微机接口第06章(输入输出)PPT精品文档66页
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OUT i16/DX , AX 输出
;字节输入 ;字输入
;字 ;字
功能演示 功能演示
15
6.1.5 I/O地址的译码
给出译码实 例
I/O端口地址的译码方法与存储器地址的译码方 法原理相同，但有自己的特点：
每个接口电路通常只占用少数几个I/O端口地址。 I/O地址不象内存地址，不Байду номын сангаас么强调地址的连续操作。
12
I/O端口单独编址
优点：
I/O端口的地址空间独立
控制和地址译码电路相对 简单
专门的I/O指令使程序清 晰易读
缺点：
I/O指令的寻址手段没有 存储器指令丰富
FFFFF
FFFF I/O 0 空间
内存 空间
0
80x86采用I/O端口独立编址
13
I/O端口与存储器统一编址
优点：
不需要专门的I/O指令 I/O数据的存取与存储器数
6
I/O接口的典型结构
以下介绍：
接口电路的内部结构 接口电路的外部特性 接口芯片的分类 接口芯片的可编程性
7
1. 接口电路的内部结构
CPU与外设间，需要进行数据、状态和控 制信息的交互，所以，从应用角度来看， 其内部有以下几个组成部分：
数据寄存器——保存外设给CPU（输入场合） 和CPU发往外设（输出场合）的数据。
接口电路所占用的I/O端口地址，有两种 编排形式:
I/O端口单独编址——I/O地址空间独立于存 储地址空间。如8086/8088的做法，在访问 I/O端口和存储器时使用不同的指令（mov、 in、out）和寻址方法。
I/O端口与存储器统一编址——它们共享一 个地址空间，如M6800的做法，在访问I/O 端口和存储器时使用相同的指令和寻址方法。
据的存取一样灵活
缺点：
I/O端口要占去部分存储器 地址空间
程序不易阅读（不易分清 访问内存和访问外设的指 令）
FFFFF
存 储 空 间
0
内存 部分
I/O 部分
14
6.1.4 8088/8086的输入输出指令
输入指令
IN AL , i16/DX IN AX , i16/DX
输出指令
OUT i16/DX , AL 节输出
状态寄存器——保存外设或接口电路的状态， 供CPU查询了解。
控制寄存器——保存CPU给外设或接口电路的 命令，指导它们的工作。
理解端口
8
2. 接口电路的外部特性
面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接 提供的信号五花八门（主要是数据线和联络
线），其功能定义、时序及有效电平等差异 较大，一般采用异步工作时序
9
3. 接口芯片的分类
接口电路的核心部分往往是一块或数块大 规模集成电路芯片（接口芯片），包括：
面向微机系统的专用接口芯片——与CPU和系统 配套使用，以增强整个系统的控制功能，如8259 中断控制器，8253定时/计数控制器，8237 DMA 控制器。
许多接口电路具有多种功能和工作方式， 可以通过初始化编程来选定其中的一种
接口时需要进行物理连接，还需要编写相 应的接口程序
接口程序一般由两块构成：
初始化程序段——设定芯片要采用的工作方 式和初始状态。
数据交换程序段——管理、控制、驱动外设， 完成外设和系统间的数据交换
11
6.1.3 I/O端口的编址
什么是微机接口技术？
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接
口电路，编制配套的接口程序，支持和连接 相关设备
4
6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存
输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节
⑵ 对信号的形式和数据的格式进行变换
这部分电路被称为I/O接口电路
2
6.1 I/O接口概述（续1）
什么是I/O接口（电路）？
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完 成数据传送和控制任务的逻辑电路，包括：
PC机系统板上的可编程接口芯片 I/O总线插槽中的电路板（适配器）
CPU
接口 电路
I/O 设备
3
6.1 I/O接口概述（续2）
第6章 基本输入输出接口
教学重点
I/O接口电路的典型结构 无条件传送方式 查询传送方式 中断工作过程
1
6.1 I/O接口概述
