的身份开始的开发可都是.ppt

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1、接口就是CPU与外界的连接部件，是CPU与外界交换信息的中转站。 原始数据通过接口由输入设备送进去 运算结果通过接口由输出设备送出来 控制命令通过接口发出去 现场数据通过接口从输入设备送进去,第六章 输入与输出,（一）、CPU和I/O设备之间的信号,（1）、数据信息 1、数字量 2、模拟量 3、开关量 4、脉冲量 （2)、状态信息 反映当前外设所处的工作状态。 （3)、控制信息 CPU 通过接口向外设传送控制信息。,（二）I/O接口电路,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。,输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX） IN AL,i8;字节

2、输入 IN AL,DX;字节输入 IN AX,i8;字输入 IN AX,DX;字输入 输出指令（OUT：将CPU内的AL/AX数据传送给外设） OUT i8,AL;字节输出 OUT DX,AL;字节输出 OUT i8,AX;字输出 OUT DX,AX;字输出,演示,演示,（三） 8088/8086的输入输出指令,若端口地址在 0FFH 范围内,则用直接寻址 IN AL，端口地址 （输入） OUT 端口地址 ，AL （输出） 如： IN AL, 20H OUT 80H, AX OUT 84H, AL 若端口地址在 0100FFFFH 范围内，则用 DX间接寻址: MOV DX, 端口地址 IN

3、AL, DX OUT DX, AL 如： MOV DX, 300H IN AL, DX,（二）累加器专用传送指令,IN和OUT指令,一、CPU 寻址外设有两种方式： 将存储器与外设端口统一编址 外设端口单独编址,1.统一编址:将外设接口电路的一个端口作为存储器的一个单元。每一个外设端口占有存储器的一个地址。从外部设备输入一个数据，作为一次存储器读的操作；而向外部设备输出一个数据，则作为一次存储器写的操作。,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。 （指令多且灵活） 如：mov kou1,bx 缺点：外设占用内存单元， 相对减少了内存容量。,例：已知一个CPU系统，有32K8

4、内存，2片8位接口（输入输出 各有一片）,2. 外设端口单独编址,优点：不占用内存 缺点：CPU需设专门的I/O指令。,CPU有专门的I/O指令，用地址来区分不同的外设。但要注意实际上是以端口（Port）作为地址的单元，因为一个外设不仅有数据寄存器还有状态寄存器和控制命令寄存器，它们各需要一个端口才能加以区分，故一个外设往往需要数个端口地址。CPU用地址来选择外设。 要寻址的外设的端口地址，显然比内存单元的地址要少得多。所以，在用直接寻址方式寻址外设时，它的地址字节，通常总要比寻址内存单元的地址少一个字节，因而节省了指令的存储空间，缩短了指令的执行时间。,补充： I/O 端口地址译码方法 使用

5、74LS138设计系统板上的I/O地址,并且使每个 接口芯片内部可以有32个端口数目. 1)分析:系统板地址范围:00FFH,只使用低8位地址线. 留出低5位地址线不参加译码(25=32);,地址范围: 00001FH 02003FH 0E00FFH,2)设计线路,第二节 CPU与外设数据传送方式,输入：CPU在执行IN指令前，输入三态缓冲器已准备好。,输出：CPU在执行OUT指令前，输出锁存器已空。,一、无条件传送,无条件 查询 中断 DMA,1、执行输入指令时,例:IN AL，80H, RD信号有,M/IO=0,输入三态缓冲器,被选通,已准备好的数据进入数据总线,送到AL. 2.执行输入指

6、令时,读信号有效,80H,例1：输入：IN AL，80H；（80H）=10H 将80H端口的内容送AL。 IO/M=0，RD=0，AL=10H 例2：输出：OUT 82H，AL；AL=10H 将AL中的内容送82H端口。 IO/M=0，WR=0，（82H）=10H,在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据传送，这就是无条件传送，或称立即传送、同步传送。 适合于简单设备，如LED数码管、按键或按钮。 无条件传送的接口和操作均十分简单。 这种传送有前提：外设必须随时就绪。,流程,总结：,二、查询传送,CPU需不断查询外设的状态，一旦外设满足数据传送的条

7、件，就执行IN或OUT指令，读入或输出数据。,查询输入接口电路（组成）,IN AL， DATA_PORT,工作原理,IN AL， STATUS_PORT,输 入 装 置,锁 存 器,D R Q,三态 缓冲 器,三态 缓冲 器,地址 译码,AB,数据端口,状态端口,D7,数据,选通信号,DB,Ready,M/ IO,+5V,M/ IO,复位,状态信息清零,1、数据准备好，选通信号输出正跳变将 数据锁存器 D触发器置1，作为Ready信号，D7=1,2、查询状态信号，执行 IN AL，状态口 Ready(bit7) AL,3、若Ready=1，执行 IN AL，数据口 输入数据AL； D触发器复位

8、，Ready=0,POLL： IN AL， STATUS_PORT TEST AL，80H JE POLL IN AL，DATA_PORT,查询输入的编程,IN AL， STATUS_PORT,OUT DATA_PORT， AL,查询输出接口电路（组成）,工作原理,锁 存 器,输 出 装 置,Q D R,三态 缓冲 器,地址 译码 器,AB,数据端口,状态端口,D7,数据,启动,DB,ACK,Busy,VCC,1、上一数据处理结束，ACK的负跳变(恢复)使D触发器复“0” 输出装置，启动信号0(恢复)缓冲器输出 Busy=0；,2、查询状态信号，执行 指令 IN AL，状态口 Busy(bit

