微机02-6和7章.pptVIP

第六章 输入与输出 外部设备 输入/输出接口电路的功能 连接微机与外设 信息转换（电平、数据格式） 时序控制 接口的构成及传递的信息 数据端口传送数字信息（双向） 数字量：二进制编码表示 模拟量：连续变化的物理量，要经A/D、D/A转换 开关量：具有两种状态，用一位二进制表示 数据信息的传送可以是并行的（多位同时传送）或串行的（逐位位传送） 接口的构成及传递的信息 状态端口输入状态信息 反映当前外设的工作状态，由外设通过接口传递给CPU 控制端口输出控制信息 是CPU发给外设的命令 接口初始化时，以命令字的形式存在命令寄存器中，用来设定接口的功能和工作方式 接口电路的分类 与主机配套的接口： 中断控制器、DMA控制器、总线裁决器、存储器控制器等 专用外设接口 软盘控制器、硬盘控制器、键盘接口、显示器接口等 通用I/O接口 定时器、并行I/O接口、串行I/O接口等 I/O端口的地址译码技术 I/O端口的编址方式 端口和存储器统一编址的寻址方式 端口和存储器独立编址的寻址方式 统一编址：I/O端口与存储器公用一个地址空间，不用专门的I/O指令 对外设的操作可以使用全部的存储器指令 内存的寻址空间减少 独立编址：I/O端口与存储器各自有独立的地址空间，二者的访问指令不同 I/O指令 输入指令： IN AL，PORT8 IN AX，PORT8 IN AL，DX IN AX，DX 输出指令： OUT PORT8，AL OUT PORT8，AX OUT DX，AL OUT DX，AX I/O端口的地址译码 I/O端口的译码与存储器类似，有多种方法 用门电路进行译码：适用于端口数目较少的场合 用专门的译码器进行译码：适用于端口数目较多的场合 CPU与外设之间数据传送的控制方式 有五种传送控制方式 无条件传送（程序控制） 查询传送（程序控制） 中断控制传送 直接存储器存取控制传送 I/O处理机控制方式 无条件传送方式 在传送数据时，确信外设已经准备就绪，可以不查询外设的状态。 一条I/O指令就可以传送一个数据。 无条件传送方式 在传送数据时，确信外设已经准备就绪，可以不查询外设的状态。 一条I/O指令就可以传送一个数据。 查询传送方式 在传送数据时，为了避免丢失数据，在传送数据之前，必须查询外设的状态，确认外设已经准备就绪，才可传送数据，否则，CPU等待。 流程 查询传送方式—输入接口电路 查询传送方式—输出接口电路 查询方式举例 P151 中断控制传送方式 在传送数据时，为了避免CPU查询等待，提高CPU的利用率，采用中断的方式。 中断传送方式 CPU执行自己的程序，当外设准备就绪时，向CPU发出中断请求，若满足响应条件，CPU暂停正在执行的程序，响应中断，在中断服务程序中，输入/输出一个数据，再返回到断点处继续执行 中断传送方式—输入接口电路 直接存储器存取传送方式 对于高速的I/O以及成组的数据传送，为了快速传送，采用直接存储器存取传送方式，CPU不干预，由DMA控制器控制在存储器与外设之间直接传送 在DMA方式下，由DMA控制器控制总线 CPU的总线处于高阻状态 DMA控制器自动修改地址指针 DMA控制器的功能 接收接口的DMA请求，向CPU发总线请求信号HOLD 当CPU向其发出总线应答信号HLDA时，接管总线控制权，进入DMA方式 能从地址总线发出存储器地址信息，并修改地址指针 能向存储器或外设发出RD、WR控制信号 能控制传送字节数，判断DMA方式是否结束 DMA结束时，能 撤消HOLD信号，交还总线控制权给CPU DMA控制器的工作原理 DMA控制器的工作原理 DMA操作的基本方式 CPU停机工作方式 在DMA传送时，CPU处于等待状态 降低了CPU的利用率 影响中断响应及存储器刷新 DMA操作的基本方式 挪用周期的工作方式 在CPU不访问存储器的周期用来进行DMA操作 传送数据不连续、不规则 周期扩展的工作方式 需要DMA时，将CPU的时钟周期加宽，用于DMA传送 第七章 中断系统和中断控制器 中断的基本概念 什么是中断 中断源：引起中断的事件 一般的外设 数据通道中断源 实时时钟 故障 中断指令或软件故障 中断的优点 CPU与外设大部分时间内并行工作，提高了计算机的工作效率 具有实时响应能力，可适应于实时控制场合 可以及时处理异常情况，提高计算机的可靠性 PC机中的中断类型 PC机中的中断类型 内部中断： 由CPU执行某些指令引起的（软中断） 外部中断： 由外设或其它设备引起的（硬中断） 中断系统的功能 能响应中