计算机组成原理输入输出接口
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第8章
输入/输出接口
8.1 概述 8.1.1 基本概念 8.1.2 输入/输出端口寻址
8.2 主机与外设的数据传送方式
8.3 可编程接口芯片 8.3.1 计数器和定时器Intel8253 8.3.2 并行接口芯片8255 8.3.3 串行接口标准RS-232C
8.2.1 程序查询方式 8.2.2 程序中断方式 8.2.3 DMA方式的数据传输
若为写操作,CPU在向外设送出数据的同时发出输出就绪信 号,用来通知外设已送来数据,外设接收数据后,向CPU发出 数据已收到状态信息。
⑤ 在一次数据传送结束后,与数据长度计数器值的比较来判 断数据是否传送完毕。若没有结束,则重复以上各步骤。
精品医学ppt
12
教学进程
8.2.1 程序查询方式
CPU不断地询问外设是否准备好: 如果准备好,CPU执行IO操作;否则,CPU一直等待。 CPU大部分时间处于等待状态,利用率不高。
精品医学ppt
2
第 8.1节
精品医学ppt
3
8.1概述
8.1.1 基本概念
精品医学ppt
4
教学进程
8.1概述
8.1.1 基本概念
1.外部设备的信号 ➢数据信息 ➢状态信息 ➢控制信息
状态
CPU
系统 总线
系统接总线
数据
外外
口 控制 设设
2.接口与端口的关系
➢I/O接口包含多个存放数据、状态和控制信息的寄存器,
分别以端口地址标识。
➢数据的输入/输出是通过I/O端口实现的。
➢80x86系统通过I/O指令实现对I/O端口的读写。
精品医学ppt
源自文库
5
8.1.2 输入/输出端口寻址
I/O端口独立编址
➢内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间; ➢访问I/O端口需要专门的I/O指令(如8086 CPU)
I/O端口与存储器统一编址
格式
功能
1 OUT PORT,AL (AL)→PORT
2 OUT DX,AL (AL)→[DX]
3 OUT PORT,AX (AX)→ PORT+1;PORT
4 OUT DX,AX (AX)→[DX]+1;[DX]
精品医学ppt
8
教学进程
第 8.2节
精品医学ppt
9
8.2 主机与外设的数据传送方式 8.2.1程序查询方式
⑴ 查询环节 寻址状态口 读取状态寄存器的标志位 若不就绪就继续查询,直至就绪 N
⑵ 传送环节 寻址数据口 通过输入指令从数据端口读入数据 通过输出指令向数据端口输出数据
精品医学ppt
输入状态
就绪? Y
数据交换
流 1程3
8.2.2 程序中断方式
中断响应和处理过程
●中断响应——系统中某些突发的或异常的情况发生,强 迫CPU暂停(或中断)正在执行的程序而转去进行相应的服 务,并在服务结束后回到原来被中断的地方继续执行原来 的程序。
●处理过程——CPU并不主动介入外设的数据传输工作, 而是由外部设备在需要进行数据传送时向CPU发出中断请求, CPU在接到请求后,若条件允许,则暂停(或中断)正在进 行的工作而转去对该外设服务,并在服务结束后回到原来 被中断的地方继续原来的工作。
精品医学ppt
15
教学进程
8.2.2 程序中断方式
接 数据
外
CPU
口
设
控制
精品医学ppt
11
教学进程
8.2.1 程序查询方式 工作过程
① 查询外部设备的状态( 利用输入指令 )
② 检测相应的状态位读入的状态字(视机器字长而定)。
③ 如没准备好,则等待,重复① ②步骤;否则CPU就执行预定 的数据传送。
④ 若为读操作,则在数据读入后,CPU向外设发响应信号,表 示数据已被接收,外设收到信号后开始准备下一数据;
➢ 把内存的一部分地址分配给I/O端口,一个8位端口
占用一个内存单元地址;
➢ 不设置专门的I/O指令;
➢优点:使用方便,降低CPU电路的复杂性;
➢缺点:减少了内存可用范围;难以区分访问内存和
I/O的指令,降低了程序的可读性和可维护性;
精品医学ppt
6
8.1.2 输入/输出端口寻址 输入指令
指令格式: IN 累加器, PORT 功 能:把外设端口(PORT)的内容传送给累加器。
精品医学ppt
18
教学进程
DMA传送流程
HLDA
中断响应和处理过程
CPU在执行程 序中,被内部 或外部的事件 所打断,转去 执行一段预先 安排好的中断 服务程序;服 务结束后,又 返回原来的断 点,继续执行 原来的程序。
主程序 中断请求 断点
继续执行
精品医学ppt
中断服务程序 对外设 进行处理
返回断点
流程
16
8.2.3 DMA方式的数据传输
基本思想
8.4 模拟量输入/输出接口 8.4.1 Intel8253 基本工作原理 8.4.2 数模(D/A)转换器 8.4.3 模数(A/D)转换器
精品医学ppt
1
教学要求
❖掌握几种数据传送方式的工作过程; ❖掌握8253和8255的内部结构及初始化编程; ❖掌握8237的内部结构和工作方式; ❖了解模拟量输入和输出的一些基本概念.