为什么需要I/O接口（电路）？
微机的外部设备多种多样
多种外 设
工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作
速度方面彼此差别很大
它们不能与CPU直接相连
必须经过中间电路再与系统相连
-WRTNMIREG （写NMI屏蔽寄存器）
-Y5
-IOW 接口芯片内部译码
负逻辑表示
IBM PC/AT主机板的I/O译码电路
A5 A6 A7
16
IBM PC/XT主机板的I/O译码电路
A5 A6 A7
A8 A9 AEN
-IOW A0～A4
17
74LS138
-Y0
A
-Y1
B
-Y2
C
-Y3
-Y4 -G2B -Y5 -G2A
G1
-Y6
-Y7
-DMA CS（8237） -INTR CS（8259） -T/C CS（8253） -PPI CS（8255） -WRTDMAPG （写DMA页面寄存器）
微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量
⑶ 对I/O端口进行寻址 ⑷ 与CPU和I/O设备进行联络
5
6.1.2 I/O接口的典型结构
CPU 数据总线DB
I/O接口电路
数据寄存器
数据 外设
地址总线AB
状态寄存器
状态
控制总线CB
控制寄存器
控制 握手信号
同步工作时序
使用统一的时钟协调双方
异步工作时序
不用时钟，使用握手信号
面向外设的通用接口芯片——支持数据已并行或 串 行 方 式 输 入 、 输 出 ， 如 8212/8255 并 行 接 口 ， 8250/8251串行接口。
面向特定外设的专用接口芯片——针对某种外设 设计、提供该种外设的接口信号，如8279数码管 键盘接口，8272软磁盘控制器。
10
4. 接口电路的可编程性
在进行部分译码时，其中间地址线或最低地址线可能 不参与译码（即不连接），可造成端口地址不连续的 情况。
常采用门电路进行地址译码或线选译码
除采用译码器、门电路进行译码外，I/O地址译码还 经常采用可编程逻辑器件PLD。
为了给系统一定的选择余地，有些接口电路采用数字 比较器、开关或跳线器等进行可选择的地址译码
;字节输入 ;字输入
;字 ;字
功能演示 功能演示
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6.1.5 I/O地址的译码
给出译码实 例
I/O端口地址的译码方法与存储器地址的译码方 法原理相同，但有自己的特点：
每个接口电路通常只占用少数几个I/O端口地址。 I/O地址不象内存地址，不Байду номын сангаас么强调地址的连续操作。
12
I/O端口单独编址
优点：
I/O端口的地址空间独立
控制和地址译码电路相对 简单
专门的I/O指令使程序清 晰易读
缺点：
I/O指令的寻址手段没有 存储器指令丰富
FFFFF
FFFF I/O 0 空间
内存 空间
0
80x86采用I/O端口独立编址
13
I/O端口与存储器统一编址
优点：
不需要专门的I/O指令 I/O数据的存取与存储器数
6
I/O接口的典型结构
以下介绍：
接口电路的内部结构 接口电路的外部特性 接口芯片的分类 接口芯片的可编程性
7
1. 接口电路的内部结构
CPU与外设间，需要进行数据、状态和控 制信息的交互，所以，从应用角度来看， 其内部有以下几个组成部分：
数据寄存器——保存外设给CPU（输入场合） 和CPU发往外设（输出场合）的数据。
接口电路所占用的I/O端口地址，有两种 编排形式:
I/O端口单独编址——I/O地址空间独立于存 储地址空间。如8086/8088的做法，在访问 I/O端口和存储器时使用不同的指令（mov、 in、out）和寻址方法。
I/O端口与存储器统一编址——它们共享一 个地址空间，如M6800的做法，在访问I/O 端口和存储器时使用相同的指令和寻址方法。
据的存取一样灵活
缺点：
I/O端口要占去部分存储器 地址空间
程序不易阅读（不易分清 访问内存和访问外设的指 令）
FFFFF
存 储 空 间
0
内存 部分
I/O 部分
14
6.1.4 8088/8086的输入输出指令
输入指令
IN AL , i16/DX IN AX , i16/DX
输出指令
OUT i16/DX , AL 节输出
状态寄存器——保存外设或接口电路的状态， 供CPU查询了解。
控制寄存器——保存CPU给外设或接口电路的 命令，指导它们的工作。
理解端口
8
2. 接口电路的外部特性
