第6章 输入输出及dma控制器.ppt

* * 第6章 输入输出及DMA控制器 主要内容： 1.接口的功能、一般结构； 2.I/O端口编址方式、端口地址形成； 3.I/O数据传送方式：程序控制传送方式：无条件传送方式、查询传送方式； 中断传送方式；DMA方式。 要点： 1.学习CPU寻址外设的方式、外设端口种类、编址方式、CPU与外设间传送信息的种类 2.正确理解程序控制传送方式、中断传送方式、DMA方式的特点 3．掌握8086CPU I/O特点 输入输出(I/O)设备是计算机系统的重要组成部分，计算机通过它们与外界进行数据交换。因I/O设备种类繁多，CPU并不与I/O设备直接进行信息交流，而是通过I/O接口进行。I/O接口是连接CPU和I/O设备之间的桥梁。 6.1 接口的基本概念 6.1.1 接口的一般定义及基本功能 设置I/O接口的必要性——I/O设备的多样性使CPU与I/O设备交换信息比CPU与存储器交换信息更为复杂，表现在： 1）I/O设备工作速度不同； 2）I/O设备的数据字长多样； 3）I/O设备处理的信号不同 (模拟或数字信号、并行或串行) ； 4）I/O设备所需的控制信号不同。 接口技术则是研究CPU如何与外设实现最佳耦合和匹配，以实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术，它是硬软件结合的体现，是微型机应用的关键。 1）转换信息格式：如正负逻辑转换，串并行数据转换等； 2）提供有关数据传送的控制与联络信号； 3）数据缓冲：输入接口必须具有三态缓冲功能，输出接口应具有数据锁存功能，以供外设分时复用或协调CPU与外设数据处理速度上的差异； 4）进行地址译码或设备选择； 5）进行中断管理； 因此，接口的基本功能是实现CPU与外设之间进行数据传送的控制。其主要功能如下： 6.1.2 接口电路中的信息 CPU与外设间的数据传送中通常包含有三类信息，它们是：数据信息、控制信息和状态信息。 1. 数据信息：包括数字量、模拟量、开关量 输入：由外设经过外设和接口之间的数据线进入接口，再到达系统的数据总线，送给CPU。 输出：数据信息从CPU经过数据总线进入接口，再通过接口和外设间的数据线送到外设。 2.状态信息 反映外设当前工作状态的信息，通常是外设经接口送往CPU的。 如用BUSY=1表示忙，用READY=1表示数据准备好等。 3.控制信息 一般是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。如：读RD、写WR信号等。 因此，一个I/O接口包含了若干端口，CPU通过不同的端口与外设间传送不同类型的信息，每个端口有自己的地址。 6.1.3 接口的类型 按不同的分类有不同类型的接口。 专用接口—— 为某种用途或为某类外设而专 门设计的接口电路。 通用接口—— 可供几类外设使用的标准接口， 大多为可编程的大规模集成电路。 并行接口—— 多位数据同时在多条数据线 上传送。 串行接口—— 一条传送线按顺序传送所有的 二进制信息。 按通用性分 按数据传送分 6.2 输入输出的寻址方式 6.2.1 I/O端口的编址 系统对各种寄存器的操作，实际上是通过寻扯，对各端口地址的选择和读/写操作。 因CPU要访问I/O接口，必须对I/O端口进行编号，即给予I/O端口不同地址以区分它们。 I/O端口编址的方式有两种： 1、I/O端口和存储器统一编址 外设端口地址和存储器单元地址，共占存储器的访问空间，即一个外设端口占用一个存储单元地址。传送指令直接访问I/O端口。 2、I/O端口独立编址 I/O端口和存储器地址分别建立两个相互独立的地址空间。需有专门的I/O指令。 例如：8086/8088系统对I/O端口用地址总线低16位单独编址，可寻址64KB。 单独编址的特点： 1）需专门的I/O指令（IN/OUT），指令短速度快，但指令少，功能简单。 2）需专门的信号来区别是访问存储器还是I/O，要求CPU设置专门的信号。 例如：在8086/8088系统中，当CPU为最小模式时，由M／ 信号来区别。若M／ ＝1，地址总线上的地址为访问存储器地址；若M／ ＝0，地址总线上的地址为访问I／O端口。 当CPU为最大模式时若访问I／O端口用IORC*和IOWC*；用若访问存储器，用MWTC*和MRDC*信号。 　Ｉ／Ｏ指令中，隐含为Ｉ／Ｏ端口与累加器