格式 1 IN AL,PORT 2 IN AL,DX 3 IN AX,PORT 4 IN AX,DX
功能 (PORT)→AL ([DX])→AL (PORT+1; PORT )→AX ([DX]+1; [DX] )→AX
精品医学ppt
7
教学进程
8.1.2 输入/输出端口寻址 输出指令
指令格式:OUT PORT,累加器 功 能:把累加器的内容传送给外设端口。
根据外部设备性质的不同,程序控制方式可分为:
无条件传送方式 在程序执行输入/输出指 令时,无条件地执行指令 相应的操作。
查询工作方式
程序不断地询间外部设备的 状态,并根据它们当前的状 态来实现数据的输入和输出。
精品医学ppt
10
教学进程
8.2.1 程序查询方式 查询方式下的系统构成示意图
状态
系统总线
➢利用中断进行信息传送,可以大大提高CPU的利用率,但是 其传送过程必须由CPU进行监控。每次中断,额外的操作会占 用CPU时间。 ➢如果需要在内存的不同区域之间,或者在内存与外设端口之 间进行大量信息快速传送的话,用查询或中断方式均不能满 足速度上的要求,
DMA(Direct Memory Access)直接数据传送:它是在在内 存与高速外设之间直接进行成组的数据传送,而不经过CPU中 转的一种数据传送方式,可以大大提高信息的传送速度。
输入/输出接口
8.1 概述 8.1.1 基本概念 8.1.2 输入/输出端口寻址
8.2 主机与外设的数据传送方式
8.3 可编程接口芯片 8.3.1 计数器和定时器Intel8253 8.3.2 并行接口芯片8255 8.3.3 串行接口标准RS-232C
8.2.1 程序查询方式 8.2.2 程序中断方式 8.2.3 DMA方式的数据传输
若为写操作,CPU在向外设送出数据的同时发出输出就绪信 号,用来通知外设已送来数据,外设接收数据后,向CPU发出 数据已收到状态信息。
⑤ 在一次数据传送结束后,与数据长度计数器值的比较来判 断数据是否传送完毕。若没有结束,则重复以上各步骤。
精品医学ppt
12
教学进程
8.2.1 程序查询方式
CPU不断地询问外设是否准备好: 如果准备好,CPU执行IO操作;否则,CPU一直等待。 CPU大部分时间处于等待状态,利用率不高。
精品医学ppt
2
第 8.1节
精品医学ppt
3
8.1概述
8.1.1 基本概念
精品医学ppt
4
教学进程
8.1概述
8.1.1 基本概念
1.外部设备的信号 ➢数据信息 ➢状态信息 ➢控制信息
状态
CPU
系统 总线
系统接总线
数据
外外
口 控制 设设
2.接口与端口的关系
➢I/O接口包含多个存放数据、状态和控制信息的寄存器,
分别以端口地址标识。
➢数据的输入/输出是通过I/O端口实现的。
➢80x86系统通过I/O指令实现对I/O端口的读写。
精品医学ppt
源自文库
5
8.1.2 输入/输出端口寻址
I/O端口独立编址
➢内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间; ➢访问I/O端口需要专门的I/O指令(如8086 CPU)
I/O端口与存储器统一编址
格式
功能
1 OUT PORT,AL (AL)→PORT
2 OUT DX,AL (AL)→[DX]
3 OUT PORT,AX (AX)→ PORT+1;PORT
4 OUT DX,AX (AX)→[DX]+1;[DX]
精品医学ppt
8
教学进程
第 8.2节
精品医学ppt
9
8.2 主机与外设的数据传送方式 8.2.1程序查询方式
⑴ 查询环节 寻址状态口 读取状态寄存器的标志位 若不就绪就继续查询,直至就绪 N
⑵ 传送环节 寻址数据口 通过输入指令从数据端口读入数据 通过输出指令向数据端口输出数据
精品医学ppt