面向CPU一侧的信号：
用于与CPU连接 主要是数据、地址和控制信号
面向外设一侧的信号：
用于与外设连接 提供的信号五花八门（主要是数据线和联络
线），其功能定义、时序及有效电平等差异 较大，一般采用异步工作时序
9
3. 接口芯片的分类
接口电路的核心部分往往是一块或数块大 规模集成电路芯片（接口芯片），包括：
面向微机系统的专用接口芯片——与CPU和系统 配套使用，以增强整个系统的控制功能，如8259 中断控制器，8253定时/计数控制器，8237 DMA 控制器。
许多接口电路具有多种功能和工作方式， 可以通过初始化编程来选定其中的一种
接口时需要进行物理连接，还需要编写相 应的接口程序
接口程序一般由两块构成：
初始化程序段——设定芯片要采用的工作方 式和初始状态。
数据交换程序段——管理、控制、驱动外设， 完成外设和系统间的数据交换
11
6.1.3 I/O端口的编址
什么是微机接口技术？
处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接
口电路，编制配套的接口程序，支持和连接 相关设备
4
6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存
输出接口有锁存环节 输入接口有缓冲环节
⑵ 对信号的形式和数据的格式进行变换
这部分电路被称为I/O接口电路
2
6.1 I/O接口概述（续1）
什么是I/O接口（电路）？
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完 成数据传送和控制任务的逻辑电路，包括：
PC机系统板上的可编程接口芯片 I/O总线插槽中的电路板（适配器）
CPU
接口 电路
I/O 设备
3
6.1 I/O接口概述（续2）
第6章 基本输入输出接口
教学重点
I/O接口电路的典型结构 无条件传送方式 查询传送方式 中断工作过程
1
6.1 I/O接口概述
为什么需要I/O接口（电路）？
微机的外部设备多种多样
多种外 设
工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作
速度方面彼此差别很大
它们不能与CPU直接相连
必须经过中间电路再与系统相连
-WRTNMIREG （写NMI屏蔽寄存器）
-Y5
-IOW 接口芯片内部译码
负逻辑表示
IBM PC/AT主机板的I/O译码电路
A5 A6 A7
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IBM PC/XT主机板的I/O译码电路
A5 A6 A7
A8 A9 AEN
-IOW A0～A4
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74LS138
-Y0
A
-Y1
B
-Y2
C
-Y3
-Y4 -G2B -Y5 -G2A
G1
-Y6
-Y7
-DMA CS（8237） -INTR CS（8259） -T/C CS（8253） -PPI CS（8255） -WRTDMAPG （写DMA页面寄存器）
微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量
⑶ 对I/O端口进行寻址 ⑷ 与CPU和I/O设备进行联络
5
6.1.2 I/O接口的典型结构
CPU 数据总线DB
I/O接口电路
数据寄存器
数据 外设
地址总线AB
状态寄存器
状态
控制总线CB
控制寄存器
控制 握手信号
同步工作时序
使用统一的时钟协调双方
异步工作时序
不用时钟，使用握手信号
面向外设的通用接口芯片——支持数据已并行或 串 行 方 式 输 入 、 输 出 ， 如 8212/8255 并 行 接 口 ， 8250/8251串行接口。
面向特定外设的专用接口芯片——针对某种外设 设计、提供该种外设的接口信号，如8279数码管 键盘接口，8272软磁盘控制器。
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4. 接口电路的可编程性
在进行部分译码时，其中间地址线或最低地址线可能 不参与译码（即不连接），可造成端口地址不连续的 情况。
常采用门电路进行地址译码或线选译码
除采用译码器、门电路进行译码外，I/O地址译码还 经常采用可编程逻辑器件PLD。
为了给系统一定的选择余地，有些接口电路采用数字 比较器、开关或跳线器等进行可选择的地址译码