汇编语言第八章输入输出接口.ppt

第8章 I/O 接口与DMA技术 本章主要内容 (1) I/O接口的基本概念 (2) I/O控制方式 (3) DMA接口技术 (4) 可编程DMA控制器8237 8.1 I/O接口概述 8.1.1 I/O接口的基本功能 (1) 数据缓冲 (2) 提供联络信息 (3) 信号与信息格式的转换 (4) 设备选择 (5) 中断管理 (6) 可编程功能 8.1.2 I/O接口的基本结构 I/O接口的基本结构如图8.1所示。 8.1.3 I/O端口的编址方式 输入输出接口包含一组称为I/O端口的寄存器。为了让CPU能够访问这些I/O端口，每个I/O端口都需有自己的端口地址(或端口号)。 在一个微型计算机系统中，如何编排这些I/O接口的端口地址，称为I/O端口的编址方式。 常见的I/O端口编址方式有两种: 一种是I/O端口和存储器统一编址，也称存储器映像的I/O(MemoryMapped I/O)方式； 另一种是I/O端口和存储器分开编址，也称I/O映像的I/O(I/O Mapped I/O)方式 1. I/O端口和存储器统一编址 (Memory-mapped I/O) I/O端口和存储器统一编址的地址空间分布情况如图8.2所示。 这种编址方式的优点是，可以用访向存储器的指令来访问I/O端口，而访问存储器的指令功能比较强，不仅有一般的传送指令，还有算术、逻辑运算指令，以及各种移位、比较指令等，并且可以实现直接对I/O端口内的数据进行处理。 例如，若一个存储器映像的I/O端口地址为3000H, 则可以直接用指令“ADD AL, DS:［3000H］”对端口的内容进行算术运算。 缺点是： 由于I/O端口占用了一部分存储器地址空间，因而使用户的存储地址空间相对减小； 另外，由于利用访问存储器的指令来进行I/O操作，指令的长度通常比单独I/O指令要长，因而指令的执行时间也较长。 微处理器MC6800系列、6502系列以及MC680x0系列采用这种编址方式。 2. I/O端口和存储器单独编址 (I/O- mapped I/O) I/O端口和存储器单独编址的地址空间分布如图8.3所示。 这种编址方式的优点是： 第一，I/O端口不占用存储器地址，故不会减少用户的存储器地址空间； 第二，单独I/O指令的地址码较短，地址译码方便，I/O指令短，执行速度快； 第三，采用单独的I/O指令，使程序中I/O操作和其他操作层次清晰，便于理解。 这种编址方式的缺点是： 第一，单独I/O指令的功能有限，只能对端口数据进行输入/输出操作，不能直接进行移位、比较等其他操作； 第二，由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制信号线，因而增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。 微处理器Z80系列、Intel 80x86系列采用了这种编址方式。 8.1.4 I/O接口的地址分配 8.1.5 I/O接口的地址译码及片选信号的产生 在一个微机系统中通常具有多台外设，当CPU与外设进行通信时，需要对各个设备所对应的接口芯片进行逻辑选择，从而实现与相应的设备进行数据交换。 这种逻辑选择功能是由I/O接口电路中的地址译码器实现的。 目前常见的一种做法是：先通过对I/O端口地址的某几位高位地址进行译码，产生有效的片选信号，从而选中对应的接口芯片，再利用I/O端口地址的低位地址作为对接口芯片内部有关寄存器的选择。 例如，在IBMPC/XT微机中，其系统板上有数片I/O接口芯片，其中包括DMA控制器8237、中断控制器8259A、并行接口8255A、计数器/定时器8253等。 这些接口芯片必须是在相应的片选信号有效时才能工作。 图8.4所示的就是在该微机系统中片选信号的产生电路。 8.2 I/O控制方式 主机与外围设备之间的数据传送控制方式(即I/O控制方式)主要有三种： 程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取(DMA)方式。 8.2.1 程序控制方式 程序控制方式是指在程序控制下进行的数据传送方式。它又分为无条件传送和程序查询传送两种。 1. 无条件传送方式 优点： 缺点： 2. 程序查询传送方式 优点： 缺点： 8.2.2 中断控制方式 与程序查询方式相比，中断控制方式的数据交换具有如下特点: (1) 提高了CPU的工作效率; (2) 外围设备具有申请服务的主动权; (3) CPU可以和外设并行工作; (4) 可适合实时系统对I/O处理的要求。 8.2.3 DMA方式 1. DMA的基本概念 采用程序控制方式以及中断方式进行数据传送时，都是靠CPU执行程序指令来实现数据的输入/输出的。 采用程序控制方式及中断方式时，数据的