9、7) AL,3、若Busy =0，执行指令 OUT 数据口，AL， 输出数据AL DB 锁存器 输出装置； D触发器置1，启动输出装置Busy=1，禁止输出,POLL： IN AL，STATUS_PORT TEST AL，80H JNE POLL MOV AL，STORE ；从数据区取数 OUT DATA_PORT，AL,查询输出的编程,例：若有一台打印机，它的数据端口地址为01H，状态端口地址为00H，状态信息从D4位送入（为1时表示输出缓冲器有空，CPU可以向它输出新的数据）。编写程序把内存中自BLOCK开始的100个字节的数据块通过打印机打印出来。,JNZ WAIT HLT,送完？,Y,

10、N,MOV SI, OFFSET BLOCK MOV CX, 100,WAIT: IN AL, 00H TEST AL, 10H JZ WAIT,MOV AL, SI OUT 01H, AL INC SI DEC CX,CPU需要先了解（查询）外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下（就绪）实现数据输入或输出。 对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换。 查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低。,就绪？,总结：,流程,（无条件、查询传送都需要CPU的等待或不断查询，使CPU的效率降低。） 中断传送：外设需要传送数据时，申请中断；当C

11、PU允许中断，在中断服务程序中执行IN /OUT指令；然后返回主程序。,三、 中断传送,流程,1、DMA传送的基本概念,无条件、查询、中断传送，每传送一个数据都需要CPU干预一次，限制了数据传送的速度。,DMA（Direct Memory Access）：是一种不需要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方式。在外设(如磁盘)与内存之间成批传送数据时，完全由硬件（DMA）完成外设与内存的数据传送，而不必 CPU的干预。对这一数据传送过程进行控制的硬件称为DMA控制器（DMAC）。,四、直接数据通信传送DMA,流程,问题：(1) 数据传送需AB、DB、CB的参与； (2) 通常情况下，AB、D

12、B、CB由CPU控制。,解决 ：(1) 设置直接数据控制器DMAC。当需要DMA时，由DMAC提供内存的地址线、数据串长度和必要的控制信号。,(2) 外设在需要进行DMA传送数据时，向DMAC发出DMA请求。 然后DMAC向CPU提出HOLD总线请求。,CPU响应后，发HLDA响应给DMAC，并将总线暂交DMAC管理。当DMAC接收到HLDA后就可以接管总线，进行DMA传送。,DMAC完成数据串传送后撤销HOLD请求，CPU恢复对总线的控制。,无条件传送：慢速外设需与CPU保持同步 查询传送： 简单实用，效率较低 中断传送：外设主动，可与CPU并行工作，但每次传送需要大量额外时间开销 DMA传

13、送：DMAC控制，外设直接和存储器进行数据传送，适合大量、快速数据传送,五、传送方式的比较,习题： 编写程序。若有一个CRT（阴极射线管显示器）终端，它的输入输出数据的端口地址为01H，状态端口的地址为00H，其中D7位为1时表示输出缓冲器有空，CPU可以向它输出新的数据；D6为为1时，表示输入数据有效，CPU可以把它输入。实现： （1）从终端上输入100个字节的字符，送入到以BUFFER开始的内存单元。 （2）把内存中自BLOCK开始的100个字节的数据块通过终端显示出来。,LEA SI,BUFFER MOV CX,100 IN AL,00H TEST AL,40H JZ WAIT IN A

14、L,01H MOV SI,AL INC SI DEC CX JNZ WAIT HLT,WAIT:,LEA SI,BLOCK MOV CX,100 IN AL,00H TEST AL,80H JZ WAIT MOV AL,SI OUT 01H,AL INC SI DEC CX JNZ WAIT HLT,WAIT:,例：查询数据输入，有8 个模拟电压，一个8bitA/D转换器。由CPU控制一个8选1多路开关，以及A/D转换启动。依次实现8个模拟电压的A/D转换，并把数据存储在DSTOR为首地址的内存单元中。（组成）,M/ IO*WR*4,3,2,4,A/D转换,8bit,bit7,8,D4,数据,

15、READY,DB,M/IO*RD*3,M/ IO*RD*2,CPU,数据,启动,D2,D1,D0,1个模拟量,多路开关,输入数据口地址：1 输入状态口地址：2 bit0，A/D转换结束信号 输出控制口地址：4 bit02，多路开关选择输入端 bit4，A/D转换启动信号,START：MOV DL，0F8H LEA DI，DSTOR AGAIN：MOV AL，DL AND AL，0EFH ；使bit4=0 OUT 4，AL ；停止A/D CALL DELAY ；延时等待 A/D 结束 MOV AL，DL OUT 4，AL ；启动A/D POLL： IN AL，2 ；输入状态信号 SHR AL，1

16、 ；将状态信号 ；移到CF JNC POLL ; 状态信号0，转 IN AL, 3 STORB ；(AL) （DI） INC DL ；改变模拟信号 JNE AGAIN ；判终点,无条件传送流程,返回,在输入场合 “就绪”说明输入接口已准备好送往CPU的数据，正等着CPU来读取 该状态也可用接口中数据缓冲器已“满”来描述 在输出场合 “就绪”说明输出接口已做好准备，等待接收CPU要输出的数据 该状态也可用接口数据缓冲器已“空”、或者用接口（外设）“闲”或不“忙（Busy）”来描述,返回,就绪：满，空、闲、不忙,就绪（Ready）,查询传送流程,返回,中断传送流程,返回,DMA传送流程,返回,IN AL, 21H,返回,OUT 43H, AL,返回,