输入状态
就绪? Y
数据交换
流 1程3
8.2.2 程序中断方式
中断响应和处理过程
●中断响应——系统中某些突发的或异常的情况发生,强 迫CPU暂停(或中断)正在执行的程序而转去进行相应的服 务,并在服务结束后回到原来被中断的地方继续执行原来 的程序。
●处理过程——CPU并不主动介入外设的数据传输工作, 而是由外部设备在需要进行数据传送时向CPU发出中断请求, CPU在接到请求后,若条件允许,则暂停(或中断)正在进 行的工作而转去对该外设服务,并在服务结束后回到原来 被中断的地方继续原来的工作。
精品医学ppt
15
教学进程
8.2.2 程序中断方式
接 数据
外
CPU
口
设
控制
精品医学ppt
11
教学进程
8.2.1 程序查询方式 工作过程
① 查询外部设备的状态( 利用输入指令 )
② 检测相应的状态位读入的状态字(视机器字长而定)。
③ 如没准备好,则等待,重复① ②步骤;否则CPU就执行预定 的数据传送。
④ 若为读操作,则在数据读入后,CPU向外设发响应信号,表 示数据已被接收,外设收到信号后开始准备下一数据;
➢ 把内存的一部分地址分配给I/O端口,一个8位端口
占用一个内存单元地址;
➢ 不设置专门的I/O指令;
➢优点:使用方便,降低CPU电路的复杂性;
➢缺点:减少了内存可用范围;难以区分访问内存和
I/O的指令,降低了程序的可读性和可维护性;
精品医学ppt
6
8.1.2 输入/输出端口寻址 输入指令
指令格式: IN 累加器, PORT 功 能:把外设端口(PORT)的内容传送给累加器。
精品医学ppt
18
教学进程
DMA传送流程
HLDA
中断响应和处理过程
CPU在执行程 序中,被内部 或外部的事件 所打断,转去 执行一段预先 安排好的中断 服务程序;服 务结束后,又 返回原来的断 点,继续执行 原来的程序。
主程序 中断请求 断点
继续执行
精品医学ppt
中断服务程序 对外设 进行处理
返回断点
流程
16
8.2.3 DMA方式的数据传输
基本思想
8.4 模拟量输入/输出接口 8.4.1 Intel8253 基本工作原理 8.4.2 数模(D/A)转换器 8.4.3 模数(A/D)转换器
精品医学ppt
1
教学要求
❖掌握几种数据传送方式的工作过程; ❖掌握8253和8255的内部结构及初始化编程; ❖掌握8237的内部结构和工作方式; ❖了解模拟量输入和输出的一些基本概念.
格式 1 IN AL,PORT 2 IN AL,DX 3 IN AX,PORT 4 IN AX,DX
功能 (PORT)→AL ([DX])→AL (PORT+1; PORT )→AX ([DX]+1; [DX] )→AX
精品医学ppt
7
教学进程
8.1.2 输入/输出端口寻址 输出指令
指令格式:OUT PORT,累加器 功 能:把累加器的内容传送给外设端口。
根据外部设备性质的不同,程序控制方式可分为:
无条件传送方式 在程序执行输入/输出指 令时,无条件地执行指令 相应的操作。
查询工作方式
程序不断地询间外部设备的 状态,并根据它们当前的状 态来实现数据的输入和输出。
精品医学ppt
10
教学进程
8.2.1 程序查询方式 查询方式下的系统构成示意图
状态
系统总线
➢利用中断进行信息传送,可以大大提高CPU的利用率,但是 其传送过程必须由CPU进行监控。每次中断,额外的操作会占 用CPU时间。 ➢如果需要在内存的不同区域之间,或者在内存与外设端口之 间进行大量信息快速传送的话,用查询或中断方式均不能满 足速度上的要求,
DMA(Direct Memory Access)直接数据传送:它是在在内 存与高速外设之间直接进行成组的数据传送,而不经过CPU中 转的一种数据传送方式,可以大大提高信息的传送速度。