微机原理与接口技术输入输出接口技术.ppt

第6章输入输出接口技术本章重点计算机系统的I/O接口外设接口(I/O接口)的必要性
外设的种类繁多，而存储器的种类单一，必须经过接口电路连接到总线上。
外设的速度较慢，而存储器的速度较快，必须经过接口电路进行数据的缓冲和锁存。
外设的信号多种多样，必须经过接口电路转换成处理器可以识别的信号。I/O接口的功能I/O接口的组成I/O接口与I/O端口CPU与I/O接口传递的信息I/O端口编址方式20I/O端口和存储器独立编址
独立编址就是I/O端口地址补占用存储器地址空间，两者的地址空间完全独立，都从0开始编址。独立编址需要专门的I/O端口访问指令。独立编址方式IN和OUT指令
8086系统中可以有64K个8位端口，相邻编号的两个端口可以组合成为一个16的端口。
执行输入(IN)输出(OUT)指令时，CPU可以从一个8位端口读入(写出)一个字节到AL中，或者从一个16位端口读入(写出)一个字到AX中。(2)间接输入指令
当端口号大于FFH时，这些端口号不能用在指令中用立即数的形式给出，端口号放在DX寄存器中。I/O端口地址译码跳线在J1时，端口地址27CH~27FH译码器电路译码CPU与外部设备的定时方式
－输入过程：
1)CPU把一个地址值放在地址总线上，选择某一输入设备；
2)CPU等候输入设备的数据成为就绪；
3)CPU从数据总线读入数据，并放在一个相应的寄存器中。
－输出过程：
1)CPU把一个地址值放在地址总线上，选择输出设备；
2)CPU等候输出设备的状态成为就绪；
3)CPU把数据放在数据总线上，输出设备把数据取走。CPU与外围设备的定时有三种情况：
－简单外围设备：
CPU和这类设备的数据交换不需要定时，CPU认为它们始终处于就绪状态，例如：机械开关，CPU认为输入设备的数据一定就绪，因为只要根据开关的闭/合就可以输入0/1信号；例如:显示二极管，CPU认为输出设备的状态一定就绪，因为只要CPU输出0/1信号，显示二级就可以灭/亮。
CPU和这类设备的数据交换一般采用无条件传送方式。
－慢速外围设备
由于这类设备的速度和CPU的速度不在一个数量级上，如打印机；或由于设备本身是在不规则时间间隔下操作的，如键盘，因此CPU与这类设备之间的通常采用异步定时方式。输入：CPU首先查询外部设备的数据是否就绪，如果就绪则通过数据总线输入数据，否则循环等待直到数据就绪；或者由外部设备在数据就绪时通知CPU，CPU通过数据总线输入数据。无条件方式
CPU认为外设的输入数据始终有效，随时可以输入；或外设的状态始终就绪，随时可以输出。程序查询方式②CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外设处于就绪状态，则CPU执行输入指令(in)或输出指令(out)与外设交换数据。否则CPU循环等待。查询式输入接口电路查询式输出接口电路中断传送方式
在查询方式中，不能有效的利用CPU。为了提高CPU的利用率，于是产生了中断处理技术。在中断系统中，CPU与外设交换数据时，CPU不需要查询外部设备的状态，当外设没有做好传送数据的准备时，CPU可以执行其他操作，当外设准备好后，向CPU发送中断请求，CPU暂停当前的程序，执行中断程序来完成数据传送，接着返回原来的程序继续执行。I/O中断的产生以打印机为例直接存储器读取(DMA)方式
为了进一步提高CPU的利用率，人们提出了直接内存访文技术，即DirectMemoryAccess,简称DMA技术。
在DMA方式下，外部设备利用专门的接口电路直接和内存进行高速的数据交换，不需要CPU的干预。这样在进行数据传输时就不需要像中断那样要进行保护断点之类的一系列操作，使CPU的利用率得到大幅度的提高。
利用DMA方式进行数据传输时，当然要利用系统中的数据总线，地址总线和控制总线，但是系统的总线是由CPU管理控制的。因此用DMA方式进行数据传输的时候，接口电路需要向CPU发送总线请求，申请CPU让出总线，即把总线控制权交给控制DMA传输的接口电路。
这种能够控制系统总线完成外设与内存之间大量数据交换的接口电路就是DMA控制器。