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第6章 I/O接口和总线 6-1 I/O接口 6-2 总线 1)、数据端口 数据信息：数字量、模拟量、开 关量、脉冲量。 2)、状态端口 状态信息：反映当前外设所处的 工作状态。 3)、控制端口 控制信息：CPU 通过接口向外设 传送控制信息。 6-1 I/O接口 2. I/O端口的寻址方法 内存地址空间和外设地址空间是 相互独立的。 优点：不占用内存。 缺点：CPU需设专门的I/O指令。 端口地址在 0～FFH 范围内，用直接 寻址。如：IN AL,20H OUT 80H,AX 端口地址在 0100～0FFFFH 范围内， 用DX间接寻址。如： MOV DX,300H IN AL,DX 四、CPU与外设间的数据传送方式 无条件传送流程 查询传送流程 中断传送流程 DMA传送流程 在微机系统中，有一些简单的外设在工作时，随时 都准备好接收CPU的输出数据或它们的数据随时都是准 备好的，CPU什么时候读均可以正确的读取数据。 特点：外设已准备好，不需要查询外设状态。 输入时，外设数据已送到三态缓冲器。 输出时，CPU的输出信息已送到输出锁存器输入端。 无条件传送的局限性：对于那些慢速的或总是准备好的 外设是适用的。 所谓查询方式就是微型计算机利用程序不断询问外部设 备的状态，根据它们所处的状态来实现数据的输入和输出。 (1)单一外设查询 CPU先查询外设状态，而后决定数据的传送。 (2)多个外设查询方式工作 DMA方式： 采用专用接口电路直接和存储器进行数据传送。不通过 CPU，传送效率高。适用于在内存与高速外设、或两个高速外 设之间进行大批量数据传送。 Direct Memory Access 要实现DMA传送，目前都采用大规模集成电路芯片DMA控 制器(DMAC)。? 6-2 总线 一、总线的概念 总线分类 总线标准 二、IBM PC总线 一、总线的概念 总线是连接多个功能部件的一组公共信号线。 总线是构成微型计算机应用系统的重要技术，总线设 计的好坏直接影响 :整个微机系统的性能、可靠性、可扩 展性和可升级性。 根据总线中信息传送的类型可分为： 地址总线、数据总线、控制总线等。 本章要求掌握的内容： * 第6章 I/O接口和总线 接口是CPU与外界的连接部件，是CPU与外界交换信息的中转站。一个接口有几个寄存器，不同类型的信息进入不同的寄存器,一般称这些寄存器为端口。 一、I/O接口的功能 1.采用I/O接口的必要性 外围设备品种繁多：机械，电子，机电，光电等。 所传输信息要求不同：数字，模拟，电压，电流等。 * 速度不匹配 * 信号电平不匹配 * 信号格式不匹配 * 信号时序不匹配 计算机与外设之间信息交换应解决的问题： （1）设置数据缓冲以解决速度差异所带来的不协调问题； 输入：输入设备数据线 ? 缓冲器 ? DB ? CPU 输出：CPU ? DB ? 锁存器 ? 输出设备数据线 2.I/O接口的功能 （2）设置信号电平转换电路以解决信号电平的不一致问题； （3）设置信息转换逻辑以满足对各自信号格式的要求； 例如：A/D转换，D/A转换，串/并转换，并/串转换等。 （4）设置时序控制电路以同步CPU和外设的工作； （5）提供地址译码电路。 二、简单的输入输出接口芯片 常用的数据缓冲器： 74LS244、74LS245：数据缓冲，提高总线驱动能力。 常用的数据锁存器： 74LS373、74LS374：锁存数据。 1. I/O端口 （3）控制端口：用来存放CPU向接口发送的各种命令和控制字，以便控制接口或外设的动作。 三、I/O端口及其寻址方式 CPU与外设之间传送的信号：数据信号、状态信号、控制信号。 （1）数据端口：用来存放外设送往CPU的数据以及CPU要输出到外设去的数据。主要起数据缓冲的作用。 （2）状态端口：主要用来指示外设的当前状态。用“位”来表示。 准备就绪位（Ready） 忙碌位（Busy） 错误位（Error） 65 F3 02 00 24 E0 内存与外设 内存 外设 Kou1 02 6D 00000 00001 EFFFF F0000 F0001 F0002 FFFFF （1）存储器映象寻址方式 将外设端口和内部存储单元统一安排在内存的地址空间中，外设地址与内存地址统一编址。 优点：不需要专门的输入输出指令， 可用全部的存储器操作指令。 如：mov kou1,bx 缺点：