微型計算機的輸入輸出

第六章 微型計算機的輸入/輸出 CPU I/O接口 外設(shè)地址數(shù)據(jù)控制控制數(shù)據(jù)狀態(tài) 接口電路通常包含一組能夠與處理器交換信息的寄存器或緩沖器，稱為I/O端口 數(shù)據(jù)端口 存放數(shù)據(jù)信息 狀態(tài)端口 存放狀態(tài)信息，即反映外設(shè) 當(dāng)前工作狀態(tài)的信息 控制端口 存放控制信息 一、 存儲器映像的I/O尋址 存儲單元和I/O端口的地址統(tǒng)一編址 I/O 端口存儲單元I/O 地址空間存儲器地址空間整個地址空間 74LS244 74LS273 n這種編址方式的優(yōu)點： 可以用訪向存儲器的指令來訪問I/O端口，而訪問存儲器的指令功能比較強，不僅有一般的傳送指令，還有算術(shù)、邏輯運算指令，以及各種移位、比較指令等，并且可以實現(xiàn)直接對I/O端口內(nèi)的數(shù)據(jù)進行處理。n缺點是： 由于I/O端口占用了一部分存儲器地址空間，因而使用戶的存儲地址空間相對減小。另外不利于程序閱讀。 2、I/O映像的I/O尋址 I/O端口地址與存儲單元地址分開編址 存儲單元存儲地址空間I/O 端口I/O 地址空間 特點 n這種編址方式的優(yōu)點是： 第一，I/O端口不占用存儲器地址，故不會減少用戶的存儲器地址空間； 第二，采用單獨的I/O指令，使程序中I/O操作和其他操作層次清晰，便于理解。n這種編址方式的缺點是： 第一，單獨I/O指令的功能有限，只能對端口數(shù)據(jù)進行輸入/輸出操作，不能直接進行移位、比較等其他操作； 第二，由于采用了專用的I/O操作時序及I/O控制信號線，因而增加了微處理器本身控制邏輯的復(fù)雜性。 一、程序控制傳送方式u (一)、同步傳送方式（無條件方式）CPU直接與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)并不需要了解外設(shè)狀態(tài)，認(rèn)為外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，直接與外設(shè)傳送數(shù)據(jù) CPU譯碼數(shù)據(jù)線M/IOWR或門地址線 接口外設(shè)輸 出 CPU譯碼數(shù)據(jù)線M/IORD或門地址線 接口外設(shè)輸 入 u（二）、異步查詢方式 在執(zhí)行輸入輸出前，要先查詢接口中狀態(tài)寄存器的狀態(tài)。 輸入時，狀態(tài)寄存器的狀態(tài)指示要輸入的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準(zhǔn)備就緒； 準(zhǔn)備好？讀取狀態(tài)信息 輸入數(shù)據(jù)是否 1、STB有效，(1)、輸入設(shè)備數(shù)據(jù)進入鎖存器；(2)、IBF 有效2、CPU讀狀態(tài)端口3、CPU讀數(shù)據(jù)端口，同時清IBF 輸出時，狀態(tài)寄存器的狀態(tài)指示輸出設(shè)備是否空閑。忙？讀取狀態(tài)信息輸出數(shù)據(jù)否是 /CS1/CS21、CPU讀狀態(tài)端口，查BUSY線2、CPU寫數(shù)據(jù)，(1)、數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)鎖存器；(2)、BUSY 有效3、輸出設(shè)備工作完畢，busy無效 u（三）、中斷方式 當(dāng)外設(shè)作好傳送準(zhǔn)備后，主動向CPU請求中斷，CPU響應(yīng)中斷后在中斷處理程序中與外設(shè)交換數(shù)據(jù)。 在中斷未發(fā)生時，CPU可以執(zhí)行其他程序，這樣可以提高CPU的利用率。 主程序中斷服務(wù)子程序中斷信號 二、直接存儲器存取方式 在高速的外設(shè)或成塊交換數(shù)據(jù)的情況，采用程序控制方式進行數(shù)據(jù)的傳輸，是無法滿足要求的。在這種情況下，采用DMA方式。 DMA方式是在外設(shè)與內(nèi)存間建立起直接的通道，CPU不再直接參加外設(shè)和內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。 當(dāng)系統(tǒng)需要進行DMA傳輸時，將CPU對地址和數(shù)據(jù)及控制線的管理權(quán)交由DMA控制器進行控制，當(dāng)完成了一次DMA數(shù)據(jù)傳輸后，再將這個控制權(quán)還給CPU，這些工作都是由硬件自動實現(xiàn)的，并不需要程序進行控制。 CPU外設(shè)存儲器總線：執(zhí)行程序指令的數(shù)據(jù)傳送路徑； ：DMA方式的數(shù)據(jù)傳送路徑 內(nèi)存外設(shè)DMAC輸出輸入外設(shè)外設(shè)DMAC內(nèi)存內(nèi)存DMACDMA傳送的幾種形式 n (4) 能向存儲器和I/O接口發(fā)出相應(yīng)的讀/寫控制信號；n (5) 能控制數(shù)據(jù)傳送的字節(jié)數(shù)，控制DMA傳送是否結(jié)束；n (6) 在DMA傳送結(jié)束后，能釋放總線給CPU，恢復(fù)CPU對總線的控制。 1、I/O 尋址64K