 74LS244的地址假设为F1H 当开关的状态分别为0000～1111时，在7段数码管上对应显示’0’～’F’ 7段码表见下面 相应程序段如下： …… Seg7 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H …… LEA BX, Seg7 ；取7段码表基地址 MOV AH, 0 GO: MOV DX, 0F1H ；开关接口的地址为F1H IN AL, DX ；读入开关状态 AND AL, 0FH ；保留低4位 MOV SI, AX ；作为7段码表的表内位移量 MOV AL, ［BX+SI］；取7段码 MOV DX, 0F0H ；7段数码管接口的地址为F0H OUT DX, AL JMP GO 适用场合：适用于总是处于准备好状态（定时固定或已知）的外设 以下简单外设可采用无条件传送方式： 开关 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等) 继电器 步进电机 优点：软件及接口硬件简单 缺点：只适用于简单外设，适应范围较窄 适用场合：适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态——“你准备好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口 优点：软件比较简单 缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差， 速度较慢 概念: CPU无需循环查询外设状态，而是外部设备在需要进行数据传送时才中断CPU正在进行的工作，让CPU来为其服务。即CPU在没有外设请求时可以去做更重要的事情，有请求时才去传输数据，从而大大提高了CPU的利用率。 优点：CPU效率高，实时性好，速度快。 缺点：程序编制较为复杂。 DMA传输: 外设 内存 外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU不再担当数据传输的中介者； 总线由DMA控制器（DMAC）进行控制（CPU要放弃总线控制权），内存/外设的地址和读写控制信号均由DMAC提供。 优点：数据传输由DMA硬件来控制，数据直接在内存和外设之间交换，可以达到很高的传输速率（可达几MB/秒） DMA传送原理示意图 例如： 外设—请求输入输出数据，报告故障等 事件—掉电、硬件故障、软件错误、非法操作、定时时间到等 中断源分类：外部中断、内部中断 内部中断：CPU内部执行程序(INT n等)时自身产生的中断 外部中断：CPU以外的设备、部件产生的中断 8086/8088的外部中断信号：INTR、NMI INTR——可屏蔽中断请求，高电平有效，受IF标志的控制IF=1时，执行完当前指令后CPU对它作出响应。 NMI——非屏蔽中断请求，上升沿有效，任何时候CPU都要响应此中断请求信号。 外设接口（中断源）发出中断请求信号，送到CPU的INTR或NMI引脚； 中断请求信号类型：边沿请求，电平请求 例如，NMI为边沿请求，INTR为电平请求 中断请求信号应保持到中断被处理为止 (防止重复响应)； CPU响应中断